CN104807497B - 一种沉管隧道施工监测系统及施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沉管隧道领域，公开了一种沉管隧道施工监测系统，所述沉管隧道相邻管节之间分别设有测试管节之间张合量的第一测试传感器；用于监测管节之间水平向的相对位移变化的第二测试传感器；用于监测管节之间竖向差异位移的第三测试传感器；相邻所述节段之间设有用于测量节段与节段之间缝隙张合量的第四测试传感器；端封门设有测试其最大承受应力的应力传感器和最大变形情况的第五测试传感器；相邻管节之间还设有用于监测管节沉降变化的第六测试传感器和用于监测管节位移变化的第七测试传感器以及监测沉管管内温度变化的温度传感器；本发明还提供一种施工工艺。本发明监测全面，能够保证监测数据的可靠、及时有效。
Description
技术领域
本发明涉及沉管隧道施工监测领域，特别是涉及一种沉管隧道施工监测系统及施工工艺。
背景技术
沉管隧道在我国起步较晚，也没有太多的沉管隧道工程经验，一般已经施工完成或正在施工的沉管隧道工程长度及规模均较小。港珠澳大桥沉管隧道标准管节长180.0m，重量达到7万吨，港珠澳大桥共由33根类似的沉管组成。是目前国内乃至世界上在建最大的沉管隧道。
这样的沉管隧道在施工期间面临诸多技术困难及众多的风险源，而针对沉管隧道我国没有充足的施工工程经验，同时也没有成熟的监测系统可直接应用于沉管隧道施工监测，也不明确沉管隧道应当进行哪些内容的监测。在较长的施工期内，对沉管隧道整个施工过程进行监测，掌握沉管隧道在施工期间的位移、变形以及受力情况是保证沉管隧道正常施工的有效手段，通过监测系统既可以掌握沉管的变形变化规律又可及时发现存在的工程隐患，因此沉管隧道施工监测系统在沉管隧道施工期间必须建立起来。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何掌握沉管可能发生的变形、位移以及应力情况；同时监测过程中需要确保监测数据的可靠、及时有效。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种沉管隧道施工监测系统，所述沉管隧道相邻管节之间设有多个用于测试管节之间张合量的第一测试传感器；所述相邻管节之间还设有用于监测施工期间管节与管节之间水平向的相对位移变化的第二测试传感器；所述相邻管节之间还设有用于监测管节与管节之间竖向差异位移的第三测试传感器；所述管节包括多个节段，相邻所述节段之间设有用于测量节段与节段之间缝隙张合量的第四测试传感器；所述管节两端设有端封门，所述端封门设有测试其最大承受应力的应力传感器和最大变形情况的第五测试传感器；所述相邻管节之间还设有用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节沉降变化的第六测试传感器和用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节位移变化的第七测试传感器；所述管节的管内设有用于监测管内温度变化的温度传感器。
其中，所述第一测试传感器为三个，分别垂直设置在管节接头的顶部、垂直设置在管节接头底部的一侧和沿管节接头的另一侧的长度方向水平设置。
其中，所述第二测试传感器平行于相邻两个管节水平设置，所述第二测试传感器设置在管节接头的底部。
其中，所述第三测试传感器为两个，分别竖直设置在管节接头的两侧。
其中，所述第四测试传感器为两个，分别垂直设置在节段接头的顶部和底部。
其中，所述第五测试传感器为多个，多个所述第五测试传感器分别设置在根据理论计算的端封门支座位置以及变形最大位置；所述应力传感器为多个，其分别设置在根据理论计算的最大应力位置。
其中，所述第六测试传感器设置在管节和各节段的中下管廊两侧，当行车廊道内具备通视条件后，所述第六测试传感器移动到管节和各节段的行车廊道的两侧；所述第七测试传感器设置在管节和各节段的行车廊道的两侧。
其中，所述温度传感器设置在管节中段位置的中上管廊及中下管廊内。
优选地，所述测试传感器为测缝计，所述应力传感器为应力计。
本发明还提供一种如上述技术方案的沉管隧道施工监测系统的施工工艺，包括如下步骤：
S1、沉管完成预制并完成一次舾装；
S2、安装所述第四测试传感器，并安装所述第六测试传感器、第七测试传感器和温度传感器，然后安装所述应力传感器和第五测试传感器；
S3、进行坞内灌水、沉管起浮横移，沉管浮运、沉放对接施工；
S4、打开端封门进行所述第一测试传感器、第二测试传感器和第三测试传感器安装。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种沉管隧道施工监测系统及施工工艺，所述沉管隧道施工监测系统设有多个用于测试管节之间张合量的第一测试传感器；设有用于监测施工期间管节与管节之间水平向的相对位移变化的第二测试传感器；设有用于监测管节与管节之间竖向差异位移的第三测试传感器；设有用于测量节段与节段之间缝隙张合量的第四测试传感器；设有测试端封门最大承受应力的应力传感器和最大变形情况的第五测试传感器；设有用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节沉降变化的第六测试传感器和用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节位移变化的第七测试传感器；所述管节的管内设有用于监测温度变化的温度传感器。本发明明确了沉管隧道应当监测的内容，通过所述监测项目可基本对沉管隧道工程进行完整的施工监测；而且各项监测内容既相互独立又相互联系，确保了监测的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节间张合量测点示意图；
图2为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节间水平向差异位移测点示意图；
图3为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节间竖向差异沉降测点示意图；
图4为本发明一种沉管隧道施工监测系统的节段间张合量测点示意图；
图5为本发明一种沉管隧道施工监测系统的端封门变形测点示意图；
图6为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节中下管廊沉降观测标测点平面布置示意图；
图7为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节中下管廊沉降观测标测点立面布置示意图；
图8为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节行车廊道沉降观测标测点平面布置示意图；
图9为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节行车廊道沉降观测标测点立面布置示意图。
图10为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节行车廊道位移观测标测点平面布置示意图；
图11为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节行车廊道位移观测标测点立面布置示意图；
图12为本发明一种沉管隧道施工监测系统的管节温度测点立面布置示意图。
图中：1：第一测试传感器；2：第二测试传感器；3：第三测试传感器；4：第四测试传感器；5：第五测试传感器；6：第六测试传感器；7：第七测试传感器；8：应力传感器；9：温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1-12所示，为本发明提供的一种沉管隧道施工监测系统，所述沉管隧道的相邻管节之间设有多个用于测试管节之间张合量的第一测试传感器1；所述相邻管节之间还设有用于监测施工期间管节与管节之间水平向的相对位移变化的第二测试传感器2；所述相邻管节之间还设有用于监测管节与管节之间竖向差异位移的第三测试传感器3；所述管节包括多个节段，相邻所述节段之间设有用于测量节段与节段之间缝隙张合量的第四测试传感器4；所述管节的两端设有端封门，所述端封门设有测试其最大承受应力的应力传感器8和最大变形情况的第五测试传感器5；所述相邻管节之间还设有用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节沉降变化的第六测试传感器6和用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节位移变化的第七测试传感器7；所述管节的管内设有用于监测温度变化的温度传感器9。本监测系统明确了沉管隧道应当监测的内容，根据监测项目可获得管节接头张合量变化、管节接头水平位移变化、管节接头竖向差异沉降变化、节段接头张合量变化、端封门变形与应力、管节的沉降和管节的位移以及管内温度；其中管节接头水平位移变化与管节的位移可进行相互验证；管节接头竖向差异沉降变化与管节的沉降可进行相互验证；节段接头张合量变化可与管节沉降取得的管节线型相互验证。通过上述监测项目可基本对沉管隧道工程进行完整的施工监测；在采用仪器设备进行自动化监测的同时，配以人工巡查的方式对管内混凝土裂缝及渗漏水情况进行例行检查；各项监测内容既相互独立又相互联系，确保了监测的可靠性。
另外，除了管节沉降位移监测使用的第六测试传感器和第七测试传感器采用人工测量之外，其他测试传感器连接至自动化采集设备，并通过无线网络实现实时在线监测。
进一步地，所述测试传感器优选为测缝计，所述应力传感器8优选为应力计，也可以根据需要采用其他形式的传感器。
管节之间张合量监测用于监测沉管对接完成后管节接头处的止水带的压缩变化情况；如图1所示，测试管节之间张合量时，每个管节接头优选布置三个测点，每个测点布设所述第一测试传感器1，从而所述第一测试传感器1为三个，优选分别垂直设置在管节接头的顶部、垂直设置在管节接头底部的一侧和沿管节接头的另一侧的长度方向水平设置，以保证三个所述测试传感器相互垂直，从而能够测试空间三个坐标轴方向的张合量。
如图2所示，管节之间水平向差异位移监测用于监测施工期间管节与管节之间水平向的相对位移变化，所述第二测试传感器2平行于相邻两个管节水平设置，所述第二测试传感器2优选设置在管节接头的底部。
如图3所示，管节之间竖向差异位移监测用于监测沉管与沉管之间沉降差的变化，所述第三测试传感器3为两个，优选分别竖直设置在管节接头的两侧。
如图1-3所示，由于管节之间差异变形会使第一、第二、第三测试传感器测试结果产生误差，因此第一、第二、第三测试传感器测量结果，需要进行修正。
如图4所示，节段间张合量用于监测沉管结构节段与节段之间缝隙的变化情况，所述第四测试传感器4为两个，分别垂直设置在节段接头的顶部和底部。
如图5所示，端封门应力及变形监测用于监测沉管在沉放对接期间以及沉放完成后端封门承受最大应力及最大变形情况，所述第五测试传感器5为多个，多个所述第五测试传感器5优选分别设置在根据理论计算的端封门支座位置以及变形最大位置；所述应力传感器8为多个，其分别设置在根据理论计算的最大应力位置。
如图6-9所示，管节沉降、位移监测用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节沉降变化及位移变化，所述第六测试传感器6为沉降观测标，其设置在管节和各节段的中下管廊两侧，当行车廊道内具备通视条件后，所述第六测试传感器6移动到管节和各节段的行车廊道的两侧；如图10和11所示，所述第七测试传感器7设置在管节和各节段的行车廊道的两侧。
如图12所示，为了方便测出管节内的温度，优选将所述温度传感器9设置在管节中段位置的中上管廊及中下管廊内。
在沉管对接完成后端封门人孔打开时，即刻进行安装所述第一测试传感器1、第二测试传感器2和第三测试传感器3，可以尽可能早的捕捉到管节之间的差异变形情况；在沉管预制完成后，灌水起浮前进行安装所述第四测试传感器4、应力传感器8和第五测试传感器5，这样可以监测得到沉管灌水起浮期间端封门的变形及应力以及小节段张合量的变化情况；在沉管预制完成后，灌水起浮前进行埋设所述第六测试传感器6和第七测试传感器7，埋设完成后进行初始数据的测量，以确定观测标相当于沉管的位置。
本发明还提供一种如上述技术方案的沉管隧道施工监测系统的施工工艺，包括如下步骤：
S1、沉管完成预制并完成一次舾装；
S2、安装所述第四测试传感器4，并安装所述第六测试传感器6、第七测试传感器7和温度传感器9，然后安装所述应力传感器8和第五测试传感器5；
S3、进行坞内灌水、沉管起浮横移，沉管浮运、沉放对接施工；
S4、打开端封门进行所述第一测试传感器1、第二测试传感器2和第三测试传感器3安装。
由以上实施例可以看出，本发明将自动化监测系统与人工测量相互结合，相互独立又互相关联，确保了监测结果的准确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述沉管隧道的相邻管节之间设有多个用于测试管节之间张合量的第一测试传感器；所述相邻管节之间还设有用于监测施工期间管节与管节之间水平向的相对位移变化的第二测试传感器；所述相邻管节之间还设有用于监测管节与管节之间竖向差异位移的第三测试传感器；所述管节包括多个节段，相邻所述节段之间设有用于测量节段与节段之间缝隙张合量的第四测试传感器；所述管节两端设有端封门，所述端封门设有测试其最大承受应力的应力传感器和最大变形情况的第五测试传感器；所述相邻管节之间还设有用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节沉降变化的第六测试传感器和用于监测管节在沉放对接完成后，施工过程中的管节位移变化的第七测试传感器，所述管节的管内设有用于监测温度变化的温度传感器；所述第六测试传感器设置在管节和各节段的中下管廊两侧，当行车廊道内具备通视条件后，所述第六测试传感器移动到管节和各节段的行车廊道的两侧；所述第七测试传感器设置在管节和各节段的行车廊道的两侧。
2.如权利要求1所述的沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述第一测试传感器为三个，分别垂直设置在管节接头的顶部、垂直设置在管节接头底部的一侧和沿管节接头的另一侧的长度方向水平设置。
3.如权利要求1所述的沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述第二测试传感器平行于相邻两个管节水平设置，所述第二测试传感器设置在管节接头的底部。
4.如权利要求1所述的沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述第三测试传感器为两个，分别竖直设置在管节接头的两侧。
5.如权利要求1所述的沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述第四测试传感器为两个，分别垂直设置在节段接头的顶部和底部。
6.如权利要求1所述的沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述第五测试传感器为多个，多个所述第五测试传感器分别设置在根据理论计算的端封门支座位置以及变形最大位置；所述应力传感器为多个，其分别设置在根据理论计算的最大应力位置。
7.如权利要求1所述的沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述温度传感器设置在管节中段位置的中上管廊及中下管廊内。
8.如权利要求1所述的沉管隧道施工监测系统，其特征在于，所述测试传感器为测缝计，所述应力传感器为应力计。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的沉管隧道施工监测系统的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、沉管完成预制并完成一次舾装；
S2、安装所述第四测试传感器，并安装所述第六测试传感器、第七测试传感器和温度传感器，然后安装所述应力传感器和第五测试传感器；
S3、进行坞内灌水、沉管起浮横移，沉管浮运、沉放对接施工；S4、打开端封门进行所述第一测试传感器、第二测试传感器和第三测试传感器安装。
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20150729 Assignee: CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd. Assignor: TIANJIN PORT ENGINEERING INSTITUTE LTD. OF CCCC FIRST HARBOR ENGINEERING Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980042688 Denomination of invention: A monitoring system and construction technology for immersed tunnel construction Granted publication date: 20170517 License type: Common License Record date: 20230926 |
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