CN116558696A - 一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法 - Google Patents

一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116558696A
CN116558696A CN202310841659.9A CN202310841659A CN116558696A CN 116558696 A CN116558696 A CN 116558696A CN 202310841659 A CN202310841659 A CN 202310841659A CN 116558696 A CN116558696 A CN 116558696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
soil
pipeline
pressure
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310841659.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116558696B (zh
Inventor
刘四进
史林肯
魏英杰
王军
王华伟
余云翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway 14th Bureau Group Shield Engineering Co Ltd
China Railway 14th Bureau Group Co Ltd
Original Assignee
China Railway 14th Bureau Group Shield Engineering Co Ltd
China Railway 14th Bureau Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway 14th Bureau Group Shield Engineering Co Ltd, China Railway 14th Bureau Group Co Ltd filed Critical China Railway 14th Bureau Group Shield Engineering Co Ltd
Priority to CN202310841659.9A priority Critical patent/CN116558696B/zh
Publication of CN116558696A publication Critical patent/CN116558696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116558696B publication Critical patent/CN116558696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/032Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing
    • B08B9/0321Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing using pressurised, pulsating or purging fluid
    • B08B9/0325Control mechanisms therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/003Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18Special adaptations of signalling or alarm devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

本发明公开了一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法,属于盾构隧道工程技术领域。本发明的水土压力监测装置具有防淤堵功能,可选择对应措施对管路进行冲洗或排淤,保证了测量精度。同时,采用本申请的水土压力监测装置以及对应的布置方案,可监测施工过程中作用于盾体上的水压力、土压力和总压力大小及分布,保证了高水压、深覆土条件下隧道施工的安全。本发明还公开了相适配的安全预警系统,监测水土压力监测装置的工作状态:判断水土压力监测装置是否存在泄露或者淤堵,进一步保证了高水压、深覆土条件下隧道施工的安全和高效。

Description

一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法
技术领域
本发明属于盾构隧道工程技术领域,具体涉及一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法。
背景技术
盾构法因其安全高效、对环境影响小、地层适应性强、机械化程度高等优点,被广泛应用于城市轨道交通、地下通道、综合管廊等基础设施的建设。随着盾构施工技术的不断提高,盾构隧道频繁穿越“江、河、湖、海”等水下复杂区域,并且向深大隧道方向发展。高水压、大埋深等工况更容易导致盾尾密封失效、突水涌泥等事故,因此亟需一种监测装置和监测方案能够精确监测施工过程中作用于盾壳的水土压力。
通过调研发现,盾构施工过程水土压力监测面临着以下问题:目前少有盾构机在盾壳上安装水土压力监测装置,因此目前尚未有成熟可靠的监测装置布置方案;若直接在盾壳上安装水压传感器极易造成传感器淤堵;若在盾壳上直接安装压力传感器则监测到为水土总压力,无法精确监测到作用在盾壳上的水压力和土压力。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题,提供一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法。
本发明采用以下技术方案:一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,安装在盾壳上;所述水土压力监测系统包括:
水土压力监测装置,按照预定要求布置在盾壳上;所述水土压力监测装置用于监测施工过程中盾壳承受的水压力p w 、土压力p s 和总压力p,以及水压力p w 、土压力p s 和总压力p的分布情况;所述水土压力监测装置具有防淤堵功能;
安全预警系统,连接于所述水土压力监测装置;所述安全预警系统被设置为监测水土压力监测装置的工作状态:判断水土压力监测装置是否存在泄露或者淤堵。
在进一步的实施例中,所述水土压力监测装置包括:
若干个注浆孔,沿径向分布在所述盾壳上;
至少一组水压力监测装置和总压力传感器,可拆卸的安装在对应的注浆孔内;所述水压力监测装置和总压力传感器用于监测对应位置处的水压力p w 和总压力p
则,所述土压力p s 通过以下公式计算得到:p s =p-p w
在进一步的实施例中,所述水压力监测装置至少包括以下工作模式:监测模式、冲洗模式、排淤模式和自动关闭模式。
在进一步的实施例中,所述水压力监测装置包括:
引浆管路,其一端螺纹连接于对应的注浆孔;
四通接头,其第一接口连接于所述引浆管路的另一端;
水压传感器,螺纹连接于所述四通接头的第二接口;
排淤管路,其一端连接于所述四通接头的第三接口;
冲洗管路,其一端连接于所述四通接头的第四接口;其中,所述引浆管路、排淤管路和冲洗管路分别设置有对应的进浆控制球阀、排淤控制球阀和冲洗控制球阀。
在进一步的实施例中,所述总压力传感器的受压面与盾壳外壁之间留有预定距离;
对应注浆孔的内侧设置有第二接头管和连接于所述第二接头管的堵头球阀。
在进一步的实施例中,当安全预警系统监测到水压传感器的读数变化不显著,但总压力传感器的读数变化显著,则水土压力监测装置出现淤堵,将其由监测模式切换为冲洗模式或排淤模式;
当安全预警系统监测到水压传感器的读数骤升,并且水压传感器读数超过预警值,将其由监测模式切换为自动关闭模式;反之,继续保持监测模式;
当安全预警系统监测到水压传感器的读数骤降,若总压力传感器的读数变化不同步,即水压力监测装置存在泄露,将其由监测模式切换为自动关闭模式;
当安全预警系统监测到需要更换水压传感器时,将其由监测模式切换为自动关闭模式。
在进一步的实施例中,若引浆管路畅通,排淤管路和冲洗管路均处于关闭状态,则地下水作用于水压传感器,水压力监测装置为监测模式;
若引浆管路发生淤堵,则开通清洗管路,对引浆管路进行冲洗;若冲洗第一预定时长之后仍存在淤堵,则先关闭引浆控制球阀,再开通清洗管路和排淤管路,将泥沙从排淤管路排出。
在进一步的实施例中,若冲洗第二预定时长之后,水压传感器的读数仍为异常状态,则对引浆管路进行拆卸,通过外力完成清淤处理。
使用如上所述的盾构施工过程用的水土压力监测系统的监测方法,至少包括以下步骤:
步骤一、水土压力监测装置的布置:基于监测需求于盾壳上选定至少一个安装位置,在安装位置处对应安装水土压力监测装置,每组水土压力监测装置内的水压力监测装置和总压力传感器处于同一高度;
步骤二、水压力p w 、土压力p s 和总压力p的获取:控制引浆管路处于畅通状态,压力水流经引浆管路作用于水压传感器,即可测得对应高度的水压力p w
获取安装在对应高度的总压力传感器的读数,即为对应高度的总压力p;则,土压力p s 通过以下公式计算得到:p s =p-p w
若安全预警系统监测到水压传感器的读数变化不显著,且总压力传感器的读数变化显著,则执行步骤三;
若安全预警系统监测到水压传感器的读数骤升,且水压传感器的读数超过预警值,则执行步骤四;若安全预警系统监测到水压传感器的读数骤降,且总压力传感器的读数变化不同步则执行步骤四,并报警;
步骤三、若引浆管路发生淤堵,则开通清洗管路,对引浆管路进行冲洗;若冲洗第一预定时长之后仍存在淤堵,则先关闭进浆控制球阀,再开通清洗管路和排淤管路,将泥沙从排淤管路排出;若冲洗第二预定时长之后,水压传感器的读数仍为异常状态,则对引浆管路进行拆卸,通过外力完成清淤处理;待水压传感器和总压力传感器的读数正常后,开启进浆控制球阀,执行步骤二;
步骤四、关闭引浆管路上的进浆控制球阀,进行检查与维护;执行步骤二。
在进一步的实施例中,未安装有水土压力监测装置的注浆孔作为预留孔,若当前安装位置对应的注浆孔发生严重淤堵,则使用预留孔重新布置所需的水土压力监测装置;所述严重淤堵为泥沙从排淤管路排出后,水压传感器的读数仍为异常状态的情况;
若盾构穿越风险源,则通过预留孔向盾壳内注入所需材料,控制地层沉降。
本发明的有益效果:本发明与现有技术相比具有以下优点:本发明的水土压力监测装置具有防淤堵功能,通过控制引浆管路、排淤管路和冲洗管路的工作状态,实现对引浆管路的冲洗与排淤,防止水土压力监测装置的淤堵,同时进一步保证测量精度。本发明的水土压力监测装置包括水土压力监测装置和总压力传感器,两者配合测出施工过程中作用于盾体上的水压力、土压力及总压力。
同时,通过观察水土压力监测装置和总压力传感器的读数变化,判断当前水土压力监测装置的工状态,并做出对应的措施,换言之,在实时读取所需数据时,还可以做到实时监测与维护,建立了关于水土压力监测装置的安全预警系统。
本发明还提出了盾壳的水土压力监测装置的布置方案,可以监测施工过程中盾壳上的水压力、土压力及总压力大小及分布,保证了高水压、深覆土条件下隧道施工的安全。
附图说明
图1为实施例1的盾构隧道过程中盾体水、土压力分布示意图。
图2为实施例1的盾体结构横断面示意图。
图3为实施例1的防淤堵盾构施工水压力监测装置。
图4为实施例1的总压力传感器安装细节图。
图5为实施例1的安全预警系统工作流程图。
图6为实施例2的水压监测装置和总压力传感器布置方案。
图1至图6中的各标注为:盾壳1、注浆孔2、水压力监测装置3、总压力传感器4、第一接头管5、进浆控制球阀6、引浆管7、四通接头8、水压传感器9、第四接头管10、第三接头管11、冲洗控制球阀12、冲洗软管13、排淤控制球阀14、排淤软管15、止水胶带16、第二接头管17、堵头球阀18、拱顶处水压力监测点19-1、拱肩处水压力监测点19-2、拱腰处水压力监测点19-3、拱顶处总压力监测点20-1、拱肩处总压力监测点20-2、拱腰处总压力监测点20-3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
实施例1
如图1所示,盾构施工过程中,盾壳1要承受地层土压力p s 和水压力p w ,两者之和为作用在盾体上的总压力p,本实施例通过研发的水土压力监测装置和对应的布置方案,监测水压力p w 、土压力p s 和总压力p在盾壳1上的分布。在本实施例中,盾壳1也可称为盾体,下文均使用盾壳1进行描述。
本实施例公开的盾构施工过程用的水土压力监测系统,用于安装在盾壳1上。水土压力监测系统包括:水土压力监测装置和安全预警系统。其中,水土压力监测装置按照预定要求布置在盾壳1上,用于监测施工过程中盾壳1承受的水压力p w 、土压力p s 和总压力p,以及水压力p w 、土压力p s 和总压力p的分布情况。在实施例中水土压力监测装置具有防淤堵功能,防止水土压力监测装置的淤堵,同时进一步保证测量精度。安全预警系统则连接于水土压力监测装置,用于监测水土压力监测装置的工作状态:判断水土压力监测装置是否存在泄露或者淤堵。
水土压力监测装置在盾壳上的布置如图2所示,盾壳1的一周有若干个径向注浆孔,即通过注浆孔2实现盾壳1径向的内、外连通,用于传递水压力。部分或者全部注浆孔2内安装有多组可拆卸的水土压力监测装置,其中,每组水土压力监测装置包括安装在相同高度的水压力监测装置3和总压力传感器4,水压力监测装置3和总压力传感器4用于监测对应位置处的水压力p w 和总压力p。在本实施例中,可拆卸安装为螺纹连接,举例说明:注浆孔2内设有内螺纹,水压力监测装置3和总压力传感器4通过螺纹安装在注浆孔内,实现与盾壳1之间的连接关系。
基于上述描述,对应位置处的土压力p s 通过以下公式计算得到:p s =p-p w
在进一步的实施例中,如图3所示,具有防淤功能的水压力监测装置3包括:引浆管路、排淤管路、冲洗管路、水压传感器和四通接头8。其中,引浆管路的一端螺纹连接于对应的注浆孔2,另一端连接于四通接头8的第一接口;排淤管路和冲洗管路分别连通于四通接头8的第三接口和第二接口;水压传感器通过螺纹连接于所述四通接头8的第二接口。为了更好的阐述本实施例中的水压力监测装置3,以下对引浆管路、排淤管路和冲洗管路做进一步的解释说明。
引浆管路包括:第一接头管5,其尺寸和螺纹参数取决于盾壳1上径向注浆孔2的大小。第一接头管5的一端螺纹连接于注浆孔2,并在连接处设置有止水胶带16,通过止水胶带16实现密封连接。第一接头管5的另一端安装有进浆控制球阀6,进浆控制球阀6同时与引浆管7的一端连接,引浆管7的另一端连接于四通接头8的第一接口。在本实施例中,进浆控制球阀控制注浆孔的开关,以便于更换水压传感器9;引浆管7主要起到传递水压力的作用(在监测时,引浆管7内需充满水),同时还可以起到延缓淤堵的作用。
在另一个实施例中,冲洗管路包括:与四通接头8的第四接口连接的第四接头管10,第四接头管10上安装有冲洗控制球阀12,冲洗控制球阀12同时连接有冲洗软管13。冲洗管路的设置是为了在必要时对引浆管路进行冲洗。冲洗控制球阀12除了控制冲洗管路的状态,也是为了防止泥沙通过引浆管7进入冲洗软管13。
在另一个实施例中,排淤管路包括:连接于所述四通接头8的第三接口的第三接头管11,安装在第三接头管11上的排淤控制球阀14,与排淤控制球阀14连接的排淤软管15。
基于上述描述,水压力监测装置3包括以下工作模式:监测模式、冲洗模式、排淤模式和自动关闭模式。其工作原理如下:通过第一接头管5实现水压力监测装置3与盾壳1的连接,通过进浆控制球阀6控制盾壳1内外连通。盾构施工过程中,打开进浆控制球阀6测量施工水压,压力水流经引浆管7作用于水压传感器9,即可测得水压力p w ,此过程即为监测模式。换言之,此时引浆管路畅通,排淤管路和冲洗管路均处于关闭状态,地下水作用于水压传感器。
若水压监测装置发生淤堵且为轻微淤堵时,则打开冲洗控制球阀12,冲洗水流经冲洗软管13、第四接头管10对引浆管7进行有效冲洗,即为清洗模式。换言之,此时清洗管路开通。本实施例中的轻微淤堵即为通过清洗便可使管路通畅的情况。
若水压监测装置发生淤堵且淤堵较为严重,即冲洗第一预定时长之后仍存在淤堵,则先关闭进浆控制球阀6,再打开冲洗控制球阀12和排淤控制球阀14,使冲洗管路和排淤管路保持畅通,将淤泥从淤泥管路排出,即为排淤模式。换言之,此时通清洗管路和排淤管路同时开通。本实施例中的第一预定时长基于实际淤堵情况而定,因此可根据需求实时调整。
若发生严重的淤堵或者水压传感器9需要更换时,则关闭进浆控制球阀6,即为自动关闭模式。当处于自动关闭模式时,可通过更换引浆管7、或者更换水压传感器9解决对应的问题。若连接进浆控制球阀6的第一接头管5和注浆孔发生严重淤堵,可通过将引浆管7卸下,利用工具,对进浆控制球阀6进行疏通,疏通后关闭进浆控制球阀6,安装监测装置后继续监测。其中严重淤堵则为冲洗第二预定时长之后,水压传感器的读数仍为异常状态。需要说明的是,第二预定时长为基于实际淤堵情况而定,因此可根据需求实时调整。且异常状态表示水压传感器的读数未恢复正常的显示,仍为淤堵情况的数值。
如图4所示,总压力传感器4安装在注浆孔内,为了减少总压力传感器4的磨损,总压力传感器4的受压面要低于盾壳1外侧一定尺寸。为了保证连接安全,传感器采用螺纹结合防水胶带连接。为了增加安全储备,在盾构注浆孔2内侧设置第二接头管17和堵头球阀18,若总压力传感器4出现连接失效的情况,可以通过关闭堵头球阀18防止泥沙涌入。
结合上述描述,通过对比水压传感器9和总压力传感器4的读数判断传感器系统的状态,若水压传感器读数与总压力传感器4读数变化不同步,则说明水压力监测装置3处于淤堵或者泄露状态,如水压传感器装置在正常监测的过程中引浆管7应处于高水压状态。若存在泄露处则水压会出现急剧下降,根据此原理提出了装置的安全预警系统,若传感器监测压力骤降,则引起报警,同时自动关闭进浆控制球阀。本实施例中的急剧下降和骤降为数值的下降速度超出了预期速度。
如图5所示,本实施例的安全预警系统的工作原理如下,当安全预警系统监测到水压传感器的读数变化不显著,但总压力传感器4的读数变化显著,则水土压力监测装置出现淤堵,将其由监测模式切换为冲洗模式或排淤模式。本实施例中的读数变化显著为变化差值超出了预期差值,反之,变化不显著为变化差值小于预期差值。
当安全预警系统监测到水压传感器的读数骤升且水压传感器9的读数超过预警值,将其由监测模式切换为自动关闭模式;反之,继续保持监测模式。
当安全预警系统监测到水压传感器的读数骤降,若总压力传感器4的读数变化不同步,即水土压力监测装置存在泄露,将其由监测模式切换为自动关闭模式。并发出警报,待人工检查完毕后继续监测。
当安全预警系统监测到需要更换水压传感器9时,将其由监测模式切换为自动关闭模式。
本实施例通过具有防淤堵功能与安全预警系统相互配合,对作用在盾体上的总压力、水压力和土压力进行系统监测。
实施例2
采用实施例1所述的水土压力监测系统,本实施例提供了水土压力监测方法,包括以下步骤:
步骤一、水土压力监测装置的布置:基于监测需求于盾壳1上选定至少一个安装位置,在安装位置处对应安装水土压力监测装置,每组水土压力监测装置内的水压力监测装置3和总压力传感器4处于同一高度。举例说明:如图6所示,水压力监测装置3和总压力传感器4在盾壳1上的布置方案,分别选择前、后相邻两排的注浆孔作为安装监测装置的位置,选定了拱顶处水压力监测点19-1、拱肩处水压力监测点19-2、拱腰处水压力监测点19-3、拱顶处总压力监测点20-1、拱肩处总压力监测点20-2、拱腰处总压力监测点20-3,分别监测拱顶位置、拱肩位置和拱腰位置处的水压力、土压力和总压力。
步骤二、水压力p w 、土压力p s 和总压力p的获取:控制引浆管路处于畅通状态,压力水流经引浆管路作用于水压传感器9,即可测得对应高度的水压力p w 。获取安装在对应高度的总压力传感器4的读数,即为对应高度的总压力p;则,土压力p s 通过以下公式计算得到:p s =p-p w
换言之,在拱顶处水压力监测点19-1安装水压力监测装置3测得到拱顶位置的水压力,在拱顶处总压力监测点20-1安装总压力传感器4测得到拱顶处的总压力,利用式p s =p-p w 可得到拱顶位置的土压力。同理可以得到拱肩位置和拱腰位置的水压力、土压力。
若安全预警系统监测到水压传感器的读数变化不显著,且总压力传感器4的读数变化显著,则执行步骤三;
若安全预警系统监测到水压传感器的读数骤升且水压传感器9的读数超过预警值,则执行步骤四;若安全预警系统监测到水压传感器的读数骤降,且总压力传感器4的读数变化不同步则执行步骤四,并报警;
步骤三、若引浆管路发生淤堵,则开通清洗管路,对引浆管路进行冲洗;若冲洗第一预定时长之后仍存在淤堵,则先关闭进浆控制球阀6,再开通清洗管路和排淤管路,将泥沙从排淤管路排出;若冲洗第二预定时长之后,水压传感器的读数仍为异常状态,则对引浆管路进行有效拆卸,通过外力完成清淤处理;待水压传感器和总压力传感器4的读数正常后,执行步骤二;
步骤四、关闭引浆管路上的进浆控制球阀6,进行检查与维护;执行步骤二。
在进一步的实施例中,未安装有水土压力监测装置的注浆孔作为预留孔,若当前安装位置对应的注浆孔发生严重淤堵,则使用预留孔重新布置所需的水土压力监测装置;若盾构穿越风险源,则通过预留孔向盾壳1内注入所需材料,控制地层沉降。严重淤堵为泥沙从排淤管路排出后,水压传感器的读数仍为异常状态的情况。

Claims (10)

1.一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,安装在盾壳上;其特征在于,所述水土压力监测系统包括:
水土压力监测装置,按照预定要求布置在盾壳上;所述水土压力监测装置用于监测施工过程中盾壳承受的水压力p w 、土压力p s 和总压力p,以及水压力p w 、土压力p s 和总压力p的分布情况;所述水土压力监测装置具有防淤堵功能;
安全预警系统,连接于所述水土压力监测装置;所述安全预警系统被设置为监测水土压力监测装置的工作状态:判断水土压力监测装置是否存在泄露或者淤堵。
2.根据权利要求1所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,其特征在于,所述水土压力监测装置包括:
若干个注浆孔,沿径向分布在所述盾壳上;
至少一组水压力监测装置和总压力传感器,可拆卸的安装在对应的注浆孔内;所述水压力监测装置和总压力传感器用于监测对应位置处的水压力p w 和总压力p
则,所述土压力p s 通过以下公式计算得到:p s =p-p w
3.根据权利要求2所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,其特征在于,所述水压力监测装置至少包括以下工作模式:监测模式、冲洗模式、排淤模式和自动关闭模式。
4.根据权利要求2所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,其特征在于,所述水压力监测装置包括:
引浆管路,其一端螺纹连接于对应的注浆孔;
四通接头,其第一接口连接于所述引浆管路的另一端;
水压传感器,螺纹连接于所述四通接头的第二接口;
排淤管路,其一端连接于所述四通接头的第三接口;
冲洗管路,其一端连接于所述四通接头的第四接口;其中,所述引浆管路、排淤管路和冲洗管路分别设置有对应的进浆控制球阀、排淤控制球阀和冲洗控制球阀。
5.根据权利要求2所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,其特征在于,所述总压力传感器的受压面与盾壳外壁之间留有预定距离;
对应注浆孔的内侧设置有第二接头管和连接于所述第二接头管的堵头球阀。
6.根据权利要求3所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,其特征在于,当安全预警系统监测到水压传感器的读数变化不显著,但总压力传感器的读数变化显著,则水土压力监测装置出现淤堵,将其由监测模式切换为冲洗模式或排淤模式;
当安全预警系统监测到水压传感器的读数骤升,并且水压传感器读数超过预警值,将其由监测模式切换为自动关闭模式;反之,继续保持监测模式;
当安全预警系统监测到水压传感器的读数骤降,若总压力传感器的读数变化不同步,即水压力监测装置存在泄露,将其由监测模式切换为自动关闭模式;
当安全预警系统监测到需要更换水压传感器时,将其由监测模式切换为自动关闭模式。
7.根据权利要求4所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,其特征在于,
若引浆管路畅通,排淤管路和冲洗管路均处于关闭状态,则地下水作用于水压传感器,水压力监测装置为监测模式;
若引浆管路发生淤堵,则开通清洗管路,对引浆管路进行冲洗;若冲洗第一预定时长之后仍存在淤堵,则先关闭引浆控制球阀,再开通清洗管路和排淤管路,将泥沙从排淤管路排出。
8.根据权利要求4所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测系统,其特征在于,若冲洗第二预定时长之后,水压传感器的读数仍为异常状态,则对引浆管路进行拆卸,通过外力完成清淤处理。
9.一种盾构施工过程用的水土压力监测方法,使用如权利要求1至8中任意一项所述的盾构施工过程用的水土压力监测系统;其特征在于,所述水土压力监测方法包括以下步骤:
步骤一、水土压力监测装置的布置:基于监测需求于盾壳上选定至少一个安装位置,在安装位置处对应安装水土压力监测装置,每组水土压力监测装置内的水压力监测装置和总压力传感器处于同一高度;
步骤二、水压力p w 、土压力p s 和总压力p的获取:控制引浆管路处于畅通状态,压力水流经引浆管路作用于水压传感器,即可测得对应高度的水压力p w
获取安装在对应高度的总压力传感器的读数,即为对应高度的总压力p;则,土压力p s 通过以下公式计算得到:p s =p-p w
若安全预警系统监测到水压传感器的读数变化不显著,且总压力传感器的读数变化显著,则执行步骤三;
若安全预警系统监测到水压传感器的读数骤升,且水压传感器的读数超过预警值,则执行步骤四;若安全预警系统监测到水压传感器的读数骤降,且总压力传感器的读数变化不同步则执行步骤四,并报警;
步骤三、若引浆管路发生淤堵,则开通清洗管路,对引浆管路进行冲洗;若冲洗第一预定时长之后仍存在淤堵,则先关闭进浆控制球阀,再开通清洗管路和排淤管路,将泥沙从排淤管路排出;若冲洗第二预定时长之后,水压传感器的读数仍为异常状态,则对引浆管路进行拆卸,通过外力完成清淤处理;待水压传感器和总压力传感器的读数正常后,开启进浆控制球阀,执行步骤二;
步骤四、关闭引浆管路上的进浆控制球阀,进行检查与维护;执行步骤二。
10.根据权利要求9所述的一种盾构施工过程用的水土压力监测方法,其特征在于,未安装有水土压力监测装置的注浆孔作为预留孔,若当前安装位置对应的注浆孔发生严重淤堵,则使用预留孔重新布置所需的水土压力监测装置;所述严重淤堵为泥沙从排淤管路排出后,水压传感器的读数仍为异常状态的情况;
若盾构穿越风险源,则通过预留孔向盾壳内注入所需材料,控制地层沉降。
CN202310841659.9A 2023-07-11 2023-07-11 一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法 Active CN116558696B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310841659.9A CN116558696B (zh) 2023-07-11 2023-07-11 一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310841659.9A CN116558696B (zh) 2023-07-11 2023-07-11 一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116558696A true CN116558696A (zh) 2023-08-08
CN116558696B CN116558696B (zh) 2023-09-26

Family

ID=87493283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310841659.9A Active CN116558696B (zh) 2023-07-11 2023-07-11 一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116558696B (zh)

Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0782984A (ja) * 1993-06-29 1995-03-28 Goro Kuno 流動化処理工法
JP2002188082A (ja) * 2000-12-19 2002-07-05 Fudo Constr Co Ltd 泥水及びその製造方法
JP2011226105A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Kajima Corp トンネル施工方法およびシールド機
CN103161470A (zh) * 2011-12-13 2013-06-19 上海市基础工程有限公司 盾构长距离穿越大口径管线的施工方法
CN105258824A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 白云 一种盾构隧道水土压力监测棒
US20160289577A1 (en) * 2008-04-30 2016-10-06 Xyleco, Inc. Processing biomass and petroleum containing materials
CN106932124A (zh) * 2017-03-10 2017-07-07 中铁十四局集团有限公司 压力传感器及土体压力监测装置
CN108548683A (zh) * 2018-03-23 2018-09-18 北京交通大学 用于盾构模型试验机的土压力监测系统及试验方法
CN207937180U (zh) * 2018-03-23 2018-10-02 北京交通大学 用于盾构模型试验机的土压力监测系统
CN108729430A (zh) * 2018-04-23 2018-11-02 河海大学 一种防淤堵型孔压计及使用方法
CN108756910A (zh) * 2018-05-13 2018-11-06 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置和施工方法
CN108918012A (zh) * 2018-07-16 2018-11-30 中铁十四局集团有限公司 一种用于地铁盾构隧道围岩扰动应力监测方法
CN208220785U (zh) * 2018-05-13 2018-12-11 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置
CN109506814A (zh) * 2018-11-29 2019-03-22 国家电网公司 一种盾构隧道水土压力监测设备的防水装置及安装方法
CN110792443A (zh) * 2019-11-25 2020-02-14 中铁隧道局集团有限公司 盾构隧道穿越海底浅覆盖淤泥及淤泥质粘土施工方法
CN110863833A (zh) * 2019-11-22 2020-03-06 中铁隧道局集团有限公司 一种隧道盾构掘进始发端头孤石区盾构机的掘进参数的控制工艺
CN211824858U (zh) * 2020-04-20 2020-10-30 郑州大学 一种盾构始发/到达段隧道周围地层水土压力监测装置
CN111877299A (zh) * 2020-08-06 2020-11-03 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种基于封闭膜的高精度孔隙水压力计
CN213360101U (zh) * 2020-03-19 2021-06-04 厦门大学 一种用于盾构机的水土压力监测器与水土压力监测系统
CN213390063U (zh) * 2020-07-07 2021-06-08 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置
US20210301660A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Bridge & Tunnel Engineering Company of the Third Engineering Group Co. Ltd. of China Railway Construction method for making water-rich sand layer shield over cross existing line and underneath cross sewage push pipe at close range
CN214471449U (zh) * 2021-01-08 2021-10-22 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种用于竖向界面的土压力计主动顶出式安装结构
CN114737978A (zh) * 2022-04-27 2022-07-12 中铁十四局集团有限公司 一种盾构机尾部密封压力监测结构、系统及反馈调节方法
CN217813467U (zh) * 2022-04-27 2022-11-15 中铁十四局集团有限公司 一种盾构机尾部密封压力监测结构及系统

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0782984A (ja) * 1993-06-29 1995-03-28 Goro Kuno 流動化処理工法
JP2002188082A (ja) * 2000-12-19 2002-07-05 Fudo Constr Co Ltd 泥水及びその製造方法
US20160289577A1 (en) * 2008-04-30 2016-10-06 Xyleco, Inc. Processing biomass and petroleum containing materials
JP2011226105A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Kajima Corp トンネル施工方法およびシールド機
CN103161470A (zh) * 2011-12-13 2013-06-19 上海市基础工程有限公司 盾构长距离穿越大口径管线的施工方法
CN105258824A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 白云 一种盾构隧道水土压力监测棒
CN106932124A (zh) * 2017-03-10 2017-07-07 中铁十四局集团有限公司 压力传感器及土体压力监测装置
CN108548683A (zh) * 2018-03-23 2018-09-18 北京交通大学 用于盾构模型试验机的土压力监测系统及试验方法
CN207937180U (zh) * 2018-03-23 2018-10-02 北京交通大学 用于盾构模型试验机的土压力监测系统
CN108729430A (zh) * 2018-04-23 2018-11-02 河海大学 一种防淤堵型孔压计及使用方法
CN208220785U (zh) * 2018-05-13 2018-12-11 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置
CN108756910A (zh) * 2018-05-13 2018-11-06 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 一种智能预警式土压平衡盾构超前注浆装置和施工方法
CN108918012A (zh) * 2018-07-16 2018-11-30 中铁十四局集团有限公司 一种用于地铁盾构隧道围岩扰动应力监测方法
CN109506814A (zh) * 2018-11-29 2019-03-22 国家电网公司 一种盾构隧道水土压力监测设备的防水装置及安装方法
CN110863833A (zh) * 2019-11-22 2020-03-06 中铁隧道局集团有限公司 一种隧道盾构掘进始发端头孤石区盾构机的掘进参数的控制工艺
CN110792443A (zh) * 2019-11-25 2020-02-14 中铁隧道局集团有限公司 盾构隧道穿越海底浅覆盖淤泥及淤泥质粘土施工方法
CN213360101U (zh) * 2020-03-19 2021-06-04 厦门大学 一种用于盾构机的水土压力监测器与水土压力监测系统
US20210301660A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Bridge & Tunnel Engineering Company of the Third Engineering Group Co. Ltd. of China Railway Construction method for making water-rich sand layer shield over cross existing line and underneath cross sewage push pipe at close range
CN211824858U (zh) * 2020-04-20 2020-10-30 郑州大学 一种盾构始发/到达段隧道周围地层水土压力监测装置
CN213390063U (zh) * 2020-07-07 2021-06-08 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置
CN111877299A (zh) * 2020-08-06 2020-11-03 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种基于封闭膜的高精度孔隙水压力计
CN214471449U (zh) * 2021-01-08 2021-10-22 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种用于竖向界面的土压力计主动顶出式安装结构
CN114737978A (zh) * 2022-04-27 2022-07-12 中铁十四局集团有限公司 一种盾构机尾部密封压力监测结构、系统及反馈调节方法
CN217813467U (zh) * 2022-04-27 2022-11-15 中铁十四局集团有限公司 一种盾构机尾部密封压力监测结构及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李雪,周顺华,宫全美,陈长江: "《大断面深埋高水压地铁盾构隧道周边土压力作用模式评价》", 《岩土力学》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116558696B (zh) 2023-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101063958B1 (ko) 터널 작용수압 제어장치
CN106640100B (zh) 一种改良的盾构主驱动hbw油脂注入装置及其控制方法
KR101933091B1 (ko) 유입수 조절 가능한 터널 시스템 및 그 제어 방법
CN104018511A (zh) 一种地下工程排水抗浮装置的施工工艺
JP5338064B2 (ja) 井戸及び井戸内の地下水の酸化を防止する方法、並びに非常用井戸の構築方法及びその方法で構築された非常用井戸
CN116558696B (zh) 一种盾构施工过程用的水土压力监测系统及方法
CN212078217U (zh) 一种隧道纵向排水管道清淤装置
CN214334581U (zh) 一种泥水仓泥浆密度检测系统及泥水盾构机
CN102562080A (zh) 泥水盾构反循环疏通堵塞泥浆门的方法和系统
CN110241788A (zh) 一种水库坝身涵管改造结构及施工方法
CN206495678U (zh) 一种改良的盾构主驱动hbw油脂注入装置
JP2007247200A (ja) 泥水シールド装置
CN109184618B (zh) 用于打钻注浆堵水及预防突水溃砂溃浆的装置及方法
CN103526769A (zh) 谷肩堆积体边坡智能排水系统及排水方法
CN108612546B (zh) 一种封闭环境下水平注浆施工方法
JP3435529B2 (ja) 揚水試験方法
CN214344875U (zh) 一种水利工程用防堵管道
CN110017142A (zh) 基于冻结施工的隧道安全的应急管理方法
JP4861782B2 (ja) 地盤の削孔方法
CN111763534A (zh) 锁斗系统运行控制系统及方法
CN209227570U (zh) 地层降水施工装置
CN214116726U (zh) 基于抗浮盲沟的自动监测与应急处理耦合装置
JP7449638B2 (ja) 泥水式シールド掘進機の管理画面
CN208605710U (zh) 隧道涌水量调控装置
JP3648663B2 (ja) 廃棄物処分施設

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant