
公路隧道动态设计是在预设计的基础上,对衬砌结构进行合理的修改,以使其适应更为具体的围岩条件,在隧道施工中得到广泛应用。主要介绍了我国近年来公路隧道动态设计的特点及设计方法。
0引言
新奥法作为隧道工程设计施工的方法和原则,目前在公路隧道工程设计施工中被广泛应用。在依据新奥法原理建设的现代隧道中,按照设计规范规定,依据施工之前的地质调查、钻探及物探等资料,采取工程类比方法进行设计。由于地质条件的不确定性及复杂性,在施工过程中会遇到断层、破碎带、瓦斯、严重风化层等特殊地质,而仅仅依据施工前的地质勘探成果,是不能完全真实反映出来的,所以面对施工反馈的实际地质情况,必须进行有针对性的动态设计。
动态设计是在预设计的基础上,对衬砌结构进行合理的修改,以使其适应更为具体的围岩条件。动态设计的依据是施工过程中反馈的各种信息,包括地质超前预报、监控量测数据、掌子面的地质描述和实际存在的地质条件,通过分析与反分析所获得的这些信息,与预设计时的地质资料对比,根据地质变化情况,对隧道施工方法(包括特殊的、辅助的施工方法)、断面开挖步骤及顺序、支护参数等进行合理调整,以保证施工安全、围岩稳定、施工质量和支护结构的经济性,然后依据现行相关规范与项目规定的要求,经过原设计部门作出修改设计,报经隧道动态设计决策机构审定,由施工单位具体实施。在实施过程中,监理、监控量测、地质预报等部门,依据修改设计方案,进行监理、监测,再次获得信息,反馈到设计、施工单位,如此反复循环,直至工程完工交付使用为止。
1超前地质预报
目前超前地质预报分为长距离和短距离超前地质预报两类,长距离超前地质预报的预测范围一般为100~3001TI,短距离超前地质预报范围一般可达掌子面前方l5~30m.长距离超前地质预报方法有:TSP、超前钻探法、断层参数预测法等。短距离超前地质预报方法有:掌子面地质素描法、地质雷达法等。
1.1 TSP超前预报法
TSP超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来判定并预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况,其最大探测距离为掌子面前方300~500In,设备限定的有效预报距离为掌子面前方1001TI,最高分辨率为大于等于1in地质体。TSP超前地质预报系统是目前世界上地质探测领域最为先进的科技成果,它具有适用范围广、预报距离长、对隧道施工干扰小、提交资料及时的特点。
1.2超前钻探法
超前钻探法即通过在掌子面布置若干地质钻孔并取芯,根据地质钻孑L施工要求,记录钻孔施工各种信息并在室内完成相关力学试验,获得地层岩性、节理裂隙、岩石各项力学参数、溶洞空间分布、溶洞填充物、构造带发育特征等各项地质内容,同时还可以通过地质钻孔观察预测掌子面前方可能涌水情况,以此判断前方围岩级别及各种地质病害类型、具体部位及规模。根据一次探测距离的长短可分为深孔探测和浅孔探测。
1.3断层参数预测法
断层参数预测法是一种利用断层影响带内的特殊节理(1)节理)和其集中带有规律分布的特点和经过大量断层影响带系统编录得出的经验公式(LiuZhigang公式)超前预报隧洞断层破碎带的位置、规模的新技术。由于隧道中大多数不良地质(如溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等)与断层破碎带有密切的关系,所以,预报了断层破碎带,依据地质学原理,就可推断其他不良地质体的位置和规模。
1.4掌子面地质素描法
掌子面地质素描法又称编录预测法。主要通过对掌子面已揭露地质体(岩层、不良地质体等)进行观测与编录,对掌子面出露地质体向掌子面前方延伸情况进行有依据的推断。
1.5地质雷达法
地质雷达法是采用甚高频—超高频电磁波检测地下介质的地质特征、不同岩性分布和对不可见目标或地下界面进行扫描,以确定其内部结构形态或位置的电磁波技术。地质雷达能发现隧道施工开挖面前方20~30m地层的变化。由于电磁波对水敏感,所以,对于断裂带特别是含水带、破碎带地层,地质雷达是很好的预报手段。但由于目前其探测的距离较短,对于长大隧道的预报只能多次分段进行预报。
2施工监控量测
2.1量测规定
由于岩体的生成条件和地质作用的复杂性,在隧道施工中,开挖方法、支护方法、支护结构刚度等对围岩稳定性都有影响,所以寻求能正确反映岩体状态的物理力学模型非常困难。因此现场监控量测是验证设计、施工是否正确的关键步骤,是监视围岩是否安全、稳定的最直接手段。
2.2量测计划
现场监控量测计划应根据隧道的地质地形条件、支护类型和参数、施工方法和其他有关条件制定。计划内容应包括:监控量测项目及方法、量测仪器的选定、测点布置、数据处理及量测人员组织等。
2.3量测的任务和目的
a)掌握围岩和支护的动态,进行隧道日常的施工管理。
b)经过监控量测数据的分析处理与必要的计算和判断后,进行预测和反馈,提供动态设计的基础数据,指导施工,以保证施工安全和隧道稳定。
c)已有工程的量测结果可以应用到其他类似工程中,作为设计和施工的依据。
2.4量测内容
隧道施工的监控量测旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息,据以判定隧道围岩的稳定状态,以及预设计所定支护结构参数和施工的合理性。量测项目可分为必测项目、选测项目和抽检项目。必测项目包括:地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉;选测项目包括:围岩体内位移(洞内设点)、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝量测、围岩弹性波测试;抽检项目包括:锚杆拉拔力检测。
2.5量测数据反分析
隧道工程反分析方法是根据工程现场量测数据(如应力、位移和应变等)来反演初始地应力和岩体性态参数的方法,即利用现场量测到的信息,或者说测量到的来自工程施工引起的结构与介质的扰动量,包括位移、应变、二次应力或地层压力,依据给定的材料模型,来反演工程介质材料的性状参数和初始荷载。
根据设计施工中的不同阶段,反演分析方法可分为施工前反分析法和施工中反分析法。施工前反分析法分为:a)位移反分析法,是由监测位移反演局部区域应力分布的方法,此方法目前应用较多;b)应力回归分析方法,是在预设计时由现场有限个点的地应力实测值,通过应力函数或数值计算方法回归分析得到研究区域应力分布的方法。
施工中反分析法分为:a)增量位移法,是将模拟开挖的有限元模型与优化反分析方法相结合,利用某一开挖步前后监测所得增量位移,对某隧道开挖土体参数进行反演,并根据反演结果预测后续施工对土体及支护的影响.b)根据隧道开挖过程中围岩破坏信息进行的反分析法。
3动态反馈设计
动态反馈设计是根据开挖面揭示的地质条件、监控测量获得的数据以及地质超前预报结果,对隧道支护结构的设计、施工方案及时进行修改的设计模式。旨在使隧道支护结构的形式能随时适应实际的围岩地质条件,从而使工程建设既能经济合理,又能确保安全。下列情况需进行动态反馈设计:
a)开挖面揭示的围岩级别与工程地质勘查报告提供的资料有较大差别。
b)隧道开挖后围岩地层的变形量持续增长,且总变形量已接近设计估计值。
C)隧道开挖后,围岩地层的变形量明显大于设计估计值。
d)超前地质预报揭示开挖面前方岩层存在不利地质构造时。
3.1设计要点
a)隧道穿越地层的实际围岩级别与原有地质资料对围岩级别的判断相差较大时,应按修正后的围岩级别重新确定合理的支护结构类型、尺寸和开挖施工方法。
b)监测数据增长速度异常,或总位移量接近临界值时,应采取措施加强支护结构,同时优化施工方案。反之则可减弱支护结构,以节约投资。
c)反馈设计中如有必要对支护结构进行设计计算时,宜通过反分析方法确定围岩地层的初始应力,以及本构模型及其特性参数的估计值。
d)应重视超前地质预报信息的作用,可能遭遇险情时应预先提出设计对策预案。
3.2设计内容
动态反馈设计的内容包括施工方法变更的建议、施工工序的变更、预留变形量的修正、设计参数的修改或确认等4个方面。
3.2.1施工方法变更的建议
由于采用的施工方法与断面形式不同,围岩——支护体系的应力状态也不一样,当某种方法不能满足该围岩稳定性要求时,应及时变更施工方法及选择对隧道稳定有利的断面形式或辅助施工措施。
3.2.2施工工序的变更
当施工信息反映出不稳定征兆时,应检查是否由于工序不当所造成。改变施工工序,如暂停开挖、及时喷锚、二次喷混凝土紧跟或提前施作仰拱等,都可能促使围岩支护体系趋向稳定。
3.2.3预留变形量的修正
施工前预设计的预留变形量,是采用工程类比或理论计算确定的,因此,预留变形量不可能和实际变形完全一致。当预留变形量与现场量测结果不符时,应及时修正未开挖地段的预留变形量,以满足设计净空和二次衬砌的厚度要求,或减少开挖量及二次衬砌的回填量,以节省投资。
3.2.4设计参数的修改或确认
同预留变形量一样,施工前预设计的设计参数,也是采用工程类比或理论计算确定的,也不可能和实际情况完全一致。在施工过程中,根据超前地质预报和监控量测信息,对未开挖地段或已开挖地段设计参数进行修改或确认,使之满足结构受力要求并减少不必要的工程浪费。
4结语
由于隧道工程地质条件的复杂性、多样性,通过一般的地质勘察及室内岩土力学试验,很难在设计阶段全面准确地对隧道的围岩情况做出判断,因此在隧道施工过程中,通过对围岩及支护系统进行超前预报及监控量测,及时把获得的信息数据反馈于设计中是非常必要的一项措施。隧道动态设计作为隧道工程新奥法设计、施工的重要手段,保证了隧道施工的安全并取得了良好的经济效益,收到了良好的效果。随着隧道工程实践和施工技术的发展,隧道动态设计将会得到更加广泛的应用。
隧道动态设计工作是一项具体而又复杂的工作'在实际过程中尚需不断积累经验和完善相关理论。
家训作为中国传统文化的一个重要组成部分,凝聚着先辈们数千年的教育经验,十分值得我们借鉴,尤其是“熏渍陶染”、“德教为先”、“情法兼施”等教育方法,对我们当下的教育工作仍然有着很好的启迪和借鉴意义。 “家训”,又称庭训、庭诰,家范、家戒等,是用以规范家庭成员行为及处理家庭事务的一种准则。{它是中国传统宗...
在评价辽宁省多年河道整治工程建设的基础上,总结了辽宁省河道防洪工程建设从以单一防洪的目标向多目标建设思路的转变.达到河流治理模式与河流系统的整体格局相协调,恢复河道自然生态,建设人水和谐的理念,并概括总结了辽宁省河道治理的几种模式.希望对以后的河道治理起一定的借鉴作用。 辽河流域是我国七大江河流域之一,洪涝灾害频发,特别是最近一次发生在2005年的大洪水造成直接经济损失605.63亿元。因此,解...
本文在剖析课堂教学沿袭传统教学模式的弊端和根源的基础上,提出一套新的课堂教学模式范型,并论述在实施新的课堂教学模式时应具有的理念、操作要点及其实践效果。 目前,课堂教学改革的探索着重在教学内容和教学方法方面单向度地进行,从整体性角度对教学模式的研究与探索尚处在起步阶段,还未形成比较系统独立的理论框架。从实践中看,即使在改革教学内容和教学方法的正确道路上我们已有所作为、有所前进,但仍然不能改变被动...
洞庭湖是我国第2大淡水湖,洞庭湖区既是我国重要的商品粮、棉、油、水产等生产基地,也是调蓄长江洪水的重要场所。随着三峡工程的蓄水运用、1998年大水后的防洪建设、经济社会的发展,湖区的防洪、水资源、水生态环境状况等都发生较大变化。为了构建健康洞庭、和谐洞庭,支撑与保障流域经济社会的可持续发展,迫切需要开展洞庭湖区综合规划。基于对洞庭湖面临的新形势的分析,提出了洞庭湖区综合规划的一些认识与思路.供讨论...
随着高等教育由精英教育步人大众化教育,高职毕业生就业形势更加严峻。如何帮助高职学生树立正确的择业观,并从市场角度分析“就业难”,努力开拓扩展学生的就业面,既是招生就业部门的应尽之责,又是高职院校生存发展的基础。 一、高职学生择业观现状分析 从2002年开始,随着高校扩招后的毕业生陆续进入就业市场,我国大学毕业生的人数在此后一个相当长的时间内都呈现出明显的上升趋势。根据教...
法制教育是适应我国践行法制社会,建立法律体系的根本保障。它有效地推广了我国现行法律制度,保障了我国社会、经济生活的有序发展。本文以中职生法制教育为背景,分析指出了当前法制教育中所存在的问题,并针对这一系列问题提出了相应对策。 1法制教育与社会联系不紧密 我们知道,任何理论知识都是建立在社会实践之上的。对于法律来说,其理论知识的价值正是体现与实践之上。与社会实际不相符或者说脱离社会的法制教育必然...
在我国飞速发展的时代,在物质文明昌而盛之的同时,我们必须正视一个事关重大的问题—社会公德的培养和教育的问题。本文由一些缺失公德的焦点事件开始,论述社会公德的重要性,最后对社会公德的培养和教育提出建设性的意见。近年来,随着我国经济的迅速发展,精神文明建设的不断加强以及社会整体教育水平的普遍提高,广大公民的道德修养也有了很大进步,但一些与社会整体文明进步趋势相悖的现象还存在着,冷漠歧视、破...
人是社会人,又是文化人。人在跨文化交际中易犯文化错误。而文化错误往往比语言错误更产重。通过分析学生文化浏试中语用失误的原因,探讨在教学中如何导入文化因素,培养学生的语言和语用能力. 英国文化人类学家EdwardBTylor在1871年出版的《原始文化》一书中指出:“文化是一种复杂体,它包括知识、信仰、艺术、道德、法律、风俗以及其他社会习得的能力与习惯。”语言是人类用来表达...
根据研究性教学的理论,结合教学实践,从突发性情景策略、远景性情景策略、近景性情景策略、创设性情景策略四个方面对中等职业学校《市场学基础》研究性教学的操作策略进行了初步探讨,并提出研究性教学应该是开放性的,教师要发扬民主作风,坚持以学生为中心,管造和谐氛围,运用启发讨论,鼓励质授提问,提倡内化醒悟等教学手段来激活和发展学生的创新个性与创新能力,以提高教学效果。 研究性教学是教师通过指导学生从自然、...
笔者结合几年的德育工作实践,认为:完善的制度是搞好学校德育工作的保障;高素质的班主任队伍是提高学校德育工作的基础:抓好学生的养成教育是德育工作的重点;校园文化建设是学校德育工作的窗口:家庭教育是学校德育工作的重要组成部分。 论文关键词:德育工作制度班主任队伍养成教育校园文化建设家庭教育 德育工作就是要贯彻党的教育方针,抓好青少年学生的思想、政治、法制和道德教育,是学校教育的重要组成部分。近几年...
影响因子:0.000
影响因子:1.134
影响因子:0.000
影响因子:1.540
影响因子:1.770
影响因子:1.957
影响因子:1.540
影响因子:5.502