CN205154262U - 浅埋隧道施工用围岩变形监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，包括上位机、多组分别布设在多个隧道监测断面上的围岩变形监测点、对多组围岩变形监测点的围岩变形数据分别进行测试的围岩变形测试装置、将围岩变形测试装置测试出的围岩变形信息同步上传至上位机进行存储的无线传输装置和多个分别与上位机相接的查询终端，围岩变形测试装置与无线传输装置连接，且无线传输装置以无线通信方式与上位机进行通信；每组围岩变形监测点均包括一组地表沉降观测点和一组对隧道内部围岩变形进行监测的隧道内部围岩变形监测点。本实用新型结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能对浅埋隧道的围岩变形进行全面、有效监测，并且所监测数据后期查询简便。
Description
技术领域
本实用新型属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种浅埋隧道施工用围岩变形监测系统。
背景技术
随着铁路客运专线隧道工程施工技术的开发，监控量测已成为隧道施工中保证施工质量、施工安全的重要技术措施。监控量测作为施工工序中不可缺少的内容，它不仅检测各施工阶段围岩和支护结构状态，确保施工安全，而且可作为调整初期支护设计参数，确定二次衬砌和仰拱的施作时间，了解施工对附近建筑物的影响，提供反馈信息，作为信息化设计的依据；同时，积累资料为以后的设计、施工提供参考。随着科技的不断进步，利用计算机网络等手段，通过信息化管理平台，及时收集施工过程中围岩的变形数据，并以此指导现场施工，对于推进当前隧道工程建设的健康发展具有重要现实意义。但现如今，隧道施工过程中大多都采用的是传统监控量测方法，主要依靠人为完成监控量测及记录，费工费时，并且难以避免人为干预和造假，数据的真实性、及时性和完整性不能得到有效保证，数据后期查询不便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能对所施工浅埋隧道的围岩变形进行全面、有效监测，并且所监测数据后期查询简便。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：包括上位机、多组分别布设在所施工浅埋隧道的多个隧道监测断面上的围岩变形监测点、对多组所述围岩变形监测点的围岩变形数据分别进行测试的围岩变形测试装置、将所述围岩变形测试装置测试出的围岩变形信息同步上传至上位机进行存储的无线传输装置和多个分别与上位机相接的查询终端，所述围岩变形测试装置与无线传输装置连接，且无线传输装置以无线通信方式与上位机进行通信；多组所述围岩变形监测点的结构均相同且其沿所施工浅埋隧道的纵向延伸方向由前至后布设；
每组所述围岩变形监测点均包括一组地表沉降观测点和一组对所施工浅埋隧道的内部围岩变形进行监测的隧道内部围岩变形监测点，每组所述围岩变形监测点均布设在同一个所述隧道监测断面上，所述隧道监测断面为所施工浅埋隧道的隧道横断面；
每组所述地表沉降观测点均包括2M+1个由左至右布设在所施工浅埋隧道上方地表上的地表沉降观测点，2M+1个所述地表沉降观测点包括1个位于所施工浅埋隧道的隧道中线上的中部地表沉降监测点、M个均位于所述隧道中线左侧的左侧地表沉降监测点和M个均位于所述隧道中线左侧的右侧地表沉降监测点，其中M为正整数且M≥3；M个所述左侧地表沉降监测点和M个所述右侧地表沉降监测点呈对称布设，M个所述左侧地表沉降监测点中位于最左侧的左侧地表沉降监测点为左端监测点，所述左端监测点与所述隧道中线之间的间距不小于A，其中A＝H0+B，H0为所施工浅埋隧道的埋深，B为所施工浅埋隧道的开挖宽度；
每组所述隧道内部围岩变形监测点均布设在对所施工浅埋隧道进行支护的同一榀支护钢架上，所述支护钢架包括对所施工浅埋隧道的拱墙进行支护的钢拱架和位于所施工浅埋隧道底部的隧底加固钢架，所述隧底加固钢架的左右两端分别固定在所述钢拱架的左右两侧拱脚上；所述钢拱架由对所施工浅埋隧道的拱部进行支撑的拱部钢架和左右两个对所施工浅埋隧道的左右两侧边墙分别进行支撑的侧部钢架连接而成，两个所述侧部钢架对称布设在拱部钢架的左右两侧下方；每组所述隧道内部围岩变形监测点均包括一个拱顶下沉观测点、两个上水平净空收敛观测点和两个下水平净空收敛观测点，所述拱顶下沉观测点布设在拱部钢架的中部；两个所述上水平净空收敛观测点对称布设在拱部钢架的左右两侧下部，两个所述下水平净空收敛观测点对称布设在两个所述侧部钢架的中部；
所述围岩变形测试装置为全站仪；每个所述地表沉降观测点、每个所述拱顶下沉观测点、每个所述上水平净空收敛观测点和每个所述下水平净空收敛观测点上均设置有一个供全站仪观测的观测标。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：所述无线传输装置为智能手机。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：所述上位机(8)和查询终端均为PC机。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：所述拱顶下沉观测点和水平净空收敛观测点上所设置的观测标均为一个焊接固定在支护钢架上的平直钢筋节段。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：前后相邻两个所述隧道监测断面之间的间距为L；当所施工浅埋隧道的围岩等级为Ⅲ级时，L＝30m～50m；当所施工浅埋隧道的围岩等级为Ⅳ级时，L≤10m；当所施工浅埋隧道的围岩等级为V级或Ⅵ级时，L≤5m。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：每个所述侧部钢架均由上钢架节段和位于上钢架节段下方的下钢架节段连接而成，所述下水平净空收敛观测点布设在上钢架节段的下部。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：所述上钢架节段与下钢架节段之间通过拱架连接板进行连接，所述下水平净空收敛观测点位于所述拱架连接板上方且其与所述拱架连接板之间的竖向距离为0.5m～1m。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：所述的M＝5～7。
上述浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征是：M个所述左侧地表沉降监测点中相邻两个所述左侧地表沉降监测点之间的间距从右至左逐渐增大，M个所述右侧地表沉降监测点中相邻两个所述右侧地表沉降监测点之间的间距从左至右逐渐增大。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、设计合理且使用操作简便，省工省时，投入成本较低。
2、能对所施工浅埋隧道的多个隧道监测断面上的围岩变形情况进行监测，每个隧道监测断面上的各围岩变形监测点布设位置设计合理且布设简便，包括一组地表沉降观测点和一组对所施工浅埋隧道的内部围岩变形进行监测的隧道内部围岩变形监测点，每组隧道内部围岩变形监测点均布设在对所施工浅埋隧道进行支护的同一榀支护钢架上，且每组隧道内部围岩变形监测点均包括一个拱顶下沉观测点、两个上水平净空收敛观测点和两个下水平净空收敛点。
3、使用效果好且实用价值高，能对所施工浅埋隧道的围岩变形情况进行全面、有效监测，并能将所监测数据进行同步上传与存储，确保浅埋暗挖隧道的施工过程安全可靠，并且能有效解决传统监控量测方法存在的费工费时、难以避免人为干预和造假、数据后期查询不便以及数据的真实性、及时性和完整性不能得到有效保证等问题。
综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能对所施工浅埋隧道的围岩变形进行全面、有效监测，并且所监测数据后期查询简便。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路框图。
图2为本实用新型一组围岩变形监测点的布设位置示意图。
附图标记说明:
1—地表沉降观测点；2—所施工浅埋隧道；3—支护钢架；
3-1—隧底加固钢架；3-2—拱部钢架；3-3—上钢架节段；
3-4—下钢架节段；4—拱顶下沉观测点；
5—上水平净空收敛观测点；6—下水平净空收敛观测点；
7—全站仪；8—上位机；9—无线传输装置；
10—查询终端。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括上位机8、多组分别布设在所施工浅埋隧道2的多个隧道监测断面上的围岩变形监测点、对多组所述围岩变形监测点的围岩变形数据分别进行测试的围岩变形测试装置、将所述围岩变形测试装置测试出的围岩变形信息同步上传至上位机8进行存储的无线传输装置9和多个分别与上位机8相接的查询终端10，所述围岩变形测试装置与无线传输装置9连接，且无线传输装置9以无线通信方式与上位机8进行通信。多组所述围岩变形监测点的结构均相同且其沿所施工浅埋隧道的纵向延伸方向由前至后布设。
每组所述围岩变形监测点均包括一组地表沉降观测点1和一组对所施工浅埋隧道的内部围岩变形进行监测的隧道内部围岩变形监测点，每组所述围岩变形监测点均布设在同一个所述隧道监测断面上，所述隧道监测断面为所施工浅埋隧道的隧道横断面。
每组所述地表沉降观测点1均包括2M+1个由左至右布设在所施工浅埋隧道上方地表上的地表沉降观测点1，2M+1个所述地表沉降观测点1包括1个位于所施工浅埋隧道2的隧道中线上的中部地表沉降监测点、M个均位于所述隧道中线左侧的左侧地表沉降监测点和M个均位于所述隧道中线左侧的右侧地表沉降监测点，其中M为正整数且M≥3；M个所述左侧地表沉降监测点和M个所述右侧地表沉降监测点呈对称布设，M个所述左侧地表沉降监测点中位于最左侧的左侧地表沉降监测点为左端监测点，所述左端监测点与所述隧道中线之间的间距不小于A，其中A＝H0+B，H0为所施工浅埋隧道2的埋深，B为所施工浅埋隧道2的开挖宽度。
每组所述隧道内部围岩变形监测点均布设在对所施工浅埋隧道2进行支护的同一榀支护钢架3上，所述支护钢架3包括对所施工浅埋隧道2的拱墙进行支护的钢拱架和位于所施工浅埋隧道2底部的隧底加固钢架3-1，所述隧底加固钢架3-1的左右两端分别固定在所述钢拱架的左右两侧拱脚上；所述钢拱架由对所施工浅埋隧道2的拱部进行支撑的拱部钢架3-2和左右两个对所施工浅埋隧道2的左右两侧边墙分别进行支撑的侧部钢架连接而成，两个所述侧部钢架对称布设在拱部钢架3-2的左右两侧下方。每组所述隧道内部围岩变形监测点均包括一个拱顶下沉观测点4、两个上水平净空收敛观测点5和两个下水平净空收敛观测点6，所述拱顶下沉观测点4布设在拱部钢架3-2的中部。两个所述上水平净空收敛观测点5对称布设在拱部钢架3-2的左右两侧下部，两个所述下水平净空收敛观测点6对称布设在两个所述侧部钢架的中部。
所述围岩变形测试装置为全站仪7。每个所述地表沉降观测点1、每个所述拱顶下沉观测点4、每个所述上水平净空收敛观测点5和每个所述下水平净空收敛观测点6上均设置有一个供全站仪7观测的观测标。
本实施例中，所述无线传输装置9为智能手机。
实际使用时，所述无线传输装置9也可以采用其它类型的数据传输设备。
本实施例中，所述上位机8和查询终端10均为PC机。
本实施例中，所述拱顶下沉观测点4和水平净空收敛观测点5上所设置的观测标均为一个焊接固定在支护钢架3上的平直钢筋节段。
实际进行监测时，前后相邻两个所述隧道监测断面之间的间距为L；当所施工浅埋隧道2的围岩等级为Ⅲ级时，L＝30m～50m；当所施工浅埋隧道2的围岩等级为Ⅳ级时，L≤10m；当所施工浅埋隧道2的围岩等级为V级或Ⅵ级时，L≤5m。
本实施例中，每个所述侧部钢架均由上钢架节段3-3和位于上钢架节段3-3下方的下钢架节段3-4连接而成，所述下水平净空收敛观测点6布设在上钢架节段3-3的下部。
并且，所述上钢架节段3-3与下钢架节段3-4之间通过拱架连接板进行连接，所述下水平净空收敛观测点6位于所述拱架连接板上方且其与所述拱架连接板之间的竖向距离为0.5m～1m。
本实施例中，所述的M＝5～7。
实际施工时，可根据具体需要，对M的取值大小进行相应调整。
本实施例中，M个所述左侧地表沉降监测点中相邻两个所述左侧地表沉降监测点之间的间距从右至左逐渐增大，M个所述右侧地表沉降监测点中相邻两个所述右侧地表沉降监测点之间的间距从左至右逐渐增大。
实际使用时，采用全站仪7且按照预先设计的监测频率，对多组所述围岩变形监测点分别进行观测，并相应获得多个所述隧道监测断面上的围岩变形数据；同时，通过无线传输装置9将所获得的多个所述隧道监测断面上的围岩变形数据同步传送至上位机8进行同步存储，使用操作非常简便。每个所述隧道监测断面上的围岩变形数据均包括隧道拱顶沉降数据、隧道中上部水平净空收敛数据、隧道中下部水平净空收敛数据和2M+1个所述地表沉降观测点1上的地表沉降数据。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：包括上位机(8)、多组分别布设在所施工浅埋隧道(2)的多个隧道监测断面上的围岩变形监测点、对多组所述围岩变形监测点的围岩变形数据分别进行测试的围岩变形测试装置、将所述围岩变形测试装置测试出的围岩变形信息同步上传至上位机(8)进行存储的无线传输装置(9)和多个分别与上位机(8)相接的查询终端(10)，所述围岩变形测试装置与无线传输装置(9)连接，且无线传输装置(9)以无线通信方式与上位机(8)进行通信；多组所述围岩变形监测点的结构均相同且其沿所施工浅埋隧道的纵向延伸方向由前至后布设；
每组所述围岩变形监测点均包括一组地表沉降观测点(1)和一组对所施工浅埋隧道的内部围岩变形进行监测的隧道内部围岩变形监测点，每组所述围岩变形监测点均布设在同一个所述隧道监测断面上，所述隧道监测断面为所施工浅埋隧道的隧道横断面；
每组所述地表沉降观测点(1)均包括2M+1个由左至右布设在所施工浅埋隧道上方地表上的地表沉降观测点(1)，2M+1个所述地表沉降观测点(1)包括1个位于所施工浅埋隧道(2)的隧道中线上的中部地表沉降监测点、M个均位于所述隧道中线左侧的左侧地表沉降监测点和M个均位于所述隧道中线左侧的右侧地表沉降监测点，其中M为正整数且M≥3；M个所述左侧地表沉降监测点和M个所述右侧地表沉降监测点呈对称布设，M个所述左侧地表沉降监测点中位于最左侧的左侧地表沉降监测点为左端监测点，所述左端监测点与所述隧道中线之间的间距不小于A，其中A＝H0+B，H0为所施工浅埋隧道(2)的埋深，B为所施工浅埋隧道(2)的开挖宽度；
每组所述隧道内部围岩变形监测点均布设在对所施工浅埋隧道(2)进行支护的同一榀支护钢架(3)上，所述支护钢架(3)包括对所施工浅埋隧道(2)的拱墙进行支护的钢拱架和位于所施工浅埋隧道(2)底部的隧底加固钢架(3-1)，所述隧底加固钢架(3-1)的左右两端分别固定在所述钢拱架的左右两侧拱脚上；所述钢拱架由对所施工浅埋隧道(2)的拱部进行支撑的拱部钢架(3-2)和左右两个对所施工浅埋隧道(2)的左右两侧边墙分别进行支撑的侧部钢架连接而成，两个所述侧部钢架对称布设在拱部钢架(3-2)的左右两侧下方；每组所述隧道内部围岩变形监测点均包括一个拱顶下沉观测点(4)、两个上水平净空收敛观测点(5)和两个下水平净空收敛观测点(6)，所述拱顶下沉观测点(4)布设在拱部钢架(3-2)的中部；两个所述上水平净空收敛观测点(5)对称布设在拱部钢架(3-2)的左右两侧下部，两个所述下水平净空收敛观测点(6)对称布设在两个所述侧部钢架的中部；
所述围岩变形测试装置为全站仪(7)；每个所述地表沉降观测点(1)、每个所述拱顶下沉观测点(4)、每个所述上水平净空收敛观测点(5)和每个所述下水平净空收敛观测点(6)上均设置有一个供全站仪(7)观测的观测标。
2.按照权利要求1所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：所述无线传输装置(9)为智能手机。
3.按照权利要求1或2所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：所述上位机(8)和查询终端(10)均为PC机。
4.按照权利要求1或2所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：所述拱顶下沉观测点(4)和水平净空收敛观测点(5)上所设置的观测标均为一个焊接固定在支护钢架(3)上的平直钢筋节段。
5.按照权利要求1或2所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：前后相邻两个所述隧道监测断面之间的间距为L；当所施工浅埋隧道(2)的围岩等级为Ⅲ级时，L＝30m～50m；当所施工浅埋隧道(2)的围岩等级为Ⅳ级时，L≤10m；当所施工浅埋隧道(2)的围岩等级为V级或Ⅵ级时，L≤5m。
6.按照权利要求1或2所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：每个所述侧部钢架均由上钢架节段(3-3)和位于上钢架节段(3-3)下方的下钢架节段(3-4)连接而成，所述下水平净空收敛观测点(6)布设在上钢架节段(3-3)的下部。
7.按照权利要求6所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：所述上钢架节段(3-3)与下钢架节段(3-4)之间通过拱架连接板进行连接，所述下水平净空收敛观测点(6)位于所述拱架连接板上方且其与所述拱架连接板之间的竖向距离为0.5m～1m。
8.按照权利要求1或2所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：所述的M＝5～7。
9.按照权利要求1或2所述的浅埋隧道施工用围岩变形监测系统，其特征在于：M个所述左侧地表沉降监测点中相邻两个所述左侧地表沉降监测点之间的间距从右至左逐渐增大，M个所述右侧地表沉降监测点中相邻两个所述右侧地表沉降监测点之间的间距从左至右逐渐增大。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110657777A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-07 | 中国建筑第八工程局有限公司 | 一种风洞洞体堆载预压变形测量工艺 |
| CN114370897A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-19 | 北京住总集团有限责任公司 | 一种暗挖隧道爆破震动监测装置及方法 |
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