监控量测在水电站引水隧道工程中的应用

监控量测是隧道在施工过程中对围岩支护体系的稳定性进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是确保施工及结构安全、指导施工顺序，提高施工管理的重要手段。该文简要介绍隧道施工中的监控量测工作，并结合在建工程甘肃橙子沟水电站引水隧洞工程监控量测实例。说明其在隧道工程中的重要性和必要性。     

隧洞施工中的监控测量

现场监控量测是在隧洞施工过程中,对围岩和支护系统的稳定状态进行监测,为喷锚支护和模筑混凝土衬砌的参数调整提供依据,把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中,进一步优化设计和施工方案,以达到安全、经济、快速施工的目的。     

深埋TBM隧洞围岩稳定与衬砌支护时机研究

结合某市供水项目TBM有压输水隧洞工程,建立三维数值分析模型,考虑开挖面空间约束效应,采用FLAC3D进行施工开挖期的围岩稳定与衬砌支护时机研究,分析了深埋TBM隧洞围岩的变形过程和在不同衬砌支护时机条件下围岩的变形与衬砌受力规律。计算结果表明,开挖掌子面的空间效应明显,对围岩的变形过程有较大影响;衬砌支护越早,围岩的变形量越小,但会造成衬砌应力水平显著提高,对衬砌结构的安全不利;因此建议综合考虑围岩稳定状态与衬砌应力量值决定衬砌支护时机。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

三道湾水电站引水发电隧洞施工技术

三道湾水电站引水发电洞围岩主层为变质砂岩夹千枚状板岩,其岩质较差,地质构造复杂,大部分为Ⅳ类围岩。对此类围岩采用“新奥法”施工方法,即一次支护,二次永久衬砌施工和灌浆处理,并在一次支护完成后进行了收敛量测。且获得了成功,保证施工顺利完成。     

软岩隧洞喷锚支护特性分析

提出第三系软岩隧洞施工时要尽量避免围岩受到水的浸泡作用,需采取及时而有效的支护措施,避免围岩过度松驰产生破坏.隧洞断面宜采用曲线形状.认为:在特定条件下,应用喷锚支护作为永久衬砌是可能的,若围岩含水量增加则喷锚支护只有在一定条件下才可以应用;采用控制爆破全断面开挖,减少对围岩的扰动是保持岩体自承能力及稳定性的最经济方法;喷锚支护紧跟掌子面是抑制变形的有效手段;喷锚支护按照初期与后期两期进行;设置仰拱并及早进行封闭,保持喷锚支护整体性.强化施工质量控制,加强施工监控量测.     

软弱破碎岩体中高压管道施工技术

龙首二级水电站高压管道在断层破碎带和影响带岩体中通过，岩质差、地质条件复杂，属IV～V类围岩。对此类岩体采用“新奥法”施工，即超前锚杆、超前导管，一次支护钢拱架、径向锚杆、挂网、喷护混凝土；二次永久衬砌和灌浆处理，在一次支护施工中进行了收敛变形量测。均获得了成功，保证了压力隧洞安全稳定和施工顺利完成。     

有限元分析在隧洞塌腔处理中的应用

在工程建设中,隧洞开挖过程中的塌腔问题随处可见。基于新疆某输水工程围岩类型及支护方式,选取塌腔顶部最大断面处进行有限元分析,研究支护前后围岩变形量及围岩应力承受能力,验证支护措施的合理性。结果表明:一次、二次衬砌对塌腔支护产生的应力值符合规范;回填混凝土需要采用密度较小且能保证强度的材料;回填材料与岩壁之间需要保证摩擦力与黏结力;锚杆支护可使围岩承受最大压力64.36MPa。该成果可为隧洞塌腔问题的研究及现场安全提供理论性的依据。     

各向异性片岩隧道支护结构承载力学特性研究

为了更好地了解各向异性片岩隧道支护结构受力的分布特征规律,对武当群片岩隧道区不同片理面倾角的隧道围岩初期支护及二次衬砌承载特性展开了监控量测。通过对实测数据分析表明围岩稳定后二次衬砌分担的围岩荷载远大于初期支护分担的围岩荷载,大部分二次衬砌分担的围岩荷载比高达80%~90%,这导致部分断面已超过了相关规范中关于软岩支护结构承载比例的规定,对二次衬砌后续运营稳定性会产生较大影响;片岩隧道支护结构受力表现出明显的各向异性特征,当片理面倾角<45°时,随着片岩片理面倾角的增大,支护结构稳定时水平侧受力呈增加趋势;当片理面倾角>55°时,水平受力呈较陡减小趋势;隧道支护结构不同部位受力相差较大且具有明显的非对称性,片岩隧道围岩及支护受力均存在顺层偏压特性。     

笔架山支线工程深埋无压隧洞围岩及支护结构分析

深圳供水网络工程中的笔架山支线引水隧洞在施工期、运行期分别主要承受初始地应力荷载和水荷载。根据非线性有限元法,建立了围岩、衬砌联合作用分析计算模型,分析了围岩、衬砌的受力和变形规律。其研究结果对隧洞衬砌配筋设计、锚固支护有一定的参考价值。     

新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术研究

本文提出了一种新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术。该项技术根据厚壁圆筒承受内外水压力理论,利用围岩的抗力作用,采用外加预应力法,在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备,根据需要利用水或水泥浆通过有限的径向位移对隧洞衬砌混凝土层外部人为地施加某一数值与分布的均布压应力,用以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力。其优点是省去了预应力钢筋,且施工简便。模拟试验证明,利用水或水泥浆施加预应力法是可行的。有限元计算结果表明,在隧洞衬砌混凝土外层间隔施加预应力时,衬砌混凝土中的应力能够满足工程需要。     

晋红高速公路光山隧道群土建部分施工控制

通过晋红高速公路光山隧道群土建部分的施工,对施工过程中的亮点进行分析,总结施工控制要点晋红高速公路光山1号隧道在穿越断层涌水段时,采取中隔墙法(CD)、横隔墙法(CRD)开挖支护,注水泥-水玻璃双液浆加固软弱围岩。严格遵循"先排水、短开挖、强支护、早衬砌、勤量测"的施工方法,最终成功穿越断层涌水段。     

某核电工程海底隧洞监测施工技术

某海底隧洞呈灯泡型布置,总长3512.366 m,隧洞两端采用矿山法施工,中间采用盾构法施工。隧洞底部最深在海平面以下约38 m,盾构法施工段通过地层复杂,部分地段穿越透水砂层、全/强风化花岗岩及存在球状风化体。在海底砂层中盾构掘进段隧洞上部主要通过地层为透水砂层,部分为全风化花岗岩,隧洞下部主要地层为强风化花岗岩,上部隔水层相对较薄。由于海底地质的复杂性和严酷的工作环境,为确保海底隧洞的施工安全,安全监测是海底隧洞施工的重要保障措施之一。安全监测项目作为海底隧洞盾构掘进施工中重要的辅助施工,由于海底隧洞具有与陆地隧洞不同的环境特点,因此,也就带来了海底隧洞安全监测的复杂性与高风险。在隧洞掘进施工过程中,采用各种仪器设备和量测元件,对拱顶沉降、围岩与支护结构的变形、应力、应变进行量测,据此来判断围岩的稳定性和管片衬砌支护的工作状态,以正确地指导掘进施工,能提高隧洞工程的安全性和经济性。     

软岩隧洞喷锚支护特牲分析

提出第三系软岩隧洞施工时要尽量避免围岩受到水的浸泡作用，需采取及时而有效的支护措施，避免围岩过度松驰产生破坏、隧洞断面宜采用曲线形状．认为：在特定条件下，应用喷锚支护作为永久衬砌是可能的，若围岩含水量增加则喷锚支护只有在一定条件下才可以应用；采用控制爆破全断面开挖，减少对围岩的扰动是保持岩体自承能力及稳定性的最经济方法；喷锚支护紧跟掌子面是抑制变形的有效手段；喷锚支护按照初期与后期两期进行；设置仰拱并及早进行封闭，保持喷锚支护整体性．强化施工质量控制，加强施工监控量测。     

基于最优加权组合预测的隧道监控量测数据分析

监控量测技术可收集能反映施工过程中围岩动态的信息,据此判断围岩的稳定状态、确定二次衬砌时机及验证所选支护方式的合理性。通过对华蓥山隧道的监控量测数据分析,建立了多个回归模型进行比选,得到拟合精度较高的回归模型;基于最优加权组合预测法对拱顶沉降量进行预测,通过对比组合预测和单一预测模型的预测精度,验证了最优加权组合预测法的优越性;将最优加权组合预测的结果应用于沉降速率的分析,可以确定隧道二次衬砌的时间。研究结果表明:最优加权组合预测法在隧道监控量测数据分析中的应用,可以提高预测精度,较单一预测模型能更加有效地反映拱顶沉降的发展趋势;选取精度较高的单一预测模型进行最优加权组合预测,分析变形速率,可以为确定隧道的二次衬砌时间提供依据,具有一定的实用价值。     

有压隧洞仰拱与边墙连接弱化对衬砌支护特性的影响研究

仰拱与边墙连接处的施工质量对衬砌结构以及围岩的力学状态有重要影响.通过FLAC~(2D)有限差分软件,建立仰拱与边墙连接弱化的隧洞模型对隧洞支护结构力学行为进行分析,在0.5 MPa以下内水压工况的研究结果表明:(1)衬砌按照弹性结构单元计算时,仰拱与边墙连接弱化对衬砌受力影响有限,弱化程度加深后影响有所增大,但不显著;(2)衬砌按照弹塑性实体单元计算时,弱化区域附近围岩侧衬砌边缘随弱化程度加深出现压应力集中;(3)衬砌在围岩压力及内水压力复合作用下,衬砌内力随内水压力增大呈减小趋势.     

喷锚技术在八一林隧洞施工中的应用

引滦入还工程八一林隧洞采用喷锚支护作为永久衬砌,是喷锚技术在水工隧洞设计、施工中应用的推广。根据长隧洞特点,八一林隧洞按地质分段做了多方案有限元分析和喷锚支护计算。计算中考虑了工程效应和施工过程的影响,并同量测数据相印证,进行反馈设计,最终根据围岩构造、岩性和有限元计算成果确定不同型式的喷锚结构。喷锚支护的实施是通过光面爆破、适时支护和量测预报完成的,施工中未发生过重大机械、人身事故,取得了较好的经济效益。     

深圳东部水工程浅埋马蹄形小断面隧洞施工

介绍深圳东部供水工程浅埋隧洞穿越软弱破碎围岩的暗挖施工应坚持“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、勤量测、强支护、旱封闭、衬砌及时跟进”的原则及采取的技术措施。     

水利隧道监控量测技术研究

监控量测技术是保证水利隧道安全施工的重要措施。国外TANFINIT水利隧道施工作业面小,围岩种类多,严重制约了隧道开挖施工。本文结合国外TANFINIT水利隧道工程,详细分析了监控量测技术在隧道的开挖期间的应用,对开挖期间的隧道的水平位移和沉降进行动态监测,通过理论分析、现场试验与回归分析相结合的方法对监测数据进行拟合,推算围岩的变形量及力学变化,成功对围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度进行了预测,保证了施工安全。     

云南省香丽高速浅埋隧道进口段二次衬砌支护时机分析

目前中国山岭隧道主要采用新奥法施工,如何确定新奥法二次衬砌施工的合理支护时机一直是隧道施工中重点关注的问题,尤其遇到隧道埋深较浅、围岩较差的情况。以云南香丽高速浅埋破碎围岩隧道进口段施工为例,采用基于现场监控量测数据的反分析法和收敛限制半解析计算法,得到了满足变形速率准则和极限位移准则的二次衬砌支护时机。研究结果表明:进口段二次衬砌合理支护时间参数为21～26 d,空间参数为52～73 m。