洞室施工方案

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洞室施工方案

锚杆、锚索内力、拉拔力

电测锚杆、锚杆测力计、锚杆拉拔计

每10米一个断面师范大学教学楼工程施工组织设计,每个断面至少3根锚杆

不同时间锚杆轴力~深度回归分析;各测点轴力~时间及开挖面距离的回归分析。

洞口段及浅埋段每5~50米一个断面

开挖面距量测断面前后〈2B时,1~2次/天;开挖面距量测断面前后〈5B时,1次/2天;开挖面距量测断面前后〉5B时,1次/周。

纵向下沉~时间及开挖面距离回归分析;横向下沉~时间及开挖面距离回归分析。

每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面不少于10个测点

不同时间位移~深度回归分析;位移~时间及开挖面距离的回归分析。

围岩压力及两层支护间压力

每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面不少于20个测点

支柱压力计或其他测力计

每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面1~3对测点

各种砼内应力计或应变计

每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面不少于20个测点

支护、衬砌表面里裂缝量测

每个代表性地段1~3个量测断面,每个断面不少于20个测点

裂缝宽度及~时间回归分析;裂缝数量~时间回归分析。

三、观测资料的整编与分析

1、及时收集整理各种观测点的观测资料,并检验数据的正确性、准确性。

2、每次观测后在现场将数据记录于监理人批准的专用记录表格内,当天绘制历时曲线,分析整理成果,第二天向施工负责人反馈,当天观测发生异常或警示性数据时,及时向施工负责人、监理人和发包人反馈信息,以便尽快采取安全措施,保证围岩和建筑物的稳定。

4、按监理人的指示,提交在遇洪水或异常情况下的监测资料分析报告。

5、施工结束后,尽快将施工期的观测资料和成果整理成专题报告,提供给监理、发包人及有关部门,并将各项仪器的有关参数、埋设后的初读数和全部仪器设备的档案卡等整编成册,向有关单位移交。

四、隧道三维非接触量测新技术

在隧道工程中,工程测试技术越来越受到重视,但围岩净空位移量测基本上还是沿用20世纪60~70年代的量测方法,一般采用钢尺式收敛计,挂钢尺抄平等接触方式进行。这种方法具有成本低、简便可靠、能适应恶劣环境等优点,但采用此种方法有以下几点不利因素:(1)、该法对施工干扰大;(2)、由于人为因素对测量精度影响较大,测量质量不稳定,容易产生人为错误,不能保证施工安全;(3)、测速慢,从而更加大了对施工的干扰;(4)、当跨度大于15m时,由于钢尺的抖动、拉伸、温差等因素及工作条件恶化使测量无法进行。以上这些都使钢尺式收敛计越来越难以满足现代隧道快速、大跨、安全施工的技术要求,因此,在施工中我们从高精度、简单实用、快速准确的原则出发采用非接触观测。该技术目前已在我局在建隧道工程中广泛采用。

非接触观测是以光学/电磁方式远距离测定结构上点位的三维坐标。由于无须接近测点,该法避免了传统接触式观测必须触及测点才能观测的缺点,是隧道变形观测技术的发展方向。

目前实现基于光学方式的非接触观测一般有三种途径:第一种是以精密测角的空间前方交会原理为基础,由数台电子经纬仪联合进行的三维解析测量;第二种是以角度、距离同时测量的流动极坐标法为基础,采用一台全站仪的自由三维工作站;第三种则是三维近景摄影测量。

在施工中我们采用全站仪自由设站,全站仪自由设站是仪器从任一未知点上设站观测若干已知点的方向和距离,通过坐标变换求得该测站上仪器中心的坐标,然后以此测出其余新点的坐标。由于仅使用一台测量仪器且仪器测站可以自由设置不需要造点对中,同时观测数据可通过现场计算机快速处理,同时观测数据可通过现场计算机快速处理,因此全站仪自由设站法对于在隧道狭窄空间内进行精度要求较高的实时变形观测作业是很适合的。全站仪的结构原理见图。

基准点用于建立三维坐标系,要求稳固不动,其坐标可根据现场情况自行设置而不必测量(如用于建立绝对三维位置坐标系则需先测定基准点的坐标,对于变形作业一般无此要求)。在隧道在隧道出口设置4个地面基准点,其中2点为校核点;在洞内衬砌上设置后视点,用于坐标传递。地面基准点用混凝土浇铸而成,埋置深度1m,采用对中杆及圆棱镜观测。洞内后视点由变形点反面粘贴反射膜片而成。

仪器测站在洞内设置了4个,洞外设置了2个。洞内测站设于边墙电缆槽上。为避免车辆振动干扰以及安全起见,观测时测站附近设置了防护区。由于是自由设站,测站上仪器无需对中。但为了消除膜片倾斜对测距的影响,测站位置大致固定(即在测站处做一标记,每次观测仪器均架在该处)。

观测前,把全站仪的各项轴系误差及指标差进行准确调校。观测时,打开仪器的角度改正及补偿器功能,并对仪器进行气压和温度的气象改正。观测采用记录测量模式,所有观测数据均存储在GRM10模块内。

为了确保观测精度,采用三次重复设站,每次设站采用双盘测回结合三次重复照准的冗余观测方法,即每一测站上分别用两个盘位连续、重复照准三次目标点,得23个观测值,然后取其平均值作为一次设站观测的结果。

(四)、观测精度及观测结果的评定

1、观测量的实际观测误差

观测量为水平方向H、竖直角V和斜距D,其观测误差用标准差S评定,双盘位连续照准三次的观测量平均值的标准差按下式计算:

式中X1、X2——I、II盘观测量X1(i)、X2(i)的平均值。

2、三维坐标/收敛基线的观测精度

对于目标量F(三维坐标/收敛基线长)={H,V,D},观测量平均值误差、、对F的一次观测的影响SF可由误差传播率计算得出,则三次重复设站的平均值的精度为:

而平均值的精度还可根据目标量三次设站的实测结果,按贝塞尔式给出:

根据观测量的实际观测误差以及三次重复设站的实测结果,分别按上述计算(2)与实测(3)方法对隧道三维坐标和收敛基线的观测精度进行评定。

净空变形的观测结果ui为三维坐标/收敛基线的初始观测值与当前观测值之差,即,则在等精度条件下,其观测精度为。

4、变形观测结果的评定

按A类不确定度方法给出重复设站的变形观测的最终结果为:

根据观测结果可得出:净空收敛变形、净空周边点位移;根据收敛及周边点位移的观测结果,可对隧道的净空变形形态进行评估及变形预测。采用非线性回归和灰色理论对观测结果进行预测,建立三种预测模型进行综合分析预测即:

上述式中,I,II为回归预测模型,采用时间t加权最小二乘计算参数A、B、r,权函数为。III为GM(1,1)灰色模型所确定的预测方程。

1、洞内地质超前预测预报程序

2、地质和支护状态观察

每次爆破后,由地质工程师对开挖工作面进行观察调查并作地质素描记录。调查项目包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩性风化程度、裂隙间距、形状、涌水情况、水的影响等等。素描记录工作面的岩层产状、构造及特殊地质现象,同时对靠近工作面的初期支护进行观察,喷射砼是否开裂、是否有掉块现象等。

(1)、对照勘测阶段的地质资料,预报地质条件的变化情况及对施工的影响程度。随工作面素描地质结构状态。

(2)、可能出现坍方、滑动影响施工时,预报其部位、形式、规模及发展趋势,并提出处理措施。

(3)、隧道将穿越不稳定岩层,较大断层等特殊地段需改变施工方法或作应急措施时的预报。

(4)、预报可能出现突然涌水地点,涌水量大小,地下水、泥砂含量及施工的影响。

(5)、软岩再现内鼓、片帮掉块地段,预报对施工的影响程度。岩体突然开裂或原有裂隙逐渐加宽时,应预报其危害程度。

(6)、在位移量测中发现围岩变形速度加快时,预报对围岩稳定性的影响程度。

(7)、隧道浅埋段地面下沉或工裂,预报对隧道稳定和施工的影响程度。

(8)、洞口可能出现滑坡、坠石时、及时预报。

(9)、预报由于施工不当,可能造成围岩失稳及其改进措施。

(10)、绘制全洞地质断面、剖面的展开图。

(1)、隧道开挖面地质素描;

(2)、岩体结构面调查;

(5)、浅层地震法(HSP地质预报仪);

(6)、对地表水、地下水的调查。

根据地质预报方法得出的数据进行施工地质预测,及时调整施工方法,采取积极措施保证施工安全。

施工检测的结果应尽快地反馈到施工和设计中去,以指导施工。

检测工作注意以下事项:

(1)、按各项量测的操作规程安装好仪器仪表,每测点一般测读三次,三次读数相差不大时,取算术平均值作为观测点,若读数相差过大时应检查仪器、仪表安装是否正确,测点是否松动,当确认无误时再进行测试。

(2)、每次测试时都要做好记录,并保持原始记录的准确性。

(3)、在现场进行粗略计算,若发现变形较大时,应及时通知现场负责人。

(1)、当每天净空变化大于1mm时,则认为围岩处于急剧变形阶段,加强支护,加强观测;

(2)、当每天净空变化值在0.2~1.0mm之间时,则认为围岩处于缓慢变形阶段,表示围岩向稳定方向发展;

(3)、当每天净空变化值小于0.2mm时,则认为围岩基本稳定。

由于地质条件的变化,隧道施工现场常易反复发生突发性的意外情况。而控制不当或不利常导致诸如超挖、塌方以及涌水等事故。如果在碰到困难岩石之前能及时采取超前防范措施和设置安全网,如预注浆、岩石锚固系统、钢拱支撑等,那么就能避免采取高昂的解决办法以及减少破坏。

目前,有不同的预测技术,包括勘探导洞、勘探钻孔和无破损检测方法,如地震和地质雷达法。

然而,大多数的直接预测方法都会干扰掘进,因此费用增加很快。另一方面,在隧道掘进环境下,常规的无破损检测方法,如地质物探技术易于产生操作提供附近地层的瞬时预报结果。

二、TSP202地质超前预报系统

隧道地震超前预报下工程现场的布置和检测任务。地震(声)波特定点上的小规模爆破产生,并由秒年电子传感器接受。当地震波遇到岩石强度变化大(如物理特性和岩石类型的变化、断层带、破裂区的出现)的界面时,在绕射点处部分射波的能量被反射回来。反射信号的传播时间与到达边界的距离成正比,因此能作为直接的度量方法。

通常,量测布置大约由24个爆破点组成,这些点沿离预计的地质边界最近的隧道右或左边墙排列。各隧道边墙的传感器元件用于调查隧道轴线周围的4个达90℃的空间区域(如1左下),各接收系统均由传感器组(加速度计)组成,其中有些元件沿隧道轴线,而另一些则与隧道轴线垂直排列。

TSP能满足一些特殊要求的应用。例如,大多数岩石中的地震信号的频率范围(在10~5000HZ之间)比用于常规地震勘探的频率范围约大10倍,因此需要特殊的传感器元件和记录设备。TSP具有多功能性,能用于不同方面。除了在隧道开挖面进行定期的预报(标准用途)外,由于在调查钻孔中进行爆破,因此扩大了调查范围,并能精确确定与钻孔相交的边界几何形状,

TSP202设备特别适用于高分辩率的隧道折射地震(微地震)勘探,以及断裂和岩石强度降低地带的监测。该设备也能用于地面上的高分辨率工程地震勘探。其探测费用相当低,因此可以在TBM或常规方法的掘进中进行连续监测、。

为了节省量测时间,TSP量测的所有准备工作(钻孔,粘接金属传感器的套管)都在常规的隧道掘进著作业中进行,量测上午准备工作包括传感器系统的插入,爆破孔的装药以及功能性测试,约需1h,地震信号记录包括每次爆破的引爆记录,约需45min,整个量测循环,包括仪器的清理,共需2h。

数据处理的图象反映了开挖面前方或开挖面周围的地层界面情况,因此可用来确定界面的位置。这种方法使用为标准PC机而专门开发的TSP202设备,并按系统的步骤操作。

首先,选定适当的调查区域,然后,进行波场处理以区分直达波场和反射波场。该平面,即绕2射叠加平面(DFS),使由与隧道轴线相平行的爆破点的中心线和通过相关的调查区域的对角线确定的。

对于纵波(压缩波)和横波S(剪切波)(其速度为有价值的量测参数),通常都能进行单独的人机对话数据分析。S波的数据处理能帮助提高含水断层带(断裂带)和岩体构造走向的识辨率。在其它相应的预报区域中,重复进行这种数据分析过程。

所有的独立空间区域的数据分析的最终结果为工程师的综合图,该综合图为开挖隧道的区段垂直和水平剖面图及其坐标系统。该图显示了预测的前面重要反射界面的进出点及其相应的岩石强度变化,通过计算纵波和横波速度可以确定重要的岩石力学参数,如扬氏模量的泊松数。这些参数有助于隧道工程师考虑施工措施,而且是连续进行TSP断面量测的一个有价值的岩石力学监测方法。

8.1机械设备总的配套原则

1、由于该工程规模大,工程量集中,超大、超高断面施工难度大。且主洞与支洞平行交错作业,结构体系复杂,因此拟采用无轨运输。

2、施工机械要与施工方法配套2南京市二0二一年二月建设工程材料市场信息价格.pdf,动力选型以电—液为主。

3、单机选型考虑质量可靠,经济合理,维修方便。组合配套时,考虑外型尺寸与隧道断面相适应,各机械之间外型尺寸适用,各设备之间能力匹配。

4、引进设备考虑国产化的可行性,主机的零配件和易损件的供应渠道。

5、选型配套必须与宏观要求的施工进度相适应。

8.2钻爆、装运碴、喷锚支护三条主要作业线机械配套原则

1、对凿岩机械的基本要求

(1)、保证断面范围内钻爆破孔、钻锚杆孔、注浆孔及水平超前钻孔等功能优良。

京福高速公路福建段泰宁连接线建设项目K5 580~k7 000路基土石方工程施工组织设计(2)、能提供装药、安装锚杆、找顶等工作平台。

(3)、设备的主要技术参数为一次掘进深度4.5m以上,凿岩钻孔速度≥2.5m/min,能测量钻杆的偏斜度,且结构简单,功能齐全,操作方便,凿岩速度快,动力消耗少等特点。

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