小断面陡坡水工隧洞掘进施工方法与流程

文档序号:15578798发布日期:2018-09-29 06:16

本发明属于隧道施工技术领域,具体涉及一种小断面陡坡水工隧洞掘进 施工方法。



背景技术:

随着工程技术的不断发展,对于自然的改造能力的不断提高,人们对于 地下施工的能力也在不断提高,进一步地,随着城市化进程的不断发展,城 市内地下施工的需求也越来越大,施工项目也越来越多。

隧道开挖施工中伴随着地层应力状态的改变和调整,相应地引起地层和 地表位移与变形。地层变形向外传递是一个逐渐发展的过程,通过向隧道上 方、下方及侧方的传递,对地表建筑物产生影响,尤其在城市中,几乎所有 隧道施工都将不可避免地影响到地表建筑物。建筑物发生沉降尤其是不均匀 沉降的机制和过程是十分复杂的。通常,在地基土体原有的稳定状态遭到破 坏时,建筑物就会产生变形甚至破坏。而隧道开挖卸载改变了建筑物原有地 基的平衡状态,使基础及上部结构受到的支承反力的大小和分布发生改变, 从而表现为建筑物的沉降和变形。

在现有技术中,为解决施工过程中产生的地质条件的改变而导致的安全 风险,通过对施工过程进行监控,从而在施工参数发生异常变化或发生施工 事故时,能够及时做出应对,调整对应的施工参数,以缓解或改善施工过程 对施工结构或周围环境的影响。

然而在现有的调整方案中,若在发生施工事故的情况下对整个施工方案 或对特定的参数进行一次性调整,一方面工程量巨大,修复难度大,另一方 面可能在修复过程中引入新的问题,从而阻碍施工的正常进行,降低施工效 率。



技术实现要素:

为了克服现有技术中对隧道施工的施工过程控制的工程量巨大,施工难 度高,以及施工安全性低,施工效率低下的技术问题,本发明实施例提供一 种小断面陡坡水工隧洞掘进施工方法,通过根据当前施工模式以及周围环境 的异常变化量,将施工过程控制的工程量分散到后续施工步骤中,从而极大 地降低了施工过程控制的工程量,大大降低了施工难度,同时大大减少了进 行施工过程控制对于现有施工环境的影响,因此提高了施工过程控制的安全 性,同时施工过程控制过程中,不影响现有施工项目的推进,因此还提高了 施工效率。

为实现上述目的,本发明提供了一种小断面陡坡水工隧洞掘进施工方法, 所述施工方法包括:获取当前的施工模式;获取当前的监控状况,并基于所 述监控状况获得隧道周围建筑物的异常量;基于所述施工模式对所述异常量 进行处理,以获得处理后异常量;基于所述处理后异常量对所述施工模式进 行调整,以获得调整后施工模式;以所述调整后施工模式继续对所述隧道进 行施工。

优选地,所述施工模式为先拱后墙法、漏斗棚架法、台阶法、全断面法、 上下导坑先墙后拱法、蘑菇形法、侧壁导坑先墙后拱法、爆破开挖、矿山法 中的一种,所述获取当前的施工模式,包括:对所述施工模式进行步骤分解。

优选地,所述获取当前的监控状况,并基于所述监控状况获得隧道周围 建筑物的异常量,包括:获取在所述隧道施工过程中的监控信息;当出现施 工异常的情况下,基于所述监控信息获得与所述施工异常对应的当前施工步 骤以及与所述施工异常对应的隧道周围建筑物的异常量。

优选地,所述基于所述施工模式对所述异常量进行处理,以获得处理后 异常量,包括:基于所述施工模式获得在所述当前施工步骤后的剩余施工步 骤;基于所述剩余施工步骤对所述异常量进行分解,以获得在所述剩余施工 步骤中的每个施工步骤中的控制量,并作为所述处理后异常量。

优选地,所述基于所述处理后异常量对所述施工模式进行调整,以获得 调整后施工模式,包括:将所述控制量分配到所述剩余施工步骤中的每个施 工步骤中,以获得所述调整后施工步骤;基于所述调整后施工步骤生成所述 调整后施工模式。

优选地,在所述以所述调整后施工模式继续对所述隧道进行施工后,所 述控制方法还包括:获取施工模式调整后的监控状况,并基于所述施工模式 调整后的监控状况获得所述隧道周围建筑物的恢复量;基于所述恢复量生成 所述隧道周围建筑物的恢复趋势;判断所述恢复趋势是否符合设计要求,在 所述恢复趋势不符合设计要求的情况下,获取所述恢复量与设计要求之间的 差值;基于所述差值对所述处理后异常量进行修正,以获得修正后异常量; 基于所述修正后异常量对所述施工模式进行调整,已获得修正后施工模式; 以所述修正后施工模式继续对所述隧道进行施工。

通过本发明提供的技术方案,本发明至少具有如下技术效果:

通过根据当前施工模式以及周围环境的异常变化量,将施工过程控制的 工程量分散到后续施工步骤中,从而极大地降低了施工过程控制的工程量, 大大降低了施工难度,同时大大减少了进行施工过程控制对于现有施工环境 的影响,因此提高了施工过程控制的安全性,同时施工过程控制过程中,不 影响现有施工项目的推进,因此还提高了施工效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小断面陡坡水工隧洞掘进施工方法的具体实 现流程图。

具体实施方式

为了克服现有技术中对隧道施工的施工过程控制的工程量巨大,施工难 度高,以及施工安全性低,施工效率低下的技术问题,本发明实施例提供一 种小断面陡坡水工隧洞掘进施工方法,通过根据当前施工模式以及周围环境 的异常变化量,将施工过程控制的工程量分散到后续施工步骤中,从而极大 地降低了施工过程控制的工程量,大大降低了施工难度,同时大大减少了进 行施工过程控制对于现有施工环境的影响,因此提高了施工过程控制的安全 性,同时施工过程控制过程中,不影响现有施工项目的推进,因此还提高了 施工效率。

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解 的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用 于限制本发明实施例。

本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指 两个或两个以上,鉴于此,本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少 两个”。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如, A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种 情况。另外,字符“/”,如无特殊说明,一般表示前后关联对象是一种“或” 的关系。另外,需要理解的是,在本发明实施例的描述中,“第一”、“第二” 等词汇,仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也 不能理解为指示或暗示顺序。

如图1所示,本发明实施例公开一种小断面陡坡水工隧洞掘进施工方法, 所述施工方法包括:

S10)获取当前的施工模式;

S20)获取当前的监控状况,并基于所述监控状况获得隧道周围建筑物 的异常量;

S30)基于所述施工模式对所述异常量进行处理,以获得处理后异常量;

S40)基于所述处理后异常量对所述施工模式进行调整,以获得调整后 施工模式;

S50)以所述调整后施工模式继续对所述隧道进行施工。

在本发明实施例中,优选地,所述施工模式为先拱后墙法、漏斗棚架法、 台阶法、全断面法、上下导坑先墙后拱法、蘑菇形法、侧壁导坑先墙后拱法、 爆破开挖、矿山法中的一种,所述获取当前的施工模式,包括:对所述施工 模式进行步骤分解。

在一种可能的实施方式中,当前隧道的施工模式为台阶法中的三台阶七 步开挖法,因此在施工前,施工人员首先将三台阶七步开挖法进行施工步骤 的分解,例如分解为测量放样、超前支护、上部导坑开挖、断面检测、左右 中台阶开挖、左右下台阶开挖、预留核心开挖、隧底开挖以及仰拱施工等施 工步骤。

在本发明实施例中,所述获取当前的监控状况,并基于所述监控状况获 得隧道周围建筑物的异常量,包括:获取在所述隧道施工过程中的监控信息; 当出现施工异常的情况下,基于所述监控信息获得与所述施工异常对应的当 前施工步骤以及与所述施工异常对应的隧道周围建筑物的异常量。

在一种可能的实施方式中,施工人员在对隧道中预留的核心土进行挖掘 的过程中,监控系统监控到建筑物的沉降差发生了异常变化,因此立即向施 工人员发出警报信息,施工人员立即对该警报信息进行处理,例如立即停止 施工,并分析警报原因。在本发明实施例中,施工人员立即停止施工,并获 取在当前的预留核心开发步骤中发生异常的异常量,例如获得隧道的净空高 度为5.7m,低于预设阈值6m;建筑物的沉降差为35mm,大于预设阈值30mm, 地表的垂直变形为0.35m,大于预设阈值0.25m。

在本发明实施例中,所述基于所述施工模式对所述异常量进行处理,以 获得处理后异常量,包括:基于所述施工模式获得在所述当前施工步骤后的 剩余施工步骤;基于所述剩余施工步骤对所述异常量进行分解,以获得在所 述剩余施工步骤中的每个施工步骤中的控制量,并作为所述处理后异常量。

在一种可能的实施方式中,施工人员在进行左右中台阶开挖步骤时检测 到建筑物发生了异常变化,因此立即停止施工,并获取到相关的异常量,例 如地表的垂直变形大于预设阈值0.2m,同时注意到在后续的施工步骤中,还 包括左右下台阶开挖、预留核心开挖、隧底开挖以及仰拱施工四个施工步骤, 因此按照后续四个施工步骤的实际施工情况,将当前的异常量按照四个施工 步骤进行分解,并获得了在每个施工步骤中与控制该异常量的控制操作对应 的控制量,在本发明实施例中,上述三个异常量对应地分解到四个施工步骤 中的控制量分别为0.07m、0.05m、0.04m和0.04m,从而在后续的每个施工 步骤中加入了额外的施工内容,并在正常施工过程中进行补充施工操作。

需要说明的是,在本发明实施例中,施工人员在获取到当前的异常量后, 可以按需将该异常量分解到后续施工步骤中的至少一个施工步骤中,例如后 续施工步骤还剩余四个施工步骤(按先后顺序以步骤1、步骤2、步骤3以 及步骤4说明);在一种情况中,施工人员可以将异常量分解到施工步骤1-4 中的所有施工步骤中,在另一种情况中,也可以将异常量分解到施工步骤1 和施工步骤3中,即施工步骤2和施工步骤4中分解的异常量对应的控制量 为0,上述两种情况都应该属于本发明实施例保护的范围,在此不做过多赘 述。

在本发明实施例中,通过对隧道施工过程中的隧道施工参数进行实时监 控,从而能够在任何的隧道施工参数发生异常变化时监控并定位到该参数, 并进一步获得该参数的变化量,由于施工模式的不同,施工步骤的不同,以 及隧道参数的重要性的不同,施工参数可以分解在后续施工步骤的控制量也 不同,因此通过根据实际情况将当前的异常量分解到后续的施工步骤中,从 而能够在不影响正常隧道施工的情况下,将当前发生异常的隧道施工参数分 解到后续施工步骤中,从而在后续施工步骤中逐渐修复当前的异常施工参数, 而不需要停止当前的施工操作,因此节约了隧道施工时间,提高了隧道施工 效率,同时减少了在修复过程中对隧道结构的影响,还进一步提高了隧道施 工以及隧道修复的安全性。

在本发明实施例中,所述基于所述处理后异常量对所述施工模式进行调 整,以获得调整后施工模式,包括:将所述控制量分配到所述剩余施工步骤 中的每个施工步骤中,以获得所述调整后施工步骤;基于所述调整后施工步 骤生成所述调整后施工模式。

在一种可能的实施方式中,在施工过程中检测到建筑物沉降差发生异常, 提取对应的异常量为30mm,此时后续施工步骤包括预留核心开挖、隧底开 挖以及仰拱施工三个施工步骤,而根据现场实际情况,需要将上述异常量分 解到预留核心开挖和隧底开挖两个施工步骤中,例如分解为20mm和10mm, 从而生成对应的控制量,由于在预留核心开挖和隧底开挖两个施工步骤中包 含上述两个施工操作,因此将控制量直接加入预留核心开挖和隧底开挖两个 施工步骤中对应的施工操作中,从而生成了调整后的预留核心开挖步骤和调 整后的隧底开挖步骤,以及进一步生成了对应的调整后施工模式。

在另一种可能的实施方式中,在生成对应的控制量后,后续的施工步骤 中不包含与控制量对应的施工操作,因此通过在后续的施工步骤中加入施工 操作,例如在隧底开挖步骤中,包括分段开挖隧底以及施作初期支护等操作, 为了对异常量进行修复,因此在隧底开挖步骤中加入建筑物地基抬升操作, 从而完成对分解到隧底开挖步骤中的控制量的执行,保证了在后续的施工步 骤中能够实现额外的控制量,以对当前施工步骤中的异常量进行修复或调整。

在本发明实施例中,通过在当前施工步骤的后续施工步骤中,以直接加 入相同的施工操作或添加额外的施工操作的方式,对后续的施工步骤进行调 整,从而在后续施工步骤中,在不影响正常的施工操作的前提下,还能施作 额外的控制量,保证了隧道施工的正常进行,提高了隧道施工的安全性,保 证了隧道周围建筑物的使用安全性,由于不需要中断原有的施工步骤或对原 有的施工方案进行大规模修改,因此还进一步降低了隧道施工过程中的修复 操作的工作量,提升了施工人员的施工效率。

在本发明实施例中,在所述以所述调整后施工模式继续对所述隧道进行 施工后,所述控制方法还包括:获取施工模式调整后的监控状况,并基于所 述施工模式调整后的监控状况获得所述隧道周围建筑物的恢复量;基于所述 恢复量生成所述隧道周围建筑物的恢复趋势;判断所述恢复趋势是否符合设 计要求,在所述恢复趋势不符合设计要求的情况下,获取所述恢复量与设计 要求之间的差值;基于所述差值对所述处理后异常量进行修正,以获得修正 后异常量;基于所述修正后异常量对所述施工模式进行调整,已获得修正后 施工模式;以所述修正后施工模式继续对所述隧道进行施工。

在一种可能的实施方式中,在将某个建筑物的异常量分解后的控制量分 解到后续的每个施工步骤后,施工人员按照调整后的施工模式进行施工,并 在施工过程中实时监控对异常量的恢复操作对应的恢复量,并根据恢复量生 成该建筑物的恢复趋势,例如将该建筑物的沉降差分解后的控制量分解到后 续的预留核心开挖、隧底开挖以及仰拱施工三个施工步骤中,并在实际施工 过程中对恢复量进行实时监控,在预留核心开挖步骤中的恢复量符合施工要 求,因此施工人员继续进行后续施工操作,但在隧底开挖步骤中监控到恢复 量的偏差超出了施工要求,因此提取在隧底开挖步骤中的异常参数,并根据 恢复量和施工要求的偏差获得了需要对异常参数进行调整的调整量,根据该 调整量对隧底开挖步骤进行调整,从而获得修正后的隧底开挖步骤,以及对 应的修正后施工模式,并按照修正后施工模式进行后续施工操作。

由于在实际的隧道施工过程中,施工干扰因素较多,且不同的干扰可能 会持续存在,因此在隧道施工过程中还需要按照实际的施工情况对施工方案 以及修复方案进行及时的调整和优化,才能进一步保证在隧道施工过程中隧 道结构、施工人员以及隧道周围的建筑物的安全性,因此在本发明实施例中, 通过对当前施工异常参数进行恢复的基础上,继续监控恢复操作对应的恢复 量,当恢复量并未达到施工要求的情况下,立即优化施工方案,以进一步保 证在隧道施工的任何步骤中的施工方案都符合施工要求,从而最大限度的保 证了隧道施工的安全性,提高了隧道施工过程中监控的精确性,提高了隧道 施工中的施工效率。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式,但是,本发明 实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范 围内,可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均 属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征, 在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的 重复,本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合, 只要其不违背本发明实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的 内容。

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