在分析復(fù)合式TBM工程施工技術(shù)特點的基礎(chǔ)上(與普通鉆爆法有較大的不同),通過某市軌道交通復(fù)合式TBM工程的數(shù)值解和實際量測得到的收斂和拱頂位移進行對比分析以及實際圍巖支付狀況成果分析與判定標準。最后分析一些實際影響實際量測結(jié)果的因素,提出成果分析的一些新方法。
1. TBM隧道監(jiān)控量測
(1)隧道施工監(jiān)控量測是保證工程質(zhì)量的重要措施,也是判斷圍巖和襯砌是否穩(wěn)定,保證施工安全,指導(dǎo)施工順序,進行施工管理,提供設(shè)計信息的重要手段。[1]其中,周邊位移是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化最直觀的反映,通過周邊位移量測可以判斷圍巖穩(wěn)定程度以及指導(dǎo)現(xiàn)場施工。
(2)TBM施工與普通鉆爆施工相比,采用滾刀進行破巖,避免了爆破作業(yè),成洞周圍巖層不會受爆破震動而破壞,洞壁完整光滑,超挖量少。因此,TBM施工方法比鉆爆法得到的周邊圍巖應(yīng)力變化更小,同時在TBM施工監(jiān)控量測中數(shù)據(jù)較鉆爆法施工更小。但是由于TBM機組在空間上的阻擋,TBM施工監(jiān)控量測難度較鉆爆法滯后性更大。
因此,以某市復(fù)合式TBM工程的施工量測中,主要采用水平儀和收斂儀對隧道內(nèi)的水平收斂和拱頂下沉量進行量測,以達到判斷圍巖穩(wěn)定的目的。
2. 數(shù)值模擬分析
(1)根據(jù)設(shè)計地質(zhì)說明,該隧道沿線屬構(gòu)造剝蝕淺丘地貌,區(qū)間隧道埋深10~50m,覆跨比大于1.5。隧道圍巖巖層平緩,巖體較完整。圍巖主要為較完整的塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)的砂質(zhì)泥巖和塊狀砌狀砌體結(jié)構(gòu)砂巖。因此,在隧道數(shù)值模擬中簡化設(shè)置埋深均為30m,土層根據(jù)實際勘測簡化分為兩層,上層為風(fēng)化砂質(zhì)泥巖(其物理參數(shù)為:彈性模量為500MPa;泊松比為0.4;重度24KN/m3),下層為風(fēng)化砂巖(其物理參數(shù)為:彈性模量為1000MPa;泊松比為0.3;重度23KN/m3),且都為粘彈性體,縱向長度為120m,監(jiān)測斷面則在隧道內(nèi)10m處,避免洞口處采用約束條件而對其收斂和拱頂下沉數(shù)據(jù)的影響。其中圍巖和管片(其物理參數(shù)為:彈性模量為27600MPa;泊松比為0.2;重度25KN/m3)均采用實體單元。
。2)隧道內(nèi)管片襯砌內(nèi)徑為5.4m,管片厚度為0.3m,外徑為6m。此次通過隧道內(nèi)管片結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移來分析模型中的水平收斂和拱頂位移,圖2和圖3分別為管片關(guān)于X方向和Y方向的位移云圖。
3. 數(shù)據(jù)對比分析
3.1水平收斂對比分析。
。1)隧道內(nèi)壁面兩點連線方向的位移之和稱為“收斂”,收斂值為兩次量測的距離之差。收斂加速度則為兩次單日收斂速度之間的差值和兩次速度時間之間的比值。在隧道施工監(jiān)控量測中一般水平直徑作為收斂線,對其進行量測。在數(shù)值模擬中,簡化為每個計算步為10m(即每天開挖10m),設(shè)開挖到監(jiān)控斷面為第一天,此時監(jiān)控斷面距掌子面距離為0m,取水平直徑上的兩個節(jié)點的X方向的位移,然后相加得到收斂值。