chapter隧道工程實(shí)用

會計(jì)學(xué)1chapter隧道工程實(shí)用2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(NewAustrianTunnelingMethod,NATM)§7-1地下隧洞工程信息化施工第1頁/共115頁3第2頁/共115頁4第3頁/共115頁5第4頁/共115頁6§7-1地下隧洞工程信息化施工第5頁/共115頁7§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法一、位移監(jiān)測單點(diǎn)位移計(jì)多點(diǎn)位移計(jì)滑動式位移計(jì)精密水準(zhǔn)儀量測。

洞周表面或圍巖不同深度的位移地表和拱頂下沉第6頁/共115頁8§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法1．單點(diǎn)位移計(jì)

單點(diǎn)位移計(jì)裝置1—砂漿；2—錨桿體；3—連接桿；4—固定環(huán)；5—測頭；6—外殼；7—定位器；8—測環(huán)；9—百分表第7頁/共115頁9§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法

2．多點(diǎn)位移計(jì)多點(diǎn)位移計(jì)按位移量測儀器的不同有機(jī)械式和電測式兩類。機(jī)械式一般采用深度測微計(jì)、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(diǎn)位移計(jì)

(2)串聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)

(3)滑動式位移計(jì)第8頁/共115頁10§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法并聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)錨固器位移測定器第9頁/共115頁11§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法串聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)1—孔底固定裝置；2—電感式位移傳感器；3一鋼套管；4一彈簧片；5—連接桿；6—電纜；7—導(dǎo)向管；8—孔口固定裝置第10頁/共115頁12§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法

滑動式位移計(jì)第11頁/共115頁13多點(diǎn)位移計(jì)布置圖（a）魯布革電站廠房；（b）十三陵蓄能電站主變室（c）小浪底電站主廠房；（c）日本鄉(xiāng)下電站廠房第12頁/共115頁14§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法二、收斂位移量測隧洞周邊或結(jié)構(gòu)物內(nèi)部凈空尺寸的變化稱為收斂位移。收斂計(jì)類型及布置示意圖1—測讀表；2—重錘；3—鋼卷尺；4—固定端；5—連接裝置；6—張拉表；7—張拉彈簧；8—微型電機(jī)；9—控制器穿孔鋼卷尺式收斂計(jì)銦鋼絲彈簧式收斂計(jì)銦鋼絲扭矩平衡式收斂計(jì)第13頁/共115頁15§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法第14頁/共115頁16§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法第15頁/共115頁17§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法光測法示意圖1—光測儀；2—反光鏡；3—三棱鏡；4—光束.第16頁/共115頁18§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法三、壓力量測

地下洞室內(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

應(yīng)力計(jì)壓力盒本節(jié)介紹第二章已介紹第17頁/共115頁19§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法1.液壓枕

液壓枕構(gòu)造

1—放氣螺釘；

2—鋼球；

3一放氣嘴；

4—枕殼；

5—紫銅管；

6—壓力表；

7—注油三通；

8—六角螺母；

9—小管座第18頁/共115頁20§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法第19頁/共115頁21§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法第20頁/共115頁22§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法

2．錨桿應(yīng)力量測支護(hù)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)變計(jì)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(biāo)定曲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(jì)主要有電阻式、差動電阻式和鋼弦式幾種應(yīng)變計(jì)。第21頁/共115頁23§7-2地下隧洞監(jiān)測類型和方法

電阻式錨桿應(yīng)變計(jì)由內(nèi)壁按一定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(hù)罩制成。

差動電阻式和鋼弦式錨桿應(yīng)變計(jì)是將應(yīng)變計(jì)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，一根錨桿上可連接多節(jié)，其中的鋼弦式應(yīng)變計(jì)由于環(huán)境適用性強(qiáng)，測讀儀器輕巧方便，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。第22頁/共115頁24§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

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(hù)系統(tǒng)的可靠程度，是直接為支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工決策服務(wù)的，這是進(jìn)行量測方案設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)?，F(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：

(1)量測項(xiàng)目的確定，量測手段儀表和工具的選擇；

(2)施測部位和測點(diǎn)布置的確定；

(3)實(shí)施計(jì)劃的制定，包括測試頻率的確定。第23頁/共115頁25§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

一、量測項(xiàng)目的確定

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(shí)現(xiàn)反饋。（位移、位移+應(yīng)力和壓力）量測項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)具體工程的特點(diǎn)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(cái)力。（巖體完整性差、地質(zhì)條件變化較大的工程—隧洞前方巖體狀況；地應(yīng)力高的脆性巖體工程—巖爆的可能性或巖爆時(shí)間；淺埋隧洞—地表沉降和拱頂沉降。）第24頁/共115頁26§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第25頁/共115頁27§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)隧洞工程監(jiān)測：地表沉降、洞周收斂、拱頂下沉。第26頁/共115頁28§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

日本《新奧法設(shè)計(jì)技術(shù)指南(草案)》中的量測項(xiàng)目第27頁/共115頁29§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

二、量測手段和儀表的選擇

1.主要取決于圍巖工程地質(zhì)條件和測量的環(huán)境條件。(圍巖的軟硬、干燥無水與地下水發(fā)育，引伸計(jì)安裝)2.估算各物理量變化范圍，確定儀器的精度和分辨率。(軟弱大洞室、硬巖洞室或小洞室、斷面小變形大的洞室)

位移計(jì)的選擇：人工易測讀部位—機(jī)械式位移計(jì)；反之—電測式位移計(jì)；特深孔（精度要求高）—串聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)；長期監(jiān)測—精度較高的位移計(jì)。

壓力和應(yīng)力測量元件選擇：優(yōu)先選用液壓枕；堅(jiān)硬巖石、應(yīng)力梯度高—壓力盒（盡量選用鋼弦式壓力盒和錨稈應(yīng)力計(jì)，干燥隧洞可用電阻式或其他壓力盒和錨桿應(yīng)力計(jì)）。第28頁/共115頁30§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)不同用途的位移計(jì)精度等級和量程范圍(水利水電行業(yè))第29頁/共115頁31§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

三、量測部位的確定和測點(diǎn)的布置

1.量測部位的確定

(1)圍巖穩(wěn)定監(jiān)控：重點(diǎn)監(jiān)測圍巖質(zhì)量差及局部不穩(wěn)定塊體;(2)反饋設(shè)計(jì)、評價(jià)支護(hù)參數(shù)合理性：在代表性的地段設(shè)置觀測斷面；

(3)在特殊的工程部位(如洞口和分叉處)，應(yīng)設(shè)置觀測斷面。

(4)觀測點(diǎn)的安裝埋設(shè)應(yīng)盡可能靠近掌子面，最好不超過2m.(5)洞周收斂、拱頂下沉、多點(diǎn)位移計(jì)及地表沉降量測點(diǎn)應(yīng)盡量布置在同一斷面上。

(6)錨桿應(yīng)力和襯砌應(yīng)力等測點(diǎn)最好布置在同一斷面上，以使測量結(jié)果互相對照、相互檢驗(yàn)。第30頁/共115頁32§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

(7)斷面間距：視工程長度、地質(zhì)條件而定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件情況良好或開挖過程中地質(zhì)條件連續(xù)不變時(shí)，間距可加大，地質(zhì)變化顯著時(shí)，間距應(yīng)縮小。在施工初期階段，要縮小量測間距。取得一定數(shù)據(jù)資料后，可適當(dāng)加大量測間距。在洞口及埋深較小地段，亦應(yīng)適當(dāng)縮小量測間距。在一般的鐵路和公路隧道中，洞周收斂和拱頂下沉量測的斷面間距根據(jù)圍巖類別而定。地表沉降量測的斷面間距與隧洞埋深和地表狀況有關(guān)，當(dāng)?shù)乇硎巧綆X田野時(shí)，根據(jù)埋深斷面間距定為：埋深h>2D：20~50m；h=1~2D：10~20m；h<1D：5~10m。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200~500m。第31頁/共115頁33§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

2．測點(diǎn)的布置形式

第32頁/共115頁34§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第33頁/共115頁35§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

壓力盒和錨桿應(yīng)力計(jì)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)，在不同的圍巖深度內(nèi)布測點(diǎn)，觀測錨桿的長度應(yīng)與工程錨桿相同。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(diǎn)位移計(jì)的相似，通常在鉆孔中布置3個(gè)或更多的測點(diǎn)。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。第34頁/共115頁36§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第35頁/共115頁37§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

四、觀測及其頻度的確定

整個(gè)觀測期間．應(yīng)設(shè)立值班記錄，詳細(xì)記載值班期間的一切情況，包括施工進(jìn)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。各量測項(xiàng)目通常的觀測頻度為：在洞室開挖或支護(hù)后的半個(gè)月內(nèi)，每天應(yīng)觀測1~2次；半個(gè)月后到一個(gè)月內(nèi)，或掌子面推進(jìn)到距觀測斷面大于2倍洞徑的距離后，每2天觀測一次；一到三個(gè)月，每周測讀1~2次：三個(gè)月以后，每月測讀1~3次。若設(shè)計(jì)有特殊要求，則可按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，遇突發(fā)事件，則應(yīng)加強(qiáng)觀測。第36頁/共115頁38§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

各量測項(xiàng)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(diǎn)位移速度不同，因此，應(yīng)以產(chǎn)生最大位移者來決定量測頻度。整個(gè)斷面內(nèi)各基線或測點(diǎn)應(yīng)采用相同的量測頻度。第37頁/共115頁39§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)ab負(fù)速率段bc加速段cd減速段de進(jìn)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(zhǔn)則

第38頁/共115頁40§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

1．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。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(shí)，一般要求地表下沉不超過5~10mm；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。第39頁/共115頁41§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第40頁/共115頁42§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第41頁/共115頁43§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第42頁/共115頁44§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第43頁/共115頁45§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第44頁/共115頁46§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

前蘇聯(lián)學(xué)者通過對大量觀測數(shù)據(jù)的整理，得出了用于計(jì)算洞室周邊容許最大變形值的近似公式：式中f——普氏系數(shù)；

b0——洞室跨度；

H——邊墻自拱腳至底板的高度(m)；

δ2值一般在從拱腳起算(1/3~1/2)H段內(nèi)測定。第45頁/共115頁47§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)容許位移量的確定并不是一件容易的事!

第46頁/共115頁48§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

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(yàn)選定。

例如美國某些工程對容許位移速率的規(guī)定：第一天的位移量不超過容許位移量的1/5~1/4(約2.54~3.18mm)，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(yùn)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(gè)月的穩(wěn)定變形速度大于10mm/30d。

第47頁/共115頁49§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

(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(shí)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—時(shí)間曲線判斷圍巖穩(wěn)定性

第48頁/共115頁50§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)

注意：在隧洞施工險(xiǎn)情預(yù)報(bào)中，應(yīng)同時(shí)考慮收斂或變形速度，相對收斂量或變形量及位移時(shí)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(bào)。全斷面開挖分步開挖第49頁/共115頁51

§7-3現(xiàn)場量測方案設(shè)計(jì)第50頁/共115頁52§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理量測數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)處理的目的——驗(yàn)證反饋預(yù)報(bào)即（1）各種量測數(shù)據(jù)相互印證，以確認(rèn)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(jì)支護(hù)系統(tǒng)；（3）監(jiān)視圍巖變形或應(yīng)力狀態(tài)隨時(shí)間的變化情況，對最終值或變化速率進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)。第51頁/共115頁53§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理abcdeabcde第52頁/共115頁54§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理u1的確定。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸，得u=f(t),則u2的確定。據(jù)研究，存在如下經(jīng)驗(yàn)式所以第53頁/共115頁55§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理第54頁/共115頁56§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理第55頁/共115頁57§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理第56頁/共115頁58§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理第57頁/共115頁59§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理第58頁/共115頁60§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理第59頁/共115頁61§7-4

量測數(shù)據(jù)的分析處理第60頁/共115頁62§7-4量測數(shù)據(jù)的分析處理第61頁/共115頁63§7-5工程實(shí)例

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十三陵電站地下廠房概況

十三陵抽水蓄能電站地下廠房埋深200m+，設(shè)計(jì)規(guī)模為長145m、寬23m、高46.6m，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，略有沉積韻律，呈巨厚層狀，產(chǎn)狀為NE40o、SE<40o左右，總厚達(dá)500m+，廠房選在最厚的部位。廠房洞室布置在巖性單一的礫巖內(nèi)，巖石強(qiáng)度中等，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。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。第62頁/共115頁64§7-5工程實(shí)例

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十三陵電站地下廠房

監(jiān)測方案設(shè)計(jì)根據(jù)廠區(qū)內(nèi)工程結(jié)構(gòu)及支護(hù)特點(diǎn)、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(jī)監(jiān)測點(diǎn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則；為了監(jiān)測地下廠房圍巖的位移、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(diǎn)位移計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)(鋼筋計(jì))、預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力計(jì)，此外，還布置了其他7項(xiàng)觀測項(xiàng)目，具體情況見下頁表。第63頁/共115頁65§7-5工程實(shí)例

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十三陵電站地下廠房第64頁/共115頁66§7-5工程實(shí)例

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十三陵電站地下廠房地下廠房位移計(jì)和錨桿應(yīng)力計(jì)觀測布置圖M—位移計(jì)MC—錨桿應(yīng)力計(jì)第65頁/共115頁67§7-5工程實(shí)例

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十三陵電站地下廠房

系統(tǒng)觀測斷面3個(gè)，斷面間距36~50m；觀測斷面到端墻距離33~35m；各斷面觀測點(diǎn)布置在頂拱、拱腳、邊墻中部及中下部。鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)長14~24m（預(yù)埋或后埋）。錨桿應(yīng)力計(jì)，頂拱長6m，邊墻長8m，其長度和施工支護(hù)錨桿同。鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)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(jì)每孔3只，距洞壁為1.0m、2.5m、4.0m(拱頂5m錨桿)、1.0m、2.5m、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(gè)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(dāng)掌子面超過設(shè)計(jì)觀測斷面(點(diǎn))1.5~2.0m時(shí)安裝埋沒的(停掘)。第66頁/共115頁68§7-5工程實(shí)例

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十三陵電站地下廠房第67頁/共115頁69第68頁/共115頁70第69頁/共115頁71第70頁/共115頁72第71頁/共115頁73第72頁/共115頁74第73頁/共115頁75第74頁/共115頁76第75頁/共115頁77第76頁/共115頁78第77頁/共115頁79第78頁/共115頁80§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

第79頁/共115頁81§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

第80頁/共115頁82第81頁/共115頁83第82頁/共115頁84第83頁/共115頁85第84頁/共115頁86第85頁/共115頁87§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

一、盾構(gòu)法施工監(jiān)測盾構(gòu)法施工隧道時(shí)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(包括盾構(gòu))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、土體應(yīng)力和孔隙水壓力、構(gòu)筑物沉陷和傾斜等項(xiàng)目。第86頁/共115頁88§7-6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(zhǔn)測量方法。地表樁設(shè)置一般沿盾構(gòu)隧道的軸線每隔3~5m設(shè)一測點(diǎn)，適當(dāng)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(shí)地測量道路的沉降。鐵路的沉降測量必須同時(shí)監(jiān)測路基和鐵軌的沉降。地下管線的沉降測量，對重點(diǎn)保護(hù)的管線，應(yīng)將測點(diǎn)設(shè)在管線上，并砌筑保護(hù)并蓋，一般管線則可在其周圍設(shè)置地表樁進(jìn)行監(jiān)測。在盾構(gòu)切口到達(dá)前3m和盾尾過后三天內(nèi)，應(yīng)加密監(jiān)測頻率。第87頁/共115頁89§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

(2)土中沉降和位移

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(gè)測孔和測管。當(dāng)測管理設(shè)深度低于隧道底部標(biāo)高時(shí)，可把管底作為初始不動點(diǎn)，埋設(shè)在隧道頂部的測管一般以管頂為不動點(diǎn)，但必須測量管頂?shù)乃轿灰浦颠M(jìn)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(shí)測曲線。第88頁/共115頁90§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測第89頁/共115頁91§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

(3)土中應(yīng)力和孔隙水壓力盾構(gòu)掘進(jìn)對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，量測數(shù)據(jù)反饋后，可及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，減少對土層的擾動，土應(yīng)力和孔隙水壓力量測元件采取鉆孔埋設(shè)方法，測點(diǎn)埋設(shè)在隧道外圍。第90頁/共115頁92§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

(4)鄰近構(gòu)筑物的保護(hù)監(jiān)測對盾構(gòu)直接穿越和影響范圍內(nèi)的房屋、橋梁等構(gòu)筑物必須進(jìn)行保護(hù)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(diǎn)設(shè)在基礎(chǔ)上或墻體上，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(diǎn)，用水準(zhǔn)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。第91頁/共115頁93§9-6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(jì)量測結(jié)果計(jì)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)力的量測。第92頁/共115頁94§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測第93頁/共115頁95§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測第94頁/共115頁96§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測預(yù)制無螺栓膨脹襯砌隧道量測布置圖第95頁/共115頁97§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測螺栓軸力測試鋼筋應(yīng)力測試土壓力測試第96頁/共115頁98§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測第97頁/共115頁99§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測第98頁/共115頁100§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

二、頂管工程施工監(jiān)測淺埋頂管要進(jìn)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，對于埋深大于3倍直徑的頂管，一般不必進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測。頂管頂進(jìn)過程中對管道可進(jìn)行如下項(xiàng)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(jì)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)驗(yàn)時(shí)才作監(jiān)測。第99頁/共115頁101§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測實(shí)例1．工程概況某合流污水外排工程穿越黃浦江時(shí)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(biāo)高-27.00(自然地坪+4.50)，接收工作井頂管口底標(biāo)高-10.34(自然地坪+4.50)。頂管全長764.78m，其中自始發(fā)工作井至黃浦江邊250m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7.8m左右。兩平行管道凈距1.28m，均采用內(nèi)徑為Ф2200的鋼筋混凝土預(yù)制管段，每節(jié)管道長3m，管壁厚240mm，沿縱向配制三級Ф10鋼筋，環(huán)向配制三級Ф12鋼筋，主筋混凝土保護(hù)層厚度為40mm。第100頁/共115頁102§7-6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：⑦層草黃色砂質(zhì)粉土，⑥-2層草黃色粉質(zhì)粘土，⑧-1層暗綠色粘土，③-2層灰色粘砂互層，③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和④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(jìn)施工安全性；

(2)跟蹤第2條管道頂進(jìn)對第1條管道的影響,指導(dǎo)施工；

(3)驗(yàn)證頂管設(shè)計(jì)理論的適用性（凈間距1.28m<D)。第101頁/共115頁103§7-6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(gè)（第一管道5個(gè)，第二管道3個(gè)）。8個(gè)監(jiān)測斷面中，近工作井的2個(gè)主要用于監(jiān)視進(jìn)出洞頂進(jìn)作業(yè)的安全性，其余的兼有檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理論的作用。每個(gè)斷面均在環(huán)向和縱向四個(gè)方位的內(nèi)外側(cè)鋼筋上各布設(shè)1個(gè)鋼筋應(yīng)力傳感器，共設(shè)16個(gè)，兩條管道合計(jì)128個(gè)。鋼筋應(yīng)力傳感器采用GJJ10系列鋼弦式鋼筋測力計(jì)。第102頁/共115頁104§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測第103頁/共115頁105§7-6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(shí)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(jì)，量程為0.5MPa。接觸壓力量測設(shè)2個(gè)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(gè)土壓力測試斷面對應(yīng)，每個(gè)斷面均在上下左右4個(gè)方位各埋設(shè)1個(gè)土壓力盒。第104頁/共115頁106§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

(2)2水土壓力測試為確保第2管道頂進(jìn)時(shí)管道結(jié)構(gòu)的安全性，通過測試第1和第2管道之間的水土壓力的大小和分布，驗(yàn)證施工工藝(頂進(jìn)速率等)的合理性，量測儀表為土壓力盒與孔隙水壓力計(jì)。土壓力盒的型號為TYJ系列鋼弦式土壓力計(jì)，量程為0.5MPa；孔隙水壓力計(jì)的型號為KYJ30系列鋼弦式孔隙水壓力計(jì)，量程為0.5MPa。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6個(gè)土壓力盒。土壓力盒在孔內(nèi)的位置見圖，孔隙水壓力計(jì)位置與之相同。4個(gè)測孔中共埋設(shè)土壓力盒18個(gè)，孔隙水壓力計(jì)6個(gè)。第105頁/共115頁107§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測第106頁/共115頁108§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

(3)管道接頭相對位移量測為了在第2條管道頂進(jìn)時(shí)測試第一條管道管段接縫的張開情況，約每隔50m設(shè)置1個(gè)管道接頭相對位移監(jiān)測斷面，總數(shù)為15個(gè)，每個(gè)監(jiān)測斷面上均勻布設(shè)5個(gè)測點(diǎn)。在管道接頭兩側(cè)用膨脹螺絲安裝測標(biāo)，用數(shù)顯式測微計(jì)量測兩側(cè)測標(biāo)間的相對位移。第107頁/共115頁109§7-6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(gè)收斂變形量測斷面，共設(shè)15個(gè)斷面。第2條管道設(shè)6個(gè)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(gè)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(diǎn)的連線，用膨脹螺絲形成測點(diǎn)：采用美國Geokon公司的1600型卷尺式伸長計(jì)測量。第108頁/共115頁110§7-6盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測3．元件埋設(shè)方法和測讀鋼筋測力計(jì)和測接觸壓力的土壓力盒在制管廠管段制作時(shí)進(jìn)行埋設(shè)。

(1)鋼筋測力計(jì)先將連接螺桿與長約50cm的等直徑短鋼筋焊接牢，然后將連接螺桿擰入鋼筋測力計(jì)，形成測桿，對于環(huán)向