CN109282738B - 一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法 - Google Patents

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穆伟强
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Abstract

本发明涉及隧道工程检测技术领域，公开了一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法，包括以下步骤：将位移传感器的一端固定于先期施工的衬砌上，将位移传感器的另一端固定于现浇混凝土衬砌钢筋上；将混凝土浇筑完成时位移传感器的读数记为L0，则随后某时刻位移传感器的读数记为Lt，则ΔL＝Lt‑L0即为相对位移幅度；当ΔL>0时，表明位移传感器受拉，其所在位置衬砌环接触面趋于分离；反之，当ΔL<0，表明位移传感器受压，其所在位置衬砌环接触面趋于紧密接触，这种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法，不受环境温度和湿度的影响，监测方法简单有效。

Description

一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法
技术领域
本发明涉及隧道工程检测技术领域，特别涉及一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法。
背景技术
采用复合式衬砌的隧道及地下工程，以及采用三层衬砌的软岩大断面隧道，衬砌圈层之间的相对位移特征与结构受力变形特性直接相关，隧道施工期间及工后衬砌圈层接触面间的相对位移特征的监测结果是评价衬砌受力变形特性，以及现浇混凝土衬砌变形约束条件的重要参数。衬砌圈层接触面间的相对位移的监测需要满足在现浇衬砌混凝土强度形成及增长的过程中，在量测位移大小和方向的同时，不受环境温度、湿度等因素的影响，隧道及地下工程复合式衬砌接触面预期方向相对位移监测方法是一个有待解决的课题。
发明内容
本发明提供一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法，服务于现浇混凝土衬砌受力变形特性及衬砌约束条件的分析评价。
本发明提供了一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法，包括以下步骤：
S1、将位移传感器的一端通过第一锚固连接装置固定于先期施工的衬砌上，将位移传感器的另一端通过第二锚固连接装置固定于现浇混凝土衬砌钢筋上；
S2、将混凝土浇筑完成时位移传感器的读数设为初始值，记为L0，则随后某时刻位移传感器的读数记为Lt，则位移传感器两次量测结果的差值ΔL＝Lt-L0即为相对位移幅度；
S3、当相对位移幅度ΔL>0时，表明位移传感器受拉，其所在位置衬砌环接触面趋于分离；反之，当相对位移幅度ΔL<0，表明位移传感器受压，其所在位置衬砌环接触面趋于紧密接触。
所述位移传感器的周向外侧套接有防护套，所述位移传感器通过传感器导线与监测系统或检测仪器连接。
所述位移传感器为埋入式电感调频类位移传感器。
所述第一锚固连接装置和第二锚固连接装置均为万向球连接器。
所述步骤S1中的位移传感器一端的第一锚固连接装置锚固于先期施工的衬砌上；位移传感器另一端的第二锚固连接装置则通过绑扎或焊接固定于现浇混凝土衬砌钢筋上，在现浇混凝土强度形成的过程中，锚固点浇筑或埋置于现浇混凝土中。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过在先期施工的衬砌和现浇混凝土衬砌钢筋之间设置位移传感器，通过位移传感器的相对位移幅度来监测来评价衬砌受力变形的特性，不受环境温度和湿度的影响。
本发明应用于采用复合式衬砌或三层衬砌的隧道及地下工程的衬砌环间相对位移的监测，监测结果可用于现浇混凝土衬砌受力变形特性及衬砌约束条件的分析评价，是采用动态设计的复合式衬砌或三层衬砌的现代隧道及地下工程设计与施工质量控制的重要参数，监测方法简单有效。
附图说明
图1为本发明提供的一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法的原理示意图。
附图标记说明：
1-位移传感器，2-第一锚固连接装置，3-防护套，4-第二锚固连接装置，5-现浇混凝土衬砌钢筋，6-传感器导线。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，本发明实施例提供的一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法，包括以下步骤：S1、将位移传感器1的一端通过第一锚固连接装置2固定于先期施工的衬砌上，将位移传感器1的另一端通过第二锚固连接装置4固定于现浇混凝土衬砌钢筋5上；
S2、将混凝土浇筑完成时位移传感器1的读数设为初始值，记为L0，则随后某时刻位移传感器1的读数记为Lt，则位移传感器1两次量测结果的差值ΔL＝Lt-L0即为相对位移幅度；
S3、当相对位移幅度ΔL>0时，表明位移传感器1受拉，其所在位置衬砌环接触面趋于分离；反之，当相对位移幅度ΔL<0，表明位移传感器1受压，其所在位置衬砌环接触面趋于紧密接触。
所述位移传感器1的周向外侧套接有防护套3，所述位移传感器1通过传感器导线6与监测系统或监测仪器连接。
所述位移传感器1为埋入式电感调频类位移传感器。
所述第一锚固连接装置2和第二锚固连接装置4均为万向球连接器。
万向球连接器方便对位移传感器的具体位置进行调整。
所述步骤S1中的位移传感器1一端的第一锚固连接装置2锚固于先期施工的衬砌上；位移传感器1另一端的第二锚固连接装置4则通过绑扎或焊接固定于现浇混凝土衬砌钢筋5上，在现浇混凝土强度形成的过程中，锚固点浇筑或埋置于现浇混凝土中。
使用方法及工作原理：
(1)传感器安装设施与监测方向。
衬砌环间的相对位移方向一般包括：环向、隧道轴线方向和径向等。监测方向的确定是通过以下途径实现的。
(a)通过位移传感器锚固点的连线大致与待监测方向平行，确定传感器所监测位移的基本方向；安装方向的调整是利用万向球铰接头，通过位移传感器在空间近于360°转动，调整位移传感器的具体安装位置或方位。
(b)通过位移传感器锚固点与位移传感器之间的万向球连接器，微调传感器所监测位移的方向。万向球连接器可以做平面内360°转动。当位移传感器安装平面确定、且一端锚固面在位移传感器安装平面内，利用万向型接头与锚固杆(膨胀螺栓)连接，实现传感器平面内360°转动，调整传感器的具体安装位置或方位。
(2)相对位移监测。
衬砌环间的相对位移监测通过以下途径实现。
(a)相对位移大小监测采用埋入式电感调频类位移传感器以及与此匹配的读数仪。位移传感器的一端固定于先期施工的衬砌上，另一端固定于即将浇筑的衬砌混凝土。当衬砌环接触面间存在相对位移时，如初期支护喷射混凝土衬砌与二次衬砌现浇混凝土之间存在相对位移时，利用位移传感器量测其相对位移幅度。
其中，将混凝土浇筑完成时位移传感器的读数置为初始值，如记为L0，则随后某时刻位移传感器的读数为Lt，则两次量测结果的差值ΔL＝Lt-L0即为相对位移幅度。当ΔL>0，表明位移传感器受拉，其所在位置衬砌环接触面趋于分离；反之，ΔL<0，表明位移传感器受压，其所在位置衬砌环接触面趋于紧密接触。
(b)传感器隔离与防护装置。
位移传感器的一个锚固点位于既有衬砌(如初期支护)；另一个锚固点则通过绑扎或焊接与待浇筑衬砌中的钢筋骨架连接，在混凝土强度形成的过程中，锚固点浇筑(埋置)于混凝土中。
连接于锚固点之间的传感器需要通过隔离与防护装置，使得量测锚固点之间的相对位移的传感器不受新浇筑的混凝土的影响，因此，该隔离与防护装置应具有以下特点：
①位移传感器量测方向适当的柔性，以适应位移传感器的安装方向的调整；
②垂直轴线方向具有一定的抗压强度，保证使得至于其中的位移传感器在混凝土初凝之前不承受垂向压力；
③具有一定的防水能力，能够抵御混凝土初凝之前的水压力，使传感不受水压力的影响。
工程应用(实施)情况：
本发明应用部分复合式衬砌隧道中初期支护与二次衬砌接触面间相对位移监测，在衬砌环的±45°、±60°(正负弯矩变换处)和±90°位置布置，获得了二次衬砌混凝土浇筑后强度形成及增长过程中、工后衬砌环接触面间的相对位移，为二次衬砌在混凝土强度形成及增长过程中、工后的变形行为及约束条件评价提供了技术参数。
本发明通过在先期施工的衬砌和现浇混凝土衬砌钢筋之间设置位移传感器，通过位移传感器的相对位移幅度来监测来评价衬砌受力变形的特性，不受环境温度和湿度的影响。
本发明应用于采用复合式衬砌或三层衬砌的隧道及地下工程的衬砌环间相对位移的监测，监测结果可用于现浇混凝土衬砌受力变形特性及衬砌约束条件的分析评价，是采用动态设计的复合式衬砌或三层衬砌的现代隧道及地下工程设计与施工质量控制的重要参数，监测方法简单有效。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种隧道及地下工程复合式衬砌接触面相对位移监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将位移传感器（1）的一端通过第一锚固连接装置（2）固定于先期施工的衬砌上，将位移传感器（1）的另一端通过第二锚固连接装置（4）固定于现浇混凝土衬砌钢筋（5）上；
S2、将混凝土浇筑完成时位移传感器（1）的读数设为初始值，记为 L 0 ，则随后某时刻位移传感器（1）的读数记为 L t ，则位移传感器（1）两次量测结果的差值∆L = L t - L 0即为相对位移幅度；
S3、当相对位移幅度∆L>0时，表明位移传感器（1）受拉，其所在位置衬砌环接触面趋于分离；反之，当相对位移幅度∆L<0，表明位移传感器（1）受压，其所在位置衬砌环接触面趋于紧密接触；
所述位移传感器（1）为埋入式电感调频类位移传感器；
所述第一锚固连接装置（2）和第二锚固连接装置（4）均为万向球连接器；
所述步骤S1中的位移传感器（1）一端的第一锚固连接装置（2）锚固于先期施工的衬砌上；位移传感器（1）另一端的第二锚固连接装置（4）则通过绑扎或焊接固定于现浇混凝土衬砌钢筋（5）上，在现浇混凝土强度形成的过程中，锚固点浇筑或埋置于现浇混凝土中；
所述监测方法用于监测现浇混凝土衬砌混凝土浇筑后强度形成及增长过程中、工后衬砌接触面间的相对位移，衬砌接触面间的相对位移包括环向、隧道轴线方向和径向，在进行相对位移监测前通过如下方式调整相对位移监测方向：通过位移传感器（1）锚固点的连线大致与待监测方向平行，确定位移传感器（1）所监测位移的基本方向；安装方向的调整是利用万向球连接器的铰接头，通过位移传感器（1）在空间近于360°转动，调整位移传感器（1）的具体安装位置或方位，从而调整相对位移监测方向；
所述位移传感器（1）的周向外侧套接有防护套（3），使得锚固点之间的位移传感器（1）不受新浇筑的混凝土的影响，所述位移传感器（1）通过传感器导线（6）与监测系统或监测仪器连接；
位移传感器（1）量测方向适当的柔性，以适应位移传感器（1）的安装方向的调整；位移传感器（1）垂直轴线方向具有一定的抗压强度，保证位移传感器（1）在混凝土初凝之前不承受垂直轴线方向压力；位移传感器（1）具有防水能力，能够抵御混凝土初凝之前的水压力，使位移传感器（1）不受水压力的影响。
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