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高速公路隧道下穿機場安全監測技術
更新時間:2021-04-10 17:51
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一直以來,下穿問題的研究都是隧道建設者的重要課題。如何保障既有建築物(wù)的安全(quán),以及新建隧道的安全修建是這類工程問題(tí)的關鍵(jiàn)點。隨著數學、力學和數值模擬計算的發(fā)展,對近接問題的(de)研究越來越深入。為許多高難度的工程修建提供了有力的條件。國外一些學者研究了(le)一些隧道下穿(chuān)建(jiàn)築的課題,並取得了(le)不錯的成果,解決(jué)了許多技術難題,確保了工程(chéng)的順利進行(háng)。
國內許多隧道專家在近接方麵做了很多工作,總結了前人的研究成果,並提出了比較係統的近接力學理論,為解決下穿(chuān)問題奠定了力學基礎。雙孔分離式隧道正交下穿機場跑道,工程施工過程(chéng)對機場建築的影響是工程的難點。為保障機場的正(zhèng)常運營,避免造成重大(dà)的損失(shī),應加強隧(suì)道施工的安全工作。控製(zhì)地表沉(chén)降、拱頂下(xià)沉等工程參(cān)數,預防、避免重大安全事(shì)故的發生。
1工(gōng)程概況
某隧道工程位(wèi)於某市城區,隧道采用雙孔雙向四車(chē)道布置型式,為左、右(yòu)兩個分離式(shì)隧道。線路向北避開右側監獄,進入機場範圍,左、右線先下穿機(jī)場停車場、航站樓,然後正交下穿機場停機坪、機場滑行道、機(jī)場(chǎng)跑道,從機場邊坡的農田出地麵,以路基型(xíng)式(shì)連接另一麵大道。
本工程範圍左線(xiàn)SZKO+000~SZK1+490.445,右線為SYKO+000~SYKI+486.798。道路采(cǎi)用城市主(zhǔ)幹道Ⅱ級標(biāo)準,雙向(xiàng)四(sì)車道:設計速度為40km/H;建築限界(jiè):隧道單向寬(kuān)度(2×3.75m+2×0.25m+1.5m+0.75m)。
2監控量測(cè)方案
安全是工程的生命,為保障(zhàng)工程建設(shè)順利進行,針對(duì)工程問題的具體性(xìng)質,采取相(xiàng)應的策略,做到早發現、早治理,將危險從根源上清(qīng)除,避免損失。根據工程的(de)特點,對地(dì)表沉降、拱頂下沉等重要安全指標采取相應的技術保障措施,指導施工,確保工(gōng)程安全。
2.1地表(biǎo)沉降
由於(yú)高速公(gōng)路隧道下穿機場工程的(de)特殊性,控製(zhì)地表的下沉狀況,確保機場工程的(de)安全是隧(suì)道修建必須保障的工程指(zhǐ)標。如何控製隧道修建引起的地表建築(zhù)物下沉,尤其(qí)是對機場敏感建築物的影響(xiǎng)控製在允許的範(fàn)圍內,是工程的難點和重點。做好地表下沉的測量作業,將結(jié)果應用在指導施工上,為工程的安全建設(shè)提供必要的指導。
地表下沉量測主要在隧道淺埋處、機(jī)場航站樓及下穿機場跑(pǎo)道範圍的地表建築物和跑道進行,地表下(xià)沉(chén)量測應在開挖麵前(qián)方(fāng)(h+9)m處開始(h為(wéi)隧道覆蓋層(céng)厚度),直到襯砌結構(gòu)封閉,下沉基本停止時為止。根據觀測數據匯總表,繪製出主要(yào)沉降點的沉降過(guò)程線,它可以明顯地反映出沉降(jiàng)的趨勢、規律和幅度。沉降趨勢預(yù)報是沉降測量(liàng)的重要(yào)環節;通過大量的沉降觀測後,獲得對地表沉降規律的理性認識,確定未來的沉降趨勢,這是(shì)確保地表建(構)築物安全運營的可靠保證。
2.2拱頂下沉
隧道開挖後,由於圍(wéi)岩自重和應力調整造成隧道頂板向下移動。拱頂下沉量是隧道安全的重要控製因素,做好(hǎo)拱頂下沉量的測量工作,根據測(cè)量結果指導施工工作是工(gōng)程建設的重要環節。拱頂下(xià)沉量測斷麵的間距(jù)為:Ⅳ級圍岩不大於25m,Ⅴ級圍岩應小(xiǎo)於20m。圍岩變形處應適(shì)當加密(mì),在各類圍岩的起始地(dì)段增設拱頂下沉測點1~2個。當發生較大湧水時,Ⅴ級圍岩量測斷麵的間距應縮小至5~10m。各測點應在避(bì)免爆破作業破壞(huài)測點的前提下,盡可(kě)能靠近工作麵埋設(shè),一般為0.5~2.0m,並在下一次爆破循環前獲得初始讀數。初(chū)讀(dú)數應在開挖後12h內讀取,最遲不得超過24h,而(ér)且在下一循環開挖前,必須完成初期變形值的讀數(shù)。對(duì)監測結果進行分析,可以得出累計沉降、單次沉降等曲線(xiàn),並可對其進(jìn)行擬合,進而可以對其最終沉降做出預測,來指導施工。
2.3周邊收斂
周邊收斂量測和拱頂(dǐng)下沉量測應(yīng)布置在同一個斷麵,是衡量隧道(dào)開挖後圍岩變化的另一個重要參數。測量時將收斂計一端連接掛鉤與(yǔ)測點錨栓上不鏽鋼環(鉤(gōu))相連,展開鋼尺使掛鉤與(yǔ)另一測點的錨栓相連。張力粗調可把收斂計測力裝置上的插銷定位於鋼尺穿孔(kǒng)來完成。張力細調(diào)則通過測力裝(zhuāng)置微調至恒定拉力為止。在實(shí)施中,隧道開挖後在設計(jì)的監測點位埋置監測掛鉤,測量初始值,然(rán)後根據施工的(de)進程監測收斂值,直到穩定為(wéi)止。將量測結果進行分析,可以得出累計洞周淨空收斂與時間的關係曲線,對(duì)曲線進行擬合分析,可以對隧道洞室的最終變形進行預測,從(cóng)而(ér)達到指(zhǐ)導施工的目的。
2.4地質勘探
在地(dì)下工程中,開挖前的地(dì)質(zhì)勘探工作很難提供非(fēi)常準確的地質資料,所以,在隧道過程中對前進的開(kāi)挖工作麵附近圍岩的岩石(shí)性質、狀態應進行觀察,對開挖後動(dòng)態進行(háng)觀察。地質勘探主要目的:(1)預測開挖(wā)麵前方(fāng)的地質條件;(2)為判斷圍岩、隧道的穩定性提供地質依據;(3)根據噴層表麵狀態及錨杆的工作狀態,分析支護結構的(de)可靠程度。地質勘探包括洞內觀(guān)察和洞外觀察。洞內(nèi)觀(guān)察(chá)分開挖工作麵觀察和已施工區段(duàn)觀察兩部分(fèn),開挖工作麵觀察應在每次開(kāi)挖後進行一次,內(nèi)容包括節理裂隙發育情況、工(gōng)作麵(miàn)穩定狀態、湧水情況及底板是否隆起等。初期支護完成區段(duàn)觀察內容包括:噴混凝土是否產生裂隙或剝離,要特別注意噴混凝土是(shì)否發生剪切破壞的(de)現象等。洞外觀察包括洞口及洞身淺埋段地表情況、地表沉陷(xiàn)、邊坡及仰坡的(de)穩定(dìng)、地表(biǎo)水滲透的觀察。
2.5其他重要指標
隧道安全控製指標除(chú)了上述4個指標以外,還包括圍岩的位移、錨杆應力、後行洞襯砌鋼(gāng)筋應力、圍岩與支護結構界麵及初期支(zhī)護與模築襯砌界(jiè)麵壓應力等(děng)。這幾個主要是隧道結構的安全指標,其(qí)中,為了探明支護係統上承受(shòu)的荷載,進一步研究支架與圍岩相(xiàng)互作用之間的關係,不僅需要量測支護空間產生的相對(duì)位移(或空間斷麵的變形),而且(qiě)還(hái)需要對圍岩深部岩體位移進行監測和掌握。錨(máo)杆應力、後行(háng)洞襯砌(qì)鋼筋應力、圍岩(yán)與支護結(jié)構界麵和初期支護與(yǔ)模(mó)築襯砌(qì)界麵壓應力主要(yào)反映支護措施的作用效果,屬可控認(rèn)為(wéi)可控因素,做好測量反饋工作,尋找相應的規律,最大限度地發揮支護作用,為地表建築物(wù)指標(biāo)控製工作提供更(gèng)寬鬆的操作條件。
3結言
針對工程的特殊情況,對地表沉降、拱頂下沉等工程重要指標進行(háng)嚴密監控(kòng),並及時根(gēn)據測量結(jié)果進行分析,指導施工(gōng)工作(zuò)。地表沉降沉降等指標能合理反應隧道施工對地表建築物的影響,監控方案科學、可靠。
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