CN103471647A - 一种盾构隧道远程自动化监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盾构隧道远程自动化监测方法，包括根据现场施工及环境概况，选取区段进行自动化监测断面布设；在现场布置地表沉降监测点；在垂直隧道轴线段、地表沉降监测点周围布置测斜管；在平行于测斜孔，垂直于轴线的位置布置孔隙水压力监测孔；在平行于孔隙水压力监测孔，垂直于轴线的位置布置孔隙土压力监测孔；在平行于孔隙土压力监测孔，垂直于轴线的位置布置水位监测孔；将监测数据传输到远程数据库中，并通过数字化平台进行对数据进行分析处理，评估盾构隧道施工对地表沉降、土体变形及水土压力的影响。与现有技术相比，本发明有利于工作者实时掌握盾构施工对周围建筑物及土体的扰动影响，保证施工安全、有效的进行。
Description
技术领域
本发明涉及隧道远程自动化监测领域，尤其是涉及一种项管隧道扰动施工的远程自动化监测方法。
背景技术
随着我国国民经济持续高速的发展，城市对用电的需求日益增加，在城市当中将修建越多的电力电缆隧道。城市中新建电力电缆隧道工程的一个特点是需要穿越大量的既有建(构)筑物。随着地下穿越工程的发展，电力隧道上穿和下穿既有结构的扰动影响越来越受到重视，特别是在城市繁华地段的隧道施工，对电力隧道地下穿越工程的规划、设计、施工进行全方面的研究，分析和解决在各个过程中出现的问题和难点，已成为隧道建设的迫切要求。
在盾构法隧道施工过程中，盾构周围的土体不可避免地受到扰动。这种扰动主要表现在土体内各点地应力状态的改变和位移的发生(应变状态的改变)，伴随着上述现象，盾构周围土体中的孔隙水压力也会发生变化。土体是隧道周围的介质，土体的性质影响着其对盾构法施工过程的具体响应，即土的性质和土中的位移和应力有着必然的联系。于盾构推进引起地层扰动，诸如土体地表沉降和分层土体移动，土体应力，含水量，孔隙水压力，弹性模量，泊松比，强度和承载力等物理力学参数的变化仍是不可避免的。土体的扰动往往引发一系列环境病害，如造成周围房屋构筑物开裂，倒坍，邻近管线断裂破损。
盾构法施工引起周围地层变形的内在原因是土体的初始应力状态发生了变化，使得原状土经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径。由于盾构机前进靠后座千斤顶的推力，因此只有盾构千斤顶有足够的力量克服前进过程所遇到各种阻力，盾构才能前进，同时这些阻力反作用于土体，产生土体附加应力，引起土体变形甚至破坏。
地层沉降是盾构施工应控制的主要问题。盾构施工产生的即时位移是当时就可以测量和控制的，而施工以后的长期地层沉降是难以控制的，因此如何在施工时采取有效措施，控制这种长期地层沉降是很重要的。
远程网络监控技术，即通过有线或无线网络的传输方式，建立集中式的远程网络监控系统，实现通过Internet随时随地掌握各施工标段的施工状况以及地表沉降、地下管线、地下水、周边环境影响等监测状况。通过远程网络监控技术，可以实现不在施工现场就可以了解监测数据，从而根据监测数据及时掌握施工状况，做出应对措施。大多隧道工程穿越条件复杂，其间有很多地上地下建(构)筑物，尤其是近距离穿越地铁、高架和高层建筑等，施工难度较大，为了减小盾构穿越对临近建(构)筑物的扰动影响，准确及时地记录和掌握结构情况，确保隧道的正常和稳定，有必要在施工和运营期间对施工扰动情况进行实时的监测。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种盾构隧道远程自动化监测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种盾构隧道远程自动化监测方法，利用隧道远程监测技术对盾构施工过程中产生的扰动情况进行监测，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)根据现场施工及环境概况，选取区段进行自动化监测断面布设；
2)在现场布置地表沉降监测点；
3)在垂直隧道轴线段、地表沉降监测点周围布置测斜管，用测斜仪观测不同深度土体侧向位移：
4)在平行于测斜孔，垂直于轴线的位置布置孔隙水压力监测孔，在孔隙水压力监测孔布置孔隙水压力计，用孔隙水压力计和频率计采集的数据计算得到水压力变化；
5)在平行于孔隙水压力监测孔，垂直于轴线的位置布置孔隙土压力监测孔，在孔隙土压力监测孔布置孔隙土压力计，用孔隙土压力计和频率计采集的数据计算得到土压力变化；
6)在平行于孔隙土压力监测孔，垂直于轴线的位置布置水位监测孔，采用声响式水位计观测地下水位的变化；
7)将监测数据传输到远程数据库中，并通过数字化平台进行对数据进行分析处理，评估盾构隧道施工对地表沉降、土体变形及水土压力的影响。
步骤2)所述的在现场布置地表沉降监测点具体为：平行于隧道轴线每5米布设一点地表沉降监测点，垂直于隧道轴线每5米布设一点地表沉降监测点。
步骤3)所述的用测斜仪观测不同深度土体侧向位移步骤如下：首先在盾构推到前2个月将带有十字定向导槽的专用测斜管钻孔预埋在土体中，在隧道开挖前测量初值：将仪器探头沿十字定向导槽放至测斜管底，从底至顶每1米测一次数值；隧道开挖过程中测量值与初值比较的差值即是每1米由于开挖引起的位移量，从底至顶每1米的位移量累计即是不同深度的位移量。
步骤4)所述的在孔隙水压力监测孔布置孔隙水压力计具体为：在平行于测斜孔，垂直于轴线的位置布置4个孔隙水监测孔，对于隧道两侧的监测孔每孔布置6个孔隙水压力计，轴线上方的监测孔布置3个孔隙水压力计。
步骤5)所述的在孔隙土压力监测孔布置孔隙土压力计具体为：在平行于孔隙水监测孔，垂直于轴线的位置布置4个孔隙土监测孔，对于隧道两侧的监测孔每孔布置6个孔隙土压力计，轴线上方的监测孔布置3个孔隙土压力计。
与现有技术相比，本发明利用远程监测技术对隧道工程盾构区间段进行实时监控量测，对地表沉降、土体位移、土水压力进行了远程自动监测，有利于工作者掌握盾构施工过程中对周围建筑物及土体的扰动影响，及时了解施工中出现的问题，保证施工安全、有效的进行。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一种盾构隧道远程自动化监测方法，利用隧道远程监测技术对盾构施工过程中产生的扰动情况进行监测，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)根据现场施工及环境概况，选取区段进行自动化监测断面布设；
2)在现场布置地表沉降监测点，平行于隧道轴线每5米布设一点地表沉降监测点，垂直于隧道轴线每5米布设一点地表沉降监测点；
3)在垂直隧道轴线段、地表沉降监测点周围布置测斜管，用测斜仪观测不同深度土体侧向位移，具体步骤如下：首先在盾构推到前2个月将带有十字定向导槽的专用测斜管钻孔预埋在土体中，在隧道开挖前测量初值：将仪器探头沿十字定向导槽放至测斜管底，从底至顶每1米测一次数值：隧道开挖过程中测量值与初值比较的差值即是每1米由于开挖引起的位移量，从底至顶每1米的位移量累计即是不同深度的位移量。测斜管用钻孔埋设，埋设时要求十字定向导槽垂直于隧道轴线，注意测斜管与钻孔之间的孔隙的回填密实，孔口设保护装置；
4)在平行于测斜孔，垂直于轴线的位置布置4个孔隙水监测孔，对于隧道两侧的监测孔每孔布置6个孔隙水压力计，轴线上方的监测孔布置3个孔隙水压力计，用孔隙水压力计和频率计采集的数据计算得到水压力变化；孔隙水压力计在盾构到达前用钻孔方法预埋，并留有足够的时间稳定，消除初始变化值；
5)在平行于孔隙水监测孔，垂直于轴线的位置布置4个孔隙土监测孔，对于隧道两侧的监测孔每孔布置6个孔隙土压力计，轴线上方的监测孔布置3个孔隙土压力计，用孔隙土压力计和频率计采集的数据计算得到土压力变化；孔隙土压力计在盾构到达前用钻孔方法预埋，并留有足够的时间稳定，消除初始变化值；
6)在平行于孔隙土监测孔，垂直于轴线的位置布置5个水位监测孔，采用声响式水位计观测地下水位的变化：通过每次监测的水面标高来计算地下水位在一段时间内的累计变化量和平均变化率，从而判断地下水位的变化对既有建筑物或构筑物的影响；
7)将监测数据传输到远程数据库中，并通过数字化平台进行对数据进行分析处理，评估盾构隧道施工对地表沉降、土体变形及水土压力的影响。
Claims (5)
1.一种盾构隧道远程自动化监测方法，利用隧道远程监测技术对盾构施工过程中产生的扰动情况进行监测，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)根据现场施工及环境概况，选取区段进行自动化监测断面布设；
2)在现场布置地表沉降监测点；
3)在垂直隧道轴线段、地表沉降监测点周围布置测斜管，用测斜仪观测不同深度土体侧向位移；
4)在平行于测斜孔，垂直于轴线的位置布置孔隙水压力监测孔，在孔隙水压力监测孔布置孔隙水压力计，用孔隙水压力计和频率计采集的数据计算得到水压力变化；
5)在平行于孔隙水压力监测孔，垂直于轴线的位置布置孔隙土压力监测孔，在孔隙土压力监测孔布置孔隙土压力计，用孔隙土压力计和频率计采集的数据计算得到土压力变化；
6)在平行于孔隙土压力监测孔，垂直于轴线的位置布置水位监测孔，采用声响式水位计观测地下水位的变化；
7)将监测数据传输到远程数据库中，并通过数字化平台进行对数据进行分析处理，评估盾构隧道施工对地表沉降、土体变形及水土压力的影响。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道远程自动化监测方法，其特征在于，步骤2)所述的在现场布置地表沉降监测点具体为：平行于隧道轴线每5米布设一点地表沉降监测点，垂直于隧道轴线每5米布设一点地表沉降监测点。
3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道远程自动化监测方法，其特征在于，步骤3)所述的用测斜仪观测不同深度土体侧向位移步骤如下：首先在盾构推到前2个月将带有十字定向导槽的专用测斜管钻孔预埋在土体中，在隧道开挖前测量初值；将仪器探头沿十字定向导槽放至测斜管底，从底至顶每1米测一次数值：隧道开挖过程中测量值与初值比较的差值即是每1米由于开挖引起的位移量，从底至顶每1米的位移量累计即是不同深度的位移量。
4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道远程自动化监测方法，其特征在于，步骤4)所述的在孔隙水压力监测孔布置孔隙水压力计具体为：在平行于测斜孔，垂直于轴线的位置布置4个孔隙水监测孔，对于隧道两侧的监测孔每孔布置6个孔隙水压力计，轴线上方的监测孔布置3个孔隙水压力计。
5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道远程自动化监测方法，其特征在于，步骤5)所述的在孔隙土压力监测孔布置孔隙土压力计具体为：在平行于孔隙水监测孔，垂直于轴线的位置布置4个孔隙土监测孔，对于隧道两侧的监测孔每孔布置6个孔隙土压力计，轴线上方的监测孔布置3个孔隙土压力计。
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