chapter7-隧道工程-2ppt課件

1、第七章第七章地地 下下 工工 程程的監(jiān)測和監(jiān)控的監(jiān)測和監(jiān)控本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容普氏理論荷載結(jié)構(gòu)法）假定抗力法彈性地基梁法數(shù)值法有限元法）彈性解、粘彈性、彈塑性解新奧法隧洞施工信息化施工的開始(New Austrian Tunneling Method,NATM )一、位移監(jiān)測一、位移監(jiān)測 單點位移計單點位移計 多點位移計多點位移計 滑動式位移滑動式位移計計 精密水準儀精密水準儀量測。量測。 洞周表面或圍巖不同深度的位移地表和拱頂下沉1單點位移計單點位移計 單點位移計裝置單點位移計裝置1砂漿；砂漿；2錨桿體；錨桿體；3連接桿；連接桿；4固定固定環(huán)；環(huán)；5測頭；測頭；6外殼；外殼；7定位器；定

2、位器；8測環(huán)；測環(huán)；9百分表百分表7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法 2多點位移計 多點位移計按位移量測儀器的不同有機械式和電測式兩類。機械式一般采用深度測微計、千分表或百分表，電測式采用的位移傳感器常用的有電阻式、電感式、差動式和鋼弦式等多種。 (1) 并聯(lián)式多點位移計 (2) 串聯(lián)式多點位移計 (3) 滑動式位移計7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法o并聯(lián)式多點位移計并聯(lián)式多點位移計錨固器位移測定器7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法串聯(lián)式多點位移計串聯(lián)式多點位移計1孔底固定裝置；孔底固定裝置；2電感式位移傳感器；電感式位移傳感器；3一鋼套

3、管；一鋼套管；4一彈簧片；一彈簧片；5連接桿；連接桿；6電纜；電纜；7導(dǎo)向管；導(dǎo)向管；8孔口固定裝置孔口固定裝置7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法 滑動式位移計多點位移計布置圖多點位移計布置圖（a a魯布革電站廠房；魯布革電站廠房； （b b十三陵蓄能電站主變室十三陵蓄能電站主變室（c c小浪底電站主廠房；（小浪底電站主廠房；（c c日本鄉(xiāng)下電站廠房日本鄉(xiāng)下電站廠房7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法二、收斂位移量測二、收斂位移量測 隧洞周邊或結(jié)構(gòu)物內(nèi)隧洞周邊或結(jié)構(gòu)物內(nèi)部凈空尺寸的變化稱為部凈空尺寸的變化稱為收斂位移。收斂位移。收斂計類型及布置示意圖收斂計類型

4、及布置示意圖1測讀表；測讀表；2重錘；重錘；3鋼卷尺；鋼卷尺；4固定端；固定端；5連接裝置；連接裝置；6張拉表；張拉表；7張拉彈簧；張拉彈簧；8微型電機；微型電機；9控制器控制器穿孔鋼卷尺式收斂計銦鋼絲彈簧式收斂計銦鋼絲扭矩平衡式收斂計7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法光測法光測法示意圖示意圖1光測光測儀；儀；2反光反光鏡；鏡；3三棱三棱鏡；鏡；4光束光束.7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法三、壓力量測三、壓力量測 地下洞室內(nèi)部的壓力地下洞室內(nèi)部的壓力 支

5、襯結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力支襯結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力 圍巖和支襯結(jié)構(gòu)間接觸壓力圍巖和支襯結(jié)構(gòu)間接觸壓力 應(yīng)力計壓力盒本節(jié)本節(jié)介紹介紹第二章第二章已介紹已介紹7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法1. 液壓枕液壓枕 液壓枕構(gòu)造液壓枕構(gòu)造 1放氣螺放氣螺釘；釘； 2鋼球；鋼球； 3一放氣嘴；一放氣嘴； 4枕殼；枕殼； 5紫銅管；紫銅管； 6壓力表；壓力表； 7注油三注油三通；通； 8六角螺六角螺母；母； 9小管座小管座7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法 2錨桿應(yīng)力量測錨桿應(yīng)力量測

6、支護錨桿的應(yīng)力量測原理通常是：錨支護錨桿的應(yīng)力量測原理通常是：錨桿受力后發(fā)生變形，采用應(yīng)變片或應(yīng)變桿受力后發(fā)生變形，采用應(yīng)變片或應(yīng)變計測量錨桿的應(yīng)變，得出與應(yīng)變成比例計測量錨桿的應(yīng)變，得出與應(yīng)變成比例的電阻或頻率的變化，然后通過標定曲的電阻或頻率的變化，然后通過標定曲線或公式將電測信號換算成錨桿應(yīng)力。線或公式將電測信號換算成錨桿應(yīng)力。量測錨桿應(yīng)力用的應(yīng)變計主要有電阻式、量測錨桿應(yīng)力用的應(yīng)變計主要有電阻式、差動電阻式和鋼弦式幾種應(yīng)變計。差動電阻式和鋼弦式幾種應(yīng)變計。7-2 地下隧洞監(jiān)測類型和方法地下隧洞監(jiān)測類型和方法 電阻式錨桿應(yīng)變計由內(nèi)壁按一定間距粘貼有電阻片的鋼管電阻式錨桿應(yīng)變計由內(nèi)壁按一定

7、間距粘貼有電阻片的鋼管或鋁合金管組成。也有直接采用工程錨桿，對粘貼應(yīng)變片的部或鋁合金管組成。也有直接采用工程錨桿，對粘貼應(yīng)變片的部位經(jīng)過特殊的加工，粘貼應(yīng)變片后，經(jīng)防潮處理并加密封保護位經(jīng)過特殊的加工，粘貼應(yīng)變片后，經(jīng)防潮處理并加密封保護罩制成。罩制成。 差動電阻式和鋼弦式錨桿應(yīng)變計是將應(yīng)變計裝入鋼管或裝入錨差動電阻式和鋼弦式錨桿應(yīng)變計是將應(yīng)變計裝入鋼管或裝入錨桿加粗段的槽孔中，然后與錨桿連接而成，一根錨桿上可連接桿加粗段的槽孔中，然后與錨桿連接而成，一根錨桿上可連接多節(jié)，其中的鋼弦式應(yīng)變計由于環(huán)境適用性強，測讀儀器輕巧多節(jié)，其中的鋼弦式應(yīng)變計由于環(huán)境適用性強，測讀儀器輕巧方便，故可適用于不同

8、地質(zhì)條件和環(huán)境條件的錨桿應(yīng)力觀測。方便，故可適用于不同地質(zhì)條件和環(huán)境條件的錨桿應(yīng)力觀測。 作為工程監(jiān)控手段的現(xiàn)場量測其目的在作為工程監(jiān)控手段的現(xiàn)場量測其目的在于了解圍巖的動態(tài)過程、穩(wěn)定情況和支護系于了解圍巖的動態(tài)過程、穩(wěn)定情況和支護系統(tǒng)的可靠程度，是直接為支護系統(tǒng)的設(shè)計和統(tǒng)的可靠程度，是直接為支護系統(tǒng)的設(shè)計和施工決策服務(wù)的，這是進行量測方案設(shè)計的施工決策服務(wù)的，這是進行量測方案設(shè)計的基本出發(fā)點?；境霭l(fā)點。 現(xiàn)場量測方案設(shè)計的主要內(nèi)容如下：現(xiàn)場量測方案設(shè)計的主要內(nèi)容如下： (1)量測項目的確定，量測手段儀表和工量測項目的確定，量測手段儀表和工具的選擇；具的選擇； (2)施測部位和測點布置的確定

9、；施測部位和測點布置的確定； (3)實施計劃的制定，包括測試頻率的確實施計劃的制定，包括測試頻率的確定。定。7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 一、量測項目的確定一、量測項目的確定 確定原則：量測簡單、結(jié)果可靠、成本低，便確定原則：量測簡單、結(jié)果可靠、成本低，便于施工單位采用，量測元件要能盡量靠近工作面安于施工單位采用，量測元件要能盡量靠近工作面安設(shè)。所選擇的被測物理量要概念明確，量值顯著，設(shè)。所選擇的被測物理量要概念明確，量值顯著，數(shù)據(jù)易于分析，易于實現(xiàn)反饋。（位移、位移數(shù)據(jù)易于分析，易于實現(xiàn)反饋。（位移、位移+應(yīng)應(yīng)力和壓力）力和壓力） 量測項目應(yīng)根據(jù)具體工程的特點來確定，主要量測項目

10、應(yīng)根據(jù)具體工程的特點來確定，主要取決于工程規(guī)模、重要程度、地質(zhì)條件及業(yè)主財力。取決于工程規(guī)模、重要程度、地質(zhì)條件及業(yè)主財力。（巖體完整性差、地質(zhì)條件變化較大的工程（巖體完整性差、地質(zhì)條件變化較大的工程隧洞隧洞前方巖體狀況；地應(yīng)力高的脆性巖體工程前方巖體狀況；地應(yīng)力高的脆性巖體工程巖爆的巖爆的可能性或巖爆時間；淺埋隧洞可能性或巖爆時間；淺埋隧洞地表沉降和拱頂沉地表沉降和拱頂沉降。）降。）7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計o隧洞工程監(jiān)測：地表沉降、洞周收斂、拱頂下沉。7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計o 日本日本2D：2050m；h=12D：10

11、20m；h1D：510m。 錨桿應(yīng)力和襯砌應(yīng)力等，其量測斷面的縱向間距可定為錨桿應(yīng)力和襯砌應(yīng)力等，其量測斷面的縱向間距可定為200500m。7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 2測點的布置形式測點的布置形式 7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 壓力盒和錨桿應(yīng)力計應(yīng)在典型區(qū)段選擇應(yīng)力變化最大或地壓力盒和錨桿應(yīng)力計應(yīng)在典型區(qū)段選擇應(yīng)力變化最大或地質(zhì)最不利的部位，并根據(jù)位移變化梯度和圍巖應(yīng)力狀態(tài)，在不質(zhì)最不利的部位，并根據(jù)位移變化梯度和圍巖應(yīng)力狀態(tài)，在不同的圍巖深度內(nèi)布測點，觀測錨桿的長度應(yīng)與工程錨桿相同。同的圍巖深度內(nèi)布測點，觀測錨桿的長度應(yīng)與工

12、程錨桿相同。用于埋設(shè)壓力盒的鉆孔和觀測錨桿的鉆孔的布置形式與多點位用于埋設(shè)壓力盒的鉆孔和觀測錨桿的鉆孔的布置形式與多點位移計的相似，通常在鉆孔中布置移計的相似，通常在鉆孔中布置3個或更多的測點。個或更多的測點。 下頁圖是毛洞位移量測和襯砌后隧洞應(yīng)力應(yīng)變量測的典型布下頁圖是毛洞位移量測和襯砌后隧洞應(yīng)力應(yīng)變量測的典型布置的例子。置的例子。7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 四、觀測及其頻度的確定四、觀測及其頻度的確定 整個觀測期間應(yīng)設(shè)立值班記錄，詳細記載值整個觀測期間應(yīng)設(shè)立值班記錄，詳細記載值班期間的一切情況，包括施工進展情況、施工部位、班期間的一切情

13、況，包括施工進展情況、施工部位、施工工藝流程情況、氣候環(huán)境、對隧洞的觀察、隧施工工藝流程情況、氣候環(huán)境、對隧洞的觀察、隧洞內(nèi)滲流水情況、噴射混凝土和襯砌上的裂縫開展洞內(nèi)滲流水情況、噴射混凝土和襯砌上的裂縫開展情況等。情況等。 各量測項目通常的觀測頻度為：在洞室開挖或各量測項目通常的觀測頻度為：在洞室開挖或支護后的半個月內(nèi)，每天應(yīng)觀測支護后的半個月內(nèi)，每天應(yīng)觀測12次；半個月后次；半個月后到一個月內(nèi)，或掌子面推進到距觀測斷面大于到一個月內(nèi)，或掌子面推進到距觀測斷面大于2倍倍洞徑的距離后，每洞徑的距離后，每2天觀測一次；一到三個月，每天觀測一次；一到三個月，每周測讀周測讀12次：三個月以后，每月測

14、讀次：三個月以后，每月測讀13次。若次。若設(shè)計有特殊要求，則可按設(shè)計要求進行，遇突發(fā)事設(shè)計有特殊要求，則可按設(shè)計要求進行，遇突發(fā)事件，則應(yīng)加強觀測。件，則應(yīng)加強觀測。7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 各量測項目原則上應(yīng)根據(jù)其變化的大小來確定觀測頻度。如洞周收斂位移和拱頂下沉的量測頻度可根據(jù)位移速度及離開挖面的距離而定，往往不同的基線和測點位移速度不同，因而，應(yīng)以產(chǎn)生最大位移者來決定量測頻度。整個斷面內(nèi)各基線或測點應(yīng)采用相同的量測頻度。7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計ab負速率段bc加速段cd減速段de進一步減速段ef零速率段 五、量測數(shù)據(jù)警戒值及圍巖穩(wěn)定性判斷準則五、量測數(shù)據(jù)警

15、戒值及圍巖穩(wěn)定性判斷準則 7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 1容許位移量容許位移量 容許位移量是指在保證隧洞不產(chǎn)生有害松動和保證地表不容許位移量是指在保證隧洞不產(chǎn)生有害松動和保證地表不產(chǎn)生有害下沉量的條件下，自隧洞開挖起到變形穩(wěn)定為止產(chǎn)生有害下沉量的條件下，自隧洞開挖起到變形穩(wěn)定為止,在在起拱線位置的隧洞壁面間水平位移總量的最大容許值，或拱頂起拱線位置的隧洞壁面間水平位移總量的最大容許值，或拱頂?shù)淖畲笕菰S下沉量。的最大容許下沉量。 容許位移量與巖體條件、隧洞埋深、斷面尺寸及地表建筑容許位移量與巖體條件、隧洞埋深、斷面尺寸及地表建筑物等因素有關(guān)，例如城市地鐵通過建筑群時，一般要求地表下物

16、等因素有關(guān)，例如城市地鐵通過建筑群時，一般要求地表下沉不超過沉不超過510mm；對于山嶺隧道，地表沉降的容許位移量；對于山嶺隧道，地表沉降的容許位移量可由圍巖的穩(wěn)定性確定?？捎蓢鷰r的穩(wěn)定性確定。7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 前蘇聯(lián)學者通過對大量觀測數(shù)據(jù)的整理，得出了前蘇聯(lián)學者通過對大量觀測數(shù)據(jù)的整理，得出了用于計算洞室周邊容許最大變形值的近似公式：用于計算洞室周邊容許最大變形值的近似公

17、式： 式中式中 f 普氏系數(shù)；普氏系數(shù)； b0洞室跨度；洞室跨度； H邊墻自拱腳至底板的高度邊墻自拱腳至底板的高度(m)； 2值一般在從拱腳起算值一般在從拱腳起算(1/31/2)H段內(nèi)段內(nèi)測定。測定。(mm) :(mm) :251251015412fHfb. 邊邊墻墻拱拱頂頂7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 2容許位移速率 容許位移速率是指在保證圍巖不產(chǎn)生有害松動的條件下，隧洞壁面間水平位移速度的最大容許值。它同樣與巖體條件、隧洞埋深及斷面尺寸等因素有關(guān)。容許位移速率目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，一般都根據(jù)經(jīng)驗選定。 例如美國某些工程對容許位移速率的規(guī)定：第

18、一天的位移量不超過容許位移量的1/51/4(約2.543.18mm)，第一周內(nèi)平均每天的位移量應(yīng)小于容許位移量的1/20(約0. 63mm)。南嶺隧道、大瑤山隧道、下坑隧道、金川礦區(qū)運輸平巷、張家港鐵礦的穩(wěn)定變形速度為0.1mm/d，引灤入津輸水隧洞在開挖后一個月的穩(wěn)定變形速度大于10mm/30d。 7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 (1) 基本穩(wěn)定段(I)。變形速率不斷下降，即變形加速度小于0； (2) 過渡段(II)。變形速度長時間保持不變，即變形加速度等于0; (3) 破壞段(III)。變形速率漸增，即變形加速度大于0。 3. 根據(jù)位移根據(jù)位移時間曲線判斷圍巖穩(wěn)定性時間曲線判斷圍

19、巖穩(wěn)定性 7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計 注意：在隧洞施工險情預(yù)報中，應(yīng)同時考慮收斂或變形速度，相對收斂量或變形量及位移時程曲線，結(jié)合洞周圍巖噴射混凝土和襯砌的表面狀況等綜合因素作出預(yù)報。全斷面開挖全斷面開挖分步開挖分步開挖 7-3 現(xiàn)場量測方案設(shè)計現(xiàn)場量測方案設(shè)計7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)數(shù)學處理的目的驗證 反響 預(yù)報即 （1各種量測數(shù)據(jù)相互印證，以確認量測結(jié)果的可靠性； （2探求圍巖變形或應(yīng)力狀態(tài)的空間分布規(guī)律，了解圍巖穩(wěn)定性特征，以便提供反饋，合理地設(shè)計支護系統(tǒng)； （3監(jiān)視圍巖變形或應(yīng)力狀態(tài)隨時間的變化情況，對最終值或變化速率進行預(yù)測預(yù)報。7-4 量測

20、數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理abcde21uuuum 1u2umuabcde7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理u1的確定。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行非線性回歸，得u=f(t), 那么u2的確定。據(jù)研究，存在如下經(jīng)驗式所以21uuuum )(01fu 33002650002. uu010 )(fuum7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)

21、的分析處理7-4 量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)的分析處理o概況概況o 十三陵抽水蓄能電站地下廠房埋深十三陵抽水蓄能電站地下廠房埋深200m+，設(shè)計規(guī)模為長，設(shè)計規(guī)模為長145m、寬、寬23m、高高46.6m，拱座部位開挖寬度為，拱座部位開挖寬度為27.5m。廠區(qū)巖體為侏羅系礫巖，層理不清，略有沉廠區(qū)巖體為侏羅系礫巖，層理不清，略有沉積韻律，呈巨厚層狀，產(chǎn)狀為積韻律，呈巨厚層狀，產(chǎn)狀為NE40、SE40左右，總厚達左右，總厚達500m+，廠房選，廠房選在最厚的部位。在最厚的部位。o 廠房洞室布置在巖性單一的礫巖內(nèi)，廠房洞室布置在巖性單一的礫巖內(nèi)，巖石強度中等，彈性模量較高，滲透性較弱，巖石強度中等

22、，彈性模量較高，滲透性較弱，涌水量不大，裂隙不甚發(fā)育，地應(yīng)力不高。涌水量不大，裂隙不甚發(fā)育，地應(yīng)力不高。廠區(qū)斷層主要有三組，與廠房軸線呈大角度廠區(qū)斷層主要有三組，與廠房軸線呈大角度相交，其影響僅限于斷層寬度的范圍內(nèi)，但相交，其影響僅限于斷層寬度的范圍內(nèi)，但有一組走向近直立的裂隙與廠房軸線交角甚有一組走向近直立的裂隙與廠房軸線交角甚小，對高邊墻的穩(wěn)定極為不利。小，對高邊墻的穩(wěn)定極為不利。7-5 工程實例工程實例 十三陵電站地下廠房十三陵電站地下廠房 監(jiān)測方案設(shè)計 根據(jù)廠區(qū)內(nèi)工程結(jié)構(gòu)及支護特點、工程地質(zhì)條件、施工工序及方法等，該工程采取了系統(tǒng)監(jiān)測斷面和隨機監(jiān)測點相結(jié)合的設(shè)計原則； 為了監(jiān)測地下廠房

23、圍巖的位移、應(yīng)力、地下水壓力、溫度及頂拱混凝土內(nèi)的應(yīng)變、應(yīng)力、溫度變化，主要布置鉆孔多點位移計、錨桿應(yīng)力計(鋼筋計)、預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力計，此外，還布置了其他7項觀測項目，具體情況見下頁表。7-5 工程實例工程實例 十三陵電站地下廠房十三陵電站地下廠房7-5 工程實例工程實例 十三陵電站地下廠房十三陵電站地下廠房地下廠房地下廠房位移計和位移計和錨桿應(yīng)力錨桿應(yīng)力計計 觀觀 測測布布 置置 圖圖M位移計位移計MC錨桿錨桿應(yīng)力計應(yīng)力計7-5 工程實例工程實例 十三陵電站地下廠房十三陵電站地下廠房 系統(tǒng)觀測斷面3個，斷面間距3650m；觀測斷面到端墻距離3335m；各斷面觀測點布置在頂拱、拱腳、邊墻中部及

24、中下部。鉆孔多點位移計長1424m預(yù)埋或后埋）。錨桿應(yīng)力計，頂拱長6m，邊墻長8m，其長度和施工支護錨桿同。 鉆孔多點位移計每孔4只，距洞壁2m、5m、10m、20m (20m孔)和2m、4m、8m、15m(15m孔)。錨桿應(yīng)力計每孔3只，距洞壁為1.0m、2.5m、4.0m(拱頂5m錨桿)、1.0m、2.5 m、5.0m(邊墻6m長錨桿)和1.0m、3.0m、7.0m(邊墻8m長的錨桿)。觀測儀器為鋼弦式儀器。 6個孔的觀測元件是利用排水廊道預(yù)埋的。其余均為后埋的。后埋元件是當掌子面超過設(shè)計觀測斷面(點)1.52.0m時安裝埋沒的(停掘)。7-5 工程實例工程實例 十三陵電站地下廠房十三陵電

25、站地下廠房 7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 一、盾構(gòu)法施工監(jiān)測一、盾構(gòu)法施工監(jiān)測 盾構(gòu)法施工隧道時所需的監(jiān)測內(nèi)容可分為兩盾構(gòu)法施工隧道時所需的監(jiān)測內(nèi)容可分為兩大類：巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測、隧道大類：巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測、隧道(包括包括盾構(gòu)盾構(gòu))結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。 1巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測 巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測內(nèi)容包括：盾構(gòu)巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測內(nèi)容包括：盾構(gòu)正面土壓力、地表沉降和位移、土體沉降和位移、正面土壓力、地表沉降和位移、土體沉降和位移、土體應(yīng)力和孔隙水壓力、構(gòu)筑物沉陷和傾斜等

26、項土體應(yīng)力和孔隙水壓力、構(gòu)筑物沉陷和傾斜等項目。目。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (1) 地表沉降 地表沉降測量是在沉陷測量區(qū)域埋設(shè)地表樁，采取常規(guī)的水準測量方法。地表樁設(shè)置一般沿盾構(gòu)隧道的軸線每隔35m設(shè)一測點，適當布置幾排橫向地表樁，測量盾構(gòu)施工引起的橫向沉降槽的變化。道路沉降必須將地表樁埋入道面下的土層里，才能比較真實地測量道路的沉降。鐵路的沉降測量必須同時監(jiān)測路基和鐵軌的沉降。地下管線的沉降測量，對重點保護的管線，應(yīng)將測點設(shè)在管線上，并砌筑保護并蓋，一般管線則可在其周圍設(shè)置地表樁進行監(jiān)測。在盾構(gòu)切口到達前3m和盾尾過后三天內(nèi)，應(yīng)加密監(jiān)測頻率。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工

27、監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (2) 土中沉降和位移土中沉降和位移 監(jiān)測盾構(gòu)施工引起的深層土體沉監(jiān)測盾構(gòu)施工引起的深層土體沉降和位移量可了解土層被擾動的范圍和影響程度，土降和位移量可了解土層被擾動的范圍和影響程度，土體沉降測量采用分層沉降儀，土體深層位移則采用測體沉降測量采用分層沉降儀，土體深層位移則采用測斜儀，兩者可共用一個測孔和測管。當測管理設(shè)深度斜儀，兩者可共用一個測孔和測管。當測管理設(shè)深度低于隧道底部標高時，可把管底作為初始不動點，埋低于隧道底部標高時，可把管底作為初始不動點，埋設(shè)在隧道頂部的測管一般以管頂為不動點，但必須測設(shè)在隧道頂部的測管一般以管頂為不動點，但必須測量管頂?shù)乃轿灰浦颠M

28、行修正。下圖為雙孔隧道上方量管頂?shù)乃轿灰浦颠M行修正。下圖為雙孔隧道上方的地表沉降槽和分層沉降的實測曲線。的地表沉降槽和分層沉降的實測曲線。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (3) 土中應(yīng)力和孔隙水壓力土中應(yīng)力和孔隙水壓力 盾構(gòu)掘進對盾構(gòu)掘進對土體的擠壓作用破壞了土體結(jié)構(gòu)，便士中土體的擠壓作用破壞了土體結(jié)構(gòu)，便士中應(yīng)力和孔隙水壓力增大，對土應(yīng)力和超孔應(yīng)力和孔隙水壓力增大，對土應(yīng)力和超孔隙水壓力的量測，能了解盾構(gòu)的施工性能，隙水壓力的量測，能了解盾構(gòu)的施工性能，對土層的擾動程度及預(yù)測固結(jié)沉降量，量對土層的擾動程度及預(yù)測固結(jié)沉降量，量

29、測數(shù)據(jù)反饋后，可及時調(diào)整施工參數(shù)，減測數(shù)據(jù)反饋后，可及時調(diào)整施工參數(shù)，減少對土層的擾動，土應(yīng)力和孔隙水壓力量少對土層的擾動，土應(yīng)力和孔隙水壓力量測元件采取鉆孔埋設(shè)方法，測點埋設(shè)在隧測元件采取鉆孔埋設(shè)方法，測點埋設(shè)在隧道外圍。道外圍。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (4) 鄰近構(gòu)筑物的保護監(jiān)測鄰近構(gòu)筑物的保護監(jiān)測 對盾構(gòu)直接穿對盾構(gòu)直接穿越和影響范圍內(nèi)的房屋、橋梁等構(gòu)筑物必須越和影響范圍內(nèi)的房屋、橋梁等構(gòu)筑物必須進行保護監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容主要是構(gòu)筑物的沉進行保護監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容主要是構(gòu)筑物的沉降、傾斜和裂縫。沉降測點設(shè)在基礎(chǔ)上或墻降、傾斜和裂縫。沉降測點設(shè)在基礎(chǔ)上或墻體上，在構(gòu)筑物外

30、的地表上和構(gòu)筑物底板上體上，在構(gòu)筑物外的地表上和構(gòu)筑物底板上也設(shè)一些測點，用水準儀量測。構(gòu)筑物傾斜也設(shè)一些測點，用水準儀量測。構(gòu)筑物傾斜監(jiān)測可采用經(jīng)緯儀測量方法，也可在墻體上監(jiān)測可采用經(jīng)緯儀測量方法，也可在墻體上設(shè)置傾斜儀，連續(xù)監(jiān)測墻體的傾斜。構(gòu)筑物設(shè)置傾斜儀，連續(xù)監(jiān)測墻體的傾斜。構(gòu)筑物的裂縫可用裂縫觀測儀測得。的裂縫可用裂縫觀測儀測得。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 2. 隧道(包括盾構(gòu))結(jié)構(gòu)的監(jiān)側(cè) 隧道(包括盾構(gòu))結(jié)構(gòu)的主要監(jiān)測內(nèi)容如下： (1) 隧道應(yīng)變的量測，包括用應(yīng)變計量測結(jié)果計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力和彎矩; (2) 隧道收斂位移量測； (3) 預(yù)制管片凹凸接縫處法向應(yīng)力

31、的量測。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測預(yù)制預(yù)制無螺無螺栓膨栓膨脹襯脹襯砌隧砌隧道量道量測布測布置圖置圖7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測螺栓軸力測試鋼筋應(yīng)力測試土 壓 力測試7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 二、頂管工程施工監(jiān)測二、頂管工程施工監(jiān)測 淺埋頂管要進行地表沉降、分層沉淺埋頂管要進行地表沉降、分層沉陷、水土壓力和地下水位等環(huán)境監(jiān)測，對于陷、水土壓力

32、和地下水位等環(huán)境監(jiān)測，對于埋深大于埋深大于3 3倍直徑的頂管，一般不必進行環(huán)倍直徑的頂管，一般不必進行環(huán)境監(jiān)測。境監(jiān)測。 頂管頂進過程中對管道可進行如下頂管頂進過程中對管道可進行如下項目的監(jiān)測：管道內(nèi)力測試、水土對管段的項目的監(jiān)測：管道內(nèi)力測試、水土對管段的接觸壓力測試、管道接頭相對位移量測和管接觸壓力測試、管道接頭相對位移量測和管道收斂變形量測等，但在大多數(shù)情況下不監(jiān)道收斂變形量測等，但在大多數(shù)情況下不監(jiān)測，除非在頂管的設(shè)計中采用了新方法或在測，除非在頂管的設(shè)計中采用了新方法或在施工中采用了新工藝，為保證安全并積累經(jīng)施工中采用了新工藝，為保證安全并積累經(jīng)驗時才作監(jiān)測。驗時才作監(jiān)測。7-6 盾

33、構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測o實例實例o1工程概況工程概況o 某合流污水外排工程穿越黃浦江時兩條平行倒虹管均采用頂某合流污水外排工程穿越黃浦江時兩條平行倒虹管均采用頂管法施工，始發(fā)工作井頂管口底標高管法施工，始發(fā)工作井頂管口底標高-27.00(自然地坪自然地坪+4.50)，接收工作井頂管口底標高，接收工作井頂管口底標高-10.34(自然地坪自然地坪+4.50)。頂管全長。頂管全長764.78m，其中自始發(fā)工作井至黃浦江，其中自始發(fā)工作井至黃浦江邊邊250m為直線段，其余為主要順沿黃浦江底的曲線段，平均為直線段，其余為主要順沿黃浦江底的曲線段，平均埋深在黃浦江底以下埋深在黃浦江底以下7

34、.8m左右。兩平行管道凈距左右。兩平行管道凈距1.28m，均，均采用內(nèi)徑為采用內(nèi)徑為2200的鋼筋混凝土預(yù)制管段，每節(jié)管道長的鋼筋混凝土預(yù)制管段，每節(jié)管道長3m，管壁厚管壁厚240mm，沿縱向配制三級，沿縱向配制三級10鋼筋，環(huán)向配制三級鋼筋，環(huán)向配制三級12鋼筋，主筋混凝土保護層厚度為鋼筋，主筋混凝土保護層厚度為40mm。 7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 頂管施工穿越地層由浦東向浦西依次為：層草黃色砂質(zhì)粉土，-2層草黃色粉質(zhì)粘土，-1層暗綠色粘土，-2層灰色粘砂互層，層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和層灰色淤泥質(zhì)粘土。 施工監(jiān)測的目的: (1) 保證兩條管道頂進施工安全性； (2) 跟

35、蹤第2條管道頂進對第1條管道的影響,指導(dǎo)施工； (3) 驗證頂管設(shè)計理論的適用性凈間距1.28 mD)。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 2監(jiān)測方案 在頂管施工期間開展以下4方面的監(jiān)測： (1) 管道內(nèi)力測試 管道內(nèi)力測試包括管道縱向和環(huán)向應(yīng)力的測試。通過在管道環(huán)向和縱向鋼筋上安設(shè)鋼弦式鋼筋應(yīng)力傳感器，用以推算管道彎矩和軸力。管道內(nèi)力測試斷面共8個第一管道5個，第二管道3個）。8個監(jiān)測斷面中，近工作井的2個主要用于監(jiān)視進出洞頂進作業(yè)的安全性，其余的兼有檢驗設(shè)計理論的作用。每個斷面均在環(huán)向和縱向四個方位的內(nèi)外側(cè)鋼筋上各布設(shè)1個鋼筋應(yīng)力傳感器，共設(shè)16個，兩條管道合計128個。鋼筋

36、應(yīng)力傳感器采用GJJ10系列鋼弦式鋼筋測力計。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (2)1 接觸壓力測試 為取得管道實際承受的水土壓力值，用土壓力盒直接測試管道外壁面上的接觸壓力。測試接觸壓力采用土壓力盒，其型號為TYJ系列鋼弦式土壓力計，量程為0.5MPa。接觸壓力量測設(shè)2個測試斷面，位置分別為與距浦東工作井出洞口50m和125m的兩個土壓力測試斷面對應(yīng)，每個斷面均在上下左右4個方位各埋設(shè)1個土壓力盒。 7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (2) 2水土壓力測試水土壓力測試 為確保第為確保第2管道頂進時管道結(jié)構(gòu)的安全

37、管道頂進時管道結(jié)構(gòu)的安全性，通過測試第性，通過測試第1和第和第2管道之間的水土壓力的大小和分布，驗管道之間的水土壓力的大小和分布，驗證施工工藝證施工工藝(頂進速率等頂進速率等)的合理性，量測儀表為土壓力盒與孔的合理性，量測儀表為土壓力盒與孔隙水壓力計。土壓力盒的型號為隙水壓力計。土壓力盒的型號為TYJ系列鋼弦式土壓力計，量系列鋼弦式土壓力計，量程為程為0.5MPa；孔隙水壓力計的型號為；孔隙水壓力計的型號為KYJ30系列鋼弦式孔隙系列鋼弦式孔隙水壓力計，量程為水壓力計，量程為0.5MPa。監(jiān)測鉆孔布置在浦東工作井至黃。監(jiān)測鉆孔布置在浦東工作井至黃浦江岸間的直線段的頂管之間，每孔安裝浦江岸間的直

38、線段的頂管之間，每孔安裝6個土壓力盒。土壓個土壓力盒。土壓力盒在孔內(nèi)的位置見圖，孔隙水壓力計位置與之相同。力盒在孔內(nèi)的位置見圖，孔隙水壓力計位置與之相同。 4個測個測孔中共埋設(shè)土壓力盒孔中共埋設(shè)土壓力盒18個，孔隙水壓力計個，孔隙水壓力計6個。個。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (3) 管道接頭相對位移量測管道接頭相對位移量測 為了在為了在第第2條管道頂進時測試第一條管道管段接條管道頂進時測試第一條管道管段接縫的張開情況，約每隔縫的張開情況，約每隔50 m設(shè)置設(shè)置1個管個管道接頭相對位移監(jiān)測斷面，總數(shù)為道接頭相對位移監(jiān)測斷面，總

39、數(shù)為15個，個，每個監(jiān)測斷面上均勻布設(shè)每個監(jiān)測斷面上均勻布設(shè)5個測點。在管個測點。在管道接頭兩側(cè)用膨脹螺絲安裝測標，用數(shù)顯道接頭兩側(cè)用膨脹螺絲安裝測標，用數(shù)顯式測微計量測兩側(cè)測標間的相對位移。式測微計量測兩側(cè)測標間的相對位移。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 (4) 管道收斂變形量測 在兩條管道內(nèi)均布設(shè)收斂變形量測裝置，以測量管段在水土壓力作用下的變形情況，第1條管道約50m設(shè)一個收斂變形量測斷面，共設(shè)15個斷面。第2條管道設(shè)6個量測斷面，位置與管道內(nèi)力量測斷面一致，兩條管道共設(shè)21個收斂變形量測斷面，斷面上收斂變形測線為水平直徑、垂直直徑以及拱頂與水平直徑上兩點的連線，用膨脹螺絲形成測點：采用美國Geokon公司的1600型卷尺式伸長計測量。7-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測 3元件埋設(shè)方法和測讀元件埋設(shè)方法和測讀 鋼筋測力計和測接觸壓力的土壓力盒在制管廠管段制作時進鋼筋測力計和測接觸壓力的土壓力盒在制管廠管段制作時進行埋設(shè)。行埋設(shè)。 (1) 鋼筋測力計鋼筋測力計 先將連接螺桿與長約先將連接螺桿與長約50cm的等直徑短鋼的等直徑短鋼筋焊接牢，然后將連接螺桿擰入鋼筋測力計，形