湿陷性黄土隧道动态设计.pdf

第38卷,第3期
公路工程
2013年6月
Highway Engineering
2013
湿陷性黄士隧道动态设计
韩菲洁,雷天
(长安大学公路学院,陕西西安710064
摘要]动态设计可弥补由于隧道地质条件的隐蔽性和复杂性等致使初始设计方案不能很好地切合实际的
缺陷。应用系统论的思想,采用动态控制系统反馈机制的方法,提出了动态设计方法及隧道动态设计的具体流程,
并以大西山隧道为例,针对重湿陷性黄土隧道的特殊地质状况,分析了隧道施工中根据实测信息、支护状况及时调
整设计方案的过程,为其他类似工程提供借鉴和参考
[关键词]动态设计;湿陷性黄土隧道;隧道施工;设计方案;工程应用
[中图分类号]U452.2[文献标识码]A
[文章编号]1674-0610(2013)03-0158-04
Dynamic Design of Collapsible Loess Tunnel
HAN Feiiie, LEI Tian
(School of Highway, Chang 'an University, Xi an, Shanxi 710064, China)
L Abstract] Dynamic design can make up for deficiencies that the initial design program cant meet
the actual requirements well, which is caused by the concealment and complexity of the geological condi-
tions of the tunnel. Dynamic design method and the dynamic design process of tunnel were proposed with
the use of the idea of the application of systems theory and dynamic control system feedback mechanism
Taking Day ou Mountain tunnel as an example, the process of the adjustment of design schemes according
to the measured information and supporting conditions in tunnel construction are analyzed in view of the
special geological conditions of collapsible loess tunnel, which can be referenced by other similar pro
I Key words] dynamic design; collapsible loess tunnel; tunnel construction; design scheme; engi
neering applications
动态设计方法的应用研究还比较薄弱。本文对
大西山湿陷性黄土隧道建设中的动态设计进行了研
随着隧道建设的快速发展,合理的设计方案对究,介绍了隧道施工中随着信息的完善逐步调整设
工程的重要性越来越明显。对于公路隧道而言,由计方案的过程,为动态设计在湿陷性黄土隧道中的
于水文地质环境的复杂性及勘探测试条件的局限进一步研究提供工程实际经验,使其在工程中的应
性,致使地质勘探和测试资料不可能全面揭示隧道用更加成熟。
的本来面貌,随着施工过程的展开,一些原来较为模
糊的地质条件就会逐渐地明晰、甚至还会出现设计1动态设计方法
时并未勘明的地质情况?。这时需要及时根据新
工程项目实施是一个动态复杂的过程,为实现
的约束条件变更设计方案,否则很有可能造成不可项目建设的目标,参与项目建设的有关单位必须在
挽回的严重后果,这种根据施工中的技术信息不断系统控制论指导下,围绕工程建设的工期、成本和质
调整设计方案的方法就是“动态设计”。
量,对建设项目的实施状态进行周密的、全面的监
目前,国内外已经开始注重动态设计方法的应控。动态设计就是以施工为重点,利用先进的检测
用,并对一些特殊地区隧道及长大隧道等的动态设监控设备和技术,实时获取施工过程的相关信息,经
计做了相关研究和探索,然而对湿陷性黄土隧道中对比分析和评估,将结果反馈给设计者,作为修改设
[收稿日期]2013-04-19
[作者简介]韩菲洁(1989-),女,陕西延安人,研究生,从事道路工程研究。
第3期
韩菲洁,等:湿陷性黄士隧道动态设计
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计的依据“。动态设计全过程的形象展示如图1所相关情况,提供比较准确的施工图纸并作出较为准
确的工程概预算,一经确定,一般不会大幅度地修改
主要施工方案,而隧道在开挖之前不可能详细了解
地质情况,前期勘察只能是是对地质情况的一个大
致了解,因而由此作出的设计也只能是大致的,要根
据开挖后围岩的具体情况作出修正,不断地对原设
计进行完善S?。隧道的这一特点要求施工单位技
术人员要经常出入现场及时发现问题,认真研究掌
D)设计
c)信息收集
子面围岩情况,认真实施监控量遡,及时整理数据,
x C2
E)对比分析及评估
及时向有关方面回报问题,与监理业主及设计代表
(P)反馈及决策
积极配合。隧道动态设计使隧道工程的设计施工能
D
够及时适应地质情况的变化,使安全施工和工程投
资得到有效控制。
图1动态设计过程示意图
igure 1 The diagram of process of the dynamic design
动态设计科学有效的核心在于其引人了系统论
的思想,应用了动态控制系统的反馈机制,该机制通
与传统的静态设计相比,在建设中动态设计的过超前地质预报以及监控量测等手段获得项目实施
关键环节是施工过程中信息的收集,以及将收集到
状况,了解并掌握已开挖区间和掌子面前方围岩状
的信息与原设计方案采用的约束条件相比较,分析况,通过对量测数据的整理与回归分析,找出其内在
评估两者的差别对工程方案的影响程度,将此结果的规律,便可对围岩稳定性和支护效果进行评价,之
反馈给设计单位。
后采用位移反分析法,反求围岩初始应力场及围岩
动态设计的信息收集环节与工程项目初步设计综合物理力学参数,并与实际结果对比、验证,若发
和施工图设计阶段的原始资料收集一样重要。初步现偏差,分析偏差形成的原因,采取措施纠正,并形
设计阶段或施工图没计阶段的资料是设计者选取设成新的设计成果?,其流程图如图2所示。
计方案的限制条件之一,如地质、水文钴探资料影响
基础方案的形式,地形起伏状况影响纵坡指标确定
开始施工
等等。而动态设计中,施工中表现出的信息,可以将
信息收集
前期设计阶段中采用的不确定信息逐一验证确定下
领域专家组
来,反馈给设计者,用以修正原有设计。
与原设计
否
对比分析与评估是动态设计中的重要环节,其
对比分析与评估
主要工作内容是分析收集到的施工状态信息,将其
下一阶段
形成决策
与原设计对比,发现偏差并评估这种偏差对工程的
潜在影响。因此这是一项技术性