CN111119251A - 一种顶管工作井水平变形测量系统和测量方法 - Google Patents

一种顶管工作井水平变形测量系统和测量方法 Download PDF

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马保松
王靖
张鹏
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Abstract

本发明提供一种顶管工作井水平变形测量系统和测量方法，通过选用收敛仪作为测量仪器，通过冲击电锤在支护结构钻孔后将膨胀螺钉打入支护结构作为测点，利用收敛仪机械传递位移的工作原理测量工作井的水平变形，并将测量值与规范要求进行对比分析，判断支护结构的受力状况，确保顶管工作井在工作井施工、顶管施工过程中的安全，解决了钻孔灌注桩支护结构顶管工作井桩身位移测点易被堵塞、破坏导致测量数据不精确的问题，完善了顶管工作井测量的方法，能够在其他测点被破坏后及时准确的弥补测量数据，保证施工安全。

Description

一种顶管工作井水平变形测量系统和测量方法
技术领域
本发明涉及非开挖工程技术领域，尤其涉及一种顶管工作井水平变形测量系统和测量方法。
背景技术
顶管工作井是顶管施工中很重要的一部分，一般采用钻孔灌注桩支护结构的顶管工作井其内径较大、埋深较深，其结构的安全是施工管控的重要环节，因此必须通过必要的监测方法保证顶管工作井的安全。现有监测方法是通过在钻孔灌注桩中预埋设测斜管并采用测斜仪监测桩身的水平位移，但在大埋深顶管工作井施工过程中，预埋设的测斜管有一定几率在混凝土浇筑、破桩、桩顶结构施工过程中被破坏，且在顶管施工时需要破除洞门位置，钻孔灌注桩内测斜管底部会被破坏，无法正常测量。因此，探索一种便捷且测点不易被破坏的顶管工作井水平变形测量方法是确保顶管工作井安全施工的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种顶管工作井水平变形测量系统和测量方法，旨在判断支护结构的受力状况，确保顶管工作井在工作井施工、顶管施工过程中的安全。
本发明的实施例提供一种顶管工作井水平变形测量系统，包括收敛仪以及多对固定件；
每对所述固定件固定于顶管工作井内的支护结构相对的两侧壁上，成对的两个所述固定件位于同一高度，所述固定件具有与所述收敛仪的挂钩相适配的配合部，所述收敛仪的挂钩与所述配合部配合以使所述收敛仪与所述固定件可拆卸连接，所述收敛仪的两个所述挂钩与每对所述固定件连接，用以测量所述顶管工作井的变形程度。
进一步地，所述支护结构内由上至下设有多个圈梁支撑，所述支护结构上端设有至少一对所述固定件，所述固定件位于最上方的所述圈梁支撑的上方，每相邻两个所述圈梁支撑之间设有至少一对所述固定件。
进一步地，所述支护结构上端和每相邻两个所述圈梁支撑之间均设有两对所述固定件，两对所述固定件的连线方向相垂直，其中一对所述固定件的连线方向与顶管轴向平行。
进一步地，所述支护结构下端设有供顶管穿过的孔洞，所述支护结构下端设有至少一对所述固定件，所述固定件位于最下方的所述圈梁支撑与所述孔洞之间。
进一步地，所述支护结构下端设有两对所述固定件，两对所述固定件的连线方向相垂直，其中一对所述固定件的连线方向与顶管轴向平行。
本发明的实施例提供一种顶管工作井水平变形测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1在顶管工作井开挖过程中，在支护结构相对的侧壁上逐层设置多对固定件，成对的两个所述固定件位于同一高度，所述固定件具有与收敛仪的挂钩相适配的配合部；
S2利用收敛仪的两个挂钩与所述配合部相配合以连接成对的两个所述固定件，调节所述收敛仪的螺母以改变所述收敛仪机体长度可产生对钢尺恒定的张力；
S3利用所述收敛仪测量成对的两个所述固定件之间的距离，以得到成对的两个所述固定件之间的相对位移；
S4若所述相对位移小于或等于规范要求变形值，则判定顶管工作井结构稳定，若所述相对位移大于所述规范要求变形值，则判定顶管工作井结构变形较大。
进一步地，步骤S1中，利用冲击电锤在所述支护结构上钻多个监测孔，在各所述监测孔内安装所述固定件。
进一步地，步骤S1中，所述固定件为膨胀螺钉，利用铁锤将所述膨胀螺钉锤入所述监测孔内。
进一步地，步骤S4之后，还包括：
S5根据监测规范确定预警值，所述相对位移超过所述预警值时，及时通知施工方以采取应对措施。
进一步地，步骤S5包括，根据监测规范确定预警值，所述相对位移大于预设值时，所述预设值小于所述预警值，提高监测频率，所述相对位移超过所述预警值及时通知施工方。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过选用收敛仪作为测量仪器，在支护结构上设有固定件，利用收敛仪机械传递位移的工作原理测量顶管工作井的水平变形量，并将测量值与规范要求进行对比分析，判断支护结构的受力状况，确保顶管工作井在顶管工作井施工、顶管顶进过程中的安全，解决了顶管工作井桩身位移测点易被堵塞、破坏导致测量数据不精确的问题，完善了顶管工作井测量的方法，能够在其他测点被破坏后及时准确的弥补测量数据，保证施工安全。
附图说明
图1是本发明提供的顶管工作井水平变形测量系统一实施例的结构示意图；
图2是图1中顶管工作井水平变形测量系统的俯视结构示意图。
图中：1-支护结构，2-圈梁支撑，3-挂钩，4-固定件，5-收敛仪，6-顶管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参见图1和图2，本发明的实施例提供一种顶管工作井水平变变形测量系统，包括收敛仪5以及多对固定件4。
每对所述固定件4固定于顶管工作井内的支护结构1相对的两侧壁上，成对的两个所述固定件4位于同一高度，所述固定件4具有与所述收敛仪5的挂钩3相适配的配合部。所述收敛仪5的挂钩3与所述配合部配合以使所述收敛仪5与所述固定件4可拆卸连接，所述收敛仪5的两个所述挂钩3与每对所述固定件4连接，用以测量所述顶管工作井的变形程度。本实施例中，所述支护结构1与所述固定件4相对的位置设有监测孔，所述固定件4为膨胀螺钉，固定于所述监测孔内，膨胀螺钉的钩头以形成所述配合部。
根据顶管工作井的监测经验，在所述支护结构1最容易发生变形的位置设置至少一对所述固定件4，以获取更准确的变形情况。本实施例中，所述支护结构1内由上至下设有多个圈梁支撑2，所述支护结构1上端设有至少一对所述固定件4，所述固定件4位于最上方的所述圈梁支撑2的上方，每相邻两个所述圈梁支撑2之间设有至少一对所述固定件4，根据顶管工作井的监测经验，支护结构1在设有圈梁支撑2的部位，不容易发生变形，而在未设有圈梁支撑2的部位，容易发生变形，因此在圈梁支撑2上方和相邻圈梁支撑2之间设有固定件4，可监测顶管工作井的变形情况。进一步地，所述支护结构1上端和每相邻两个所述圈梁支撑2之间均设有两对所述固定件4，两对所述固定件4的连线方向相垂直，其中一对所述固定件4的连线方向与顶管6轴向平行，可监测顶管工作井在上述两个方向上的收敛变形情况。在顶管工作井开挖过程中，逐层在支护结构1上设监测孔，监测孔位于相邻两个圈梁支撑2之间，并在监测孔中固定膨胀螺钉，可监测顶管工作井开挖过程中顶管工作井水平变变形情况。
所述支护结构1下端设有供顶管6穿过的孔洞，所述支护结构1下端设有至少一对所述固定件4，所述固定件4位于最下方的所述圈梁支撑2与所述孔洞之间。进一步地，所述支护结构1下端设有两对所述固定件4，两对所述固定件4的连线方向相垂直，其中一对所述固定件4的连线方向与顶管6轴向平行。在顶管工作井开挖完成后，在支护结构1上需开挖一个孔洞，以便顶管6从孔洞中顶进地层内，在最下方的所述圈梁支撑2与所述孔洞之间设有固定件4，可监测在顶管6顶进过程中顶管工作井水平变变形情况。
通过选用收敛仪5作为测量仪器，在支护结构1上设有固定件4，利用收敛仪5机械传递位移的工作原理测量顶管工作井的水平变形量，并将测量值与规范要求进行对比分析，判断支护结构1的受力状况，确保顶管工作井在顶管工作井施工、顶管6顶进过程中的安全，解决了顶管工作井桩身位移测点易被堵塞、破坏导致测量数据不精确的问题，完善了顶管工作井测量的方法，能够在其他测点被破坏后及时准确的弥补测量数据，保证施工安全。
本发明的实施例还提供一种顶管工作井水平变变形测量方法，包括以下步骤：
S1在顶管工作井开挖过程中，在支护结构1相对的侧壁上逐层设置多对固定件4，成对的两个所述固定件4位于同一高度，所述固定件4具有与收敛仪5的挂钩3相适配的配合部；
具体的，在顶管工作井开挖过程中，利用冲击电锤在所述支护结构1上钻多个监测孔，在各所述监测孔内安装所述固定件4，监测孔位于相邻两个圈梁支撑2之间，在顶管工作井开挖完成后，利用冲击电锤在所述支护结构1上钻多个监测孔，监测孔位于最下方的所述圈梁支撑2与所述孔洞之间，所述固定件4为膨胀螺钉，利用铁锤将所述膨胀螺钉锤入所述监测孔内。
S2利用收敛仪5的两个挂钩3与所述配合部相配合以连接成对的两个所述固定件4，调节所述收敛仪5的螺母以改变所述收敛仪5机体长度可产生对钢尺恒定的张力；
S3在所述顶管工作井变形前后，分别利用所述收敛仪5测量成对的两个所述固定件4之间的距离，以得到成对的两个所述固定件4之间的相对位移；
具体的，当A、B两点随时间发生相对位移时，在不同时间所测得不同读数的差值就是A、B两点间的相对位移，示例性的，D0为首次数显读数，L0为首次钢尺长度读数，Dn为第n次数显读数，Ln为第n次钢尺长度读数则A、B两测点间的相对位移为S＝(D0+L0)-(Dn+Ln)。对顶管工作井开挖过程中的测量，应该从上到下，按照钻孔灌注桩支护的顶管工作井开挖进度实时布置监测点，并且在每次开挖时增加测量频率。
S4若所述相对位移小于或等于规范要求变形值，则判定顶管工作井结构稳定，若所述相对位移大于所述规范要求变形值，则判定顶管工作井结构变形较大。
S5根据监测规范确定预警值，所述相对位移超过所述预警值时，及时通知施工方以采取应对措施。
具体的，根据监测规范确定预警值，所述相对位移大于预设值时，所述预设值小于所述预警值，提高监测频率，所述相对位移超过所述预警值及时通知施工方。
本发明提供的的测量方法相对现有技术相比更为简便，可单人完成，节约工时，后期处理数据简单、结果准确、经济可靠；所布置的监测点布置简单，且不易被破坏，即使被破坏后，也方便重新布置；适用于当前任何形状(圆形、矩形、类矩形)的钻孔灌注桩支护结构1的的顶管工作井。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种顶管工作井水平变形测量系统，其特征在于，包括收敛仪以及多对固定件；
每对所述固定件固定于顶管工作井内的支护结构相对的两侧壁上，成对的两个所述固定件位于同一高度，所述固定件具有与所述收敛仪的挂钩相适配的配合部，所述收敛仪的挂钩与所述配合部配合以使所述收敛仪与所述固定件可拆卸连接，所述收敛仪的两个所述挂钩与每对所述固定件连接，用以测量所述顶管工作井的变形程度。
2.如权利要求1所述的顶管工作井水平变形测量系统，其特征在于，所述支护结构内由上至下设有多个圈梁支撑，所述支护结构上端设有至少一对所述固定件，所述固定件位于最上方的所述圈梁支撑的上方，每相邻两个所述圈梁支撑之间设有至少一对所述固定件。
3.如权利要求2所述的顶管工作井水平变形测量系统，其特征在于，所述支护结构上端和每相邻两个所述圈梁支撑之间均设有两对所述固定件，两对所述固定件的连线方向相垂直，其中一对所述固定件的连线方向与顶管轴向平行。
4.如权利要求1所述的顶管工作井水平变形测量系统，其特征在于，所述支护结构下端设有供顶管穿过的孔洞，所述支护结构下端设有至少一对所述固定件，所述固定件位于最下方的所述圈梁支撑与所述孔洞之间。
5.如权利要求4所述的顶管工作井水平变形测量系统，其特征在于，所述支护结构下端设有两对所述固定件，两对所述固定件的连线方向相垂直，其中一对所述固定件的连线方向与顶管轴向平行。
6.一种顶管工作井水平变形测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1在顶管工作井开挖过程中，在支护结构相对的侧壁上逐层设置多对固定件，成对的两个所述固定件位于同一高度，所述固定件具有与收敛仪的挂钩相适配的配合部；
S2利用收敛仪的两个挂钩与所述配合部相配合以连接成对的两个所述固定件，调节所述收敛仪的螺母以改变所述收敛仪机体长度可产生对钢尺恒定的张力；
S3利用所述收敛仪测量成对的两个所述固定件之间的距离，以得到成对的两个所述固定件之间的相对位移；
S4若所述相对位移小于或等于规范要求变形值，则判定顶管工作井结构稳定，若所述相对位移大于所述规范要求变形值，则判定顶管工作井结构变形较大。
7.如权利要求6所述的顶管工作井水平变形测量方法，其特征在于，步骤S1中，利用冲击电锤在所述支护结构上钻多个监测孔，在各所述监测孔内安装所述固定件。
8.如权利要求7所述的顶管工作井水平变形测量方法，其特征在于，步骤S1中，所述固定件为膨胀螺钉，利用铁锤将所述膨胀螺钉锤入所述监测孔内。
9.如权利要求1所述的顶管工作井水平变形测量方法，其特征在于，步骤S4之后，还包括：
S5根据监测规范确定预警值，所述相对位移超过所述预警值时，及时通知施工方以采取应对措施。
10.如权利要求9所述的顶管工作井水平变形测量方法，其特征在于，步骤S5包括，根据监测规范确定预警值，所述相对位移大于预设值时，所述预设值小于所述预警值，提高监测频率，所述相对位移超过所述预警值及时通知施工方。
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