地下工程监控量测及新支护技术发展

地下工程监控量测及

新支护技术开展现状

徐干成空军工程设计研讨局

12/26/20231提纲本讲主要内容第一部分地下工程监控技术的开展第二部分地下工程新资料技术的开展12/26/20232提纲第一部分

地下工程监控技术的开展

12/26/20233提纲一.引论1.地下工程〔或地下空间〕的定义*介质力学的角度——凡是处于千变万化的地质体之中，其构造本身与地层〔围岩〕严密接触和相互传送作用的工程建筑物。*典型实例——交通隧道、地下铁道、水电输水隧洞、城市地下商场与车库、军用洞室、大型建筑物的地下室〔深基坑〕等等。12/26/20234提纲2.地下工程的受力特点〔1〕地下工程是在自然形状下的岩土地质体内开挖的，地质环境对支护构造设计有着决议性意义；〔2〕地下工程周围的地质体不仅对支护构造产生荷载，同时它本身又是承载体；〔3〕作用在支护构造上的荷载遭到施工方法和施工时机的影响；〔4〕地下工程支护构造平安与否，既要思索支护构造能否承载，又要思索围岩会不会失稳；〔5〕地下工程支护构造设计的关键在于充分发扬围岩自承力。

12/26/20235提纲

3.地下工程施工的复杂力学过程

*开挖

*地质体原始地应力体系被突破

*构成二次地应力发生变形

*初期支护

*抑制地层的变形

*变形收敛

*后期支护

*构成三次地应力并到达力学平衡12/26/20236提纲12/26/20237提纲

3.地面工程与地下工程的根本区别

*作用体系——

地面工程：普通只与地基相互作用，

是空间自在形状的作用体系。

地下工程：与周围地层亲密相关，

是二者共同作用体系。

*外荷——

地面工程：知的，明确的。

地下工程：由于地质体和围岩的千

变万化性，迄今仍是有待处理的不

确定性问题。12/26/20238提纲地下工程支护构造的设计无论在设计原理还是计算参数的选用上都比地面工程复杂，仿效地面构造，按假设荷载和岩块试件的力学参数作为计算根据，不能够获得准确的计算结果。目前，还没有一种很合理的地下支护构造的计算和设计方法。普通地，地下支护构造的设计都是采用以阅历为根底的工程类比设计方法，再辅助以量测为手段的现场监控设计和计算为根据的实际分析法。如新奥法就是典型的代表。4.地下工程支护构造的设计方法12/26/20239提纲新奥法是运用岩膂力学的实际，以维护和利用围岩的自承才干为基点，采用锚杆和放射混凝土为主要支护手段及时地进展支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并经过对围岩和支护的量测、监控来指点隧道和地下工程设计和施工的方法和原那么。新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，英文为NewAustrianTunnellingMethod(NATM)。法国称为收敛约束法，有些国家称为动态观测设计施工法。5.新奥法的根本要点12/26/202310提纲新奥法的根本要点可归纳如下：(1)开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破，并尽量采用大断面或较大的断面开挖，以减少对围岩的扰动；(2)隧道开挖后，尽量利用围岩的自承才干，充分发扬围岩本身的支护作用；(3)根据围岩特征采用不同的支护类型和参数，及时施作密贴于围岩的柔性放射混凝土和锚杆初期支护，以控制围岩的变形和松弛；(4)在脆弱破碎围岩地段，使断面及早闭合，以有效地发扬支护体系的作用，保证隧道的稳定；(5)二次衬砌原那么上是在围岩与初期支护变形根本稳定的条件下修筑的，围岩和支护构造构成一个整体，12/26/202311提纲因此提高了支护体系的平安度，并不添加衬砌厚度；(6)尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，防止棱角突变处应力集中；(7)经过施工中对围岩和支护的动态察看、量测，合理安排施工顺序、进展设计变卦及日常的施工管理。(1)施工前预设计阶段施工前预设计是在仔细研讨测定资料根底上进展的，在这一阶段，普通很难完全详细地掌握实践的工程地质和水文地质资料，经常会有一定幅度的变动，故需求在施工中进展地质调查和现场监控量测，确认和修正预设计。6.新奥法隧道设计程序(2)信息反响修正设计阶段(3)新奥法设计流程12/26/202312提纲新奥法

设计流程12/26/202313提纲7.信息化数据的实际计算处置

——反分析技术〔测试计算探求外荷〕

*地下工程现场位移测试值的获取

*初步分析得到普通规律

*假定几种外荷的组成方式和分配值

*运用正常计算方法〔如FEM法〕计算

*以计算位移值与测试位移值最近的1-2

组外荷为选定值

*经分析得到最理想的结果和特性曲线

12/26/202314提纲8.信息化技术的法规性文件*GB50086-2001锚杆放射混凝土支护技术规范*ＴB10003-2005铁路隧道设计规范*GB50021-94岩土工程勘察规范*TB2035-88铁路隧道现场监控量测技术条件*TB10108-2001铁路隧道喷锚构筑法技术规范*CECS22:90土层锚杆设计与施工规范12/26/202315提纲国标中关于

信息化设计和

施工的规定12/26/202316提纲12/26/202317提纲12/26/202318提纲二.地下工程信息化施工实例12/26/202319提纲1.下坑铁路单线隧道施工

*特点——脆弱破碎围岩，覆盖层5-20m，全隧道采用放射混凝土、锚杆、钢筋网支护，突破了隧道设计规范必须至少采用一层模筑混凝土衬砌的规定。*信息反响情况——特征曲线的三阶段：急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。经800天长期监测,证明喷锚网支护的可行性和平安性。12/26/202320提纲12/26/202321提纲.2.北京地铁永安里车站施工

*特点——采用中桩支护体系的盖挖逆作法施工，三跨刚架式三层立体结构，跨度20.3m。该方法为国内首次采用。*信息反响情况——施工全过程监测数据为：中桩最大下沉4㎜，边桩最大下沉小于19㎜，侧向位移6-8㎜，均小于平安允许值，证明工程平安可靠。12/26/202322提纲12/26/202323提纲.3.北京月潭公园天外天地下商场施工

*特点——为5连拱曲墙式构造，总跨度25.8m，覆盖层3.5m，复合式衬砌。*信息反响情况——施工全过程地表下沉值普通为1-2㎜，只在5号洞地表由于大量浇水呵斥23㎜下沉，均小于平安允许值。12/26/202324提纲12/26/202325提纲.4.深圳深南大道大跨度立交隧道施工

*特点——4连拱直墙构造，总跨度45.4m，覆盖层厚仅2-4m。拱部采用湿喷混凝土一次成型技术，国内初次采用该项技术。*信息反响情况——地表下沉普通均为10-20㎜，最大为30㎜，拱部最大跨度处钢筋应力为50-80Mpa，经长期监测，各项数据均到达平安可靠的目的。12/26/202326提纲深南大道立交隧道施工程序12/26/202327提纲深南大道立交隧道采用格栅钢架12/26/202328提纲北京前门地下通道采用盖挖法施工12/26/202329提纲三.现场测试仪器及元件概述12/26/202330提纲

1.现场监控量测技术中的根本问题

§监控量测技术中的假设干根本概念和名词

-非电量的电测法-一次、二次仪表

-传感器-测试元件

-遥测-率定

-误差-精度

-灵敏度-稳定性

-反复性-非线性偏向

12/26/202331提纲§测试元件的根本原理-机械式原理-液压式原理-光弹式原理-光纤传感器原理-电阻式原理-振弦式原理-电感式原理§地下工程中常用的测试元件-钻孔式测试元件-相对位移式测试元件-构造顶部下沉式测试元件12/26/202332提纲2.常用测试仪表及新技术开展12/26/202333提纲§常用机械式测试元件

12/26/202334提纲§常用收敛计12/26/202335提纲§数显式收敛计12/26/202336提纲§钻孔式

位移计12/26/202337提纲§多点式钻孔位移计的安设12/26/202338提纲§普通测斜仪12/26/202339提纲§遥感式

测斜仪12/26/202340提纲§电阻式应变计〔外表及埋入式〕12/26/202341提纲§钢筋测力计〔弦式及电阻式〕12/26/202342提纲§弦式土压合12/26/202343提纲§弦式喷层压力计12/26/202344提纲§弦式渗压计12/26/202345提纲§锚杆预应力测力计12/26/202346提纲§锚索测力计12/26/202347提纲§磁感应分层沉降仪12/26/202348提纲§智能应变传感器12/26/202349提纲§激光挠度仪12/26/202350提纲§钢筋位置及维护层测试仪12/26/202351提纲§拔出式混凝土强度仪12/26/202352提纲§拔出式混凝土强度仪〔国产〕12/26/202353提纲§混凝土强度回弹仪12/26/202354提纲§激光测距仪12/26/202355提纲§数显式收敛计12/26/202356提纲§手持式应变仪12/26/202357提纲§钻孔情况测定仪12/26/202358提纲§多用途读数仪12/26/202359提纲§钻孔多点位移计12/26/202360提纲§多点位移计在隧道中的运用实例12/26/202361提纲§实测数据的通讯监控12/26/202362提纲§GPS监测系统12/26/202363提纲§遥感自动光学扫描仪12/26/202364提纲§遥感自动光学扫描仪〔独眼巨人〕12/26/202365提纲§遥感自动光学扫描仪现场〔沉降扫描〕12/26/202366提纲§沉降遥测12/26/202367提纲§地表倾斜遥测12/26/202368提纲§光纤传感器及其二次仪表12/26/202369提纲§光纤传感器原理12/26/202370提纲§隧道测试布置12/26/202371提纲§盾构隧道测试布置12/26/202372提纲§滑坡测试布置12/26/202373提纲§桩基检测

布置12/26/202374提纲第二部分地下工程中新资料技术的开展12/26/202375提纲一.自钻式锚杆新技术12/26/202376提纲12/26/202377提纲不同直径的自钻式锚杆杆体12/26/202378提纲自钻式锚杆组成〔未含附件〕12/26/202379提纲各类钻头12/26/202380提纲各类钎尾12/26/202381提纲预加应力测定器12/26/202382提纲自钻式锚杆的不同用途12/26/202383提纲12/26/202384提纲在卵石中的效果12/26/202385提纲隧道中用风钻钻孔12/26/202386提纲隧道中用液压钻钻孔12/26/202387提纲隧道中自钻式锚杆效果12/26/202388提纲隧道中锚杆布置12/26/202389提纲新奥法隧道纵断面12/26/202390提纲12/26/202391提纲隧道中的运用实例12/26/202392提纲全断面施工的纵剖面12/26/202393提纲脆弱破碎围岩中的超前支护12/26/202394提纲自钻式锚杆用于隧道洞口支护12/26/202395提纲自钻式锚杆用于地铁基坑支护12/26/202396提纲基坑施工中运用12/26/202397提纲