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地下施工安全控制及案例

【摘要】:地下工程施工安全即时反馈方法从系统工程的观点出发,考虑了地层、支护结构、施工方法之间的内在联系,通过对地下工程施工的现场监测,将监测信息及时反馈于设计或施工,从而可实现地下工程的最优化施工,有利于决策科学化、规避工程事故,达到控制风险、减少损失的目的。

随着地下工程施工技术的发展,施工的规模化以及技术和组织管理的复杂化,地下工程施工安全管理面临的任务也越来越艰巨,而地下工程施工安全即时反馈方法的研究和应用,有助于提高工程施工的安全水平,降低工程建设的生产成本。另外,由于地下工程的理论和实践不断发展,现场监测技术和信息化水平的逐步提高,加上电子计算机技术在地下工程中的应用,地下工程施工安全即时反馈方法和技术已具备了成熟的应用基础和条件。地下工程施工安全即时反馈方法从系统工程的观点出发,考虑了地层、支护结构、施工方法之间的内在联系,通过对地下工程施工的现场监测,将监测信息及时反馈于设计或施工,从而可实现地下工程的最优化施工,有利于决策科学化、规避工程事故,达到控制风险、减少损失的目的。在地下工程中所采用的反馈方法可归纳为两大类,即理论反馈法和经验反馈法。

理论反馈法又可分为直接反馈法和间接反馈法。直接反馈法,亦称正算法,即先按工程类比法确定计算参数后,用分析方法求解地下工程周边的位移值或支护结构的内力值,并与量测得到的周边位移值或内力值进行比较,当二者有差异时,应修正原先假定的计算参数,重复计算直至二者之差符合计算精度要求时为止,最后所用计算参数即为同样条件下今后设计所采用的参数值。间接反馈法,亦称逆算法,是根据施工中量测到的地下工程的周边位移值或支护结构的内力值,用数值分析法来反算出主要的计算参数,并依此进行支护结构的设计计算,由于所需反算的主要参数(如初始应力状态、地层的物理力学指标等)不同,其采用的计算方法也不同。

经验反馈法是根据工程类比建立一些判断准则,然后利用量测到的信息与这些准则进行比较,依次来判断围岩的稳定性和支护结构的工作状态的方法。一般可用下面三个判断准则进行判断。

(1)允许位移值。允许位移值是指地下工程施工的全过程中,在保证周围环境不产生有害沉降条件下的最终位移值。在地下工程开挖过程中所量测到的总位移值或根据时间位移曲线求出的最终位移值大于允许位移值时,意味着周围岩土体不稳定或支护结构工作状态不安全,需要加强。地下工程周边位移量的大小受到诸多因素的影响,如原始地应力、开挖方法、开挖速度、支护方式、支护时机等,所以允许位移值应根据工程类比初步定出范围值后,再根据现场量测结果和工程实际综合分析确定。(www.chuimin.cn)

(2)位移变化速率。它是以每天的位移量来表示的。对某一施工过程来讲,从开始产生位移到它稳定为止,每天的位移变化速率都是不同的。根据位移变化速率来判断周围岩土体的稳定程度,也是目前国内外广泛采用的方法。但还没有统一的标准。

(3)时间位移曲线(位移时态曲线)。如位移时态曲线始终保持,说明位移变化速率不断下降,这是周围岩土体稳定的标志;如位移时态曲线始终保持,则说明位移速率维持不变或不断增大,表明围岩处于危险状态,必须立即进行支护结构或土体加固。