漫谈矿山法隧道技术第十二讲隧道情报化施工的(5)
根据观察项目的实际,在《公路隧道观察、量测指南》(2009,日本)中,提出的掌子面观察表如表8所示。
统计分析获得的对应各观察项目评级的评价点计算出掌子面评价点的结果见图5。各支护模式的掌子面评价点的平均点数、标准偏差的幅度与支护选定的大致标准的范围是一致的。在现场,采用这样的掌子面评价点进行评价,可以作为选定支护模式的一个大致标准。
图6是用掌子面评价点判定围岩级别的管理图。如图所示,沿隧道延长方向整理掌子面评价点分布的方法很容易对掌子面评价点和围岩级别做出相对比较,掌子面观察结果和围岩评价在围岩级别管理上是一个有效的方法。
图7是美国在公路隧道中针对岩质围岩的典型掌子面的素描图,用于记录在该地段遇到的地质条件。掌子面素描图反映了每一开挖循环发生的事态,是正式记录,由承包商和业主代表签署。
由此可见,掌子面观察方法是可以数值化的,我们在这方面尚需努力。
表8 掌子面观察表[1]Table 8 Observation items for working face[1]观察项目评价级别A.抗压强度单轴抗压强度/(N/mm2) >100 50~100 25~50 10~25 3~10 <3点荷载试验抗压强度/(N/mm2) >4 2~4 1~2 0.4~1 <0.4锤击强度大致标准 岩片置于地面,用锤强烈打击难以崩裂 岩片置于地面,用锤强烈打击可崩裂 用手拿着,用锤打击可崩裂岩片轻打可崩裂两手可局部掰裂用指甲可划裂评价级别B.风化变质风化大致标准新鲜沿裂隙风化变质除岩芯外风化变质土砂状风化、未固结土砂热水变质等大致标准没有看到变质变质,裂隙夹有黏土变质,岩芯强度降低显著变质,全体土砂状、黏土化评价级别1234C.裂隙间隔裂隙间隔/md≥11>d≥0.50.5>d≥0.20.2>d≥0.05d<0.05RQD/%>8050~8030~6010~40<20评价级别D.裂隙状态裂隙开口裂隙密闭裂隙局部开口(宽度<1mm)裂隙多开口(宽度<1mm)裂隙开口(宽度1~5mm)裂隙开口(宽度>5mm)裂隙夹持物无无无夹有薄层黏土(<5mm)夹有厚层黏土(>5mm)裂隙粗糙度粗糙裂隙面平滑部分平滑有磨擦痕迹评价级别F.涌水量状态无,渗水(<1L/min)滴水程度(1~20L/min)集中涌水(20~100L/min)全面涌水(>100L/min)评价级别1234G.劣化水的劣化无没有产生松弛软化流出评价级别1234
支护模式
○表示掌子面评价点的平均点位,实线为平均值+标准偏差的幅度变化范围,阴影线部分为支护选定的大致标准的范围。
(a)
(b)图6 利用掌子面评价点判定围岩级别
图7 掌子面地质素描图[3]Fig. 7 Geological sketch diagram of working face[3]
3.2 已施工区间的观察
已施工区间的观察是为了补充量测和确认设计施工是否合适,如有问题及早发现。一边检查支护的状态一边观察,如有异常立即查找原因并与其他量测项目结合加以综合判断,采取适当的措施。
在已施工区间,以隧道洞内为对象,对以下项目进行检查和观察。
1)喷混凝土: 与围岩的密贴、开裂(发生位置、种类、宽度、长度及发展状况)、涌水等。
2)锚杆: 打设位置、方向,锚杆、垫板的变形,锚杆头部断裂等。
3)钢支撑: 变形、屈服的位置和状况,与喷混凝土一体化的状况,侵入围岩、脚部下沉等。
4)衬砌: 开裂(位置、种类、宽度和长度),涌水状况等。
在认为有变异的场合,参考表9记载变异的位置、种类和规模等,必要时要描绘位置图和素描图。已施工区间的观察频率原则上为1次/d,在认为有变异的场合要增加量测频率。
为了发现早期变异和前兆,进行观察是极为必要的。在发生变异的场合,首先要增加观察的频次; 其次,在分析与量测数据相关性的基础上,为更好地利用已施工区间的观察结果,明确记录变异发生后的变异发展过程是很重要的。
根据已施工区间的观察,在认为有变异的场合,首先要分析变异发生的状况; 其次基于分析结果,研究采取的对策和修正未施工区间支护模式选定的基准和再评价管理基准。已施工区间观察结果的利用方法如图8所示。已施工区间观察的利用方法最好是编制能够与量测结果等对比的管理图,进行量测管理。
对比已施工区间的观察记录和支护模式、掌子面观察结果和量测结果等,掌握变异的发展过程,分析变异发生的原因。喷混凝土发生开裂的种类有剪切开裂(伴有错台的开裂)、开口开裂(张裂)和温度干燥收缩开裂等。其中剪切开裂是应力过大造成的,比较危险; 因此,在发现剪切开裂的场合要强化管理,评价也应以这种开裂为重点。
文章来源:《传媒观察》 网址: http://www.cmgczz.cn/qikandaodu/2021/0620/620.html