【隧道施工方案】桐子窝隧道监控量测技术研究.pdf

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1、 隧道/地下工程 5 结论及意见综合工程条件、地质条件、施工场地条件及工期进度条件、衬砌断面适应性、隧道技术和经济等方面进行分析,太行山特长隧道工程无法有效利用国内现有W irthTB880E进行施工。因此,太行山特长隧道施工不宜采用TBM法施工,推荐采用钻爆法施工。参考文献:1 铁道第三勘察设计院.石太客运专线初步设计R.天津:2005.2 西安 安康铁路秦岭隧道TBM掘进施工技术总结M.北京:中国铁道出版社,2004.3 赵 勇.铁路隧道建设的几个问题J.铁道标准设计,2004(7).4 巫世晶,公志波,潜 波.岩体隧道TBM施工辅助决策系统的实现J.铁道标准设计,2004(12).5 秦

2、培文.东秦岭特长隧道工程施工技术要点综述J.铁道标准设计,2002(11).6 赵 勇,唐国荣.关于客运专线隧道设计与施工的几点建议J.铁道标准设计,2005(6).收稿日期:20050310作者简介:高令发(1971),男,工程师,1995年毕业于兰州铁道学院铁道工程专业,工学学士。桐子窝隧道监控量测技术研究高令发(中铁十四局集团第二工程有限公司,山东泰安 271000)摘 要:介绍赣龙铁路桐子窝隧道的监控量测工作、量测方法、量测数据处理和分析以及实行监控量测所产生的效果。关键词:铁路隧道;新奥法;监控量测;复合衬砌;二次支护中图分类号:U455 文献标识码:B文章编号:10042954(2

3、005)080072021 隧道概况桐子窝隧道是赣龙铁路通道赣州至龙岩段重要工程之一,位于江西省赣县境内,为曲线隧道,平曲线半径800 m,路线南高北低,纵坡为415,为单线电化复合衬砌隧道。根据设计和钻探资料,隧道段的地质情况为:燕山期(r5)花岗岩,灰褐色,全风化 弱风化,进口全风化层厚12 m,出口板岩强风化,其中DK86+110DK86+130段为岩浆侵入破碎带,地下水较发育。隧道顶有田坪水库灌溉干渠、2个水塘和10多栋民房,隧道的覆盖层厚度只有1040 m,为浅埋隧道。隧道设计围岩级别以 为主,进口及出口为 级围岩。2 监控量测目的根据新奥法的基本原理和设计要求,在该隧道实施监控量测

4、,其主要目的为:(1)掌握围岩力学形态的变化和规律,对围岩稳定性作出实际评价;(2)确定支护结构形式,参数和支护时间,掌握支护结构的工作状态;(3)作出工程预报,确定施工对策和开挖台阶长度;(4)监视险情,确保施工安全;(5)为理论解析、数据分析和工程类比提供计算数据和对比指标;(6)为隧道工程施工积累资料和经验。根据设计及实际地质情况,桐子窝隧道监控量测的项目定为:地质及支护状况观察、围岩周边位移量测、拱顶下沉量测和地表下沉量测共四个项目。3 量测方法311 地质及支护状况观察隧道各个工作面,每次爆破开挖、喷混凝土初期支护后,通过铁锤锤击检查、肉眼观察、地质罗盘量测,对岩性、结构面产状、支护

5、和岩层裂隙、溶洞、风化程度、岩层厚度和颜色、地下水等进行记录和描述,判断围岩的稳定性,核对围岩级别、岩质、断层破碎带、褶皱等,对重要或特殊部位进行拍照存档,测量地下水流量及其腐蚀性,同时做实际断面与设计断面对比图。312 围岩周边位移量测隧道开挖爆破后,尽可能早的在隧道的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩,一要快,二要近。快:要求在开挖爆破后12 h内与在下一循环爆破前完成全部埋设,并读取初读数;近:仪器埋设要尽量靠近开挖工作面,不要超过2 m,如有保护条件时,测点可安设在距开挖工作面015 m左右的断面上,量测效果更好。测桩埋设深度30 cm左右,钻孔直径同锚杆,采用早强锚固剂固定,测桩表面用

6、保护罩防护。净空水平收敛两测点应在同一水平线上,采用WRM-3型钢尺式收敛仪量测收敛变形。由于隧道地质情况较好,洞内量测间距平均为30 m,洞门段为10 m。27铁道标准设计 RA I LWAYSTANDARDDESIGN2005(8)高令发 桐子窝隧道监控量测技术研究 隧道/地下工程 313 拱顶下沉量测拱顶下沉量测点布置在隧道的拱顶中轴线处,测点表面设一个挂钩,与周边位移量测同一个断面。作为围岩周边位移量测的补充,采用高精度的水准仪和钢尺量测拱顶的绝对下沉量。314 地表下沉量测在隧道出入口、水渠、两个水塘和隧道正上方2栋民房处共设7个量测断面,在选定的量测区域内,设测量方便、牢固的基准点

7、,在深30 cm的土坑内打入55 cm长的 22钢筋,外露34 cm并用混凝土填实,附近打上大木桩便于寻找。测点沿地面布置在隧道轴线及其两侧5个点,测点间距25 m,中间间距小,两边间距大。用水准仪测量。隧道开挖到距测点前后各2030m范围内进行量测,直到沉降稳定以后停止测量。315 数据采集频率根据标准图“单线电化铁路隧道复合衬砌监控量测设计”和设计的要求,同时为了满足数据分析的需要,测量读数的频率不得小于规范的要求,其数据采集频率见表1。表1 数据采集频率项号项目1地质和支护状况观察2周边收敛量测3拱顶下沉量测4地表下沉量测量测间隔时间115 d1630 d 13个月3个月以后每次爆破后进

8、行2次/d1次/2d2次/周3次/月4 量测数据的整理与分析监控量测小组对隧道相应断面的测点进行净空水平收敛量测及拱顶下沉的同步量测,根据现场量测记录和采集数据,对数据进行整理和回归分析,并进行非线性回归计算,可以得到相应围岩的收敛速度及变形加速度等。为进一步判断量测部位的围岩自稳性质、初期支护的支护效果,对工作面前方未开挖部分的地质情况作出了预报,便于施工中采取事先有效的预防措施,提高工程的进度和工效。数据采集后,及时进行分析处理,在量测的当天根据现场量测数据和实际情况绘制以下曲线:(1)净空水平收敛时态曲线;(2)拱顶下沉时态曲线;(3)净空水平收敛与距开挖工作面距离的关系图;(4)拱顶下

9、沉与距开挖工作面距离的关系图等。将数据和各种图表分析处理后,及时提供给隧道施工单位、业主和监理,便于指导施工和安全生产。(1)水平净空收敛量测(周边位移量测)隧道净空水平收敛量测后,根据测量成果,绘出周边位移s与时间t的对应分散点,同时进行一元非线性回归计算,绘出周边位移s与时间t的圆滑变化曲线。判断净空水平收敛的变化速率相对较小,变形呈收敛趋势,围岩趋于稳定。其净空水平收敛时态曲线如图1。图1 隧道净空水平收敛时态曲线(2)拱顶下沉量测拱顶下沉采用高精度的水准仪和钢尺进行量测,量测断面与周边位移量测断面对应。比较典型的如图2所示,桩号DK85+950的拱顶下沉时态曲线。图2 隧道拱顶下沉时态

10、曲线从DK85+950这个具有代表性的“隧道拱顶下沉时态曲线”可以判断出,虽然该隧道为浅埋隧道,但拱顶下沉绝对值比较小,具有明显的收敛趋势,经过2个月后,在下台阶开挖完成后,基本趋于稳定,围岩性质相对良好。(3)地表下沉量测地表沉降量测采用高精度的水准仪,根据测量记录,对量测数据进行一元非线性回归分析,作出地表下沉时态曲线。由于经过隧道顶部的田坪水库灌溉干渠和水塘相距不超过4 m,在两者中心附近的测点(DK85+860)处,隧道覆盖层小于15 m,其下沉具有典型性和代表性,予以列出,如图3所示。图3 隧道地表下沉时态曲线通过分析可以看出,地表的总体下沉量也较小,通过对现场水塘和水渠的仔细观察,

11、发现隧道施工对水渠灌溉和水塘蓄水基本上没有影响,但对于靠近出口处的2处水井有影响,导致水井枯竭。经过研究和现37铁道标准设计 RA I LWAYSTANDARDDESIGN2005(8)隧道/地下工程 场地质情况调查认为,该处岩层裂隙较发育,隧道通过该段岩层时,形成“水漏斗”现象,而两口水井位于“水漏斗”的影响半径之内。(4)回归分析在现场量测中,由于量测人员、条件等因素的限制,必然产生偶然误差,量测散点在图中呈上下波动。由于监控量测数据一般不具有线性关系,而是曲线关系,需进行一元非线性回归分析,其分析步骤如下:根据散点图中的散点拟合曲线的分布特征、变化特性、收敛性等,从理论和以往经验选择能代

12、表两变量之间内在关系的函数类型;将非线性的函数关系通过转换成为线性函数关系,按照线性函数求未知参数的方法求出未知参数后,将参数变换求出选定的曲线(非线性)函数的未知参数,得到非线性函数回归方程;进行标准离差S分析,如精度不够,可选择其他合适的曲线函数按照以上步骤重新进行分析。隧道监控量测中常用的回归分析函数一般有以下几种:双曲线函数、幂函数、指数函数、对数函数等。5 结语根据监控量测数据的分析和隧道现场施工的情况,得到以下主要结论:(1)该段围岩整体相对稳定,自稳性强,未发生塌方和冒顶,除进出口局部地段外,设计围岩为、级,实际围岩可达到 级;(2)大部分测点的日平均变形速率较小,在上台阶开挖、

13、初期支护完成半个月后,拱顶下沉量、净空水平收敛量和地表下沉量已经完成总体变形量的80%左右,下台阶开挖产生的收敛量约占总变形量的20%。部分围岩特性好的区域,在隧道上台阶开挖后、未施加初期支护的情况下,其变形量仍比较小。说明上台阶开挖施作的初期支护发挥的作用有限,表明格栅刚架的作用有限。通过变更设计,部分区段取消格栅刚架、减小锚杆数量,由短台阶法开挖调整为长台阶开挖。(3)地表下沉量较小,在下台阶开挖后,下沉量仍然较小,表明下台阶施工对隧道断面的影响不大,通过变更设计,部分区段取消仰拱及其格栅刚架;(4)由于桐子窝隧道设计的衬砌厚度、防水混凝土强度等级等原因,隧道局部地段出现微量渗水现象,经过

14、变更设计,采用PVC防水板后,效果良好。未设防水板段,采用高压注入防水材料,也取得比较满意的效果。参考文献:1 林海剑,索朝军,马延辉.东秦岭特长隧道出口段洞内控制测量J.铁道标准设计,2002(11).2 刘成银.中长隧道控制测量技术研究J.铁道标准设计,2004(10).收稿日期:20041028作者简介:武志刚(1978),男,助理工程师,2001年毕业于北京科技大学,工学学士。框构顶进施工中抬(扎)头病害的整治技术武志刚,马东辉(中铁三局集团五公司,山西晋中 030600)摘 要:对新荷铁路荷日段平改立工程中出现的顶进箱涵抬(扎)头现象提出具体治理方案,以期为同类工程起到借鉴作用。关键

15、词:框架桥;顶进施工;装配式分配梁中图分类号:U449182 文献标识码:B文章编号:10042954(2005)08007402在既有铁路改造中,平改立工程一般都采取顶进方法施工。该方法比便线施工投资少,建设周期短,基本不影响铁路运营,但也存在一些安全隐患。笔者结合荷日铁路顶进涵施工谈一些体会。1 涵体顶进过程中发生抬(扎)头现象的原因 在顶进施工中,封闭刚构有时因为下方地质情况发生变化而发生涵体前倾或抬头现象,有的因为顶程长且未采取有效措施时也可能发生抬(扎)头现象。荷日铁路在增建 线工程中顶进桥涵都未出现抬(扎)头现象,而在增 线开通以后顶进的桥涵或大或小都存在抬(扎)头现象。这是因为增 线开通以前顶进涵顶程在15m左右而滑板就有13m,顶进全程几乎全在滑板上,涵体作力点都在滑板上,涵体不易发生抬扎头现象;而增 线开通以后的顶进涵顶程均在25m以上,涵体必须在土面上行进10 m,当地质条件不良时就极易发生抬、扎头现象。顶进过程中箱涵发生抬、扎头原因主要有以下几点。(1)施工中根据地质报告随时注意土质变化,如某个断面前后土质差异很大,涵体就会在这个地方因受力不均而发生抬扎头现象;涵体在行径过程需要注47铁道标准设计 RA I LWAYSTANDARDDESIGN2005(8)