CN107100213A - 桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统及监测方法 - Google Patents
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
-
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- E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
Abstract
本发明涉及土体扰动监测技术领域，公开了一种桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统及监测方法。本发明设置在桥梁标定桩基与邻近隧道之间，包括测斜监测系统、孔隙水压力监测系统和分层沉降仪；测斜监测系统的数量不少于2组，沿定位轴线方向间隔并列排布；首位测斜监测系统与桥梁标定桩基间的距离为1‑1.5m，末位测斜监测系统与隧道外壁的距离不小于5m；由首位测斜监测系统起始，向末位测斜监测系统方向，测斜监测系统的排布间距梯度递增；孔隙水压力监测系统与分层沉降仪，沿定位轴线方向、交替间隔排布，分别设置在相邻的两组测斜监测系统之间。本发明监测准确率高，精确度高，监测全面。
Description
桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统及监测方法
技术领域
[0001]本发明涉及土体扰动监测技术领域，特别是涉及一种桥梁群桩施工对邻近隧道的 土体扰动监测系统及监测方法。
背景技术
[0002] 近年来，随着我国城市化进程的不断推进，城市交通也逐渐开始向少占地，纵深立 体化的综合性交通发展。地下方面，地铁的建设正在全国范围内如火如荼的进行中；地上方 面，城市高架桥也因其疏导交通、提高行车速度等功能而被各大城市广泛采用。因此，在城 市综合交通高速发展的同时，不可避免地会带来一系列桥隧相交问题。在隧道地铁沿线、站 点进行大直径的桥梁粧基施工，施工过程和荷载作用会造成周围土体的位移和应力变化， 势必会对邻近地铁隧道结构的管片和轨道产生一定的影响。当隧道的变形超过一定范围 时，将严重影响地铁隧道的正常运营安全和使用寿命。因此，如何确保近距离大直径桥梁群 桩施工过程对既有隧道的影响减少到最小，是摆在广大工程师面前亟需解决的技术问题。
[0003] 目前，关于此方面的监测体系尚不完善，大多采用远程网络监测技术，但是存在监 测不全面，准确度差，精确度低等问题。
发明内容
[0004] 本发明提供一种实时监测准确率高，精确度高，监测全面的桥梁群桩施工对邻近 隧道的土体扰动监测系统及监测方法。
[0005] 解决的技术问题是： 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，设置在桥梁标定桩基与邻近隧 道之间，所述桥梁标定桩基为距离隧道最近的待施工的桥梁粧基;所述监测系统包括测斜 监测系统、孔隙水压力监测系统和分层沉降仪;测斜监测系统的数量不少于2组，沿定位轴 线方向间隔并列排布，所述定位轴线为桥梁标定桩基的轴线与隧道外壁的垂线;距离桥梁 标定桩基最近的测斜监测系统为首位测斜监测系统，首位测斜监测系统与桥梁标定桩基间 的距离为1-1.5m，距离隧道最近的测斜监测系统为末位测斜监测系统，末位测斜监测系统 与隧道外壁的距离不小于5m;由首位测斜监测系统起始，向末位测斜监测系统方向，测斜监 测系统的排布间距梯度递增;孔隙水压力监测系统与分层沉降仪，沿定位轴线方向、交替间 隔排布，分别设置在相邻的两组测斜监测系统之间；每组孔隙水压力监测系统包括一组孔 隙水压力计，沿竖直方向并列设置、均匀间隔排布。
[0006] 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，进一步的，所述测斜监测 系统包括竖直设置的测斜管和测斜仪，测斜管采用塑料管，设置在测斜孔内，测斜管与测斜 孔之间回填细沙固定;测斜孔的孔径为100—120mm，测斜孔底面低于險道底面5_10m。。
[0007] 本发明桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，进一步的，所述测斜监测 系统的排布间距的递增量为lm。
[0008] 本发明桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，进一步的，所述每组孔隙 水压力计的数量为4-8个，最上方的孔隙水压力计与地面的距离为3-3.5m，孔隙水压力计之 间的间距为6-8ra。
[0009] 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，进一步的，所述孔隙水压 力计为钢弦式孔隙水压力计。
[0010] 本发明桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，进一步的，所述分层沉降 仪包括沉降管、设置在沉降管上的磁力环和钢尺沉降仪，磁力环数量为5-7个，最上方的磁 力环与地面的距离为3_3.5m，磁力环均匀间隔排布，间距为6-8m。
[0011] 本发明桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法，包括以下步 骤： 步骤一、确定监测断面:根据现场施工环境，划定定位轴线，设置其所在断面为监测断 面;定位轴线为桥梁标定桩基的轴线与隧道外壁的垂线，桥梁标定桩基为距离隧道最近的 待施工的桥梁桩基； 步骤二、布置测斜监测系统:定位钻孔，在测斜孔内埋设测斜管，测斜管内垂设伺服加 速度计传感器;测斜监测系统的数量不少于2组，沿定位轴线方向间隔并列排布，由首位测 斜监测系统起始，向末位测斜监测系统方向，测斜监测系统的排布间距梯度递增，递增量为 ltn;距离桥梁标定桩基最近的测斜监测系统为首位测斜监测系统，距离隧道最近的测斜监 测系统为末位测斜监测系统； 步骤三、布置孔隙水压力监测系统:孔隙水压力监测系统与分层沉降仪，沿定位轴线方 向、交替间隔排布，分别设置在相邻的两组测斜监测系统之间；定位钻孔，沿竖直方向并列 设置一组孔隙水压力计； 步骤四、布置分层沉降仪:定位钻孔，竖直埋设分层沉降仪； 步骤五、指导调整施工进程:记录分析测试结果，根据得到的桥梁群桩施工过程及施工 后对其周围土体的动态扰动变形规律，掌握桩基施工及时间效应对邻近隧道的影响程度， 实时指导桩基成孔速度并调整施工工艺。
[0012] 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法，进一步的，步 骤二中首位测斜监测系统与桥梁标定粧基间的距离为1-1.5m，末位测斜监测系统与隧道外 壁的距离不小于5m。
[0013] 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法，进一步的，步 骤三中每组孔隙水压力监测系统中孔隙水压力计的数量为4-8个，最上方的孔隙水压力计 与地面的距离为3-3.5m，孔隙水压力计均匀间隔排布，间距为6-8m。
[0014] 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法，进一步的，步 骤五中的测试结果采用以下方式进行定期监测： 每日进行一次监测作业，每次监测作业进行2次测试操作，测试结果取两次测量的平均 值为当日的仪器监测结果，监测期限为15日；然后每隔一周进行一次监测作业，采用相同的 方式操作监测作业。
[0015] 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统与现有技术相比，具有如下 有益效果： 本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统实时监测了桥梁群桩施工过程 中对周围土体产生扰动的动态变化，通过监测桥梁群桩与隧道之间监测断面内土层孔隙水 压力、土体分层沉降的相对位移和不同深度土体的水平位移，准确的反应了施工方式和施 工时间对邻近隧道的影响程度，便于根据监测规律及时调整桩基的成孔速度、施工方式或 施工时间，最大限度的减小桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动影响，确保邻近隧道的安 全使用。
[0016] 本发明在桥梁标定桩基与隧道之间的定位轴线所在断面上并列设置多组测斜监 测系统，向隧道靠近的方向，排布间距梯度递增，递增量为lm，不仅方便孔隙水压力监测系 统和分层沉降仪的间隔设置，提高监测的全面与准确性，而且合理的优化了设置方案，以较 少的投入，获得较高的监测精确率，准确的反应了桥梁群桩施工的安全范围，桥梁群桩施工 对周围土体的影响控制在已知安全范围内。
[0017] 下面结合附图对本发明的桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统及监测 方法作进一步说明。
附图说明
[0018] 图1为本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的结构示意图。
[0019] 附图标记： 1-桥梁标定桩基;2-隧道;3-测斜监测系统;31-首位测斜监测系统;32-末位测斜监测 系统;4-孔隙水压力计;5-分层沉降仪;51-沉降管;52-磁力环;53-钢尺沉降仪。
具体实施方式
[0020] 如图1所示，本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统设置在桥梁标 定粧基1与邻近隧道2之间，桥梁标定粧基1为距离隧道2最近的待施工的桥梁粧基;监测系 统包括测斜监测系统3、孔隙水压力监测系统和分层沉降仪5,测斜监测系统3包括竖直设置 的测斜管和测斜仪，测斜管采用塑料管，设置在测斜孔内，测斜管与测斜孔之间回填细沙固 定;测斜孔的孔径为l〇〇-12〇mm，测斜孔底面低于隧道2底面5-10m，测斜监测系统3的数量不 少于2组，沿定位轴线方向间隔并列排布，定位轴线为桥梁标定桩基1的轴线与隧道2外壁的 垂线;距离桥梁标定桩基1最近的测斜监测系统3为首位测斜监测系统31，首位测斜监测系 统31与桥梁标定粧基1间的距离为1-1.5m，距离隧道2最近的测斜监测系统3为末位测斜监 测系统32,末位测斜监测系统32与隧道2外壁的距离不小于5m;由首位测斜监测系统31起 始，向末位测斜监测系统32方向，测斜监测系统3的排布间距梯度递增，递增量为lm;孔隙水 压力监测系统与分层沉降仪5,沿定位轴线方向、交替间隔排布，分别设置在相邻的两组测 斜监测系统3之间;孔隙水压力监测系统包括一组孔隙水压力计4,孔隙水压力计4的数量为 4-8个，沿竖直方向并列设置，最上方的孔隙水压力计4与地面的距离为3-3.5m，孔隙水压力 计4均匀间隔排布，间距为6-8m，孔隙水压力计4为钢弦式孔隙水压力计;分层沉降仪5包括 沉降管51、设置在沉降管51上的磁力环52和钢尺沉降仪53,磁力环52数量为5-7个，最上方 的磁力环52与地面的距离为3_3.5m，磁力环52均匀间隔排布，间距为6_8m。
[0021]本发明桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法，包括以下具体 步骤： 步骤一、确定监测断面:根据现场施工环境，经过精确的测量、定位，划定定位轴线，其 所在断面为监测断面;定位轴线为桥梁标定桩基1的轴线与隧道2外壁的垂线，桥梁标定粧 基1为距离隧道2最近的待施工的桥梁桩基； 步骤二、布置测斜监测系统:定位钻孔，在测斜孔内埋设测斜管，测斜管内垂设伺服加 速度计传感器;测斜监测系统3的数量不少于2组，沿定位轴线方向间隔并列排布，距离桥梁 标定粧基1最近的测斜监测系统3为首位测斜监测系统31，首位测斜监测系统31与桥梁标定 桩基1间的距离为1-1.5m，距离隧道2最近的测斜监测系统3为末位测斜监测系统32,末位测 斜监测系统32与隧道2外壁的距离不小于5m;由首位测斜监测系统31起始，向末位测斜监测 系统32方向，测斜监测系统3的排布间距梯度递增，递增量为lm; 具体的布置方式如下： (一） 、定位钻孔:钻孔，测斜孔孔径100-120mm，孔深为隧道2底部以下5-10m; (二） 、埋设测斜管:将测斜管封好底盖逐节组装、逐节放入测斜孔内，并同时在测斜管 内注满清水，直至放到预定的标高为止，测斜管与测斜孔之间回填细沙固定，测斜管采用塑 料管； (三） 、测量记录初始数值:贴紧测斜管，测量测斜管导槽的方位、管口坐标及高程，各测 段完整测量完一次后，将测头提升至管口，旋转180°，重复测量一次，计算两次测量的平均 值为初始水平位移； (四） 监测:每日进行一次监测作业，每次监测作业进行2次测试操作，测试结果取两次 测量的平均值为当日土体的水平位移，监测期限为15日；然后每隔一周进行一次监测作业， 监测作业操作同上。
[0022]步骤三、布置孔隙水压力监测系统:孔隙水压力监测系统与分层沉降仪5,沿定位 轴线方向、交替间隔排布，分别设置在相邻的两组测斜监测系统3之间；定位钻孔，沿竖直方 向并列设置一组孔隙水压力计4;孔隙水压力计4的数量为6个，最上方的孔隙水压力计4与 地面的距离为3m，孔隙水压力计4均匀间隔排布，间距为6m; 具体的布置方式如下： (1) 定位钻孔:钻孔，孔径l〇〇-120mm，测斜孔底面低于隧道2底面5-10m; (2) 孔隙水压力计预处理:将孔隙水压力计4上的透水石于沸水中煮沸2h，排除透水石 孔隙内的气泡和油污，然后在冷水中冷却〇. 5h; (3) 测量记录初始数值:操作仪器量测孔隙水压力计4在大气中的初始频率，记录初始 读数、温度、大气压力值； (4) 埋设孔隙水压力计:在水中将透水石装在孔隙水压力计4上，依次在成孔的3.0m、 9 • 0m、15 • 0m、21 • Om、27 • Om、33 • 0m六个深度处埋设孔隙水压力计4; 具体操作方法如下:将孔隙水压力计4放入钻孔内，到达预定高度后，向钻孔内倒入干 泥球，填满孔隙水压力计4周围，使孔隙水压力计4垂直直立，记录仪器读书和温度，检查孔 隙水压力计4的工作状况;检查正常后，缓慢向钻孔内倒入干泥球，防止架空，回填干泥球深 度为6m，依次埋设剩余的孔隙水压力计4; (5) 监测:每日进行一次监测作业，每次监测作业进行2次测试操作，测试结果取两次测 量的平均值为当日稳定的超静孔隙水压力变化值，监测期限为15日；然后每隔一周进行一 次监测作业，监测作业操作同上。
[0023] 步骤四、布置分层沉降仪5:定位钻孔，竖直埋设分层沉降仪5; 具体的布置方式如下： ① 定位钻孔:钻孔，孔径100-12〇mm，孔深为隧道2底部以下5-i〇m;钻孔时，钻头钻到预 定位置后，不要立即提钻，需向钻孔内栗灌清水，直至泥浆水变成清混水后再提钻； ' ② 设置沉降官51:沉降官51米用外接头逐节连接，一边下送沉降管51，一边向管内注入 清水，在每节沉降管51上套设磁力环52和定位环;磁力环52的数量为5个，最上方的磁力环 52与地面的距离为3m，磁力环52均匀间隔排布，间距为6m; ③ 回填固定:沉降管51安装完成后，在沉降管51顶部盖上盖子，在沉降管51外侧回填料 粒，回填料粒为现场干细土或中粗沙，回填速度要慢，以免堵塞后回填料下不去，从而形成 空隙，填料下沉后再填满之后即可； ' ④ 测量记录初始数值:将监测探头送入沉降管51内，下放钢尺电缆，使监测探头缓慢下 移，当监测探头接触到土层中的磁力环52时，接收系统会收到两次响声，以第一声响声为标 准测读，记录进程测读数据;收回监测探头时，记录回程测读数据，计算进程测读数据与回 程测读数据的平均值为磁力环52的实际深度； ⑤ 监测:每日进行一次监测作业，每次监测作业进行2次测试操作，测试结果取两次测 量的平均值为当日稳定的沉降值，监测期限为lf5日；然后每隔一周进行一次监测作业，监测 作业操作同上。
[0024]步骤五、指导调整施工进程:分析测试结果，根据得到的桥梁群桩施工过程及施工 后对其周围土体的动态扰动变形规律，掌握粧基施工及时间效应对邻近隧道2的影响程度， 实时指导桩基成孔速度并调整施工工艺。
[0025]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1. 桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，其特征在于:设置在桥梁标定粧基 (1) 与邻近隧道(2)之间，所述桥梁标定桩基（1)为距离隧道(2)最近的待施工的桥梁粧基； 所述监测系统包括测斜监测系统(3)、孔隙水压力监测系统和分层沉降仪(5);测斜监测系 统(3)的数量不少于2组，沿定位轴线方向间隔并列排布，所述定位轴线为桥梁标定桩基（1) 的轴线与隧道(2)外壁的垂线;距离桥梁标定桩基（1)最近的测斜监测系统（3)为首位测斜 监测系统（31)，首位测斜监测系统（31)与桥梁标定粧基（1)间的距离为1-1.5m，距离隧道 (2) 最近的测斜监测系统(3)为末位测斜监测系统(32)，末位测斜监测系统(32)与隧道(2) 外壁的距离不小于5m;由首位测斜监测系统(31)起始，向末位测斜监测系统(32)方向，测斜 监测系统(3)的排布间距梯度递增;孔隙水压力监测系统与分层沉降仪(5)，沿定位轴线方 向、交替间隔排布，分别设置在相邻的两组测斜监测系统⑶之间；每组孔隙水压力监测系 统包括一组孔隙水压力计(4)，沿竖直方向并列设置、均匀间隔排布。
2. 根据权利要求1所述的桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，其特征在于： 所述测斜监测系统(3)包括竖直设置的测斜管和测斜仪，测斜管采用塑料管，设置在测斜孔 内，测斜管与测斜孔之间回填细沙固定;测斜孔的孔径为l〇〇-120mm，测斜孔底面低于隧道 (2)底面5-10m。
3. 根据权利要求1所述的桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，其特征在于： 所述测斜监测系统(3)的排布间距的递增量为lm。
4. 根据权利要求1所述的桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，其特征在于： 所述每组孔隙水压力计(4)的数量为4-8个，最上方的孔隙水压力计(4)与地面的距离为3-3 • 5m，孔隙水压力计(4)之间的间距为6_8m。
5.根据权利要求1所述的桥梁群粧施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，其特征在于： 所述孔隙水压力计(4)为钢弦式孔隙水压力计。
6.根据权利要求1所述的桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统，其特征在于： 所述分层沉降仪（5)包括沉降管（51)、设置在沉降管（51)上的磁力环（52)和钢尺沉降仪 (53)，磁力环(52)数量为5-7个，最上方的磁力环(52)与地面的距离为3-3 • 5m，磁力环(52) 均匀间隔排布，间距为6_8m。
7.权利要求1-6任意一项所述的桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测 方法，其特征在于:包括以下步骤： 步骤一、确定监测断面:根据现场施工环境，划定定位轴线，设置其所在断面为监测断 面;定位轴线为桥梁标定桩基（1)的轴线与隧道(2)外壁的垂线，桥梁标定桩基(1)为距离隧 道(2)最近的待施工的桥梁桩基； 步骤二、布置测斜监测系统:定位钻孔，在测斜孔内埋设测斜管，测斜管内垂设伺服加 速度计传感器;测斜监测系统(3)的数量不少于2组，沿定位轴线方向间隔并列排布，由首位 测斜监测系统(31)起始，向末位测斜监测系统(32)方向，测斜监测系统(3)的排布间距梯度 递增，递增量为lm;距离桥梁标定桩基（1)最近的测斜监测系统（3)为首位测斜监测系统 (31)，距离隧道(2)最近的测斜监测系统(3)为末位测斜监测系统(32); 步骤三、布置孔隙水压力监测系统:孔隙水压力监测系统与分层沉降仪(5)，沿定位轴 线方向、交替间隔排布，分别设置在相邻的两组测斜监测系统(3)之间；定位钻孔，沿竖直方 向并列设置一组孔隙水压力计(4); 步骤四、布置分层沉降仪:定位钻孔，竖直埋设分层沉降伩(5); 步骤五、指导调整施工进程:记录分析测试结果，根据得到的桥梁群桩施工过程及施工 后对其周围土体的动态扰动变形规律，掌握桩基施工及时间效应对邻近隧道(2)的影响程 度，实时指导桩基成孔速度并调整施工工艺。 S.根据权利要求7所述的桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法， 其特征在于:步骤二中首位测斜监测系统(31)与桥梁标定桩基（1)间的距离为l-l .5m，末位 测斜监测系统(32)与隧道(2)外壁的距离不小于5m。
9.根据权利要求7所述的桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法， 其特征在于:步骤三中每组孔隙水压力监测系统中孔隙水压力计(4)的数量为4-8个，最上 方的孔隙水压力计(4)与地面的距离为3_3 • 5m，孔隙水压力计(4)均匀间隔排布，间距为6-8m 〇
10.根据权利要求7所述的桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统的监测方法， 其特征在于:步骤五中的测试结果采用以下方式进行定期监测： 每日进行一次监测作业，每次监测作业进行2次测试操作，测试结果取两次测量的平均 值为当日的仪器监测结果，监测期限为15日；然后每隔一周进行一次监测作业，采用相同的 方式操作监测作业。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112629478A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 吉林大学 | 地铁车站施工对既有地下结构变形变位的空间监测方法 |
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| SU1090873A1 (ru) * | 1983-03-31 | 1984-05-07 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт | Способ подготовки горных пород к гидромониторному размыву |
| CN207277308U (zh) * | 2017-06-15 | 2018-04-27 | 浙江交工集团股份有限公司 | 桥梁群桩施工对邻近隧道的土体扰动监测系统 |
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2017
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