[发明专利]初衬式竖井系统性监测及优化设计方法

说明书

本发明公开了一种初衬式竖井系统性监测及优化设计方法，包括系统性监测内容的设计，开挖支护设计方案的优化，一方面，论证初衬式竖井开挖支护方案的合理性，保障施工安全；另一方面，为施工方案及初期衬砌厚度优化提供依据，提高施工效率。所述方法步骤主要包括，选取若干监测段；开挖过程中对每一监测段，选择典型监测断面布置6项开挖支护响应监测，根据每一监测段的所述6项开挖支护响应监测的结果判断初衬式竖井开挖支护设计方案的合理性，优化开挖支护设计方案。

技术领域

本发明涉及地下工程竖井施工技术领域，尤其适用于初期支护采用现浇混凝土衬砌的竖井，对竖井围岩开挖支护响应及初期支护混凝土衬砌进行系统性的监测，并根据监测结果，进一步地为竖井开挖支护方案优化提供依据的优化设计方法。

背景技术

地下工程的规模不断扩大、深度不断延伸，深竖井及超深竖井工程越来越多。对于深竖井及超深竖井工程，支护结构的稳定性对保障施工安全及工程按期完成尤为重要。

竖井工程不同于隧洞工程，复杂的施工工序将耗费更多的施工时间，便捷的支护方式将有利于节省施工时间，提高施工效率，更好地保障工程按期完成。通常情况下，采用喷锚方式对竖井工程进行初期支护。然而，喷锚支护方案工序较多，对于竖井工程，钻孔、爆破、出渣、初喷、锚杆支护、复喷等步序常常需要通过吊盘上下竖井进行实施，耗费较多的时间。同时，利用喷锚方案进行初期支护的竖井，支护表面通常平整性较差，若造成吊盘撞击或卡住，威胁到施工人员的安全。

因此，对于围岩条件相对较好的竖井工程或竖井段，可采用初衬混凝土的支护方案，竖井开挖后，通过滑模方式浇筑一定厚度的混凝土作为初期支护。主要工序为钻孔、爆破、出渣、浇筑混凝土，工序上节省了施工时间，待混凝土强度提升后，进行下一循环开挖支护施工。同时，模板浇筑的初期衬砌混凝土表明平整度有保证，有利于吊盘上下移动。对于竖井工程，该方法具有一定的优势。系统性的监测是保障工程安全的重要手段，通过监测及时掌握竖井围岩变形及衬砌受力等特征，评价施工方案、支护参数的合理性，但是现有技术中的初衬式竖井开挖支护监测方案缺乏系统性及具体的开挖支护方案优化方法。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的竖井开挖工程缺乏系统性监测及优化设计方法的不足之处，为初期支护采用现浇混凝土衬砌的竖井工程提供了一种初衬式竖井系统性监测及优化设计方法，包括系统性监测内容的设计，开挖支护设计方案的优化，一方面，论证竖井初衬式支护方案的合理性，保障施工安全；另一方面，为施工方案及初期衬砌厚度优化提供依据，提高施工效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明申请提供一种初衬式竖井系统性监测及优化设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，根据初衬式竖井工程的具体特征，依据地层及埋深情况选取若干监测段；

步骤2，以初始设计的竖井开挖进尺和初始衬砌厚度进行竖井施工，开挖过程中对每一监测段，选择典型监测断面布置6项开挖支护响应监测，所述的6项开挖支护响应监测的内容包括：竖井围岩变形监测、竖井围岩应力监测、竖井初期衬砌混凝土应力监测、竖井围岩松弛深度监测、竖井初期衬砌混凝土及围岩声发射监测、竖井初期衬砌混凝土与围岩接触面压力监测；

步骤3，根据每一监测段的所述6项开挖支护响应监测的结果判断开挖支护设计方案的合理性，优化竖井开挖支护设计方案，重新布置所述6项开挖支护响应监测，并重新判断和优化开挖支护设计方案，直至6项开挖支护响应监测的结果满足施工要求。

作为优选，所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤301，初期衬砌混凝土浇筑情况的判断及优化：若竖井围岩变形监测、竖井围岩应力监测、竖井初期衬砌混凝土应力监测结果正常且围岩的爆破松动圈小于预警值，而竖井初期衬砌混凝土及围岩声发射监测的结果数据显示初期衬砌混凝土的裂缝情况异常，则优化混凝土的浇筑质量、混凝土配合比及混凝土养护状况，控制初期衬砌混凝土裂缝；