一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，包括根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工及環(huán)境概況，選取區(qū)段進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)；在現(xiàn)場(chǎng)布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在垂直隧道軸線段、地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍布置測(cè)斜管；在平行于測(cè)斜孔，垂直于軸線的位置布置孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔；在平行于孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔；在平行于孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置水位監(jiān)測(cè)孔；將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，評(píng)估盾構(gòu)隧道施工對(duì)地表沉降、土體變形及水土壓力的影響。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有利于工作者實(shí)時(shí)掌握盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物及土體的擾動(dòng)影響，保證施工安全、有效的進(jìn)行。
【專利說(shuō)明】一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種項(xiàng)管隧道擾動(dòng)施工的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速的發(fā)展，城市對(duì)用電的需求日益增加，在城市當(dāng)中將修建越多的電力電纜隧道。城市中新建電力電纜隧道工程的一個(gè)特點(diǎn)是需要穿越大量的既有建(構(gòu))筑物。隨著地下穿越工程的發(fā)展，電力隧道上穿和下穿既有結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)影響越來(lái)越受到重視，特別是在城市繁華地段的隧道施工，對(duì)電力隧道地下穿越工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行全方面的研究，分析和解決在各個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和難點(diǎn)，已成為隧道建設(shè)的迫切要求。
[0003]在盾構(gòu)法隧道施工過(guò)程中，盾構(gòu)周圍的土體不可避免地受到擾動(dòng)。這種擾動(dòng)主要表現(xiàn)在土體內(nèi)各點(diǎn)地應(yīng)力狀態(tài)的改變和位移的發(fā)生(應(yīng)變狀態(tài)的改變)，伴隨著上述現(xiàn)象，盾構(gòu)周圍土體中的孔隙水壓力也會(huì)發(fā)生變化。土體是隧道周圍的介質(zhì)，土體的性質(zhì)影響著其對(duì)盾構(gòu)法施工過(guò)程的具體響應(yīng)，即土的性質(zhì)和土中的位移和應(yīng)力有著必然的聯(lián)系。于盾構(gòu)推進(jìn)引起地層擾動(dòng)，諸如土體地表沉降和分層土體移動(dòng)，土體應(yīng)力，含水量，孔隙水壓力，彈性模量，泊松比，強(qiáng)度和承載力等物理力學(xué)參數(shù)的變化仍是不可避免的。土體的擾動(dòng)往往引發(fā)一系列環(huán)境病害，如造成周圍房屋構(gòu)筑物開裂，倒坍，鄰近管線斷裂破損。
[0004]盾構(gòu)法施工引起周圍地層變形的內(nèi)在原因是土體的初始應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，使得原狀土經(jīng)歷了擠壓、剪切、扭曲等復(fù)雜的應(yīng)力路徑。由于盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)靠后座千斤頂?shù)耐屏?，因此只有盾?gòu)千斤頂有足夠的力量克服前進(jìn)過(guò)程所遇到各種阻力，盾構(gòu)才能前進(jìn)，同時(shí)這些阻力反作用于土體，產(chǎn)生土體附加應(yīng)力，引起土體變形甚至破壞。
[0005]地層沉降是盾構(gòu)施工應(yīng)控制的主要問(wèn)題。盾構(gòu)施工產(chǎn)生的即時(shí)位移是當(dāng)時(shí)就可以測(cè)量和控制的，而施工以后的長(zhǎng)期地層沉降是難以控制的，因此如何在施工時(shí)采取有效措施，控制這種長(zhǎng)期地層沉降是很重要的。
[0006]遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，即通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式，建立集中式的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)Internet隨時(shí)隨地掌握各施工標(biāo)段的施工狀況以及地表沉降、地下管線、地下水、周邊環(huán)境影響等監(jiān)測(cè)狀況。通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不在施工現(xiàn)場(chǎng)就可以了解監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)掌握施工狀況，做出應(yīng)對(duì)措施。大多隧道工程穿越條件復(fù)雜，其間有很多地上地下建(構(gòu))筑物，尤其是近距離穿越地鐵、高架和高層建筑等，施工難度較大，為了減小盾構(gòu)穿越對(duì)臨近建(構(gòu))筑物的擾動(dòng)影響，準(zhǔn)確及時(shí)地記錄和掌握結(jié)構(gòu)情況，確保隧道的正常和穩(wěn)定，有必要在施工和運(yùn)營(yíng)期間對(duì)施工擾動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，利用隧道遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程中產(chǎn)生的擾動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0009]I)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工及環(huán)境概況，選取區(qū)段進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)；
[0010]2)在現(xiàn)場(chǎng)布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；
[0011]3)在垂直隧道軸線段、地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍布置測(cè)斜管，用測(cè)斜儀觀測(cè)不同深度土體側(cè)向位移:
[0012]4)在平行于測(cè)斜孔，垂直于軸線的位置布置孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，在孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙水壓力計(jì)，用孔隙水壓力計(jì)和頻率計(jì)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得到水壓力變化；
[0013]5)在平行于孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔，在孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙土壓力計(jì)，用孔隙土壓力計(jì)和頻率計(jì)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得到土壓力變化；
[0014]6)在平行于孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置水位監(jiān)測(cè)孔，采用聲響式水位計(jì)觀測(cè)地下水位的變化；
[0015]7)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，評(píng)估盾構(gòu)隧道施工對(duì)地表沉降、土體變形及水土壓力的影響。
[0016]步驟2)所述的在現(xiàn)場(chǎng)布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體為:平行于隧道軸線每5米布設(shè)一點(diǎn)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，垂直于隧道軸線每5米布設(shè)一點(diǎn)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
[0017]步驟3)所述的用測(cè)斜儀觀測(cè)不同深度土體側(cè)向位移步驟如下:首先在盾構(gòu)推到前2個(gè)月將帶有十字定向?qū)Р鄣膶Ｓ脺y(cè)斜管鉆孔預(yù)埋在土體中，在隧道開挖前測(cè)量初值:將儀器探頭沿十字定向?qū)Р鄯胖翜y(cè)斜管底，從底至頂每I米測(cè)一次數(shù)值；隧道開挖過(guò)程中測(cè)量值與初值比較的差值即是每I米由于開挖引起的位移量，從底至頂每I米的位移量累計(jì)即是不同深度的位移量。
[0018]步驟4)所述的在孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙水壓力計(jì)具體為:在平行于測(cè)斜孔，垂直于軸線的位置布置4個(gè)孔隙水監(jiān)測(cè)孔，對(duì)于隧道兩側(cè)的監(jiān)測(cè)孔每孔布置6個(gè)孔隙水壓力計(jì)，軸線上方的監(jiān)測(cè)孔布置3個(gè)孔隙水壓力計(jì)。
[0019]步驟5)所述的在孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙土壓力計(jì)具體為:在平行于孔隙水監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置4個(gè)孔隙土監(jiān)測(cè)孔，對(duì)于隧道兩側(cè)的監(jiān)測(cè)孔每孔布置6個(gè)孔隙土壓力計(jì)，軸線上方的監(jiān)測(cè)孔布置3個(gè)孔隙土壓力計(jì)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)隧道工程盾構(gòu)區(qū)間段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)，對(duì)地表沉降、土體位移、土水壓力進(jìn)行了遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)，有利于工作者掌握盾構(gòu)施工過(guò)程中對(duì)周圍建筑物及土體的擾動(dòng)影響，及時(shí)了解施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，保證施工安全、有效的進(jìn)行。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，利用隧道遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程中產(chǎn)生的擾動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其特征在于，該方法包括以下步驟:[0023]I)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工及環(huán)境概況，選取區(qū)段進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)；
[0024]2)在現(xiàn)場(chǎng)布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，平行于隧道軸線每5米布設(shè)一點(diǎn)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，垂直于隧道軸線每5米布設(shè)一點(diǎn)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；
[0025]3)在垂直隧道軸線段、地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍布置測(cè)斜管，用測(cè)斜儀觀測(cè)不同深度土體側(cè)向位移，具體步驟如下:首先在盾構(gòu)推到前2個(gè)月將帶有十字定向?qū)Р鄣膶Ｓ脺y(cè)斜管鉆孔預(yù)埋在土體中，在隧道開挖前測(cè)量初值:將儀器探頭沿十字定向?qū)Р鄯胖翜y(cè)斜管底，從底至頂每I米測(cè)一次數(shù)值:隧道開挖過(guò)程中測(cè)量值與初值比較的差值即是每I米由于開挖引起的位移量，從底至頂每I米的位移量累計(jì)即是不同深度的位移量。測(cè)斜管用鉆孔埋設(shè)，埋設(shè)時(shí)要求十字定向?qū)Р鄞怪庇谒淼垒S線，注意測(cè)斜管與鉆孔之間的孔隙的回填密實(shí)，孔口設(shè)保護(hù)裝置；
[0026]4)在平行于測(cè)斜孔，垂直于軸線的位置布置4個(gè)孔隙水監(jiān)測(cè)孔，對(duì)于隧道兩側(cè)的監(jiān)測(cè)孔每孔布置6個(gè)孔隙水壓力計(jì)，軸線上方的監(jiān)測(cè)孔布置3個(gè)孔隙水壓力計(jì)，用孔隙水壓力計(jì)和頻率計(jì)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得到水壓力變化；孔隙水壓力計(jì)在盾構(gòu)到達(dá)前用鉆孔方法預(yù)埋，并留有足夠的時(shí)間穩(wěn)定，消除初始變化值；
[0027]5)在平行于孔隙水監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置4個(gè)孔隙土監(jiān)測(cè)孔，對(duì)于隧道兩側(cè)的監(jiān)測(cè)孔每孔布置6個(gè)孔隙土壓力計(jì)，軸線上方的監(jiān)測(cè)孔布置3個(gè)孔隙土壓力計(jì)，用孔隙土壓力計(jì)和頻率計(jì)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得到土壓力變化；孔隙土壓力計(jì)在盾構(gòu)到達(dá)前用鉆孔方法預(yù)埋，并留有足夠的時(shí)間穩(wěn)定，消除初始變化值；
[0028]6)在平行于孔隙土監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置5個(gè)水位監(jiān)測(cè)孔，采用聲響式水位計(jì)觀測(cè)地下水位的變化:通過(guò)每次監(jiān)測(cè)的水面標(biāo)高來(lái)計(jì)算地下水位在一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)變化量和平均變化率，從而判斷地下水位的變化對(duì)既有建筑物或構(gòu)筑物的影響；
[0029]7)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，評(píng)估盾構(gòu)隧道施工對(duì)地表沉降、土體變形及水土壓力的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，利用隧道遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程中產(chǎn)生的擾動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工及環(huán)境概況，選取區(qū)段進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)； 2)在現(xiàn)場(chǎng)布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)； 3)在垂直隧道軸線段、地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍布置測(cè)斜管，用測(cè)斜儀觀測(cè)不同深度土體側(cè)向位移； 4)在平行于測(cè)斜孔，垂直于軸線的位置布置孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，在孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙水壓力計(jì)，用孔隙水壓力計(jì)和頻率計(jì)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得到水壓力變化； 5)在平行于孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔，在孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙土壓力計(jì)，用孔隙土壓力計(jì)和頻率計(jì)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得到土壓力變化； 6)在平行于孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置水位監(jiān)測(cè)孔，采用聲響式水位計(jì)觀測(cè)地下水位的變化； 7)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，評(píng)估盾構(gòu)隧道施工對(duì)地表沉降、土體變形及水土壓力的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟2)所述的在現(xiàn)場(chǎng)布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體為:平行于隧道軸線每5米布設(shè)一點(diǎn)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，垂直于隧道軸線每5米布設(shè)一點(diǎn)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟3)所述的用測(cè)斜儀觀測(cè)不同深度土體側(cè)向位移步驟如下:首先在盾構(gòu)推到前2個(gè)月將帶有十字定向?qū)Р鄣膶Ｓ脺y(cè)斜管鉆孔預(yù)埋在土體中，在隧道開挖前測(cè)量初值；將儀器探頭沿十字定向?qū)Р鄯胖翜y(cè)斜管底，從底至頂每I米測(cè)一次數(shù)值:隧道開挖過(guò)程中測(cè)量值與初值比較的差值即是每I米由于開挖引起的位移量，從底至頂每I米的位移量累計(jì)即是不同深度的位移量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟4)所述的在孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙水壓力計(jì)具體為:在平行于測(cè)斜孔，垂直于軸線的位置布置4個(gè)孔隙水監(jiān)測(cè)孔，對(duì)于隧道兩側(cè)的監(jiān)測(cè)孔每孔布置6個(gè)孔隙水壓力計(jì)，軸線上方的監(jiān)測(cè)孔布置3個(gè)孔隙水壓力計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，步驟5)所述的在孔隙土壓力監(jiān)測(cè)孔布置孔隙土壓力計(jì)具體為:在平行于孔隙水監(jiān)測(cè)孔，垂直于軸線的位置布置4個(gè)孔隙土監(jiān)測(cè)孔，對(duì)于隧道兩側(cè)的監(jiān)測(cè)孔每孔布置6個(gè)孔隙土壓力計(jì)，軸線上方的監(jiān)測(cè)孔布置3個(gè)孔隙土壓力計(jì)。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK103471647SQ201310365764
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】陸小龍, 楊文威, 何真珍 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)上海市電力公司