一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，具體涉及一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，用于隧道收斂監(jiān)測，所述隧道具有一中隔墻，所述中隔墻兩側(cè)為已開挖好的導洞，其特征在于所述監(jiān)測系統(tǒng)由至少三個位移測點以及收斂儀構(gòu)成，相鄰的所述位移測點之間通過所述收斂儀連接以構(gòu)成位移測量線，所述位移測點位于單側(cè)的所述導洞監(jiān)測斷面上。本實用新型的優(yōu)點是，監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，測量精度高，可應(yīng)用于單側(cè)壁導坑法開挖的隧道中，通過隧道周邊的收斂量測來直觀反映隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，具體涉及一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]單側(cè)壁導坑法(CD)法適用于軟弱圍巖大跨度隧道中，該方法的大致步驟為:先分部開挖隧道的一側(cè)，并施作中隔壁，然后再分部開挖隧道的另一側(cè)；之后撤除中隔壁，澆筑仰拱，并襯砌整體澆筑，完成隧道施工。
[0003]在隧道的開挖過程中，圍巖與支護的穩(wěn)定性至關(guān)重要，稍有不慎就會發(fā)生隧道垮塌，造成人員傷亡的重大安全事故。因此對于隧道圍巖及支護的穩(wěn)定性監(jiān)測十分重要，隧道周邊的收斂情況能夠直觀反映隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過周邊收斂量測，可以為隧道圍巖及支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。
[0004]目前隧道變形監(jiān)測的方法主要有:(I)通過在隧道圍巖上設(shè)置激光器和光敏位移信號監(jiān)測器來進行隧道收斂監(jiān)測，由于采用單側(cè)壁導坑法開挖隧道對于隧道穩(wěn)定性有較大影響，而光敏位移信號監(jiān)測器需要設(shè)置在穩(wěn)定圍巖上，因此該監(jiān)測方法并不適用于采用單側(cè)壁導坑法開挖的隧道中；(2)以近景攝像機為主要設(shè)備的近景變形量測，該方法所采用的設(shè)備昂貴易損，無法適用于開挖中的隧道；(3)以全站儀為主要設(shè)備的三維變形量測，但全站儀法用于基準點的物理狀態(tài)不夠穩(wěn)定，引起測站點坐標誤差很大，而觀測過程中又沒有進行平差處理，所以觀測點的坐標誤差大于±1.0mm，不能滿足精度要求。
[0005]鑒于此，本領(lǐng)域急需一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)通過在隧道的監(jiān)測斷面上設(shè)置若干位移測點，相鄰位移測點之間通過收斂儀進行連接，以量測隧道監(jiān)測斷面上的相鄰位移測點連線方向的相對位移，以獲知隧道的收斂變形情況。
[0007]本實用新型目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
[0008]一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，用于隧道收斂監(jiān)測，所述隧道具有一中隔墻，所述中隔墻兩側(cè)為已開挖好的導洞，其特征在于所述監(jiān)測系統(tǒng)由至少三個位移測點以及收斂儀構(gòu)成，相鄰的所述位移測點之間通過所述收斂儀連接以構(gòu)成位移測量線，所述位移測點位于單側(cè)的所述導洞監(jiān)測斷面上。
[0009]所述位移測點由嵌入所述隧道圍巖部分的螺紋鋼筋以及設(shè)置于所述螺紋鋼筋端部的鋼筋圈構(gòu)成。
[0010]所述至少三個位移測點中的三個位移測點具體位置為:其中一個設(shè)置于所述隧道的拱頂，另兩個分別設(shè)置于同一水平高度的所述隧道側(cè)墻上和所述中隔墻上。
[0011]設(shè)置于所述隧道拱頂?shù)奈灰茰y點距所述中隔墻I~2m。[0012]所述同一水平高度具體指距所述隧道設(shè)計路面的1.5m高度處。
[0013]本實用新型的優(yōu)點是，監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，測量精度高，可應(yīng)用于單側(cè)壁導坑法開挖的隧道中，通過隧道周邊的收斂量測來直觀反映隧道圍巖與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過計算隧道周邊收斂速率和預測最終位移值，為二次襯砌澆筑選擇最佳時機，為隧道施工工藝、支護襯砌參數(shù)優(yōu)化提供參考。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型中位移測點的布置示意圖；
[0015]圖2為本實用新型中隧道拱頂位移?時間曲線示意圖；
[0016]圖3為本實用新型中隧道拱頂位移發(fā)展速率?時間曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
[0018]如圖1-3，圖中標記1-8分別為:左側(cè)導洞1、右側(cè)導洞2、中隔墻3、位移測點4a、位移測點4b、位移測點5a、位移測點5b、位移測點6a、位移測點6b、位移測量線7、設(shè)計路面8。
[0019]實施例:如圖1所示，本實施例具體涉及一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，采用單側(cè)壁導坑法開挖隧道的大致步驟為:先分部開挖隧道的左側(cè)導洞1，并施作中隔壁3，然后再分部開挖隧道的右側(cè)導洞2?；谏鲜鏊淼澜Y(jié)構(gòu)，為了監(jiān)控隧道的收斂變形，在隧道內(nèi)設(shè)置監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面分別在側(cè)墻設(shè)置多個位移測點，利用數(shù)顯收斂儀，采用一根在重錘作用下被拉緊的普通鋼尺作為傳遞媒介，通過數(shù)顯收斂儀上的顯示屏測讀隧道周邊某兩點之間相對位置的變化，并記錄入計算機數(shù)據(jù)庫以供分析。
[0020]如圖1所示，選取隧道內(nèi)的某一監(jiān)測斷面進行說明，其內(nèi)的位移測點布置具體如下:位移測點4a布設(shè)于左側(cè)導洞I內(nèi)的拱頂處，位移測點4b布設(shè)于右側(cè)導洞2內(nèi)的拱頂處，兩者分列于隧道豎向中軸線的左、右側(cè)I?2m處；位移測點5a布設(shè)于左側(cè)導洞I內(nèi)的側(cè)墻上，位移測點5b布設(shè)于右側(cè)導洞2內(nèi)的側(cè)墻上，兩者位于同一水平高度，與隧道的設(shè)計路面8之間相距1.5m的高度；位移測點6a布設(shè)于中隔墻3上位于左側(cè)導洞I 一側(cè)，位移測點6b布設(shè)于中隔墻3上位于右側(cè)導洞2 —側(cè)，兩者位于同一高度，與隧道的設(shè)計路面8之間同樣相距1.5m的高度。相鄰的位移測點之間通過設(shè)置數(shù)顯收斂儀以構(gòu)成位移測量線7，即將數(shù)顯收斂儀的兩端掛鉤分別扣接于相鄰的位移測點上，這樣既可以量測隧道拱頂在豎直方向的位移情況，也可以量測隧道側(cè)墻與中隔墻3之間的水平位移情況，具體為:在左側(cè)導洞I中的位移測點4a、位移測點5a、位移測點6a之間設(shè)置三個數(shù)顯收斂儀以構(gòu)成呈三角形狀的位移測量線7，同時在右側(cè)導洞2中的位移測點4b、位移測點5b、位移測點6b之間設(shè)置三個數(shù)顯收斂儀以構(gòu)成同樣呈三角形狀的位移測量線7。
[0021]上述的各位移測點主要包括嵌入隧道圍巖部分的螺紋鋼筋以及設(shè)置于螺紋鋼筋端部的鋼筋圈，鋼筋圈可以是圓形、方形或三角形構(gòu)造，其主要用于扣接數(shù)顯收斂儀的掛鉤。
[0022]本隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)的量測頻度應(yīng)當根據(jù)位移速度和距開挖工作面的距離選取，具體為:
[0023]①當變形速度大于等于10mm/d、且量測斷面距開挖工作面的距離為(O~1)B時，量測的頻率為I~2次/天，其中d為時間單位天，B為隧道寬度，下同；
[0024]②當變形速度為5~10mm/d、且量測斷面距開挖工作面的距離為(I~2)B時，量測頻率為I次/天；
[0025]③當變形速度為I~5mm/d、且量測斷面距開挖工作面的距離為(2~5) B時，量測頻率為I次/2天；
[0026]④當變形速度小于lmm/d、且量測斷面距開挖工作面的距離為大于5B時，量測頻率為I次/2天；
[0027]⑤后期量測時，間隔時間可加大到幾個月或半年量測一次。
[0028]如圖2、3所示，當上述的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)完成量測后，需要對量測數(shù)據(jù)進行成果分析與信息反饋:
[0029](a)每次觀測后現(xiàn)場計算位移發(fā)展增量，出現(xiàn)異常情況，重新測量排除操作失誤后立即報告相關(guān)部門；
[0030](b)每次測回數(shù)據(jù)后交數(shù)據(jù)處理員輸入計算機，進行位移增量、位移發(fā)展速率的計算，繪制位移~時間曲線(如圖2)和位移發(fā)展速率~時間曲線(如圖3)，并應(yīng)用函數(shù)擬合和灰色預測等方法進行位移發(fā)展短、長期預測；
[0031](c)當隧洞周邊水平收斂速度以及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降，隧洞周邊水平收斂速度小于0.lmm/d~0.2mm/d,拱頂或底板垂直位移速度小于0.07mm/d~
0.15mm/d,隧道各項位移已達預計總量的80%~90%以上時，需向有關(guān)部門報送二次襯砌施
工?艮告。
[0032]本實施例的有益效果具體表現(xiàn)為以下四點:
[0033]①周邊位移是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化的最直觀反應(yīng)，量測周邊位移可為判斷隧道空間的穩(wěn)定性提供可靠的信息；
[0034] ②根據(jù)變位速度判斷隧道圍巖的穩(wěn)定程度，為二次襯砌提供合理的支護時機；
[0035]③判斷初期支護設(shè)計與施工:方法選取的合理性，用以指導設(shè)計和施工；
[0036]④對超、欠挖量進行測定，判定開挖質(zhì)量，用以指導施工。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，用于隧道收斂監(jiān)測，所述隧道具有一中隔墻，所述中隔墻兩側(cè)為已開挖好的導洞，其特征在于所述監(jiān)測系統(tǒng)由至少三個位移測點以及收斂儀構(gòu)成，相鄰的所述位移測點之間通過所述收斂儀連接以構(gòu)成位移測量線，所述位移測點位于單側(cè)的所述導洞監(jiān)測斷面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述位移測點由嵌入所述隧道圍巖部分的螺紋鋼筋以及設(shè)置于所述螺紋鋼筋端部的鋼筋圈構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述至少三個位移測點中的三個位移測點具體位置為:其中一個設(shè)置于所述隧道的拱頂，另兩個分別設(shè)置于同一水平高度的所述隧道側(cè)墻上和所述中隔墻上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置于所述隧道拱頂?shù)奈灰茰y點距所述中隔墻I?2m。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于單側(cè)壁導坑法的隧道收斂監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述同一水平高度具體指距所述隧道設(shè)計路面的1.5m高度處。
【文檔編號】G01B21/32GK203443579SQ201320547329
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】胡旺, 劉功大, 劉超超, 羅元元, 郭樂, 陳樹芳 申請人:中鐵上海工程局有限公司, 中鐵上海工程局第二工程有限公司