[發明專利]一種隧道施工拱頂沉降監測裝置與方法

有效

• 申請號: 201910257595.1
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110006393B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 丁萬濤;王楊;劉克奇;陳瑞;陳磊;侯銘壘;史培賀;李明江;龔英杰;程旭東;李會良
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B7/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明涉及一種隧道施工拱頂沉降監測裝置與方法。監測裝置部分主要包括測斜傳感器、測斜管、監測儀，測斜傳感器安置于測斜管中，通過電線與監測儀連接。監測方法的原理是，拱頂沉降引起測斜管的變形，進而引起測斜傳感器的傾斜，將傾角變化轉化成電阻變化,再經交流電阻電橋變換成電壓訊號。通過計算得出每個傳感器的傾斜量，進而計算得出每段(1m)測斜管的變形量，再根據疊加法計算得出整段測斜管發生的撓曲變形，即為該段的拱頂沉降總位移。利用本裝置能夠進行掌子面開挖前后拱頂沉降全過程的監測，指導施工工序，保證施工安全。

技術領域

本發明涉及一種隧道施工拱頂沉降監測裝置與方法，可廣泛應用于隧道施工監控量測領域。

背景技術

監控量測是隧道新奧法施工三核心之一，對評價隧道施工方法的可行性、設計參數的合理性，了解隧道施工實際圍巖級別及其變形特性等能夠提供準確、及時的依據，對隧道二次襯砌的施作時間具有決定性意義。因此，它是保障隧道建設成功的重要手段。對隧道拱頂下沉周邊收斂位移進行監測，根據量測數據確認圍巖的穩定性，判斷支護效果，指導施工工序預防坍塌，保證施工安全。

目前對隧道拱頂沉降的監測都是在掌子面開挖后進行的。在現行施工條件下，洞身變形一般開始于掌子面前方一倍洞徑處，支護結構施做前洞身存在一定的位移值，屬于不可監測洞身變形；支護結構施做后洞身與支護結構進一步協調變形并最終趨于穩定，協調變形值屬于可監測洞身變形。開挖前的沉降沒有考慮在內，屬于不可測沉降。

發明人發現，在實際工程中，在施做初襯結構的同時布設拱頂沉降監測點，但是由于操作空間的局限性，實際初始數據的采集時間往往在支護設置后的1—3天時間。所以，布設監測點后讀取的初始數據是不準確的。

發明內容

本發明目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供了一種實用的隧道拱頂沉降監測裝置及其監測方法。本裝置能夠測量掌子面開挖前后拱頂沉降全過程。

本發明的第一發明目的是提供一種隧道施工拱頂沉降監測裝置，為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種隧道施工拱頂沉降監測裝置，包括測斜傳感器、測斜管和監測儀；

所述的測斜傳感器固定在所述的測斜管內，測斜傳感器包括本體，在所述的本體內部設有一個密閉倉，在所述的密閉倉內盛裝有導電液體，且在密閉倉內布設有三個與水平面垂直的鉑電極，所述的鉑電極的一端插入所述的導電液體中，另一端通過導線與檢測儀相連；所述的檢測儀位于測斜管外。

作為進一步的技術方案，所述的三個電極中，中間的電極為公共電極，兩端的電極為端電極，所述的公共電極位于倉體的中心位置，三個電極平行等距并在同一直線上。

作為進一步的技術方案，所述的電解液深度等于倉體高度的1/2。

作為進一步的技術方案，所述測斜管內設置傳感器安置槽，所述的測斜傳感器設置在安置槽內，其與測斜管緊密固定；在所述測斜管的管口標有正負方向，以利于管內傳感器正向放置。

作為進一步的技術方案，所述沿測斜管的長度方向，每隔一段距離設置一個傳感器安置槽，所述的測斜傳感器按照需要放置在對應的安置槽內。

作為進一步的技術方案，所述測斜管管壁設置有電線通道。

在提供監測裝置的同時，本發明還提供一種利用上述隧道施工拱頂沉降監測裝置進行掌子面開挖前后拱頂沉降全過程監測的方法，主要包括如下步驟：

A、在開挖掌子面上方往前打孔，用于安放測斜管；

B、將多個測斜傳感器分別安置在測斜管對應的安置槽中，每隔n米設置一個，測斜傳感器的電線置于測斜管的電線通道中，電線終端位于測斜管管口處；

C、將測斜管放置于預先打好的鉆孔內，并以管口“正上負下”放置；