CN107355259A - 隧道拱顶收敛全过程监测系统及方法 - Google Patents

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    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

Abstract

一种隧道拱顶收敛全过程监测系统,包括掌子面前方拱顶预收敛监测系统、掌子面后方拱顶收敛监测系统、全站型电子测距仪，所述的全站型电子测距仪设置在隧道掌子面后方；本发明原理简单，操作方面，可实现对隧道预收敛变形整个发展过程的监测，弥补了现有监测方法中只局限于掌子面后方拱顶收敛的不足。

Description

隧道拱顶收敛全过程监测系统及方法
技术领域
本发明属于隧道变形监测装置或设备技术领域，具体涉及到一种隧道拱顶收敛全过程监测系统及方法。
背景技术
我国已成为世界上修建隧道数量最多、隧道修建技术发展最快的国家。隧道施工中，监控量测是必不可少的一个环节，我国相关规范中规定，隧道开挖(即掌子面通过)后必须对洞室拱顶收敛位移进行监测，以实时判断隧道稳定性、必要时修改设计。而实质上，围岩的变形在掌子面达到之前就已经发生，有关理论将掌子面到达前拱顶位置产生的下沉定义为预收敛位移，将掌子面通过后的发生的拱顶下沉定义为收敛位移，预收敛位移和收敛位移组成了洞室最终的拱顶下沉量。因此，传统监控量测方法得到的只是拱顶下沉后期部分的位移，并未考虑掌子面通过前核心土的预收敛，而对于软弱围岩隧道，如果掌子面通过前产生过大的预收敛位移，掌子面通过后的监测工作则无法改变事故的发生，甚至过大的预收敛会直接导致超前核心土的破坏。然而，目前隧道预收敛变形的概念主要停留在理念阶段，大多数关于该方面的研究都是基于理论推导或数值计算手段进行，而对于预收敛位移的现场量测缺少一种可广泛应用于实际工程的手段。随着我国隧道修建环境的不断复杂，传统的监控量测方式已经难以满足隧道施工中稳定性的要求，有必要提出一种隧道拱顶收敛全过程监测的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述不足,提供一种成本低、操作简单、可实现对拱顶收敛位移从掌子面到达前预收敛开始到掌子面通过后收敛趋于稳定的全过程监测，从而对隧道变形和围岩稳定性进行全方位地评判和预测的隧道拱顶收敛全过程监测系统及方法，适用于施工过程中掌子面处于开放状态的各类隧道工程。
解决上述技术问题采用的技术方案是：隧道拱顶收敛全过程监测系统包括掌子面前方拱顶预收敛监测系统、掌子面后方拱顶收敛监测系统、全站型电子测距仪，所述的全站型电子测距仪设置在隧道掌子面后方；所述的掌子面后方收敛监测系统包括基准点系统和拱顶测点系统，所述的拱顶测点系统为等间距设置在掌子面后方拱顶位置的反光片，反光片与初支结构固定连接，所述的基准点系统为设置在掌子面后方已稳定区域的反光片，所述全站型电子测距仪可精确测量两点之间的垂直距离；
所述的拱顶预收敛监测系统包括在开挖轮廓拱顶位置沿隧道轴线向隧道掌子面前方的钻孔，钻孔内安装有测量套管，测量套管一侧绑扎有注浆管用于后期注浆固定，测量套管下端设置有密封尾管，测量时测量套管内放入感应探头，感应探头的一端与操作杆相连接，感应探头通过电缆与设置在隧道掌子面处的测读仪相连接，将感应探头测量到的数据传输给测读仪，所述的电缆设置在电缆支架上，所述的测量套管的端口设置有预收敛定位组件，用于标定测量套管掌子面端的竖向位移量。
本发明的感应探头包括金属杆体，所述的金属杆体的一端设置有缓冲橡胶垫、另一端设置有铰接接头和电缆接头，所述的铰接接头与操作杆相连接，使感应探头可在竖直平面内转动，所述的电缆接头一端与安装在金属杆体上的倾角传感器相连接、另一端通过电缆与测读仪相连接，将倾角传感器测量到的水平倾斜角数据传输给测读仪，所述的金属杆体上安装有四个导向轮，其中两个导向轮安装在金属杆体的前端，另外两个安装在金属杆体的后端，测量套管的内壁上开设有与导向轮相适配的导向槽。
本发明的测量套管外侧等间距设置有铜质贴片，所述的铜质贴片可和注浆管注入的水泥浆液粘结。
本发明的电缆支架包括支架本体，所述的支架本体下部设置有固定脚轮和支撑支座，上部设置有电缆收放轮，缠绕在电缆收放轮上的电缆一端通过设置在支架本体上的电缆导向圈与感应探头上的电缆接头相连接、一端通过电缆接头与测读仪相连接，支架本体的顶部设置有抓手。
本发明的测量套管由多段套管相互连接构成，相邻的套管通过连接套管连接，套管及连接套管上均设置有对接标记。
本发明的操作杆由多段钢管连接构成，每段钢管中心位置设置有中央标记，用于确定测量时感应探头的移动距离和位置，所述的钢管一端带有外螺纹、另一端带有内螺纹的钢管，所述的钢管上的外螺纹与相邻钢管上的内螺纹相适配。
本发明的定位组件包括顶盖和设置在顶盖中心位置的反光片，所述的顶盖下端设置有插入式套管，可插入测量套管中。
利用上述的隧道拱顶收敛全过程监测系统进行拱顶收敛位移监测的方法包括以下步骤：
S1：钻孔：利用钻机在开挖轮廓拱顶位置向隧道开挖方向钻孔；
S2：套管安装：将测量套管绑定注浆管推入钻孔，套管内两导向槽连线应竖直，在推入过程中逐段连接测量套管；套管推入钻孔后，利用注浆机向注浆管内注入水泥浆液固定测量套管；
S3：掌子面后方拱顶反光片与基准点安装：
应在掌子面后方拱顶收敛未稳定区域内的拱顶位置等间距布设反光片，基准点应设置在掌子面后方变形稳定区域内；
S4：初始读数
预收敛初始读数：将感应探头与操作杆连接，并通过操作杆将感应探头沿导向槽推入测量套管底部，推入过程中将操作杆通过螺纹接口逐根连接；从测管底部开始，将感应探头逐次向外拉出并读取倾角数据θi(0)，每次移动距离50cm，通过操作杆接口及操作杆中央标记控制移动距离及探头位置；第一循环读数完成后应将感应探头反转并按照上述过程进行第二循环的读数，两次读数取平均值，以消除仪器误差；
掌子面后方测点初始高差量测：利用全站型电子测距仪测量掌子面后方测点与基准点之间的初始高差hr(0)及预收敛测量套管掌子面端口定位组件反光片与基准点之间的初始高差hf(0)；
S5：读取数据
按照监测计划频率，定期进行预收敛读数以及后方测点读数，操作过程与S4相同；
S6：施工跟进：
隧道每循环开挖完成后，应及时在掌子面后方布置观测点；随着隧道掌子面的向前推进，及时在适当的区域安装新的基准点；测量套管剩余长度不足时应及时钻孔并安装新的测管；
S7：保护措施：每次读数完成后应将掌子面端沉降定位组件取出，并用封盖对测量套管进行密封，防止外界杂物进入；
上述的浅埋隧道超前核心土预收敛位移监测方法，所述的预收敛位移计算公式为：
up＝uf-Δhp
Δhp＝hp-hp(0)
uf＝hf-hf(0)
式中，up表示掌子面前方某一测点的拱顶预收敛位移值；Δhp表示掌子面前方某一测点相对于测量套管掌子面端口的竖向位移值，以向上为正；hp、hp(0)分别表示掌子面前方某一测点相对于测量套管掌子面端的测量高差和初始高差；np表示感应探头从前方某一测点值端口的读数次数；L表示感应探头前后两对导轮的轮距，取50cm；θi表示感应探头每次读数得到的倾角值，实际中应取两循环测量的平均值，从探头左侧看以探头顺时针转动为正；θi(0)为探头初始读数时每次读数得到的初始倾角值，实际中应取两循环测量的平均值，从探头左侧看以探头顺时针转动为正；uf表示测量套管在掌子面端的沉降值，以向下为正，同时也可视作掌子面处的拱顶收敛值；hf表示测量套管掌子面端与基准点间的竖直高差，由全站型电子测距仪得到；hf(0)表示测量套管掌子面端与基准点之间的初始竖向高差，由全站型电子测距仪得到；
掌子面后方拱顶收敛位移按照下式计算：
ur＝hr-hr(0)
式中，hr、hr(0)分别为掌子面后方拱顶测点与基准点之间的测量高差和初始高差值，由全站型电子测距仪得到。
某一测点包括拱顶预收敛在内的总收敛位移可通过叠加该点最终的预收敛位移与收敛位移值得到，即
式中，u表示测点当前的总位移量，表示该点在掌子面通过前通过水平滑动多点沉降计最后一次读数得到的累计预收敛位移，ur表示该测点在掌子面通过后测得的累计收敛位移。
本发明的有益效果如下：
(1)、本发明原理简单，操作方便，可实现对隧道收敛变形整个发展过程的监测，弥补了现有监测方法中只局限于掌子面后方拱顶收敛的不足。
(2)、本发明可以有效预知掌子面前方变形和超前核心土的稳定情况，有利于对围岩开挖变形反应更为全面的认识。
(3)、本发明对各种埋深、各类掌子面处于开放状态的隧道工程均适用。
附图说明
图1是本发明隧道拱顶收敛全过程测量系统的示意图。
图2是本发明掌子面后方拱顶测点示意图。
图3是预收敛监测系统1的结构示意图。
图4是图3中测量套管1-5的结构示意图。
图5是图3中感应探头1-2的结构示意图。
图6是图3中操作杆1-3的结构示意图。
图7是图3中定位组件1-7的结构示意图。
图8是图7的A-A剖视图。
图9是图7的B-B剖视图。
图10是图3中电缆支架1-8的结构示意图。
图11是图10的A-A剖视图。
图12是预收敛监测系统中感应探头测量各测点相对于测管端口竖向位移的计算原理图。
图13是掌子面前方测点预收敛计算原理图。
图中：1、预收敛监测系统；2、拱顶测点系统；3、全站型电子测距仪；4、基准点系统；1-1、密封尾管；1-2、感应探头；1-3、操作杆；1-4、电缆；1-5、测量套管；1-6、水泥浆液；1-7、定位组件；1-8、电缆支架；1-9、测读仪；1-2-1、缓冲橡胶垫；1-2-2、金属杆件、1-2-3、倾斜角传感器；1-2-4、导向轮；1-2-5、铰接接头；1-2-6、电缆接头；1-3-1、钢管；1-3-2、中央标记；1-5-1、套管；1-5-2、连接套管；1-5-3、对接标记；1-5-4、铜质贴片；1-7-1、顶盖；1-7-2、反光片；1-7-3、插入式套管；1-8-1、固定脚轮；1-8-2、电缆导向圈；1-8-3、抓手；1-8-4、电缆收放轮；1-8-5、支架本体；1-8-6、支撑支座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1、2中，一种隧道拱顶收敛全过程监测系统,包括掌子面前方拱顶预收敛监测系统1、掌子面后方拱顶收敛监测系统、全站型电子测距仪3，所述的全站型电子测距仪3设置在隧道掌子面后方；所述的掌子面后方收敛监测系统包括基准点系统4和拱顶测点系统2，所述的拱顶测点系统2为等间距设置在拱顶位置的反光片，反光片与初支结构5固定连接，所述的基准点系统4为设置在掌子面后方变形已稳定区域的反光片，全站型电子测距仪3可精确测量两点之间的竖直高差；
在图3～图11中，拱顶预收敛监测系统1包括在开挖轮廓拱顶位置沿隧道轴线向掌子面前方的钻孔，钻孔内安装有测量套管1-5，测量套管1-5一侧绑扎有注浆管用于后期注浆，本实施例的测量套管1-5由多段套管1-5-1相互连接构成，相邻的套管1-5-1通过连接套管1-5-2连接，套管1-5-1及连接套管1-5-2上均设置有对接标记1-5-3，进一步地，测量套管1-5外侧等间距设置有铜质贴片1-5-4，所述的铜质贴片1-5-4可和注浆管注入的水泥浆液牢固粘结；测量套管1-5一端设置有密封尾管1-1，测量时，测量套管1-5内放入感应探头1-2，感应探头1-2的一端与操作杆1-3相连接，本实施例的感应探头1-2包括金属杆体1-2-2，所述的金属杆体1-2-2的一端设置有缓冲橡胶垫1-2-1、另一端设置有铰接组件1-2-5和电缆接头1-2-6，铰接组件1-2-5与操作杆1-3相连接，使感应探头1-2测量时可在竖直平面内转动，电缆接头1-2-6一端与安装在金属杆体1-2-2上的倾角传感器1-2-3相连接、另一端通过电缆1-4与测读仪1-9相连接，将倾角传感器1-2-3测量到的水平倾斜角数据传输给测读仪1-9，金属杆体1-2-2上安装有四个导向轮1-2-4，其中两个导向轮1-2-4安装在金属杆体的上部，另外两个安装在金属杆体的下部，测量套管1-5的内壁上开设有与导向轮1-2-4相适配的导向槽；本实施例的操作杆1-3由多段钢管1-3-1连接构成，每段钢管1-3-1中心位置设置有中央标记1-3-2，用于确定测量时感应探头的移动距离和位置，所述的钢管1-3-1一端带有外螺纹、另一端带有内螺纹，所述的钢管1-3-1上的外螺纹与相邻钢管1-3-1上的内螺纹相适配；本实施例的电缆1-4设置在电缆支架1-8上，本实施例的电缆支架1-8包括支架本体1-8-5，所述的支架本体1-8-5下部设置有固定脚轮1-8-1和支撑支座1-8-6，上部设置有电缆收放轮1-8-4，缠绕在电缆收放轮1-8-4上的电缆1-4一端通过设置在支架本体1-8-5上的电缆导向圈1-8-2与感应探头1-2上的电缆接头1-2-6相连接、一端通过电缆接头1-2-6与测读仪1-9相连接，支架本体1-8-5的顶部设置有抓手1-8-3，用于拖动电缆支架1-8的移动；本实施例的测量套管1-5的端口设置有预收敛定位组件1-7，用于标定测量套管1-5在掌子面端的竖向位移，本实施例的定位组件1-7包括顶盖1-7-1和设置在顶盖1-7-1中心位置的反光片1-7-2，所述的顶盖1-7-1下端设置有插入式套管1-7-3，可插入并临时固定在测量套管1-5中。
利用上述的隧道拱顶收敛全过程监测系统进行拱顶收敛位移监测的方法包括以下步骤：
S1：钻孔：利用钻机在开挖轮廓拱顶位置向隧道开挖方向钻孔，为后期注浆方便，钻孔孔底应稍低于孔口，钻孔应位于开挖轮廓拱顶偏下的位置且应低于初支结构的位置，以避免初支结构施作后覆盖测量套管管口；
S2：套管安装：将测量套管绑定注浆管推入钻孔，套管内两导向槽连线应处于竖直状态，在推入过程中逐段连接测量套管；测量套管连接时将需要连接的两根套管分别插入连接套管并对接，对接时应注意套管端口的对接标记必须对齐，对接完成后将连接套管与测量套管用螺丝固定；套管推入钻孔后，利用注浆机向注浆管内注入浆液使套管与周围围岩粘结，浆液应在保证流动性的情况下尽量黏稠，注浆工作持续至钻孔流出浆液为止；
S3：掌子面后方拱顶测点与基准点安装：
应在掌子面后方拱顶收敛未稳定区域内的拱顶位置等间距布设反光片，反光片可通过膨胀螺丝挂钩固定于初期支护结构混凝土内，基准点应设置在掌子面后方变形稳定区域内，其位置应保证在全站型电子测距仪架设位置视线范围内可同时观测到基准点与测点；
S4：初始读数
预收敛初始读数：将感应探头与操作杆连接，并通过操作杆将感应探头沿导向槽推入测量套管底部，推入过程中将操作杆通过螺纹接口逐根连接；从测管底部开始，将感应探头逐次向外拉出并读取倾角数据θi(0)，每次移动距离50cm，通过操作杆接口及操作杆中央标记控制移动距离及探头位置，读取数据时应停止移动探头，数据读取过程中应及时拆卸到达管外的操作杆，探头到达测管外部时停止读数；第一循环读数完成后应将感应探头反转并按照上述过程进行第二循环的读数，两次读数取平均值，以消除仪器误差；
掌子面后方测点初始高差量测：利用全站型电子测距仪测量掌子面后方测点与基准点之间的初始高差hr(0)及套管端口定位组件反光片与基准点之间的初始高差hf(0)；
S5：读取数据
按照监测计划频率，定期进行预收敛读数以及后方测点读数，操作过程与S4相同；
S6：施工跟进：
隧道每循环开挖完成后，应及时在掌子面后方布置观测点；随着隧道掌子面的向前推进，及时在适当的区域安装新的基准点；测量套管剩余长度不足时应及时钻孔并安装新的测管；
一般在爆破施工中，开挖段测量套管会随着爆破过程脱离，若为非爆破施工或爆破施工未造成套管脱离，应在施工过程中采用机械手段将因开挖暴露的测管部分移除；
S7：保护措施：每次读数完成后应将掌子面端沉降定位组件取出，并用封盖对测量套管进行密封，防止外界杂物进入；
在图12、图13中，本发明的预收敛位移计算公式为：
up＝uf-Δhp
Δhp＝hp-hp(0)
uf＝hf-hf(0)
式中，up表示掌子面前方某一测点的拱顶预收敛位移值；Δhp表示掌子面前方某一测点相对于测量套管掌子面端口的竖向相对位移值，以向上为正；hp、hp(0)分别表示掌子面前方某一测点相对于测量套管掌子面端的测量高差和初始高差；np表示感应探头从前方某一测点至端口的移动/读数次数；L表示感应探头前后两对导轮的轮距，取50cm；θi表示感应探头每次读数得到的倾角值，实际中应取两循环测量的平均值，从探头左侧看以探头顺时针转动为正；θi(0)为探头初始读数时每次读数得到的初始倾角值，实际中应取两循环测量的平均值，从探头左侧看以探头顺时针转动为正；uf表示测量套管在掌子面端的沉降值，以向下为正，同时也可视作掌子面处的拱顶收敛值；hf表示测量套管掌子面端与基准点间的竖直高差，由全站型电子测距仪得到；hf(0)表示测量套管掌子面端与基准点之间的初始竖向高差，由全站型电子测距仪得到；
掌子面后方拱顶收敛位移按照下式计算：
ur＝hr-hr(0)
式中，hr、hr(0)分别为掌子面后方拱顶测点与基准点之间的测量高差和初始高差值，由全站型电子测距仪得到。
某一测点包括拱顶预收敛在内的总收敛位移可通过叠加该点在掌子面通过前的最终预收敛位移值与掌子面通过后的收敛位移值得到，即
式中，u表示测点当前的总位移量，表示该点在掌子面通过前最后一次读数得到的该测点累计预收敛位移，ur表示该测点在掌子面通过后测得的累计收敛位移。

Claims (9)

1.一种隧道拱顶收敛全过程监测系统,其特征在于：包括掌子面前方拱顶预收敛监测系统、掌子面后方拱顶收敛监测系统、全站型电子测距仪，所述的全站型电子测距仪设置在隧道掌子面后方；所述的掌子面后方收敛监测系统包括基准点系统和拱顶测点系统，所述的拱顶测点系统为等间距设置在掌子面后方拱顶位置的反光片，反光片与初支结构固定连接，所述的基准点系统为设置在掌子面后方已稳定区域的反光片，所述全站型电子测距仪可精确测量两点之间的垂直距离；
所述的拱顶预收敛监测系统包括在开挖轮廓拱顶位置沿隧道轴线向隧道掌子面前方的钻孔，钻孔内安装有测量套管，测量套管一侧绑扎有注浆管用于后期注浆固定，测量套管下端设置有密封尾管，测量时测量套管内放入感应探头，感应探头的一端与操作杆相连接，感应探头通过电缆与设置在隧道掌子面处的测读仪相连接，将感应探头测量到的数据传输给测读仪，所述的电缆设置在电缆支架上，所述的测量套管的端口设置有预收敛定位组件，用于标定测量套管掌子面端的竖向位移量。
2.根据权利要求1所述的隧道拱顶收敛全过程监测系统，其特征在于：所述的感应探头包括金属杆体，所述的金属杆体的一端设置有缓冲橡胶垫、另一端设置有铰接接头和电缆接头，所述的铰接接头与操作杆相连接，使感应探头可在竖直平面内转动，所述的电缆接头一端与安装在金属杆体上的倾角传感器相连接、另一端通过电缆与测读仪相连接，将倾角传感器测量到的水平倾斜角数据传输给测读仪，所述的金属杆体上安装有四个导向轮，其中两个导向轮安装在金属杆体的前端，另外两个安装在金属杆体的后端，测量套管的内壁上开设有与导向轮相适配的导向槽。
3.根据权利要求1所述的隧道拱顶收敛全过程监测系统，其特征在于：所述的测量套管外侧等间距设置有铜质贴片，所述的铜质贴片可和注浆管注入的水泥浆液粘结。
4.根据权利要求1所述的隧道拱顶收敛全过程监测系统，其特征在于：所述的电缆支架包括支架本体，所述的支架本体下部设置有固定脚轮和支撑支座，上部设置有电缆收放轮，缠绕在电缆收放轮上的电缆一端通过设置在支架本体上的电缆导向圈与感应探头上的电缆接头相连接、一端通过电缆接头与测读仪相连接，支架本体的顶部设置有抓手。
5.根据权利要求1所述的隧道拱顶收敛全过程监测系统，其特征在于：所述的测量套管由多段套管相互连接构成，相邻的套管通过连接套管连接，套管及连接套管上均设置有对接标记。
6.根据权利要求1所述的隧道拱顶收敛全过程监测系统，其特征在于：所述的操作杆由多段钢管连接构成，每段钢管中心位置设置有中央标记，用于确定测量时感应探头的移动距离和位置，所述的钢管一端带有外螺纹、另一端带有内螺纹的钢管，所述的钢管上的外螺纹与相邻钢管上的内螺纹相适配。
7.根据权利要求1所述的隧道拱顶收敛全过程监测系统，其特征在于：所述的定位组件包括顶盖和设置在顶盖中心位置的反光片，所述的顶盖下端设置有插入式套管，可插入测量套管中。
8.利用上述权利要求1～7所述的隧道拱顶收敛全过程监测系统进行拱顶收敛位移监测的方法包括以下步骤：
S1：钻孔：利用钻机在开挖轮廓拱顶位置向隧道开挖方向钻孔；
S2：套管安装：将测量套管绑定注浆管推入钻孔，套管内两导向槽连线应竖直，在推入过程中逐段连接测量套管；套管推入钻孔后，利用注浆机向注浆管内注入水泥浆液固定测量套管；
S3：掌子面后方拱顶反光片与基准点安装：
应在掌子面后方拱顶收敛未稳定区域内的拱顶位置等间距布设反光片，基准点应设置在掌子面后方变形稳定区域内；
S4：初始读数
预收敛初始读数：将感应探头与操作杆连接，并通过操作杆将感应探头沿导向槽推入测量套管底部，推入过程中将操作杆通过螺纹接口逐根连接；从测管底部开始，将感应探头逐次向外拉出并读取倾角数据θi(0)，每次移动距离50cm，通过操作杆接口及操作杆中央标记控制移动距离及探头位置；第一循环读数完成后应将感应探头反转并按照上述过程进行第二循环的读数，两次读数取平均值，以消除仪器误差；
掌子面后方测点初始高差量测：利用全站型电子测距仪测量掌子面后方测点与基准点之间的初始高差hr(0)及预收敛测量套管掌子面端口定位组件反光片与基准点之间的初始高差hf(0)；
S5：读取数据
按照监测计划频率，定期进行预收敛读数以及后方测点读数，操作过程与S4相同；
S6：施工跟进：
隧道每循环开挖完成后，应及时在掌子面后方布置观测点；随着隧道掌子面的向前推进，及时在适当的区域安装新的基准点；测量套管剩余长度不足时应及时钻孔并安装新的测管；
S7：保护措施：每次读数完成后应将掌子面端沉降定位组件取出，并用封盖对测量套管进行密封，防止外界杂物进入。
9.根据权利要求8所述的浅埋隧道超前核心土预收敛位移监测方法，其特征在于所述的预收敛位移计算公式为：
up＝uf-Δhp
Δhp＝hp-hp(0)
uf＝hf-hf(0)
式中，up表示掌子面前方某一测点的拱顶预收敛位移值；Δhp表示掌子面前方某一测点相对于测量套管掌子面端口的竖向位移值，以向上为正；hp、hp(0)分别表示掌子面前方某一测点相对于测量套管掌子面端的测量高差和初始高差；np表示感应探头从前方某一测点值端口的读数次数；L表示感应探头前后两对导轮的轮距，取50cm；θi表示感应探头每次读数得到的倾角值，实际中应取两循环测量的平均值，从探头左侧看以探头顺时针转动为正；θi(0)为探头初始读数时每次读数得到的初始倾角值，实际中应取两循环测量的平均值，从探头左侧看以探头顺时针转动为正；uf表示测量套管在掌子面端的沉降值，以向下为正，同时也可视作掌子面处的拱顶收敛值；hf表示测量套管掌子面端与基准点间的竖直高差，由全站型电子测距仪得到；hf(0)表示测量套管掌子面端与基准点之间的初始竖向高差，由全站型电子测距仪得到；
掌子面后方拱顶收敛位移按照下式计算：
ur＝hr-hr(0)
式中，hr、hr(0)分别为掌子面后方拱顶测点与基准点之间的测量高差和初始高差值，由全站型电子测距仪得到。
某一测点包括拱顶预收敛在内的总收敛位移可通过叠加该点最终的预收敛位移与收敛位移值得到，即
式中，u表示测点当前的总位移量，表示该点在掌子面通过前通过水平滑动多点沉降计最后一次读数得到的累计预收敛位移，ur表示该测点在掌子面通过后测得的累计收敛位移。
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