中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
量測數(shù)據(jù)反饋于設(shè)計(jì)、施工是監(jiān)控設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，但目前尚未形成完整的設(shè)計(jì)體系。當(dāng)前采用的量測數(shù)據(jù)反饋設(shè)計(jì)的方法主要是定性的，即依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和理論上的推理來建立一些準(zhǔn)則。根據(jù)量測的數(shù)據(jù)和這些準(zhǔn)則即可修正設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)和調(diào)整施工措施。量測數(shù)據(jù)反饋設(shè)計(jì)、施工的理論法，目前正在蓬勃興起，那就是將監(jiān)控量測與理論計(jì)算相結(jié)合的反分析計(jì)算法。這里，簡要介紹根據(jù)對量測數(shù)據(jù)的分析來修正設(shè)計(jì)參數(shù)和調(diào)整施工措施的一些準(zhǔn)則。
1．地質(zhì)預(yù)報(bào)
地質(zhì)預(yù)報(bào)就是根據(jù)地質(zhì)素描來預(yù)測預(yù)報(bào)開挖面前方圍巖的地質(zhì)狀況，以便考慮選擇適當(dāng)?shù)氖┕し桨刚{(diào)整各項(xiàng)施工措施，包括：
(1)在洞內(nèi)直觀評價(jià)當(dāng)前已暴露圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，檢驗(yàn)和修正初步的圍巖分類。
(2)根據(jù)修正的圍巖分類，檢驗(yàn)初步設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)是否合理，如不恰當(dāng)，則應(yīng)予修正。
(3)直觀檢驗(yàn)初期支護(hù)的實(shí)際工作狀態(tài)。
(4)根據(jù)當(dāng)前圍巖的地質(zhì)特征，推斷前方一定范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)特征，進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)；防范不良地質(zhì)突然出現(xiàn)。
(5)根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)，并結(jié)合對已作初期支護(hù)實(shí)際工作狀態(tài)的評價(jià)，預(yù)先確定下循環(huán)的支護(hù)參數(shù)和施工措施。
(6)配合量測工作進(jìn)行測試位置選取和量測成果的分析。
2．凈空位移分析與應(yīng)用
如前所述，凈空位移是圍巖動態(tài)的最顯著表現(xiàn)，所以隧道工程現(xiàn)場量測主要以凈空位移作為圍巖穩(wěn)定性評價(jià)及圍巖穩(wěn)定狀態(tài)判斷的指標(biāo)。
一般而言，坑道開挖后，若圍巖位移量小，持續(xù)時(shí)間短，其穩(wěn)定性就好；若位移量大，持續(xù)時(shí)間長，其穩(wěn)定性就差。
以圍巖位移作為指標(biāo)來判斷其穩(wěn)定狀態(tài)，則有賴于對實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和對位移量測數(shù)據(jù)的分析。
(1)判斷標(biāo)準(zhǔn)用圍巖的位移來判斷其穩(wěn)定狀態(tài)，關(guān)鍵是要確定一個(gè)“判斷標(biāo)準(zhǔn)”（或稱為 “收斂標(biāo)準(zhǔn)”），即是判斷圍巖穩(wěn)定與否的界限，它包括三個(gè)方面：位移量（絕對或相對）、位移速率和位移加速度。
(2)根據(jù)以上判斷標(biāo)準(zhǔn)，如果圍巖位移速度不超過允許值，且不出現(xiàn)蠕變趨勢，則可以認(rèn)為圍巖是穩(wěn)定的，初期支護(hù)是成功的。若表現(xiàn)出穩(wěn)定性較好，則可以考慮適當(dāng)加大循環(huán)進(jìn)尺。
如果位移與上述情況相反，則應(yīng)采取處理措施，如在支護(hù)參數(shù)方面，可以增強(qiáng)錨桿，加鋼筋網(wǎng)噴混凝土、加鋼支撐、增設(shè)臨時(shí)仰拱等；施工措施方面，可以縮短從開挖到支護(hù)的時(shí)間，提前打錨桿，提前設(shè)仰拱，縮短開挖臺階長度和臺階數(shù)，增設(shè)超前支護(hù)等。
(3)二次襯砌（內(nèi)層襯砌）的施作時(shí)間。按新奧法施工原則，當(dāng)圍巖或圍巖加初期支護(hù)后基本達(dá)成穩(wěn)定后，就可以施作二次襯砌。
應(yīng)當(dāng)特別指出的是，在流變性和膨脹性強(qiáng)烈的地層中，單靠初期支護(hù)不能使圍巖位移收斂時(shí)，就宜于在位移收斂以前，施作模筑混凝土二次襯砌，做到有效地約束圍巖位移。
3．圍巖內(nèi)位移及松動區(qū)分析與應(yīng)用
與凈空位移同理，如果實(shí)測圍巖的松動區(qū)超過了允許的最大松動區(qū)（該允許松動區(qū)半徑與允許位移量相對應(yīng)），則表明圍巖已出現(xiàn)松動破壞，此時(shí)必須加強(qiáng)支護(hù)或調(diào)整施工措施以控制松動范圍。如加強(qiáng)錨桿（加長、加密或加粗）等，一般要求錨桿長度大于松動區(qū)范圍。如果與以上情形相反，甚至錨桿后段的拉應(yīng)力很小或出現(xiàn)壓應(yīng)力時(shí)，則可適當(dāng)縮短錨桿長度或縮小錨桿直徑或減小錨桿數(shù)量等。
4．錨桿軸力分析與應(yīng)用
錨桿軸力是檢驗(yàn)錨桿效果與錨桿強(qiáng)度的依據(jù)，根據(jù)錨桿極限強(qiáng)度與錨桿應(yīng)力的比值K(安全系數(shù)）即能作出判斷。錨桿軸應(yīng)力越大，則i（值越小。一般認(rèn)為錨桿局部段的K值稍小于1 是允許的，因?yàn)殇摬挠幸欢ǖ难有?。根?jù)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)錨桿軸應(yīng)力在洞室斷面各部位是不同的，表現(xiàn)為：
(1)同一斷面內(nèi)，錨桿軸應(yīng)力最大者多數(shù)在拱部45。附近到起拱線之間。
(2)拱頂錨桿，不管凈空位移值大小如何，出現(xiàn)壓應(yīng)力的情況是不少的。
錨桿的局部段K值稍小于1的允許程度應(yīng)該是不超過錨桿的屈服強(qiáng)度，若錨桿軸應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度時(shí)，則應(yīng)優(yōu)先考慮改變錨桿材料，采用高強(qiáng)鋼材。當(dāng)然，增加錨桿數(shù)量或錨桿直徑也可獲得降低錨桿軸應(yīng)力的效果。
5．圍巖壓力分析與反饋
由圍巖壓力分布曲線可知圍巖壓力的大小及分布狀況，圍巖壓力的大小與圍巖位移量及支護(hù)剛度密切相關(guān)，圍巖壓力大，即作用于初期支護(hù)的壓力大。這可能有兩種情況：一是圍巖壓力大但變形量不大，這表明支護(hù)時(shí)機(jī)，尤其是支護(hù)的封底時(shí)間可能過早或支護(hù)剛度太大，可作適當(dāng)調(diào)整，讓圍巖釋放較多的應(yīng)力；另一種情況是圍巖壓力大且變形量也很大，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，限制圍巖變形，控制圍巖壓力的增長。當(dāng)測得的圍巖壓力很小但變形量很大時(shí)，則應(yīng)考慮可能會出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)。
6．噴層應(yīng)力分析與反饋
噴層應(yīng)力是指切向應(yīng)力，因?yàn)閲妼拥膹较驊?yīng)力總是不大的。噴層應(yīng)力與圍巖壓力及位移有密切關(guān)系。噴層應(yīng)力大的原因有兩個(gè)，一是圍巖壓力和位移大；二是由于支護(hù)不足。在實(shí)際工程中，一般允許噴層有少量局部裂紋，但不能有明顯的裂損或剝落、起鼓等。如果噴層應(yīng)力過大或出現(xiàn)明顯裂損，則應(yīng)適當(dāng)增加初始噴層厚度。如果噴層厚度已較厚時(shí)，則不應(yīng)再增加噴層厚度，而應(yīng)增強(qiáng)錨桿、調(diào)整施工措施、改變封底時(shí)間等。
7．地表下沉分析與反饋
對于淺埋隧道，可能由于隧道的開挖而引起上覆巖體的下沉，致使地面建筑的破壞和地面環(huán)境的改變。因此，地表下沉的量測監(jiān)控對于地面有建筑物的淺埋隧道和城市地下通道尤為重要。
如果量測結(jié)果表明地表下沉量不大，能滿足限制性要求，則說明支護(hù)參數(shù)和施工措施是適當(dāng)?shù)?；如果地表下沉量大或出現(xiàn)增加的趨勢，則應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)和調(diào)整施工措施，如適當(dāng)加噴混凝土、增設(shè)錨桿、加鋼筋網(wǎng)、加鋼支撐超前支護(hù)等，或縮短開挖循環(huán)進(jìn)尺、提前封閉仰拱、甚至預(yù)注漿加固圍巖等。
另外，還應(yīng)注意對淺埋隧道的橫向地表位移觀測，橫向地表位移帶發(fā)生在淺埋偏壓隧道工程中，其處理較為復(fù)雜，應(yīng)加強(qiáng)治理偏壓的對策研究。
8．聲波速度分析與反饋
圍巖的聲波速度綜合地反映了巖體的物理力學(xué)特征和動態(tài)變化。根據(jù)Vp-L曲線可以確定圍巖松動區(qū)的范圍，工程中應(yīng)注意將此結(jié)果與圍巖內(nèi)位移量測資料相對照，綜合分析和判斷圍巖的松弛情況，以便給修正支護(hù)參數(shù)和調(diào)整施工措施提供依據(jù)和指導(dǎo)。
文章來源：中交路橋工程檢測
