CN114412484A - 一种叠落隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叠落隧道施工方法，该施工方法至少包括：利用盾构机进行下洞隧道的掘进施工；在下洞隧道叠落段洞口内部沿径向进行注浆；在下洞隧道内架设用于支撑的台车支撑体；利用盾构机进行上洞隧道的掘进施工，并使台车支撑体同步跟进于盾构机；在上洞隧道叠落段洞口内部沿径向进行注浆；其中，上洞隧道和下洞隧道径向内壁安装有衬砌管片，衬砌管片之上布设有若干沿上洞隧道和/或下洞隧道延伸方向间隙排布的分布式光纤传感器，且所述分布式光纤传感器配置为监测经掘进上洞隧道和/或下洞隧道所得任一监测断面处的应力变化。

Description

一种叠落隧道施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种叠落隧道施工方法。

背景技术

随着城市轨道交通的发展，在地铁建设中面临的主要问题为：受制于地下空间及站内换乘需要，地铁网线之间相互穿越的情况越发增多，尤其是近距离穿越既有线路的区间或车站工程将对既有地下结构造成不可避免的影响，增加施工难度及事故风险；而另一方面，随着地下空间利用率的显著提高，地铁线路的走向也非常有限，尤其是对于繁华市区，由于楼宇密集、客流量集中、商业繁忙，地下管线错综复杂，且密集地段的地铁施工常常与地面既有建筑物、地上与地下既有管线以及地面交通等多种因素有关。

对于后者，由于地下空间限制，以及既有结构物的存在，是无法采用常规的两孔隧道并行布置的方式的。由此，针对此种情形，叠落式隧道是工程人员常用的施工类型，叠落式隧道不仅穿越的地下空间走廊宽度及对地面影响范围小，还可减少穿越既有城市设施的次数。

CN109594992A公开了一种交叉重叠隧道修建方法，包括以下方法：首先完成对隧道施工修建的准备工作，再确定一号线a与一号线b隧道、二号线a与二号线b隧道修建挖掘的位置；按照“先下后上”的施工修建原则进行隧道修建；先将二号线隧道进行挖掘，再挖掘一号线隧道；按照上述的施工步骤挖通一号线a、一号线b、二号线a与二号线b的四线隧道，进行交叉重叠隧道的修建。

CN106089219A公开了一种叠交隧道盾构施工方法，包括：施工叠交隧道的上部区间隧道并对所述上部区间隧道进行同步注浆加固；对所述上部区间隧道周边的土体进行洞内注浆加固；在所述上部区间隧道内进行预加固措施；施工叠交隧道的下部区间隧道并对所述下部区间隧道进行同步注浆加固；对所述下部区间隧道周边的土体进行洞内注浆加固。

相较于普通双孔隧道施工，叠落盾构隧道属于小净距自身近接工程的一种，后实施的隧道对已建的隧道存在显著影响，例如表现为已建隧道在后建隧道的实施过程中，其周边荷载发生显著变化，从而引起内力和变形发生较大变化，存在较大施工风险，且随工程地质条件和叠落度的不同，沉降也有较大变化。然而，现有叠落隧道案例较少，关于此类工程的施工控制技术与方案也较不完善。故区间叠落段施工中防止既有已施隧道发生变形破坏、同时如何监测及控制地面沉降变形是叠落隧道施工中的难点问题。因此，现有技术仍有亟待解决的至少一个或多个技术问题。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种叠落隧道施工方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种叠落隧道施工方法，至少包括：

利用盾构机进行下洞隧道的掘进施工；

在下洞隧道叠落段洞口内部沿径向进行注浆；

在下洞隧道内架设用于支撑的台车支撑体；

利用盾构机进行上洞隧道的掘进施工，并使台车支撑体同步跟进于盾构机；

在上洞隧道叠落段洞口内部沿径向进行注浆；

其中，

上洞隧道和下洞隧道径向内壁安装有衬砌管片，衬砌管片之上布设有若干沿上洞隧道和/或下洞隧道延伸方向间隙排布的分布式光纤传感器，且分布式光纤传感器配置为监测经掘进上洞隧道和/或下洞隧道所得任一监测断面处的应力变化。

优选地，若干分布式光纤传感器之间通过导线彼此通信串联，且串接后的分布式光纤传感器以有线或无线方式通信耦连于一外部处理单元。

优选地，布设于衬砌管片之上的若干分布式光纤传感器是按照其彼此间的布置间隙随上洞隧道和下洞隧道延伸方向上的任一监测断面之间的垂直净距的增大或减小而线性/非线性递变的方式进行设置的。

优选地，各分布式光纤传感器间的布置间隙的线性/非线性递变与一能够反映上洞隧道和/或下洞隧道沿各自延伸方向上的各衬砌管片径向各点的受力及位移变化的线性/非线性函数相关。

优选地，该线性/非线性函数至少关联于上洞隧道和下洞隧道施工段的地质环境参数，上洞隧道与下洞隧道间的垂直净距和/或水平净距，上洞隧道与下洞隧道各自的长度、洞径以及衬砌管片的结构参数。

优选地，分布式光纤传感器的监测采样周期是按照与衬砌管片的预设形变幅度彼此关联的方式来设定的，并且预设形变幅度是处理单元同步记录随时间变化的衬砌管片的形变信息的启动事件。

优选地，处理单元能够基于有限元模型的模型数据按照将预设形变幅度与时间彼此关联的方式形成用于表征衬砌管片的形变收敛的第一形变曲线；

和基于分布式光纤传感器实时传输的关联于时间的形变幅度信息形成用于表征衬砌管片的形变收敛的第二形变曲线；

并且处理单元能够根据第一形变曲线与第二形变曲线间的差异，通过修正预设形变幅度的方式更新对应的第二形变曲线以判断衬砌管片的形变收敛情况。

优选地，基于上洞隧道和下洞隧道的叠落段和非叠落段彼此间的受力差异，第一形变曲线和第二形变曲线包括各自对应于叠落段和非叠落段的形变曲线。

优选地，第一形变曲线被划分为对应于叠落段的第一上洞叠落形变曲线和第一下洞叠落形变曲线，和对应于非叠落段的第一上洞非叠落形变曲线和第一下洞非叠落形变曲线。

优选地，第二形变曲线被划分为对应于叠落段的第二上洞叠落形变曲线和第二下洞叠落形变曲线，和对应于非叠落段的第二上洞非叠落形变曲线和第二下洞非叠落形变曲线。

优选地，通过分布式光纤传感器监测衬砌管片的形变所采用的预设形变幅度是根据随衬砌管片的实际形变幅度的增大而线性/非线性缩减对应的监测采样周期的方式来设定的。

优选地，处理单元能够基于修正后的预设形变幅度来更新对应的监测采样周期并同步更新第一形变曲线信息。

附图说明

图1是根据本发明实施例所述的一种优选实施方式的叠落隧道的断面示意图；

图2是一种优选实施方式的上洞隧道和下洞隧道叠落时的轴测示意图；

图3是根据本发明实施例所述的一种优选实施方式的注浆管的布置示意图；

图4是根据本发明实施例所述的一种优选实施方式的设置于下洞隧道中的台车支撑体的正视图以及侧视图；

图5是根据本发明实施例所述的一种优选实施方式的分布式光纤传感器于隧道内部的布置示意图；

图6示出了一种优选实施方式下的第一上洞叠落形变曲线和第一下洞叠落形变曲线的示意图。

附图标记列表

10：上洞隧道；20：下洞隧道；30：盾构机；40：台车支撑体；50：衬砌管片；60：注浆管；70：分布式光纤传感器。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

图1示出了在一种优选实施方式下通过盾构机30挖掘两条叠落隧道，即上洞隧道10和下洞隧道20时的断面示意图，以及图2示出了上洞隧道10和下洞隧道20以叠落方式延伸排布的轴测图。

为了便于理解，本发明将以图1-图2所示的两条叠落隧道，即上洞隧道10和下洞隧道20为例详细说明本发明的具体工作原理及步骤流程。

本发明提供了一种叠落隧道施工方法，至少包括：

利用盾构机30沿预设方向进行下洞隧道20的掘进施工；

在下洞隧道20叠落段洞口内部沿径向进行注浆以加固土体；

在下洞隧道20内部架设台车支撑体40以便于上洞隧道10的掘进施工；

利用盾构机30沿预设方向进行上洞隧道10的掘进施工，且位于下洞隧道20内的台车支撑体40与盾构机30同步跟进；

在上洞隧道10叠落段洞口内部沿径向进行注浆以加固土体。

特别地，在盾构机30的掘进过程中，将根据盾构机30于下洞隧道20和上洞隧道10中的覆土深度结合施工经验计算出盾构机30的主要工作参数，并在实际掘进过程中依据实际掘进状态调整盾构机30的参数。具体地，盾构机30的工作参数包括但不限于土压力、推进速度、刀盘转速以及刀盘扭矩和/或推力等。例如，在一些可选实施方式下，下洞隧道20土压控制值为1.0bar～1.2bar，上洞隧道10土压控制值为0.8bar～0bar；盾构机30的掘进速度例如可控制在20mm/min～40mm/min；刀盘转速例如控制在0.9rpm/min～1.1rpm/min；刀盘扭矩例如可控制在2500KN·m～4000KN·m，刀盘推力可控制在8000KN～16000KN。

根据一种优选实施方式，利用盾构机30沿预设方向进行下洞隧道20和/或上洞隧道10的掘进施工之步骤包括：利用盾构机30沿预设方向挖掘下洞隧道20或上洞隧道10，并沿下洞隧道20和/或上洞隧道10的延伸方向于其径向内壁安装加强型的衬砌管片50，其中，衬砌管片50与外侧地层之间的环形空隙可采用同步注浆的方式进行填充。具体地，如图3所示，可在下洞隧道20与上洞隧道10中心连线两侧的衬砌管片50处预留二次注浆孔(图中未示出)，并在二次注浆孔处设置注浆管60以向下洞隧道20和上洞隧道10之间的土体中注浆。

根据一种优选实施方式，注浆范围为中心连线向两侧偏移预设角度的土体范围。例如，下洞隧道20和上洞隧道10中心连线两侧30°范围，或是45°范围，或是60°范围内。优选地，注浆管60可采用花钢管。特别地，花钢管的规格尺寸应根据施工地段的地质环境及工程要求来确定。此外，注浆浆液可采用砂浆硬性浆液或是水泥-水玻璃双液浆。进一步地，注浆浆液的材料、配比及工艺应根据施工地段的地质水文、环境条件并结合工程要求来确定。注浆压力一般控制在0.3Mpa～0.5Mpa。同步注浆时应确保每一环均有浆液注入，以使得下洞隧道20和上洞隧道10之间所夹土体全部加固到位

根据一种优选实施方式，同步注浆可与盾构掘进同步进行，即在盾构机30向前推进并通过待注浆区域后，通过盾构机30尾端的注浆管60以自动控制或手动控制注浆的方式向下洞隧道20和上洞隧道10间所夹土体进行注浆，以填补衬砌管片50与地层土体间的空隙。

根据一种优选实施方式，对于处于预设风险范围的叠落段隧道，需要进行二次补浆。优选地，补浆浆液可采用单液水泥浆。补浆时，可以每两环进行一次补浆，且补浆范围在各衬砌管片50外侧预设的弧形范围之内。特别地，在盾构掘进过程中将依据隧道上方地表沉降的速率来控制二次补浆的时间及具体点位。例如，若隧道上方地表某一监测点的实际沉降速率大于预设沉降速率，则将对位于该监测点对应的地下隧道的衬砌管片50两侧预定范围内的若干其余衬砌管片50进行补浆处理，直至相应地表监测点的沉降速率低于预设沉降速率。

根据一种优选实施方式，待下洞隧道20掘进及同步注浆完毕，且在上洞隧道10施工前，在下洞隧道20洞内设置台车支撑体40以临时加固下洞隧道20，具体如图4所示。具体地，台车支撑体40可于导轨上行进，各独立台车可通过例如至少5个支撑点抵接至下洞隧道20的上半部隧道内壁之上，台车支撑体40可在外部驱动之下沿下洞隧道20的延伸方向行进，以在上洞隧道10内的盾构机30行进的同时，同步支撑下洞隧道20至少上半部分的隧道及其之上的土体，从而减轻上洞隧道10施工过程中对于其下方的下洞隧道20的影响。

根据一种优选实施方式，上洞隧道10的掘进过程可与下洞隧道20相同，并且在利用盾构机30沿预设方向挖掘上洞隧道10的同时，下洞隧道20内的台车支撑体40需要同步跟进。进一步地，在挖掘上洞隧道10的同时或是上洞隧道10挖掘完毕之后，可进行与用于加固下洞隧道20周边土体相同的注浆工艺，即通过在上洞隧道10相对于下洞隧道20一侧的至少部分衬砌管片50上预留的二次注浆孔，利用与二次注浆孔对接的注浆管60向上洞隧道10和下洞隧道20中心连线两侧预设范围内的所夹土体进行注浆，并且需根据地面相应监测点所测的沉降速率来调整注浆工艺。

特别地，在盾构隧道施工及后期运营过程中，由于受到衬砌管片50质量、衬砌管片50外侧注浆质量、地层环境及循环载荷等多种因素的共同影响，衬砌管片50极易发生结构开裂、漏水、纵向沉降以及整体形变等问题。而盾构隧道衬砌管片50整体形变的监测工作对于盾构隧道的施工及运营维护等方面具有显著意义。而目前衬砌管片50的形变监测常采用钢尺收敛仪或是激光扫描仪对选取断面进行监测，其中，钢尺收敛仪是通过钢尺测量隧道两侧壁面上的螺栓之间的距离，以基于该距离变化确定衬砌管片50形变收敛情况，而该方法完全依赖于人工操作，效率低下且精度极低，且可参考的测量点位十分有限，故参考价值不大；激光扫描仪是通过对基于激光扫描所获得的关于隧道断面的图像进行分析处理的方式来确定衬砌管片50具体的形变情况，然而隧道内部为半封闭空间，由于光线、气体及其它地层介质的干扰，使得激光扫描的收发过程受到极大程度的影响，也因此造成了监测效率及精度的下降。

根据一种优选实施方式，本发明提供了一种基于光学传感器的衬砌管片50形变的监测方法，以用于叠落隧道施工及后期运营过程中对衬砌管片50的形变监测。具体地，该监测方法包括：在沿上洞隧道10和/或下洞隧道20延伸方向上的若干预设监测断面之上布设以形状贴合于衬砌管片50方式设立的分布式光纤传感器70。优选地，各分布式光纤传感器70之间可通过导线(图中未示出)进行连接，并最终与盾构隧道洞口外的分析或处理设备以无线或有线方式通信耦连。图5示出了一种优选实施方式下分布式光纤传感器70于下洞隧道20内部的布置示意图。

众所周知，隧道开挖引起的地表沉降是由于开挖扰动原始地应力场而产生的二次应力迫使地应力场重新分布，以使原地层达到新的应力平衡，而在整个隧道开挖施工过程中，上、下两条隧道之间的垂直净距会影响挖掘两隧道时的周向土体以及衬砌管片50沿隧道径向和/或轴向方向上的受力分布，这导致处于不同净距的两条叠落隧道沿各自延伸方向上的若干衬砌管片50的受力及位移变化是不同的，故在布设分布式光纤传感器70于预设监测断面之处的衬砌管片50之上时，需要根据上洞隧道10和下洞隧道20之间的垂直净距来合理分配布设于各隧道内的若干预设监测断面之上的分布式光纤传感器70的数量及间距，从而使通过基于分布式光纤传感器70所采集到的监测值而计算出的衬砌管片50的形变收敛结果更加真实可信，能够全方位的反映出上洞隧道10和下洞隧道20各自的若干衬砌管片50所对应的监测断面处受力和/或位移变化，以及时有效确定风险部位。

根据一种优选实施方式，在本发明中，以下洞隧道20为例，布设于下洞隧道20衬砌管片50之上的若干分布式光纤传感器70是按照其彼此间的布置间隙随着下洞隧道20延伸方向上的任一监测断面与上洞隧道10之间的垂直净距的增大或减小而线性/非线性递变的方式进行设置的。具体地，各分布式光纤传感器70彼此之间的线性/非线性递变例如可以包括线性/非线性的递增或线性/非线性的递减，以及线性/非线性的增减交替等，而该线性/非线性递变则与具体的线性/非线性函数相关，并且该线性/非线性函数能够反映上洞隧道10和/或下洞隧道20挖掘过程中沿各自延伸方向上的各衬砌管片50径向各点的受力及位移变化。进一步地，该线性/非线性函数与地质环境参数，上洞隧道10与下洞隧道20之间的垂直净距、水平净距，上洞隧道10与下洞隧道20各自的长度、洞径，衬砌管片50的结构参数等因素有关，并且该线性/非线性函数可通过利用相关隧道工程模拟软件预先模拟上洞隧道10与下洞隧道20所在施工地段的地层环境及具体掘进工艺的方式获得。

优选地，之所以将分布式光纤传感器70按照与上洞隧道10和下洞隧道20彼此间的垂直净距相关联的方式进行设置，则是考虑到挖掘上洞隧道10或下洞隧道20的过程中，彼此叠落的上洞隧道10和下洞隧道20对彼此施工时的影响，尤其是对于叠落区段处的影响，由于上洞隧道10和下洞隧道20叠落区段处的水平净距已经很小，再随着垂直净距的不断变化，两隧道施工时通过其间土体介质所传导的扭矩、载荷或是机械作用力等都会因垂直净距的改变而影响着隧道整体结构的问题，而其中，衬砌管片50的形变稳定与隧道的安全稳定密不可分，因此通过监测衬砌管片50的形变来表征或演变对应监测断面处的受力和/或位移变化，对于隧道施工意义重大。

根据一种优选实施方式，例如在下洞隧道20挖掘且加固完毕之后，当挖掘上洞隧道10时，上洞隧道10对于既有下洞隧道20在沿下洞隧道20延伸方向上的受力影响与两者间的垂直净距的增大或缩减并非呈现完全线性或非线性的变化规律，也即是说，并非随着上洞隧道10和下洞隧道20间垂直净距的减小，就笼统地将分布式光纤传感器70的布置间隙减小，因为通常而言缩减的垂直净距可能会使得上洞隧道10和下洞隧道20之间受力影响更加明显，而反映在衬砌管片50之上的形变收敛也将加剧，故采取将分布式光纤传感器70布置得更加密集的方式，然而这也并非是完全正确的。

具体地，例如在上洞隧道10和下洞隧道20完全垂直叠落时，当上洞隧道10和下洞隧道20之间的垂直净距增大至第一垂直净距区间之时，既有下洞隧道20因上洞隧道10开挖的卸载作用而出现其结构内力减小的现象，且同时塑性区的分布范围缩小，以及下洞隧道20拱顶的地层位移也减小；而当上洞隧道10和下洞隧道20之间的垂直净距增大至第二垂直净距区间之时，既有下洞隧道20结构受力出现变化，即地层位移出现偏移和重叠，并且范围扩大，重叠部分位于同上洞隧道10中心连接的两侧至少部分范围内，同时塑性区也逐渐产生重叠且在下洞隧道20朝向于上洞隧道10的方向可能出现部分贯通；而当上洞隧道10和下洞隧道20之间的垂直净距增大至第三垂直净距区间之时，既有下洞隧道20的结构受力、地层位移和塑性区的分布可能与仅开挖单洞下洞隧道20的状态一致，即衬砌管片50结构的内力对称分布，拱顶及仰拱内侧受拉，其余外侧受拉。由此可见，上洞隧道10和下洞隧道20间的结构受力及位移变化与两者间的垂直净距并非完全规律的变化状态。

进一步地，对于上洞隧道10和下洞隧道20的叠落段和非叠落段而言，由于叠落部分的相互影响，以及叠落段和非叠落段之间水平净距、垂直净距的差异，上洞隧道10和下洞隧道20至少在各自的叠落段和非叠落段处的受力差异是比较大的，例如对于处于非叠落段内的上洞隧道10和下洞隧道20而言，随着垂直净距的缩减，由于至少在垂直方向上两者间几乎是不存在重叠的，因此两隧道间的相互干扰相较于叠落段可能是较弱的，因此可按照随着垂直净距的减小而线性/非线性缩减布置间隙的方式来布设分布式光纤传感器70；而另一方面，对于处于叠落段内的上洞隧道10和下洞隧道20而言，由于上洞隧道10与下洞隧道20在竖直方向上至少部分是重叠的，因此两者间的受力变化在经由其间所夹土体进行传导时，对于彼此的影响是比较强烈的，而此时若随着垂直净距的减小而线性/非线性缩减分布式光纤传感器70间的布置间隙，则并非是合适的，因为例如在下洞隧道20任一衬砌管片50处的分布式光纤传感器70所反映出的形变不一定是由于下洞隧道20的失稳所引起的，相反可能是由于上洞隧道10的结构异变而经由土体传导至该处的分布式光纤传感器70之上，因此对于叠落段而言，随着垂直净距的减小而缩减分布式光纤传感器70彼此间的布置间隙相反可能会使这种相互间的扰动被放大，从而影响判定的准确性。

由此，在本发明中，在上洞隧道10与下洞隧道20内的衬砌管片50之上布置分布式光纤传感器70之时，是基于一至少与上洞隧道10与下洞隧道20间的垂直净距相关的线性/非线性函数来配置的。在充分考虑到上洞隧道10与下洞隧道20的叠落段和非叠落段之间的垂直净距、水平净距对于施工或运营过程中两者受力影响的基础上，能够提升监测结果的准确性，并且降低监测干扰。进一步地，各分布式光纤传感器70的布置间隙可根据上洞隧道10与下洞隧道20间具体的垂直净距通过模型计算得出。

根据一种优选实施方式，现有技术在通过例如分布式光纤传感器70监测衬砌管片50的收敛形变以表征或映射隧道的结构稳定性时，布设于各监测断面处的分布式光纤传感器70的监测频率通常都是相同且固定的，而当衬砌管片50发生异常形变收敛或是超出形变阈值时，衬砌管片50结构裂缝、过度沉降而导致隧道塌落的风险骤增，但采集设备以及对应的处理单元只有在收到达到预设采样周期时的监测数据才能进行分析判断以确认衬砌管片50以及隧道的状态，使得异常数据的获取及处理存在一定滞后性，这对于盾构隧道的健康预警及风险评估等方面是极其不利的。

且进一步地，对于至少部分叠落的上洞隧道10与下洞隧道20而言，由于叠落段和非叠落段的实际受力具有显著差异，因此对于衬砌管片50形变的监测频率也应区别设置。其次，例如对于处于非叠落段范围内的上洞隧道10与下洞隧道20的至少部分水平净距和/垂直净距较大的隧道而言，此处盾构隧道的施工及运营安全程度相对较高，然而分布式光纤传感器70频繁采集并发送与衬砌管片50形变相关的数据至相关处理单元，使得此间的数据交互量骤增，这将加剧数据的延迟收发效应，对于盾构隧道的异常监测来说这是极其不利的，尤其当这种延迟效应持续累计后，通过分布式光纤传感器70所检测的衬砌管片50的形变收敛将是预期延迟误差的数倍，例如从毫秒级别的延迟增大至秒级别。

优选地，在本发明中，对于分布式光纤传感器70的检测频率，是按照以预设的衬砌管片50的形变幅度作为相应的监测采样周期来设定的，即跟随时间变化的形变信息是以衬砌管片50的预设形变幅度作为启动事件进行同步记录的。具体地，当衬砌管片50每产生单个预设形变幅度所用时间即为分布式光纤传感器70的监测采样周期，且当衬砌管片50的形变速率发生变化时，产生单个预设形变幅度所用的时间也会同步发生变化。进一步地，可将监测采样周期与预设形变幅度的比值作为衬砌管片50的预设形变幅度与时间相关的形变曲线，其中，纵坐标可表示监测采样周期，横坐标可表示预设形变幅度。因此，该形变曲线的斜率越大增表明衬砌管片50的形变速率越慢，安全度较高，反之斜率越小则表明衬砌管片50的形变速率越快，安全风险增大。

根据一种优选实施方式，基于至少部分叠落的上洞隧道10与下洞隧道20的叠落段和非叠落段的受力情况的不同，分布在叠落段和非叠落段范围内的分布式光纤传感器70在至少部分形变范围内的监测采样周期至少是不同的，例如对于处于同一垂直净距下的上洞隧道10与下洞隧道的叠落段和非叠落段两部分而言，叠落段内的分布式光纤传感器70的监测采样周期将小于非叠落段内的分布式光纤传感器70的初始监测采样周期，即基于叠落段内上洞隧道10与下洞隧道20两者彼此干扰的敏锐程度，在至少部分形变范围内，对于叠落段的衬砌管片50的形变监测更加密集频繁。

且优选地，无论是对于叠落段还是非叠落段而言，至少可随着上洞隧道10与下洞隧道20彼此间垂直净距的减小而相应减小初始监测采样周期。优选地，监测采样周期与衬砌管片50的预设形变幅度有关，而相应的预设形变幅度可根据上述的一至少与上洞隧道10与下洞隧道20间的垂直净距相关的线性/非线性函数来配置。

进一步地，通过分布式光纤传感器70监测衬砌管片50的形变所用的预设形变幅度可依据随衬砌管片50的实际形变幅度的增大而线性或非线性缩减对应的监测采样周期的方式来设定。特别地，随着衬砌管片50形变幅度的逐渐增大，衬砌管片50产生结构风险以及盾构隧道发生事故的概率就越大，故随着衬砌管片50的实际形变幅度的逐渐增大，将预设形变幅度逐渐减小，以缩短对应的监测采样周期，使得对于衬砌管片50的形变监测更加频繁。

根据一种优选实施方式，在基于预设形变幅度以通过分布式光纤传感器70监测衬砌管片50的形变时，与分布式光纤传感器70通信耦连的处理单元能够以修正预设形变幅度的方式来更新实际形变幅度与时间相关的第二形变曲线。具体地，与分布式光纤传感器70通信耦连的外部分析或处理设备存储有第一形变曲线，该第一形变曲线是基于已知的地质参数、上洞隧道10和下洞隧道20的结构参数(例如包括长度、洞径、彼此间的垂直净距及水平净距等)、衬砌管片50的结构参数(例如包括长度、宽度、厚度及材质等)以及施工工艺参数等信息通过有限元模型或数学模型所建立的。在相关信息相同或相似的状态下，衬砌管片50的形变速率是比较接近的，因此基于第一形变曲线有利于获取与衬砌管片50实际形变幅度相关的第二形变曲线近似的样本数据，以使得基于曲线斜率变化来预估衬砌管片50的第二形变曲线的变化更加准确可靠。进一步地，由于两盾构隧道叠落段和非叠落段的受力差异，叠落段和非叠落段的第一形变曲线和第二形变曲线是彼此不同的。

特别地，第一形变曲线可包括各自对应于上洞隧道10和下洞隧道20叠落段的第一上洞叠落形变曲线和第一下洞叠落形变曲线，和对应于上洞隧道10和下洞隧道20非叠落段的第一上洞非叠落形变曲线和第一下洞非叠落形变曲线；以及第二形变曲线可包括各自对应于上洞隧道10和下洞隧道20叠落段的第二上洞叠落形变曲线和第二下洞叠落形变曲线，和对应于上洞隧道10和下洞隧道20非叠落段的第二上洞非叠落形变曲线和第二下洞非叠落形变曲线。图6示出了一种优选实施方式下的第一上洞叠落形变曲线和第一下洞叠落形变曲线的示意图。需要理解的是，图中示意只是为了便于理解及说明，不应视为实际盾构隧道挖掘及监测过程中，衬砌管片50的形变收敛按照如图所示的方式进行变化，具体则应以实际的施工情况为准。

根据一种优选实施方式，当上洞隧道10和下洞隧道20各自叠落段和/或非叠落段内的衬砌管片50对应的第二形变曲线与相应的第一形变曲线产生差异时，外部处理单元可以修正预设形变幅度的方式来更新实际形变幅度与时间相关的第二形变曲线。具体地，例如处理单元将某一分布式光纤传感器70发送的若干预设形变幅度为x，时间单位为ms的形变信息彼此关联以形成第二形变曲线，当该第二形变曲线与数据库内预存的按照相同预设形变幅度与时间单位彼此关联形成的第一形变曲线存在差异之时，处理单元能够以减小预设形变幅度的方式来缩短该分布式光纤传感器70对应的监测采样周期。另外，处理单元能够以减小后的新的预设形变幅度来更新对应的第二形变曲线，使第二形变曲线的斜率变化更加明显；此外，处理单元也将基于新的预设形变幅度来更新第一形变曲线，以使第一形变曲线和第二形变曲线之间斜率差异的比较结果于相应的显示部上输出时，会更加直观明显。

根据一种优选实施方式，通过区别设置分布在上洞隧道10与下洞隧道20的叠落段和非叠落段内的分布式光纤传感器70监测采样周期，能够更加准确地获取沿盾构隧道延伸方向上的各衬砌管片50处的形变收敛情况，以及时确定具体的风险点位，从而对盾构隧道的结构稳定进行有效评估；同时可选择只传输与衬砌管片50的预设形变幅度相关的数据至处理单元，以有效减少数据交互量，降低监测处理延时，从而及时作出风险预警。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种叠落隧道施工方法，其特征在于，至少包括：

利用盾构机(30)进行下洞隧道(20)的掘进施工；

在所述下洞隧道(20)叠落段洞口内部沿径向进行注浆；

在所述下洞隧道(20)内架设用于支撑的台车支撑体(40)；

利用所述盾构机(30)进行上洞隧道(10)的掘进施工，并使所述台车支撑体(40)同步跟进于盾构机(30)；

在所述上洞隧道(10)叠落段洞口内部沿径向进行注浆；

其中，

所述上洞隧道(10)和下洞隧道(20)径向内壁安装有衬砌管片(50)，所述衬砌管片(50)之上布设有若干沿所述上洞隧道(10)和/或下洞隧道(20)延伸方向间隙排布的分布式光纤传感器(70)，且所述分布式光纤传感器(70)配置为监测经掘进上洞隧道(10)和/或下洞隧道(20)所得任一监测断面处的应力变化。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，若干所述分布式光纤传感器(70)之间通过导线彼此通信串联，且串接后的所述分布式光纤传感器(70)以有线或无线方式通信耦连于一外部处理单元。

3.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，布设于所述衬砌管片(50)之上的若干分布式光纤传感器(70)是按照其彼此间的布置间隙随所述上洞隧道(10)和下洞隧道(20)延伸方向上的任一监测断面之间的垂直净距的增大或减小而线性/非线性递变的方式进行设置的。

4.根据权利要求1～3任一项所述的施工方法，其特征在于，所述线性/非线性递变与一能够反映所述上洞隧道(10)和/或下洞隧道(20)沿各自延伸方向上的各衬砌管片(50)径向各点的受力及位移变化的线性/非线性函数相关。

5.根据权利要求1～4任一项所述的施工方法，其特征在于，所述线性/非线性函数至少关联于所述上洞隧道(10)和下洞隧道(20)施工段的地质环境参数，所述上洞隧道(10)与下洞隧道(20)间的垂直净距和/或水平净距，所述上洞隧道(10)与下洞隧道(20)各自的长度、洞径以及所述衬砌管片(50)的结构参数。

6.根据权利要求1～5任一项所述的施工方法，其特征在于，所述分布式光纤传感器(70)的监测采样周期是按照与衬砌管片(50)的预设形变幅度彼此关联的方式来设定的，并且所述预设形变幅度是处理单元同步记录随时间变化的所述衬砌管片(50)的形变信息的启动事件。

7.根据权利要求1～6任一项所述的施工方法，其特征在于，所述处理单元能够基于有限元模型的模型数据按照将预设形变幅度与时间彼此关联的方式形成用于表征衬砌管片(50)的形变收敛的第一形变曲线；

和基于所述分布式光纤传感器(70)实时传输的关联于时间的形变幅度信息形成用于表征衬砌管片(50)的形变收敛的第二形变曲线；

并且所述处理单元能够根据所述第一形变曲线与第二形变曲线间的差异，通过修正所述预设形变幅度的方式更新对应的第二形变曲线以判断所述衬砌管片(50)的形变收敛情况。

8.根据权利要求1～7任一项所述的施工方法，其特征在于，基于所述上洞隧道(10)和下洞隧道(20)的叠落段和非叠落段彼此间的受力差异，所述第一形变曲线和第二形变曲线包括各自对应于叠落段和非叠落段的形变曲线，其中，

所述第一形变曲线被划分为对应于所述叠落段的第一上洞叠落形变曲线和第一下洞叠落形变曲线，和对应于所述非叠落段的第一上洞非叠落形变曲线和第一下洞非叠落形变曲线；

所述第二形变曲线被划分为对应于所述叠落段的第二上洞叠落形变曲线和第二下洞叠落形变曲线，和对应于所述非叠落段的第二上洞非叠落形变曲线和第二下洞非叠落形变曲线。

9.根据权利要求1～8任一项所述的施工方法，其特征在于，通过所述分布式光纤传感器(70)监测衬砌管片(50)的形变所采用的预设形变幅度是根据随所述衬砌管片(50)的实际形变幅度的增大而线性/非线性缩减对应的监测采样周期的方式来设定的。

10.根据权利要求1～9任一项所述的施工方法，其特征在于，所述处理单元能够基于修正后的所述预设形变幅度来更新对应的监测采样周期并同步更新第一形变曲线信息。

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