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    价值工程 

    回归分析法在 隧道监控量测及施工 中的应用 
    Re r s i n  a yss g e so An l i?。粒?i a i n?。睢。?  plc to i t e Tunn lM o t r ng M e s r me   nd  nsr c i n  e  nio i   a u e nta Co t u to

    张 英 智 Z a gYigh  hn  nzi
    ( 中铁十 五局西 北工程 有 限公 司, 西安 704 ) 10 8 
    ( hn   i a  o1  ue uN rh et nie r gC .Ld, 'n7 0 4 , hn   C iaRa w yN .5B ra  otw s E gn ei   o, I.Xi ?。?0 8 C ia) l   n a

    摘 要 : 面 阐述 了围岩 变形量 测的概念 及对 于 隧道施 工的 重要 作 用 。 全 并介 绍 了回归分析 法分析 在 白龙江 立节 隧道施 工监 控 量测 中的应用 ,   对 围岩 的稳 定性可 靠度 进行评 价 , 为类似 隧道施 工提 供 了依 据 。  
    Absr c :A  o rhe sv   x o io   ft   ur u d n ?。?k d fr t n me s e n  o c p  n ?。??。恚?ra trl?。?t e tn e  o sr cin ta t c mp e n ie e p st n o   i he s ro n i g rc   eomai   aurme tc n e ta d te i otn ?。铮澹簟??。?n lc n tu t   o h o

    aegvna dtergeso  ayi  to   apiaini?。?n l o s u t n o  aln j n   gs t emoi r gi it d cd T erl blyad r?。椋??。??。琛。?rsina l ssme dS p l t   tn e  nt ci ?。妫?i gi gli l i   nt i   ?。睿?u e . h ?。澹?it    n h   c o n c r o o a e av on s o a i n
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    关键 词 : 隧道施 工监控 量 测; 归分析 法; 用研 究  回 应
    K e   r s un e?。?sr to   ntrn r ge so   n lss a p iain a d rs a c   y wo d :t n lc n tucinmo io g;e r sin a ay i; p lc t   n ?。澹?rh i o

    中图分类号 :4   U5

    文献标识码 :  A

    文章编号 :0 6 4 1( 0 00 — O 6 0   10 — 3 12 1 )9 0 6 — 2

    1 围岩 变形 量 测  11量 测 项 目及 方法  . 111地质和支护状 况观察。 .. 观察 目的主要包括 : ①预测开挖面 

    表 1 量测 频 率 

    前 方的地质条件 ; 为判断围岩、 ② 隧道 的稳定性提供地质依据 ; ③根 
    据喷层表面状态及锚杆 的工作状态, 分析支 护结构的可靠程度。   112收敛位移量测。 .. 量测 目的主要包括 : 周边位移是是 隧道  ① 围岩应 力状态变化的最直观反映 , 量测周边位移 可判断隧道空 间的  稳定性提供可靠的信息 ; ②根据变位速度判断隧道围岩 的稳定程度  为二次衬砌提供合理 的支护时机; 指导现场设计与施工。 ③   113地表下沉。位于 I Ⅲ类 围岩 中且 覆盖层厚度 小于 4 m .. 一 0  拱顶下沉与水平收敛量 测平均 3m布置 1 0 个观测 断面 ,根据  0 Ⅲ类围岩不  的隧道 , 应进行地表沉降量测。在预计 破裂面 以外 3 4倍 洞径 处设  围岩 类型可作如下调整。Ⅳ类及 以上 围岩不大于 4 m: — 置水准点 , 为各观测 点高程测量的基准 , 而计 算出各观 测点的  大干 2 m; 作 从 5 Ⅱ类围岩小于 2 m。各测点在避免爆破 作业破坏测点 的  0 下 沉量 。   前提 下 , 可能 靠 近 工作 面 埋 设 。 尽  

    根据 设计 要求, 白龙江立节隧道 的监控量测项 目主要 为: ①拱 
    作者简介: 张英智( 9 3 , , 17 一)男 陕西渭南人 , 工程师 , 主要从事铁路、 公路、 水  顶 下沉 。 ② 净 空 收敛 。   利 水 电项 目施 工 及 管理 。   1 . 2量测频率 量测频率按照规范的要求进行, 确保采集 数据 的 

    测 量 定 

    f1割 管 卜—   砸作止浆  _ _ 打入注浆管 | L _   — —_  _ J 一  
    — —— — — .

    蔫  

    接注浆管 
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    量 Il    
    立 

    格  栅 

    圈 注环循 尺l —  音 土ll 进 卜 —二 混 循     环    = 凝   : L
    图 2 上台阶施" t r- 艺流 程 图  "

    O 5 . m  . —1O

    图 3 柔性止浆袋 

    跟 , 个循环挖、 4次, 每 衬 进尺 3 m。 . 台阶打管注浆: . d下 2 下台阶打入  过以上处理 , 支护结构与围岩形成整体拱效应 , 未发生塌方等事故。   5 #管( 管长 4 外径 6 mm, m, 0 布置与 3 同 ) #管 后注浆。要注意, 管    引水 隧洞 交 叉 段开 挖 支 护 施 工 的顺 利 完 成 , 隧洞 提 前 进 洞 与 早 日 为   的施工需与各台阶错开 , 错开距离一般 为两 个循环进 尺。e墙脚加  . 贯通提供 了条件 , 确保 了工程进度 , 施工方案经济合理 , 果显著 , 效   固: 边墙衬砌后 , 为防止结构过量沉 降, 需对墙脚加固 , 法是打 6  做 # 希望本方案能对与此类似工程施工起到一定 的参考作用。   管( 长 4 倾角 40注浆。 管 m, 5)   参考文献 :   4 正交支洞与正洞交叉段施工  【lI lR 宗仁. B ?。?4 0 19 — , J I N 7 0 — 15 9 9 土木工程施工【】 S z.   41交 叉段 采 用 加 强 门 架 支护 加 强 型钢 采 用 I0工 宇 钢 , 在  . 2 并 【1: 2q仲何. 良地质地层中隧洞施工方法[] 不 z.   门架上部设斜撑 、 门架底部加支撑纵横 梁加强。 门架 间距 5 c 及  0 m, 『1 3陶晓南. 软岩隧洞施工支护技术f1 z.   时 喷 射 砼 加 强 , 裹 门架 后 1c 连 续 施 作 到 正 洞 内 侧 , 架 间 用  包 0m, 门 『1 4陆科 昆. 道 工 程 施 工技 术 『 . 都 : 南 交 大 出 版 社. 隧 M1 成 西  

    2 连接筋连接, 5 间距 5 c 然 后 紧 挨 已完 工 门架 下部 在 其 两侧 安   0m。 装两 组 垂 直 于 洞轴 线 的 较 小 门架 , 此 基础 上 截 掉 门架 内影 响正 洞  在 施工的立柱 , 留正 洞内左右两侧 4根 立柱 , 保 然后对其进行正 常的  隧洞 初 期 支 护 加 固。   42交叉段 正洞开挖支护 在对 交叉段 门架处理完 的基础 上 , .   先按 正洞标准断面向下游开挖支护 5 lm, - O 待形成工作面 后 , 向  再 正洞上游进行开挖支护施工。 开挖支护作业严格按 注浆 管棚超前支  护和三 台阶法开挖进行。   5 结论   引红 济 石 调 水 工程 引水 隧洞 和 斜 井 交 叉 段 工 程 地 质 与 水 文地   质 条件 复 杂 , 处 在 透 水岩 层 中 , 交 叉段 洞 室 断 面较 大 , 洞 室 交  且 且 两 角 小 , 隧道 开 挖 施 工 中 的难 点 。 交 叉段 开 挖 施 工 措 施 采 用 了采 用  是 短 台 阶 、 进 尺 ( 循 环 6 c )弱 爆 破 或 不 爆 破 、 留 核 心土 和 门  短 每 0m 、 预 架 支 护 的施 工 方 法 向前 掘 进 :洞 内开 挖 采 用 人 工 配 合 风镐 开 挖 , 小  型 装载 机 装 碴 , 型 翻 斗车 出碴 。并 在 交 叉段 向上 下 游各 不 小 于 1  小 O 米的范围 内进行加 强型初期支护 : 初期支护采用 I0工宇钢 , 2 间距  5 c 工 字 钢 间 用 q2 接 筋 , 0m, b 5连 间距 6 c 拱 脚 和 边墙 底 脚 采 用 锁  0m, 脚锚 杆加强 , 喷射砼厚度 《3 e , 0 r 包裹钢拱架厚 lc 分层 喷至 要  a Om, 求厚度 , 支撑 、 架与锚杆 之间均采用型钢或连接筋进行焊联 , 钢 拱 通 

    Vaue En i e rng l   gn ei  
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    最 小 二 乘 法原 理 来 判 别 。若 自变 量 X 某 个值 X时 , 应 的  取   对 实测值 Y为 Y 而用回归计算所得的 Y值 为 , : a b. . , ?。??。?+ x   则 。 断面里程 引 2 O O +   L 围岩类别 v   对 于 Y对 X的 回 归 方 程 , 用  Y il2 … … , ) 表  若 .= ,, ( n来 可 。 的 Y 从 量 测 时 间/  1 d   3   2   4   5   6   7   8   9   1  1  1  示 n组 量 测 数据 , 用 许 多直 线 方程 代 表 x,. 关 系 , 中  0 1 2 总 可 以 找 出 一 条 最 佳 的直 线?。?+ x a b  ,使 它 的全 部散 点 在 Y   下 沉 值/ m 2 .8 2 .62 .71 .   68  52   48  39 ?。常??。常??。玻?  25   方 向 的 总 误 差 q为 最 小 , 有 代 表 性 , 最 小 二 乘 法 原 理 来  m   0   1   39   9 5 1 . 1 .6 1 .11 .21 . 1 .6 1 .31 .2 5 7 9 5 7 最 用 判别 : 使  量 测 时 间/ d 1  1  1  1  1  1  1  2  2  2   2  2     3 5 4 6 7 8 9 0 1 2 3 4 Q ∑(. — x) = y a b, 一   (  2) 达 到最 小 的回 归 线 是最 好 的 , Q值 极 小 的条 件 是 分 别 对  下 沉 值/ m 1 .3 1 3 1 .41 .   .4 .3 .2 . ?。担??。担??。担??。?1   m   1 ?。?.   23 ?。埃?97 ?。叮??。叮??。叮?7 5 9 2 . 4 .6 .9 . 2 a和 b求偏 导 数 为零 。   可靠性、 准确性、 科学性 , 如表 l 。位移量测的终止 日期 , 一般在位移  令   : , 得  0可 值基本稳定 后再 以 1 2日的频率量测 12周左右。 次/ — 位移长期不能  Oa  稳 定 的 , 测 要 继 续 到 1 m 月 为止 。 量 m /   a   b  :-i () 3  13量 测 断 面 布 置 根据 本 工程 要 求 , 一 般 地 段 在 量 测 时 , . 对 按  同 理可由 令掣 =,   0得 1m 左 右 的 间距 进 行 布 点 量 测 ,对 断 层 地 带 、 千 枚 岩 地层 段按 5   0 m 左 右 的 间距 布 点 量 测 。   ∑y— i ia   )n c _ j 14测点布置 一般情 况下 ,量测 断面布置原则 上应 设在地质  . b 生L ———  = (   4) 特 征 有 代 表 性 的地 段 。 净 空 变 化量 测和 拱 顶 下沉 量 测 , 在 同 一 断  应 ∑x   z   面上进行。 新测点布置时距开挖面应小于 I2 第 一次量测 的时间  - m。 应 在 上 次 爆破 后 2 h内 , 在 下 次 爆 破 之 前 进 行 。 每 一 个 量 测 断 面  4 并 将 式 ( ,4) 立 , 解得   3)( 联 可 内布 置 三 个 测点 。   b S S ̄ ( ) =2 2 d   5  2 工 程 实 例  立节水 电站位于 白龙江干流甘肃甘 南舟 曲县 立节 乡上游 3 i k  n 处 , 白龙 江 干 流 尼什 峡 至 沙 川 坝 河 段 梯 级 水 电规 划 调 整 的 第 十 级  为 电站 。 程枢 纽 由泄 洪 冲 沙 阀 ( 导 流 明 渠 )河 床 溢 流 坝 、 重 力 副  工 兼 、 砼 s   ∑( X  2 x =  一 ) : () 7   坝、 电站 进 水 口、 引水 隧 洞 、 压 井 、 力 管道 、 电厂 房 及 开 关 站 等  调 压 发 建 筑 物 构成 。我 单 位 施 工 的 引 水 隧 洞 沿 白龙 江左 岸布 置 , 有 压 引  为 式 中 , 为 自 变 量 x的 方差 ,2 S Sn为协 变 方 差 , 式 ( ) 入 式  将 5代 水 隧 洞 , 长 2 3 .8 为 圆 形 断 面 , 护 形 式 采 用 钢 筋 混 凝 土 全  ( )即 可得 出 a的计 算 表 达 式 。 全 0 91m, 支 3,   断 面 衬 砌 , 砌 洞 径 为 8 m, 挖 洞 径 9 m。 引 水 隧 洞 穿 越 绢 英 千  衬 . 开 0 . 0 在 实际中 , 回归线反映与预报实测数据 的精度 , 需要用剩余标  枚 岩 、 岩 、 质 干 枚 岩三 种 岩 性 , 不 稳 定 的 Ⅳ 类 和 极 不 稳 定 的 V 准 离差 S来 衡 量 : 灰 灰 以     r———— ——————一   类为主 , 该区域内褶 曲和断裂构造均较发育、 节理较发育、 地下水丰  富。 尤其是隧道穿越的断层 带, 主要由断层泥砾和碎裂千枚 岩组成 、   松 散 破 碎 、 化 严 重 , 脊段 还 存 在 志 留 系 干枚 岩 夹 板 岩 地 层 和 断  风 岭 度 的 高低 。   层 , 质 条 件 和 水 文 条 件 存 在 着 不确 定 性 和 复 杂 性 , 必 要 进 行 动  地 有 通 过计 算可得相应 的回归曲线方程、 限值和偏差 , 极 分别叙述  态 的 设计 和 施 工 。 施 工 中我 们 对 立 节 隧 道 的 施工 进 行 了全 过 程 的  在 如 下。   围 岩 监 测 工作 , 过 利 用 隧 道 施 工 动 态 管 理 系 统 对 监 测 数 据 进 行 处  通 拱 顶 下 沉 曲线 回 归 方 程 :   理 , 量 测 数 据 中选 取 了 比较 典 型 的 引 0 0 0和 引 2 0 0两 个 断 面  在 +8 +1 0. 59 00 +  周边收敛位移 为例进行数据 回归分析 , 及时快速地反馈分析结果到  Y   施 工 和 设计 中 , 证 了施 工 的 安 全 顺利 进 行 。 保   曲 线极 限值 19 0 偏 差 8 2  6. , 4 . 。 6 3 监 测 数 据 分 析  周 边 收 敛 曲线 回 归 方 程 :   量 测数 据 很 多 , 文从 众 多 的 量 测 数 据 中 选 取 了比 较 典 型 的 引  本 00 1 9   一 . 8 +Q   0 0 0 0和 引 2 0 0两 个 断 面 周 边 收 敛 位 移 为 例 进 行 数 据 回 归 分 析 。 +8 +1   该 两 断面 周 边 收 敛 位 移监 控 量 测 结 果 见 表 2  。 曲线 极 限值 608 , 差 49 。 0. 偏 7 .1  在 现场 测 试 与 工 程试 验 中 ,两 个 变量 之 间 多数 不 是 线 性 关 系 ,   引 0 0 0断面拱顶 下沉值越 来越小 , +8 曲线逐渐趋于平 缓 , 表明  而是某种 曲线关 系, 在这类 问题 的回归分析中 , 包括 一元线性 回归  围 岩逐 步 趋 于 稳 定 。 回 归 曲线 方程 偏 差 较 小 , 明 回 归 线 的 精 度 满  说 分析和可以化为一元线性 回归分析 的曲线回归分析两种情况。   足需要 , 限值 为 194 m 符合规范要 求 , 极 6 . m, 0 可按 正常程序进 行施  对 可化 为一 元 线 性 回 归 的 曲线 回归 问题 , 按 下 述步 骤 进 行 : 工 。 2 0 0断面 围 岩 仍 然 不稳 定 , 归 方程 偏 差 较 小 , 明 回归 线  可   引 +1 回 表 31选 择 能代 表 两 变量 与 之 间 内在 关 系 的 函数 类 型 主 要 是 从  . 符合 精 度 要 求 , 极 限 值达 6 08rm, 过 允 许 值 , 但 0 .7 a 超 为保 证 安 全 , 施  散点图的分布特征 、 变化特点—— 是否具有收敛 性等特点 , 进行选  工 中我 单 位 对 该 断面 进 行 了支 护 和 必 要 的 处理 。   择 。在 具 体 的工程 应 用 中不 能 单 纯 依 靠 理 论 上 的 推 导 , 要借 鉴 以  还 4 结语   往 的经 验 , 能选 出满 意 的 函 数类 型 。 才   隧 道 现 场 监控 量 测是 实现 隧道 信 息 化 施 工 的前 提 , 及保 证 新  以 32 求 出两 变 量 与 相 关 函数 中的 未 知 参 数 欲 求 非 线 性 函数 关  奥 法 安 全 施 工 、 高 经 济 效 益 的重 要 条 件 , - 提 隧道 的监 控 量 测 是 当今  系 中 的未 知 参 数 , 先 是通 过 把 非 线性 的 函数 关 系 变换 成 线性 函数   首 隧 道 建 设 ,尤 其 是工 程 地 质 条 件 复 杂 的地 区 必不 可 少 的一 项 工 作 。   关系 , 然后再按线性 函数求未知参数 的方法求出未知参数 , 由参  再 文 中 根 据 立 节 隧道 引 0 0 0 引 2 0 0断 面 的监 测 数 据 , 围 岩 周  +8 、 + 1 对 数 变换 式 求 得 选定 的 曲线 函数 的 未 知 参 数 , 而 得 到 曲线 函数 回 归  从 边 收敛 进行回归分析 , 预测围岩稳定性 , 为施工 设计 提供 了必要 的  方程 。   反馈信息 , 保证 了隧道安全 , 亦可作为其它工程施工与设计的参考 。   33经过剩余标准差分析 , . 感到精度不够理想时 , 则可另选一种  参考文献 :   曲 线 函数 按 照上 述 步 骤 再 进 行 重 分析 。   【] 铁柱 , 建 彪 . 控 量 测 在 大 官市 隧 道 中 的 应 用 【 . 南 交 通 科 技 , 1张 刘 监 J云 】   若令被测物理量( 如位移 ) Y 观测时间为 x我们设 法找出一  2 0 , 7 6 : 7 6 . 为 , , 0 l 1( )5 — 2  
    表 2 周 边 收 敛 监 控 量 测 结 果 

    s }∑ x )一  (   = i (; 6 - y) ) x.  

    s/ iY.通偏±的, 判回线  =   i) 过差S大、 别归精 、 (;, 2 J   -2 ) , 可





    【】 2冯卫星. 铁路隧道设计【 . M】 成都 : 西南交通大学出版社 ,9 8 19 .   [】 3赵玉光. 下工程开挖与支 护安全监控量 测及地质灾 害动态预测 与  地 这 条 直 线称 为 v对 X的回 归 线 。实测 数 据 散 点 一 般 都 不在 一 条  防治[】 J_ 中国地质 灾害与 防治学报 ,0 1 1 ( :6 41 20 ,23)3 — .   直 线上 , 要使 选 择 的 直 线 与 实 际散 点 相 差 最 小 、 具 代 表 性 , 要用  最 需 []B 0 0 — 0 1铁 路隧道设计规范[] 4T 10 3 20 S.  

    直线函数式来表示两个变量 Y与 x的关系, 即 
    y ab  =+x

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