基于新奥法的某隧道监控量测研究?
该隧道按单向行车双洞双车道设计,左洞长653m,右洞长733m。隧道穿过基岩为白垩系上统砂岩,弱风化,褐红色,块状结构,层理近水平,围岩类别为Ⅲ类。施工中采用了锚杆加固、锚喷网、钢支撑等多种加固支护方法,根据地层情况,分别采用了台阶式开挖和全断面开挖两种方式施工,施工全过程进行监控量测。根据《公路隧道施工技术规范》的规定,需要将现场监控量测项目列入施工组织设计,掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,以指导施工作业,而且通过对围岩和支护的变位、应力的量测,修改支护系统的设计,达到最优的目标。因此,作为隧道新奥法施工“三要素”之一的施工监测便显得非常重要。
本隧道为连拱隧道,为长期风化剥蚀的丘陵地貌区。吉首端洞门位于一冲沟南侧边坡上,汇水面积小,地表水沿冲沟汇集,对洞中排水有一定的影响,仰坡的自然坡度约35°,洞口与地形线呈15°斜交,岩层走向与线路呈小角度斜交;对出口段边、仰坡稳定不利。产状250°∠4°~6°,节理发育一般。洞口偏压严重。
基岩为白垩系上统砂岩, 开挖段为Ⅱ类围岩,强风化砂岩和硅质砂岩,中厚层,具碎石状压碎结构,稳定性差,掌子面较干燥,风干后易干裂。地表水不发育,地下水主要为基岩裂隙水,受大气降水补给,水量贫乏。
2监测项目及方法
2.1 地质和支护状况观察
观察目的主要包括:①预测开挖面前方的地质条件;②为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据;③根据喷层表面状态及锚杆的工作状态,分析支护结构的可靠程度。
2.2 收敛位移量测
量测目的主要包括:①周边位移是是隧道围岩应力状态变化的最直观反映,量测周边位移可判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息;②根据变位速度判断隧道围岩的稳定程度为二次衬砌提供合理的支护时机;③指导现场设计与施工。
2.3 地表下沉
位于Ⅰ-Ⅲ类围岩中且覆盖层厚度小于40m的隧道,应进行地表沉降量测。在预计破裂面以外3~4倍洞径处设置水准点,作为各观测点高程测量的基准,从而计算出各观测点的下沉量。
拱顶下沉与水平收敛量测平均30m布置1个观测断面,根据围岩类型可作如下调整。Ⅳ类及以上围岩不大于40m;III类围岩不大于25m;II类围岩小于20m。各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下,尽可能靠近工作面埋设。
3监测成果举例
3.1 地质观察综述
隧道基岩为白垩系砂岩,单斜岩层,倾角较缓,产状345°∠4°,开挖面为薄层泥质砂岩与钙质砂岩互层,局部夹中厚层,上部岩层稍厚,具碎裂状、块状结构,节理裂隙较发育,掌子面局部有裂隙水渗出。
已完成初期护段,喷层表面无裂缝,无裂隙及剥离现象,有钢格栅段格栅无压曲现象,洞身两侧无底鼓现象,喷射砼表面局部有少量裂隙水渗出。
3.2 地表下沉
从监测结果来看,在线路中心线及左侧地表下沉量明显较大,说明目前隧道开挖对中线及左侧岩体存在的扰动作用较大。D4 、D5、 D6点在线路中线附近,其SM值较大,基本在4.8~5.6mm之间,其它点SM值均在0.7~4.6mm之间波动,相对收敛量0.007~0.06%,参照奥地利J.Golser博士对地表沉陷的建议来看,沉降值在允许值范围以内;从SM-T曲线来看, D5及D6点位变速率S(*)M相对较大,在0.1mm/d左右,其余各点U(*)M值均在0.01~0.08mm/d之间,较掘进初期的位变速率有明显的降低,表明随着隧道掘进的深入,目前地表变形及位移已经逐渐趋入稳定。
3.3 收敛及拱顶下沉
ZK201 550断面,收敛及拱顶下沉曲线来看,a、b线及拱顶下沉累计收敛值UM在6.5~7.1mm之间,相对收敛量0.07%,变位速率U(*)M在0.01mm/d左右,符合《锚杆喷射砼支护技术规范》(GBJ86-85)关于Ⅲ类围岩洞周容许相对收敛量的规定,同时各条曲线斜率随时间有变小趋势,表明随着掘进的深入,其收敛速度逐渐降低,对洞口拱门段的扰动逐渐减小。目前阶段洞内围岩变位速率0.1mm/d左右,说明施工对洞门处的影响仍然存在,但是拱门段变形及位移基本已经达到稳定。
4结语
实践证明,现场监控量测能够预报险情提供信息,为以后同类隧道设计与施工积累了第一手资料,还可以节省投资,达到科学设计和施工的目的。
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(5)通过测定锚杆长度和注浆饱满度,检测锚杆长度和注浆效果。(6)选测组合。通过对围岩压力、钢支撑应力、衬砌应力等选测项目的监测判断围岩稳定性及支护效果,反馈设计,指导现场施工。意义:隧道监控量测作为新奥法的三大核心之一,对评价隧道施工方法的可行性、设计参数的合理性,了解隧道施工实际围岩...
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1.新奥法中认为,岩体是结构体系中的主要承载单元,在施工中必需充分保护岩体尽量减少对它的扰动,避免过度破坏岩体的强度。2.为充分发挥岩体的承载能力,应允许并控制岩体的变形。3.为了改善支护结构的受力性能,施工中应尽快闭合而成为封闭的筒形结构。4.在施工中的各个阶段,应进行现场量测监视,及时...
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根据《公路隧道施工技术规范》的规定,需要将现场监控量测项目列入施工组织设计,掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈,以指导施工作业,而且通过对围岩和支护的变位、应力的量测,修改支护系统的设计,达到最优的目标。因此,作为隧道新奥法施工“三要素”之一的施工监测便显得非常重要。本隧道为连拱隧道,为...
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可能需要进行二衬加固。对于矿山法施工,常常采用型钢钢架进行即时支护,以强化初始支护的稳定性,防止岩体落块、冒泥等现象的发生。同时,矿山法也通常会在初期支护之后进行二衬加固,以进一步提高隧道的安全性和稳定性。与新奥法相比,矿山法更加重视对岩体的强力支护,而不是充分利用岩体的自承能力。
新奥法与传统矿山法的区别
新奥法适用于坚固围岩的地区,而浅埋暗挖法可适用于软弱围岩的地层中但要在浅挖条件下进行。1、新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。2、原理是:利用...
赏刻麦安: 隧道的监控量测方案如下: 一、要对隧道的施工全过程进行新奥法施工监测; 二、应对相关构筑物进行爆破振动、力学行为变化的监控量测. 实时监控量测不但可以及时提供隧道通过邻近构筑物地段时隧道拱顶下沉、周边收敛、围...
松原市15643417537: 新奥法施工中为什么要进行监控量测 - ?
赏刻麦安: 新奥法的特点就是,充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工.只有通过勤量测,才能及时判断围岩松弛变形和应力释放的程度,以判断其自承能力是否合格,进而判断二衬施做的时机.个人理解,未必正确.
松原市15643417537: 对围岩压力量测分析可有几种结果 - ?
赏刻麦安: 1 隧道围岩压力的监测与分析 1.监控量测的重要性 自从奥地利的拉布西维兹(V.Rabcewicz)于1948年提出新奥法以来,新奥法已在我国各山岭公路隧道中得到了广泛应用.众所周知,监控量测作为新奥法的三要素之一,对于隧道施工安全和施...
松原市15643417537: 隧道施工注意事项有哪些? - ?
赏刻麦安: 隧道工程质量控制的主要注意事项一、从设计理念和施工方法方面来分析质量控制 本项目隧道均采用新奥法设计和施工的方法,这种方法主要是利用岩体力学的理论,通过对隧道围岩的超前雷达地质预报、量测监控,采用新型的支护结构,尽量...
松原市15643417537: 什么是新奥法? - ?
赏刻麦安: 1、光面爆破2、锚喷支护3、监控量测. 这些都是NATM的实现手段或外在表现形式,要想了解NATM就必须从本质上理解.新奥法不是一种施工方法,它是一种设计理念的改变. 简单的说,在新奥法出现以前,人们消极的认为所有的支护结构...
松原市15643417537: 隧道监控量测系统在隧道施工中的作用 - ?
赏刻麦安: 目的:(1)通过围岩地质状况和支护状况描述,对围岩进行合理的分类及对稳定性进行合理的评价.(2)对隧道拱顶下沉周边收敛位移进行监测,根据量测数据确认围岩的稳定性,判断支护效果,指导施工工序预防坍塌,保证施工安全.(3)对周...
松原市15643417537: 新奥法施工的方法 - ?
赏刻麦安: 参考资料: 新奥法是奥地利人根据本国多年隧道施工经验总结出的一种施工法.特点是采用光面爆破;以锚喷作一次支护,必要时加钢拱支架;根据围岩地压及变形实测数据,再合理进行二次支护;对软岩强调封底. 新奥法是应用岩体力学理...
松原市15643417537: 隧道施工有哪些工具? - ?
赏刻麦安: 隧道施工的工具很多:空压机,挖掘机,注浆机,风动凿岩机,小型运输车,铲车,通风机,混凝土喷射机,搅拌机等各种隧道通用的:水泵明挖隧道跟房建基坑一样,成桩/槽设备、汽车吊、余泥运输车、提升架盾构隧道:盾构机及后配套、变频电力机车、渣车、砂浆车、门式起重机、管片车、充电机、汽车吊、砂浆搅拌站.
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松原市15643417537: 一建关于隧道施工方法的问题:新奥法和浅埋暗挖法是否都属于喷锚暗挖(矿山法)的一种? - ?
赏刻麦安: 新奥法(NATM)是基于岩体力学的思想,其思路就是充分发挥围岩的自承能力,采用锚杆、喷射混凝土作为主要的支护手段,加固围岩,约束其变形,利用监控量测数据指导设计与施工. 浅埋暗挖法是利用了新奥法原理,把复合衬砌型式作为隧道的重要支护手段.其中初期支护承担加大的永久荷载,采用了锚杆、喷混凝土、钢架等支护型式.其中二次衬砌根据围岩级别选择考虑分担一定比例的荷载. 而矿山法一般是不打锚杆的,其中初喷砼不考虑受力,常采用整体式(钢筋)砼衬砌承担全部荷载.