用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，對立體交叉隧道的不同位置劃分影響分區(qū)，影響分區(qū)包括靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)；根據(jù)靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)分別設計和/或調整監(jiān)測方案，其中，監(jiān)測方案的設計或調整包括監(jiān)測斷面間距、監(jiān)測點布置、監(jiān)測頻率及指標控制基準值。本發(fā)明避免了因監(jiān)測方案的盲目性而帶來的冗余監(jiān)測造成的資源浪費或關鍵信息缺失而無法及時反映實際力學狀態(tài)等弊端，使得立體交叉隧道施工的監(jiān)測量測方法更具有針對性及科學性。
【專利說明】用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道施工領域，特別地，涉及一種用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，對基礎設施，尤其是對交通設施建設的需求在不斷增加，同時，高等級的交通干線也得到了前所未有的發(fā)展。例如:高速/重載鐵路和高速公路分別是鐵路、公路等陸路交通發(fā)展的主方向；城市地鐵、城市下穿隧道的修建又是緩和城市交通的重要手段；同時，隨著水利水電在西部大開發(fā)中的大力發(fā)展，引水隧洞的修建隨即大量出現(xiàn)。
[0003]一方面，由于交通設施總量的需求不斷增加，必然出現(xiàn)既有線旁修建新線、一次性建成復線，以及對鐵路既有線進行改造，新建鐵路與公路并行以增大運量；另一方面對列車運行速度和安全性的要求不斷提高，不論新建鐵路隧道還是高速公路隧道，普遍采用上、下行隧道獨立的設計方案。因此，立體交叉隧道必然大量涌現(xiàn)。
[0004]當前，對于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，尚沒有成熟的規(guī)范規(guī)程，實際操作過程中，大多基于人為經(jīng)驗，參照常規(guī)的單洞隧道施工的監(jiān)控量測方法進行，沒有或未能全面考慮立體交叉隧道施工過程中交叉段施工的相互影響程度特征，導致實際施工過程中，要么過高估計其影響程度，增加了大量不必要的監(jiān)測工作，造成資源浪費；要么過低估計其影響程度，造成關鍵信息缺失，無法反映實際施工狀態(tài)，不能有效指導施工，增大了施工風險。
[0005]針對現(xiàn)有技術中立體交叉隧道缺乏成熟的施工監(jiān)控量測方法及實際施工過程中沒有或未能全面考慮立體交叉隧道施工過程中交叉段施工的影響程度特征的技術問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，以解決現(xiàn)有技術中沒有或未能全面考慮立體交叉隧道施工過程中交叉段施工的相互影響程度特征，導致實際施工過程中，要么過高估計其影響程度，增加了大量不必要的監(jiān)測工作，造成資源浪費；要么過低估計其影響程度，造成關鍵信息缺失，無法反映實際施工狀態(tài)，不能有效指導施工，增大了施工風險的技術問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]一種用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，該立體交叉隧道包括先建的第二隧道及與第二隧道間隔且交叉施工的后建的第一隧道，該監(jiān)控量測方法包括:
[0009]對立體交叉隧道的 不同位置劃分影響分區(qū)，其中，影響分區(qū)包括靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)，靜態(tài)施工影響分區(qū)用于評價第一隧道在靜態(tài)施工時對第二隧道的結構變形及受力的影響程度，爆破震動影響分區(qū)用于評價第一隧道在爆破施工時對第二隧道的結構變形及受力的影響程度；
[0010]根據(jù)第一隧道上的靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)設計和/或調整立體交叉隧道的監(jiān)測方案，其中，監(jiān)測方案的設計或調整包括:監(jiān)測斷面間距、監(jiān)測點布置、監(jiān)測頻率及指標控制基準值。
[0011]進一步地，靜態(tài)施工影響分區(qū)為通過計算第一隧道任意分析位置處的靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值，并將靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值與預先設定的分區(qū)基準值比較得出，靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值的計算公式為: [0012]η !=0.61exp [ (1.05 θ +120.33Η+225.17 λ ) X 10-3]
[0013]上式中，Il1為靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值、Θ為交叉角度、H為交叉凈距、λ為圍巖級別；其中，交叉角度為第一隧道及第二隧道的中軸線在水平投影上的交叉銳角、交叉凈距為第一隧道任意分析位置處，第一隧道與第二隧道相鄰外壁間的距離、圍巖級別取第一隧道及第二隧道中相對較差的圍巖級別。
[0014]進一步地，靜態(tài)施工影響準則值的分區(qū)基準值包括第一分區(qū)標準值、第二分區(qū)標準值及第三分區(qū)標準值；其中，第一分區(qū)標準值取[H1] > 2.5，第二分區(qū)標準值取
1.5 ^ [ η1]<2.5，第三分區(qū)標準值取[nj〈l.5。
[0015]進一步地，爆破震動影響分區(qū)為通過計算第一隧道任意分析位置處的爆破影響分區(qū)準則值，并將爆破影響分區(qū)準則值與預先設定的分區(qū)基準值比較得出，爆破影響分區(qū)準則值的計算公式為:
[0016]η ν=27.60exp (_0.92 X H / D) [0.74+0.04exp (0.02 X θ )]
[0017]上式中，ην為爆破影響分區(qū)準則值、Θ為交叉角度、H為交叉凈距、D為開挖洞徑；其中，交叉角度為第一隧道及第二隧道的中軸線在水平投影上的交叉銳角、交叉凈距為第一隧道任意分析位置處，第一隧道與第二隧道相鄰外壁間的距離、D取第一隧道的開挖洞徑。
[0018]進一步地，爆破影響分區(qū)準則值的基準值包括第一分區(qū)標準值、第二分區(qū)標準值及第三分區(qū)標準值；其中，第一分區(qū)標準值取9 ( [ Πν]〈16，第二分區(qū)標準值取5 ( [ nv]〈9，第三分區(qū)標準值取[ην]〈5。
[0019]進一步地，交叉凈距采用以下計算公式得出:
[0020]H ?^l(L Sing)2+ Ag 22
[0021]上式中，L為第一隧道任意分析位置處距第一隧道與第二隧道交叉點的距離、ΛΗ為第一隧道與第二隧道交叉點處的高程差、Θ為交叉角度、Dl為第一隧道的開挖洞徑、D2為第二隧道的開挖洞徑。
[0022]進一步地，通過監(jiān)測方案得到監(jiān)測結果后，還包括:
[0023]將各監(jiān)測項目的監(jiān)測結果與相應的指標控制基準值比較，確定立體交叉隧道各位置的實際影響分區(qū)，并驗證實際影響分區(qū)與計算得出的影響分區(qū)，驗證不匹配時，根據(jù)實際影響分區(qū)修正靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)。
[0024]進一步地，通過監(jiān)測方案得到監(jiān)測結果后，還包括:
[0025]根據(jù)各監(jiān)測項目的監(jiān)測結果及相應的指標控制基準值，判斷交叉隧道的施工方案是否安全，并生成預警信息。[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，通過對立體交叉隧道的不同位置劃分影響分區(qū)，并對立體交叉隧道中先建隧道及后建隧道在不同影響分區(qū)情況下設計和/或調整監(jiān)測方案，使得立體交叉隧道施工過程中交叉段施工的相互影響程度得以考慮，避免了因監(jiān)測方案的盲目性而帶來的冗余監(jiān)測造成的資源浪費或關鍵信息缺失而無法及時反映實際力學狀態(tài)等弊端，使得立體交叉隧道施工的監(jiān)測量測方法更具有針對性及科學性，以滿足實際施工的監(jiān)測需要。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0030]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法的流程示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例中立體交叉隧道的結構示意圖；以及
[0032]圖3是本發(fā)明另一優(yōu)選實施例用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了 一種用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法。本實施例中的立體交叉隧道包括先建的第二隧道及與第二隧道間隔且交叉施工的后建的第一隧道。參照圖1，該監(jiān)控量測方法包括:
[0035]步驟S101，對立體交叉隧道的不同位置劃分影響分區(qū)，其中，影響分區(qū)包括靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)，靜態(tài)施工影響分區(qū)用于評價第一隧道在靜態(tài)施工時對第二隧道的結構變形及受力的影響程度，爆破震動影響分區(qū)用于評價第一隧道在爆破施工對第二隧道的結構變形及受力的影響程度。
[0036]由于先建的第二隧道與后建的第一隧道在空間上間隔且立體交叉，在對后建的第一隧道進行施工時，需考慮立體交叉段第一隧道對第二隧道結構變形及受力的影響，對立體交叉隧道的相互影響程度進行量化，從而指導第一隧道及第二隧道的監(jiān)控量測；立體交叉隧道中后建隧道的近接爆破施工，一方面會引起地下洞室?guī)r體力學性質的劣化，如原有裂隙的張開與擴展，新裂隙的產生，巖體聲波速度的降低，滲透系數(shù)的增大等，另一方面會改變既有隧道的受力狀態(tài)，附加動荷載作用在既有隧道的支護結構上，對既有隧道支護結構亦會產生種種不利影響，如結構承載力下降、支護結構(二次襯砌)的破壞、剝落，變形過大侵入限界等，故亦需考慮爆破施工時，立體交叉段第一隧道與第二隧道間的互相影響，對爆破施工時立體交叉隧道的相互影響程度進行量化，從而指導第一隧道及第二隧道的爆破震動監(jiān)測。
[0037]步驟S102，根據(jù)第一隧道上的靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)設計和/或調整立體交叉隧道的監(jiān)測方案，監(jiān)測方案的設計或調整包括:監(jiān)測斷面間距、監(jiān)測點布置、監(jiān)測頻率及指標控制基準值。
[0038]通過對靜態(tài)施工時第一隧道與第二隧道間互相影響程度的量化，及爆破施工時第一隧道與第二隧道間互相影響程度的量化，將第一隧道的不同位置劃分靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)，針對其靜態(tài)監(jiān)測項目，設計或調整的監(jiān)測方案包括:監(jiān)測斷面間距、監(jiān)測點布置、監(jiān)測頻率及指標控制基準值，如，影響程度高的靜態(tài)施工影響分區(qū)則縮小監(jiān)測斷面間距、密布監(jiān)測點布置、提高監(jiān)測頻率或者收緊指標控制基準值。同理，在第一隧道上不同的爆破震動影響分區(qū)，針對其爆破監(jiān)測項目，設計或調整爆破震動測試監(jiān)測方案。
[0039]根據(jù)本實施例，用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，通過對立體交叉隧道的不同位置劃分影響分區(qū)，并對立體交叉隧道中先建隧道及后建隧道在不同影響分區(qū)的位置設計或調整監(jiān)測方案，使得立體交叉隧道施工過程中交叉段施工的相互影響程度得以考慮，避免了因監(jiān)測方案的盲目性而帶來的冗余監(jiān)測造成的資源浪費或關鍵信息缺失而無法及時反映實際力學狀態(tài)等弊端，使得立體交叉隧道施工的監(jiān)測量測方法更具有針對性及科學性，以滿足實際施工的監(jiān)測需要。
[0040]本實施例中，對于后建(即新建)的第一隧道的監(jiān)測項目及先建(即既有)的第二隧道的監(jiān)測項目參見表1:
[0041]表1交叉隧道的監(jiān)測項目
【權利要求】
1.一種用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于，所述立體交叉隧道包括先建的第二隧道及與所述第二隧道間隔且交叉施工的后建的第一隧道，該監(jiān)控量測方法包括: 對所述立體交叉隧道的不同位置劃分影響分區(qū)，其中，所述影響分區(qū)包括靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)，所述靜態(tài)施工影響分區(qū)用于評價所述第一隧道在靜態(tài)施工時對所述第二隧道的結構變形及受力的影響程度，所述爆破震動影響分區(qū)用于評價所述第一隧道在爆破施工時對所述第二隧道的結構變形及受力的影響程度； 根據(jù)所述第一隧道上的靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或爆破震動影響分區(qū)設計和/或調整所述立體交叉隧道的監(jiān)測方案，其中，監(jiān)測方案的設計或調整包括:監(jiān)測斷面間距、監(jiān)測點布置、監(jiān)測頻率及指標控制基準值。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于， 所述靜態(tài)施工影響分區(qū)為通過計算所述第一隧道任意分析位置處的靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值，并將所述靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值與預先設定的分區(qū)基準值比較得出，所述靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值的計算公式為:
η !=0.61 exp [ (1.05 θ +120.33Η+225.17 λ ) X 10-3] 上式中，H1為靜態(tài)施工影響分區(qū)準則值、Θ為交叉角度、H為交叉凈距、λ為圍巖級別；其中，所述交叉角度為所述第一隧道及所述第二隧道的中軸線在水平投影上的交叉銳角、所述交叉凈距為所述第一隧道任意分析位置處，所述第一隧道與所述第二隧道相鄰外壁間的距離、所述圍巖級別取所述第一隧道及所述第二隧道中相對較差的圍巖級別。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于， 所述靜態(tài)施工影響準則值的分區(qū)基準值包括第一分區(qū)標準值、第二分區(qū)標準值及第三分區(qū)標準值；其中，所述第一分區(qū)標準值取[H1] ^ 2.5，所述第二分區(qū)標準值取1.5^ [ Π J〈2.5，所述第三分區(qū)標準值取[Il1KL 5。
4.根據(jù)權利要求1所述 的用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于， 所述爆破震動影響分區(qū)為通過計算所述第一隧道任意分析位置處的爆破影響分區(qū)準則值，并將所述爆破影響分區(qū)準則值與預先設定的分區(qū)基準值比較得出，所述爆破影響分區(qū)準則值的計算公式為:
nv=27.60exp (-0.92 X H / D) [0.74+0.04exp (0.02 X θ )] 上式中，Iiv為爆破影響分區(qū)準則值、Θ為交叉角度、H為交叉凈距、D為開挖洞徑；其中，所述交叉角度為所述第一隧道及所述第二隧道的中軸線在水平投影上的交叉銳角、所述交叉凈距為所述第一隧道任意分析位置處，所述第一隧道與所述第二隧道相鄰外壁間的距離、D取所述第一隧道的開挖洞徑。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于， 所述爆破影響分區(qū)準則值的基準值包括第一分區(qū)標準值、第二分區(qū)標準值及第三分區(qū)標準值；其中，所述第一分區(qū)標準值取9 < [^]〈16，所述第二分區(qū)標準值取5< [nv]<9,所述第三分區(qū)標準值取[ην]〈5。
6.根據(jù)權利要求2或者4所述的用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于， 所述交叉凈距采用以下計算公式得出:
7.根據(jù)權利要求6所述的用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于， 通過所述監(jiān)測方案得到監(jiān)測結果后，還包括: 將各監(jiān)測項目的監(jiān)測結果與相應的指標控制基準值比較，確定所述立體交叉隧道各位置的實際影響分區(qū)，并驗證實際影響分區(qū)與計算得出的影響分區(qū)，驗證不匹配時，根據(jù)所述實際影響分區(qū)修正所述靜態(tài)施工影響分區(qū)和/或所述爆破震動影響分區(qū)。
8.根據(jù)權利要求6所述的用于立體交叉隧道施工的監(jiān)控量測方法，其特征在于， 通過所述監(jiān)測方案得到監(jiān)測結果后，還包括: 根據(jù)各監(jiān)測項目的監(jiān)測結果及相應的指標控制基準值，判斷所述交叉隧道的施工方案是否安全 ，并生成預警信息。
【文檔編號】E21F17/18GK103775128SQ201410005078
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】雷明鋒, 李玉峰, 黃國富 申請人:中國建筑第五工程局有限公司