[發明專利]一種用于隧道掌子面擠出變形監測方法

在審

• 申請號: 201811311160.2
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109540014A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 孔恒;郭飛;趙晨陽;張新全;徐霖;揚伏川;鄭青;張麗麗;徐鵬飛;王月瑞;張志恩;劉會豐;梁文廣;李林;張鵬;魏昆;陳圣甜;岳愛敏;夏寶坤;董凱;林雪冰;姜瑜;王凱麗;高勝雷;王渭;王亞杰;郝亮;韓春梅;王曉嬋;林景興;賈寶星;李新朋;趙紅然;崔超;張斌;王歡
• 申請（專利權）人: 北京市政建設集團有限責任公司;北京市市政三建設工程有限責任公司;北京朝旭鼎新市政工程檢測科技有限公司;北京市市政六建設工程有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/02;G01C5/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

一種用于隧道掌子面擠出變形監測方法，屬于隧道工程技術領域。該監測方法是將一連串帶有熒光測點的PVC測管在隧道洞外通過橡膠套管連接起來，打入掌子面前方超前核心土中，然后在不同的時間段利用三維激光掃描儀采集PVC測管內各測點的三維坐標，通過計算得出各測點的豎向位移及水平位移變化值，以此作為掌子面巖土體穩定性的判別依據之一。本發明監測方法與帶有導線的位移計相比，減少了元器件的使用，降低了成本，且對施工影響小，監測數據可最大程度的反映掌子面前方土體的沉降變形和擠出變形，為評價全斷面開挖對圍巖穩定性的影響提供依據。

技術領域

本發明涉及一種用于隧道掌子面擠出變形監測方法，屬于隧道工程技術領域。

背景技術

目前，對隧道施工中的監測主要集中在掌子面后方隧道洞室的拱頂沉降及水平收斂變形常規監測項目，因受人工或機械開挖影響對掌子面前方土體的擠出變形及沉降變形監測很少。

隧道開挖對圍巖的擾動影響范圍是三維的，除了對掌子面徑向圍巖有影響，隧道軸向掌子面前方的圍巖也會產生較大的影響，研究表明：隧道區域至少30％的收斂變形是在掌子面到來之前產生的，掌子面前方的圍巖首先會發生變形，接著洞壁的收斂才會發生，隧道內的收斂變形只是圍巖總變形的一部分。國內隧道工程隨著機械水平的不斷提高，其開挖方法也由多臺階分部開挖向全斷面開挖轉變，因此維持掌子面超前核心土的穩定也變得更加重視，對超前核心土的擠出變形監測也變得愈發重要。

發明內容

本發明的目的在于設計一種用于隧道全斷面開挖掌子面超前核心土擠出變形的監測方法，判定超前核心土穩定性，為機械化全斷面施工提供指導依據。

一種用于隧道掌子面擠出變形監測方法，屬于隧道工程技術領域。其特征在于該監測方法是將一連串帶有熒光測點的PVC測管在隧道洞外通過橡膠套管連接起來，打入掌子面前方超前核心土中，然后在不同的時間段利用三維激光掃描儀采集PVC測管內各測點的三維坐標，通過計算得出各測點的豎向位移及水平位移變化值，以此作為掌子面巖土體穩定性的判別依據之一。

具體使用方法如下：

一種用于隧道掌子面擠出變形監測方法，基于PVC測管和激光掃描儀，PVC測管由多個PVC螺紋管通過橡膠套管連接而成，每根PVC螺紋管的一端開放，另一端為半密封斷面，且沿半密封斷面的半圓的直徑和半徑設置T字交叉的熒光線，其交點作為測量隧道掌子面擠出變形的測點，包括以下步驟：

(1)施工準備：注漿管準備，PVC測管現場連接，連接時一根PVC螺紋管的半密封斷面與相鄰的PVC螺紋管的開放端相連，連接處使用橡膠套管套接固定；

(2)定位鉆孔：沿掌子面豎向中軸線布設，鉆孔數可根據圍巖性質而定，鉆孔長度以隧道斷面直徑的1.5～2倍為宜，鉆孔盡可能保持與隧道縱向軸線水平或略微向上傾斜。

(3)安裝測管：將注漿管與測管用鐵絲捆綁在一起，插入鉆孔內，至無法推動測管為止。

(4)注漿管注漿：注入水泥漿液使測管與周圍土體粘結緊密結合。

(5)測量及數據分析：在不同時間段內讀取各熒光測點距激光掃描儀的三維相對坐標，分析對比每個測點相鄰兩次監測數據的相對位移，以代表測點附近土體的沉降位移及水平位移。

有益效果

本發明能夠有效監測掌子面前方核心土體擠出變形，操作簡單、受人為操作及施工影響小、監測精度高。

附圖說明

圖1、本發明方法流程圖

圖2、PVC測管組裝示意圖；

圖3a、掌子面鉆孔定位示意圖；

圖3b、掌子面縱剖面鉆孔剖面示意圖；

圖4、安裝測管示意圖；