[發明專利]一種黃土隧道隧底穩定性監測方法、系統及施工方法

有效

• 申請號: 201610161453.1
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105735375B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 賴金星;毛升;賀思悅;范爽;樊浩博;邱軍領;來弘鵬;王亞瓊;李又云;劉禹陽;張玉偉
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D1/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種黃土隧道隧底穩定性監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)數據采集：包括以下數據采集方案：

a.在砂礫墊層表面布置振弦式壓力盒，監測砂礫墊層與仰拱底接觸壓力的測試，用于分析基底地基承載力是否超過設計值；

b.在樁身布置用于監測樁身應力的振弦式混凝土應變計，通過分析樁身受力情況，判斷是否達到材料的屈服強度；

c.在基底樁間土體布置孔隙水壓力計和含水率測試探頭，監測基底土體的孔隙水壓力含水率，用于分析隧道隧底浸水后的孔隙水壓力大小及分布情況，及其地下水浸水的影響分布范圍，當孔隙水壓力和或含水率超過一定界限時，通過現場浸水報警系統模塊發出報警信號；

d.在樁間土體布置用于監測地基變形的沉降儀，通過分析基底加固處理前后土體變形大小，判斷地基加固效果，并分析基底變形是否超過容許值；

2)數據分析：通過以上數據采集方案采集到的數據，形成時間-接觸壓力、時間-樁身混凝土應力、時間-孔隙水壓力、時間-含水率的曲線圖、時間-沉降值的曲線圖，通過以上曲線圖，判斷基底的穩定性。

2.根據權利要求1所述的黃土隧道隧底穩定性監測方法，其特征在于：所述步驟1中c方案的數據采集不間斷，其他各方案數據采集頻率為：

30天內，1次/天；

1～3個月且包含3個月，1次/2天；

3個月以上且不含3個月，1次/周。

3.根據權利要求2所述的黃土隧道隧底穩定性監測方法，其特征在于：所述步驟1)中a、b、c方案中的數據采集通過振弦式頻率儀完成，c方案中的界限值由現場浸水報警系統模塊監測，d方案中的數據采集通過測尺完成。

4.黃土隧道隧底穩定性監測系統，其特征在于：包括基底與仰拱接觸壓力監測子系統、樁身應力監測子系統、樁間土體孔隙水壓力及含水率監測子系統、基底變形監測子系統、數據采集模塊和數據分析軟件模塊；其中，

所述基底與仰拱接觸壓力監測子系統包括振弦式壓力盒和振弦式頻率儀，所述振弦式壓力盒設置在基底頂砂礫墊層上表面，用于監測砂礫墊層與仰拱底接觸壓力；

樁身應力監測子系統包括振弦式混凝土應變計和振弦式頻率儀，所述振弦式混凝土應變計設置在樁體混凝土中，用于監測樁身混凝土應力，分析樁身混凝土的受力情況；

樁間土體孔隙水壓力及含水率監測子系統包括孔隙水壓力計、含水率測試探頭、振弦式頻率儀、現場浸水報警系統模塊以及電源模塊，監測基底土體的孔隙水壓力和含水率，用于分析隧道隧底浸水后的孔隙水壓力分布情況，及其地下水浸水的影響分布范圍，當孔隙水壓力和或含水率超過一定界限時，數據分析軟件模塊經報警系統發出報警信號；

基底變形監測子系統包括沉降儀和測尺，通過分析基底加固處理前后土體變形大小，判斷地基加固效果，并分析基底變形是否超過容許值；

所述基底與仰拱接觸壓力監測子系統、樁身應力監測子系統、樁間土體孔隙水壓力及含水率監測子系統、基底變形監測子系統測得的數據經數據采集模塊處理后，輸入至數據分析軟件模塊，所述數據分析軟件模塊通過分析時間與接觸壓力、混凝土應力、孔隙水壓力、沉降值的曲線圖，判別基底的穩定性。

5.權利要求4所述的黃土隧道隧底穩定性監測系統的安裝施工方法，包括以下步驟：

1)旋噴樁在隧道雙側壁導坑、中導坑下臺階仰拱開挖前施作；

2)樁體成形后，在樁間土體布置三組沉降儀，每組4個測點，把數據傳輸電纜線牽引至數據采集箱中；

3)與沉降儀錯開，在樁間土體布置三組孔隙水壓力計和含水率測試探頭，以隧道仰拱為中心，左右各布設一個測點，測點孔位深度為6米，每孔位埋設2個孔壓探頭，分別為2米與4米孔深；含水率測試探頭，分別為0米與6米孔深，把數據傳輸電纜線牽引至數據采集箱中；

4)仰拱開挖至樁體頂部，清理并整平樁頂表面，至少包括7個測點，振弦式混凝土應變計布置在中心線及其左右兩側樁頂表面，把數據傳輸電纜線牽引至數據采集箱中；

5)在樁頂上面鋪筑砂礫墊層，整平壓實后布置至少7個測點，振弦式壓力盒布置在中心線及其左右兩側砂礫墊層表面，把數據傳輸電纜線牽引至數據采集箱中。