盾构隧道下穿既有铁路信息化施工技术分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第2页采集地层变形及受力变化等信息，通过这些信息来指导施工。隧道工程的特殊性决定了其在设计施工中，勘察、设计和施工等诸环节允许有交叉、反复，在此基础上形成了采取与隧道施工过程中的地质条件、力学动态等不断变化相适应的“动态旆工”【5】。隧道工程中的信息化方法是一种连续的、管理的、整合的设计、施工控制、监控及反馈过程，它恰当地把设计修正纳入施工中和施工后，从而实现安全、经济的目标吲。信息化施工在隧道“动态_寿蕾工”中主要是为了实现以下目的：(1)掌握地层动态和支护结构的工作状态：(2)利用量测结果修改设计、指导施工；(3)预见事故险情，以便及时采取措旌

2、，防患于未然：(4)为确保隧道安全提供可靠信息，为调整优化推进参数提供依据。1，1。2隧道工程信息化施工的特点隧道旌工监测和信息化设计流程图如图1．1，以施工监测、力学计算以图卜l信息设计及施工流程及经验方法相结合为特点，建立了地下隧道特有的设计施工程序。隧道工程的信息化施工，首先是根据施工前的信息(主要是地质方面的)进行预设计，然后付诸施工，同时进行施工监测并依其信息修改预设计，再西南交通大学硕士研究生学位论文第3页施工、再量测，直到形成一个长期稳定的洞室结构体系。由此可见，信息设计方法与过去或当前采用的一般设计方法，有了很大的改变。它不仅仅包括施工前的设计，还包括施工过程中

3、的设计。即把过去截然分开的施工和设计两个阶段融合为一体，构成了一个完整的设计过程(图l-2)。隧道工程建设安全和经济，要求实现隧道地层的综合性快速分析与支护效果超前预报。隧道工程的信息设计和施工是以施工中获取的信息(主要是量测信息)、力学计算以及经验方法相结合为特点，建立了隧道特有的设计施工工序。在初步地质调查的基础上根据经验方法或通过力学计算进行预设计，初步选定支护参数。然后，还须在施工过程中根据量测所获得的关于地层稳定性和支护系统力学和工作状态的信息，对施工过程和支护参数进行调整。施工实测表明，对于设计所作的这种调整和修改是十分必要和有效的。这种方法不排斥以往的各种计算、模

4、裂实验及经验类比等设计法，而是把它们最大限度地包容在自己的决策支持系统中去，发挥各种方法特有的长处。图卜2信息化设计施工概念图反馈方法目前有两种：一种是经验方法，就是将量测结果(或经某种统计处理)，与以往用工程类比法建立的判别准则，直接作比较，藉以确认或调整支护参数与施工措施的方法；二是力学方法，即利用开挖洞室测得的地层位移，反推岩体的初始地应力和岩体变形性质等宏观参数，并用以作为输入信息对该隧道断面作地层稳定分析，从而获得是否有必要修正支护参数与施工方法的输出信息，这种反馈方法又名位移反分析法。本文主要以施工量测信息为基础进行研究。并根据现场量测信息结合两西南交通大学硕士研究

5、生学位论文第4页种反馈方法进行施工中地层和隧道结构稳定性的判定，并据此调整支护参数，合理指导施工，实现信息化施工。1．1．3隧道工程信息化施工的历史及国内外现状“信息化方法”起源于二十世纪四十年代晚期，随着当时“现代”土力学理论的进展，发展了一种集预测、监控、评价和修正为一体的设计方法。自上世纪60年代起，以尽可能不要恶化地层中的应力分布为前提、在施工过程中密切监测地层变形和应力等，通过调整支护措旋来控制变形，优化施工和施工参数。而且，从二十世纪七十年代起，随着计算机技术的大力发展，涌现了很多学者对岩土计算理论尤其是岩土工程反演理论的研究并取得了较多成果。近年来，由于量测技术、

6、计算机技术的发展和渗透，地下工程结构体系的信息设计和施工方法有了很大的发展，二十世纪九十年代，“信息化方法”获得了广泛地应用，其原理也大大地被扩展。“信息化方法”作为一种设计、施工方法已经被许多规范认同，如欧洲规范(EIlrocode)。诸多学者也更加重视甚至大力倡导信息化方法。1999年Terzaghi教授的亲密同事RalphPeck博士和AlanPowderh锄博士在《施工反思》(RelhinkingConstmction)书中写到，“信息化方法具有天生的解决复杂问题的能力，虽然事实上已经取得了很多成功的范例，人们在项目开始仍极少考虑信息化途径。”他们呼吁将信息化方法提到项

7、目各方(业主、承包商及咨询工程师)的议事日程表。IssMGE(国际土力学及岩土工程学会)副主席Brandl博士也大力倡导信息化方法，称之为“解决目前理论与实际日益脱节”的有效办法。国际隧协1992～1995执行主席Eisenstein教授在《城市隧道的挑战与进展》书中认为，“信息化方法特别适于隧道工程”。国内西安矿业学院的刘怀恒教授在1978年开发出“岩石力学平面非线性有限元分析程序NCAP．2D”，同济大学的黄伟、杨林德教授于20世纪80年代初期开发了“锚喷支护地下洞室非线性有限元分析程序