CN109540014A - 一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，属于隧道工程技术领域。该监测方法是将一连串带有荧光测点的PVC测管在隧道洞外通过橡胶套管连接起来，打入掌子面前方超前核心土中，然后在不同的时间段利用三维激光扫描仪采集PVC测管内各测点的三维坐标，通过计算得出各测点的竖向位移及水平位移变化值，以此作为掌子面岩土体稳定性的判别依据之一。本发明监测方法与带有导线的位移计相比，减少了元器件的使用，降低了成本，且对施工影响小，监测数据可最大程度的反映掌子面前方土体的沉降变形和挤出变形，为评价全断面开挖对围岩稳定性的影响提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，属于隧道工程技术领域。
背景技术
目前，对隧道施工中的监测主要集中在掌子面后方隧道洞室的拱顶沉降及水平收敛变形常规监测项目，因受人工或机械开挖影响对掌子面前方土体的挤出变形及沉降变形监测很少。
隧道开挖对围岩的扰动影响范围是三维的，除了对掌子面径向围岩有影响，隧道轴向掌子面前方的围岩也会产生较大的影响，研究表明：隧道区域至少30％的收敛变形是在掌子面到来之前产生的，掌子面前方的围岩首先会发生变形，接着洞壁的收敛才会发生，隧道内的收敛变形只是围岩总变形的一部分。国内隧道工程随着机械水平的不断提高，其开挖方法也由多台阶分部开挖向全断面开挖转变，因此维持掌子面超前核心土的稳定也变得更加重视，对超前核心土的挤出变形监测也变得愈发重要。
发明内容
本发明的目的在于设计一种用于隧道全断面开挖掌子面超前核心土挤出变形的监测方法，判定超前核心土稳定性，为机械化全断面施工提供指导依据。
一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，属于隧道工程技术领域。其特征在于该监测方法是将一连串带有荧光测点的PVC测管在隧道洞外通过橡胶套管连接起来，打入掌子面前方超前核心土中，然后在不同的时间段利用三维激光扫描仪采集PVC测管内各测点的三维坐标，通过计算得出各测点的竖向位移及水平位移变化值，以此作为掌子面岩土体稳定性的判别依据之一。
具体使用方法如下：
一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，基于PVC测管和激光扫描仪，PVC测管由多个PVC螺纹管通过橡胶套管连接而成，每根PVC螺纹管的一端开放，另一端为半密封断面，且沿半密封断面的半圆的直径和半径设置T字交叉的荧光线，其交点作为测量隧道掌子面挤出变形的测点，包括以下步骤：
(1)施工准备：注浆管准备，PVC测管现场连接，连接时一根PVC螺纹管的半密封断面与相邻的PVC螺纹管的开放端相连，连接处使用橡胶套管套接固定；
(2)定位钻孔：沿掌子面竖向中轴线布设，钻孔数可根据围岩性质而定，钻孔长度以隧道断面直径的1.5～2倍为宜，钻孔尽可能保持与隧道纵向轴线水平或略微向上倾斜。
(3)安装测管：将注浆管与测管用铁丝捆绑在一起，插入钻孔内，至无法推动测管为止。
(4)注浆管注浆：注入水泥浆液使测管与周围土体粘结紧密结合。
(5)测量及数据分析：在不同时间段内读取各荧光测点距激光扫描仪的三维相对坐标，分析对比每个测点相邻两次监测数据的相对位移，以代表测点附近土体的沉降位移及水平位移。
有益效果
本发明能够有效监测掌子面前方核心土体挤出变形，操作简单、受人为操作及施工影响小、监测精度高。
附图说明
图1、本发明方法流程图
图2、PVC测管组装示意图；
图3a、掌子面钻孔定位示意图；
图3b、掌子面纵剖面钻孔剖面示意图；
图4、安装测管示意图；
图5、注浆加固测管示意图；
图6、三维激光扫描检测示意图。
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
具体实施例
本发明基于PVC测管和激光扫描仪，PVC测管由一连串的PVC螺纹管通过橡胶套管连接而成，图2所示为两根PVC螺纹管通过橡胶套管进行连接的示意图。每根PVC螺纹管的直径、长度可根据隧道地质情况及测量精度选定(包括0.5m,1m)，且PVC管的一端为半密封断面，沿半密封断面的半圆的直径和半径设置T字交叉的荧光线，其交点作为测点。
(1)施工准备：注浆管准备，根据PVC测管现场连接，连接时一根PVC螺纹管的半密封断面与相邻的PVC螺纹管的开放端相连，连接处使用橡胶套管套接固定；
(2)定位钻孔：如图3a、3b所示，沿掌子面竖向中轴线布设钻孔，本实施例中根据围岩性质确定钻孔数为2，围岩性质不同钻孔数也可而定，钻孔长度以隧道断面直径的1.5～2倍为宜，钻孔尽可能保持与隧道纵向轴线水平或略微向上倾斜。
(3)安装测管：将注浆管与测管用铁丝捆绑在一起，插入钻孔内，至无法推动测管为止。
(4)注浆管注浆：注入水泥浆液使测管与周围土体粘结紧密结合。
(5)测量及数据分析：根据监测需求，在不同时间段内读取测管内各荧光测点距激光扫描仪的三维相对坐标，分析对比每个测点相邻两次监测数据的相对位移，以代表测点附近土体的沉降位移及水平位移。
Claims (6)
1.一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，基于PVC测管和激光扫描仪，PVC测管由多个PVC螺纹管通过橡胶套管连接而成，每根PVC螺纹管的一端开放，另一端为半密封断面，且沿半密封断面的半圆的直径和半径设置T字交叉的荧光线，其交点作为测量隧道掌子面挤出变形的测点，其特征在于包括以下步骤：施工准备、定位钻孔、安装测管、注浆管注浆、测量及数据分析过程。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，其特征在于：
所述的施工准备包括：注浆管准备，PVC测管现场连接，连接时一根PVC螺纹管的半密封断面与相邻的PVC螺纹管的开放端相连，连接处使用橡胶套管套接固定。
3.根据权利要求1所述的一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，其特征在于：
所述的定位钻孔具体包括，沿掌子面竖向中轴线布设钻孔点，钻孔长度为隧道断面直径的1.5～2倍，钻孔方向保持与隧道纵向轴线水平。
4.根据权利要求1所述的一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，其特征在于：
所述的安装测管具体为：将注浆管与PVC测管用铁丝捆绑在一起，插入钻孔内，至无法推动测管为止。
5.根据权利要求1所述的一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，其特征在于：
所述的注浆管注浆(4)具体指注入水泥浆液使测管与周围土体粘结紧密结合。
6.根据权利要求1所述的一种用于隧道掌子面挤出变形监测方法，其特征在于：所述的测量及数据分析具体指在不同时间段内读取各荧光测点距激光扫描仪的三维相对坐标，分析对比每个测点相邻两次监测数据的相对位移，用以表征测点附近土体的沉降位移及水平位移。
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