[實用新型]一種盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)段隧道周圍地層水土壓力監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020595205.X
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN211824858U
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董新平;于少輝
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)段隧道周圍地層水土壓力監(jiān)測裝置，由氣囊、壓氣管、高壓氣泵、傳感器定位帶、承壓板、油介質(zhì)、土壓力傳感器、透水石、水介質(zhì)、水壓傳感器、定位板、套管頂進(jìn)頭、鋼套管、單向閥、出土控制結(jié)構(gòu)及其定位和支撐結(jié)構(gòu)等組成，本實用新型可在盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)施工前即完成傳感器埋設(shè)，不受盾構(gòu)施工制約。傳感器埋設(shè)通過鉆孔裝置完成，鉆孔時不塌孔，鉆孔停止時可防止地層水土進(jìn)入，對周圍地層擾動小。傳感裝置中對感壓油介質(zhì)和水介質(zhì)呈帶形，與周圍地層接觸面積大，且均位于柔性的傳感器定位帶上，對水土壓力變化敏感，測量更精確，同時，該監(jiān)測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)單孔多點測試，且傳感器的定位和埋設(shè)簡單、快捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及盾構(gòu)隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及適用于繁華城市中心地區(qū)盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)段的盾構(gòu)隧道施工安全控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

盾構(gòu)在始發(fā)與到達(dá)接收段施工時，常面臨土艙壓力無法正常建立、土艙壓力波動大等問題，因始發(fā)/到達(dá)段地層加固方式不當(dāng)、加固長度不足等常導(dǎo)致工作面超挖、涌水、地表沉降過大等問題發(fā)生，嚴(yán)重威脅隧道周邊地層和構(gòu)筑物、建筑物的安全，同時，盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)段多地處繁華城區(qū)，常常面臨地面建筑物林立、地下管線密集、緊鄰或下穿重要的既有地鐵運營線路等環(huán)境制約條件，需要嚴(yán)格控制盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)施工引起的地層位移和地表沉降。

盾構(gòu)掘進(jìn)過程中引起的地層沉降，可根據(jù)地層沉降形成原因?qū)⑵浞纸鉃榍胺匠两怠㈤_挖面沉降、通過沉降、盾尾沉降、后續(xù)沉降等5種類型，5種類型沉降所占比例不僅與地層條件、埋深、盾構(gòu)直徑、盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)、同步注漿壓力和注漿量、盾構(gòu)停機(jī)、地面動載、不良地質(zhì)、輔助工法措施等有關(guān)，還與盾構(gòu)施工區(qū)間位置有關(guān)，始發(fā)/到達(dá)段地表沉降主要發(fā)生在開挖面沉降、盾構(gòu)通過沉降與后續(xù)沉降等3個階段，實際工程監(jiān)測結(jié)果表明，始發(fā)/到達(dá)段的盾構(gòu)通過沉降占地層總沉降的比例較大，甚至可達(dá)50％以上，而盾構(gòu)通過沉降主要受盾構(gòu)推進(jìn)過程中盾外土體初始應(yīng)力釋放率所控制，因此，對始發(fā)/到達(dá)段盾構(gòu)推進(jìn)時隧道周圍地層的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控至關(guān)重要，但目前盾構(gòu)隧道地層水土壓力監(jiān)測主要是通過在隧道管片預(yù)埋土(水)壓力計或在管片安裝后再借助管片注漿孔進(jìn)行水土壓力傳感器的安裝測試，這些方法需要在盾構(gòu)隧道管片安裝后才能進(jìn)行傳感器的埋設(shè)和測試，不能監(jiān)測到隧道周邊地層在盾構(gòu)隧道管片安裝前的開挖面沉降階段和盾構(gòu)通過沉降階段的水土壓力變化情況。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)段隧道周圍地層水土壓力監(jiān)測存在的監(jiān)測儀器埋設(shè)時間滯后、監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整的缺點，而提出了一種可在盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)掘進(jìn)施工全過程進(jìn)行隧道周圍地層水土壓力監(jiān)測的裝置及測試方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種盾構(gòu)始發(fā)/到達(dá)段隧道周圍地層水土壓力監(jiān)測裝置，由鉆孔裝置、傳感器及其定位裝置等兩大部分組成，鉆孔裝置由套管頂進(jìn)頭、鋼套管、單向閥、出土控制結(jié)構(gòu)及其定位和支撐結(jié)構(gòu)等組成，套管頂進(jìn)頭前端錐體中間有圓孔，尾部內(nèi)有絲扣和鋼套管連接，套管頂進(jìn)頭和鋼套管用于水土壓力監(jiān)測裝置的鉆孔和防止成孔坍塌，套管頂進(jìn)頭內(nèi)部有單向閥，單向閥和出土控制結(jié)構(gòu)相連，出土控制結(jié)構(gòu)安裝在定位和支撐結(jié)構(gòu)中間，定位和支撐結(jié)構(gòu)通過其尾部定位環(huán)的絲扣與鋼套管連接和固定，出土控制結(jié)構(gòu)由出土控制環(huán)、連接桿、控制柄、方向螺母組成，用于控制套管頂進(jìn)頭內(nèi)部單向閥，定位和支撐結(jié)構(gòu)由定位管和2個內(nèi)部定位環(huán)及1個外部定位環(huán)組成，用于支撐出土控制結(jié)構(gòu)的控制柄，并用來將定位管固定在鋼套管上，所述套管頂進(jìn)頭和鋼套管頂入地層到預(yù)定位置后，移出所述出土控制結(jié)構(gòu)、定位和支撐結(jié)構(gòu)，然后移入傳感器及定位裝置。