CN213209128U - 一种隧洞围岩变形监测结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧洞围岩变形监测结构，包括土压力盒，还包括固定管和定位件，所述固定管的一端贯穿预制管片、且固定在预制管片内，在管片壁后注浆体上、且与固定管穿过预制管片后的端部对应处钻设有安装孔；所述定位件的一端伸入固定管内、且与土压力盒固定连接，土压力盒穿过固定管和安装孔后、其测量面与隧洞围岩内壁接触；固定管内还设有注浆回填体，土压力盒通过注浆回填体固定在安装孔内。本实用新型的土压力盒直接与隧道围岩接触，使土压力盒对围岩压力的测量效果好；多点位移计能够对隧洞围岩大变形进行有效监测。

Description

一种隧洞围岩变形监测结构

技术领域

本实用新型涉及隧道施工监测技术领域，具体涉及一种隧洞围岩变形监测结构。

背景技术

近几年来，随着基础设施建设的持续快速发展，TBM施工技术以其掘进速度快、施工质量好、对围岩扰动小、安全性和成型质量高的优点，已广泛的应用在轨道交通、铁路、公路的各种隧洞工程中。TBM施工隧洞中，由于围岩变形和TBM撑靴外力等原因，预制管片时常出现局部或整体的变形，表现为管片错位、裂缝、破损缺角，甚至产生轴线位移等现象，特别是在穿越断层破碎带和软岩洞段时，表现尤为显著。并且隧道在运行期也会产生一定的沉降和位移，造成管片的断面产生剪切应力，造成管片错位、开裂、破损缺角，对隧道的长期稳定运行十分不利。因此，需要提供隧洞围岩变形监测结构监测隧洞运行状况。

现目前，常用的TBM施工隧洞围岩变形监测主要依靠设置在预制管片表面的土压力盒和管片内的钢筋计进行围岩变形的监测。这种监测手段存在以下缺点：

1、土压力盒通过预制管片壁后注浆体间接与围岩接触，测得的数据误差大；在注浆过程中容易造成土压力盒损坏，且壁后注浆体与预制管片紧密粘接为整体结构，进一步加大了土压力盒的数据误差。

2、监测仪器布置单一，缺乏对管片边角混凝土开裂变形的有效监测，且对隧洞围岩的大变形不能进行有效监测。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了解决上述问题的一种隧洞围岩变形监测结构，尤其是适用于对TBM施工隧洞围岩变形监测，对隧洞围岩大变形和管片开裂变形都能有效监测。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种隧洞围岩变形监测结构，包括土压力盒，还包括固定管和定位件，所述固定管的两端贯穿预制管片、且固定在预制管片内，在管片壁后注浆体上、且与固定管穿过预制管片后的端部对应处钻设有安装孔；所述定位件的一端伸入固定管内、且与土压力盒固定连接，土压力盒穿过固定管和安装孔后、其测量面与隧洞围岩内壁接触；固定管内还设有注浆回填体，土压力盒通过注浆回填体固定在安装孔内。

本实用新型的土压力盒直接与隧道围岩接触，使土压力盒对围岩压力的测量效果好；多点位移计能够对隧洞围岩大变形进行有效监测。

进一步地，所述定位件包括压板和连接杆，所述压板置于固定管内，土压力盒定位在隧洞围岩内壁与压板一侧板面之间；所述连接杆的一端与压板另一侧板面连接、另一端伸出固定管。

进一步地，所述压板呈C型结构，土压力盒固定在C型结构的凹槽内；所述固定管的另一端设有端盖，端盖上设有通孔；连接杆的一端与压板另一侧板面连接、另一端伸出穿过通孔，连接杆在通孔处通过紧固件与端盖固定连接。

进一步地，所述固定管位于预制管片内的纵向钢筋和环向钢筋交错的方格内。

进一步地，还包括多点位移计，所述多点位移计用于监测隧洞围岩的变形状况。

进一步地，还包括安装管，所述安装管用于固定在预制管片内；多点位移计的传感器部位设置在安装管内，多点位移计的检测杆部位贯穿管片壁后注浆体上的通孔后、伸入隧洞围岩上钻设的安装孔，且在安装孔、通孔及安装管内均设置注浆体。

进一步地，还包括混凝土应变计和钢筋计，所述混凝土应变计和钢筋计均设于预制管片内。

本实施例提供的监测结构由设置在预制管片内的监测组件和与围岩直接接触的监测组件两部分组成。预制管片内的监测组件包括混凝土应变计、钢筋计；与围岩直接接触的监测组件包括土压力盒和多点位移计。本实用新型的监测结构对多种联合监测手段进行整合，不仅能对管片边角混凝土开裂变形和钢筋变形进行有效监测，而且对隧洞围岩的大变形也能进行有效监测

进一步地，所述混凝土应变计设置在预制管片边角处、且绑扎在边角处的环向钢筋上。

进一步地，所述钢筋计设置在预制管片纵向中部、且环向钢筋双面搭接焊接连接；进一步优选，在预制管片的同一环向断面的外部和内部的环向钢筋上分别布置一个钢筋计。

进一步地，所述多点位移计固定在隧洞顶部，隧洞两侧壁上均分布设有土压力盒、混凝土应变计和钢筋计。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

本实用新型提供了一种对隧洞围岩大变形和管片开裂变形都能有效监测的隧洞围岩变形监测结构。

1、本实用新型的土压力盒直接与隧道围岩接触，使土压力盒对围岩压力的测量效果好；多点位移计能够对隧洞围岩大变形进行有效监测；

2、本实用新型在预制管片内设置混凝土应变计和钢筋计能够同时检测预制管片钢筋和混凝土的受力变形情况；

3、本实用新型的监测结构对多种联合监测手段进行整合，不仅能对管片边角混凝土开裂变形和钢筋变形进行有效监测，而且对隧洞围岩的大变形也能进行有效监测。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的监测结构安装剖面示意图；

图2为图1中局部区域A放大示意图；

图3为图1中局部区域B放大示意图；

图4为本实用新型的预制管片上各部件位置示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1-土压力盒，11-固定管，12-注浆回填体，13-定位件， 131-压板，132-连接杆，2-多点位移计，21-安装管，22-注浆体，3-混凝土应变计，4-钢筋计， 5-预制管片，6-管片壁后注浆体，7-隧洞围岩，8-环向钢筋，9-纵向钢筋。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例提供一种隧洞围岩变形监测结构，包括土压力盒1，还包括固定管11和定位件 13，固定管11为圆管，设置在预制管片5纵向中部。固定管11的一端贯穿预制管片5、且固定在预制管片5内，在管片壁后注浆体6上、且与固定管11穿过预制管片5后的端部对应处钻设有安装孔；定位件13的一端伸入固定管11内、且与土压力盒1固定连接，土压力盒 1穿过固定管11和安装孔后、其测量面与隧洞围岩7内壁接触；固定管11内还设有注浆回填体12，土压力盒1通过注浆回填体12固定在安装孔内。

实施例2

在实施例1的基础上进一步改进，定位件13包括压板131和连接杆132，压板131置于固定管11内，土压力盒1定位在隧洞围岩7内壁与压板131一侧板面之间；连接杆132的一端与压板131另一侧板面连接、另一端伸出固定管11。具体地，压板131呈C型结构，土压力盒1固定在C型结构的凹槽内；固定管11的另一端嵌入设有端盖，端盖上设有通孔和注浆孔；连接杆132的一端与压板131外侧板面连接、另一端伸出穿过通孔，伸出通孔的连接杆 132的杆段设有外螺纹，通过螺母旋紧将连接杆132定位在固定管11上。固定管11位于预制管片5内的纵向钢筋8和环向钢筋9交错的方格内。

土压力盒1安装前需要利用固定管11向管片壁后注浆体6钻掘安装孔，安装孔深度到达隧洞围岩；土压力盒1安装完成后还需通过注浆孔，向安装孔和固定管内灌浆回填空隙，形成与管片壁后注浆体6和固定管11紧密粘接的注浆回填体12。

实施例3

在实施例2的基础上进一步改进，还包括多点位移计2，多点位移计2用于监测隧洞围岩7的变形状况。安装管21为圆管，安装管21固定在预制管片5内；多点位移计2的传感器部位设置在安装管21内，多点位移计2的检测杆部位贯穿管片壁后注浆体6上的通孔后、伸入隧洞围岩7的安装孔内，且在安装孔和通孔及安装管21内均设置注浆体22。

多点位移计2安装前需要利用安装管21向管片壁后注浆体6和隧洞围岩7钻掘安装孔，安装孔深度大于多点位移计2量测深度；多点位移计2安装完成后还需通过注浆管向多点位移计2锚头段注浆，使多点位移计2各锚头分别与隧洞围岩7紧密粘接，形成注浆体22。

实施例4

在实施例3的基础上进一步改进，还包括混凝土应变计3和钢筋计4，所述混凝土应变计3和钢筋计4均设于预制管片5内。所述混凝土应变计3设置在预制管片5边角处、且绑扎在边角处的环向钢筋9上。所述钢筋计4设置在预制管片5纵向中部、且环向钢筋9双面搭接焊接连接；进一步优选，在预制管片5的同一环向断面的外部和内部的环向钢筋9上分别布置一个钢筋计4。所述多点位移计2固定在隧洞顶部，隧洞两侧壁上均分布设有土压力盒1、混凝土应变计3和钢筋计4。

实施例5

基于实施例4提供的隧洞围岩变形检测结构，监测结构由设置在预制管片内的监测组件和与围岩直接接触的监测组件两部分组成。预制管片内的监测组件包括混凝土应变计、钢筋计、及固定管和安装管；与围岩直接接触的监测组件包括土压力盒和多点位移计。具体安装步骤如下：

步骤1、混凝土应变计、钢筋计、及固定管和安装管的安装：将混凝土应变计和钢筋计、固定管和安装管分别与预制管片钢筋网(由纵向钢筋和环形钢筋交错构成)固定，然后将钢筋网放入预制管片模板机内浇筑。浇筑前需对固定管和安装管两端临时封堵。

步骤2、土压力盒和多点位移计的安装：

a、土压力盒的安装：预制管片安装且管片壁后注浆体浇筑完成后，打开固定管及安装管的临时封堵组件，在土压力盒安装位置利用固定管向管片壁后注浆体钻掘安装孔，安装孔深度到达隧洞围岩；将土压力盒放入土压力盒的定位件内，然后通过定位件使土压力盒的测量面与隧洞围岩内壁接触，土压力盒另一端与预制管片上的固定管端部固定连接；通过定位件上的注浆孔，向安装孔和固定管内灌浆回填空隙，形成与管片壁后注浆体和固定管紧密粘接的注浆回填体。

b、多点位移计的安装：预制管片安装且管片壁后注浆体浇筑完成后，打开安装管的临时封堵组件，在多点位移计安装位置利用安装管向管片壁后注浆体和隧洞围岩钻掘安装孔，安装孔深度大于多点位移计量测深度；将多点位移计放入安装孔内，多点位移计基座(即传感器部位)与预制管片上的安装管固定连接；通过注浆管向多点位移计锚头段注浆，使多点位移计各锚头分别与隧洞围岩紧密粘接，形成注浆体。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧洞围岩变形监测结构，包括土压力盒(1)，其特征在于，还包括固定管(11)和定位件(13)，所述固定管(11)的一端贯穿预制管片(5)、且固定在预制管片(5)内，在管片壁后注浆体(6)上、且与固定管(11)穿过预制管片(5)后的端部对应处钻设有安装孔；所述定位件(13)的一端伸入固定管(11)内、且与土压力盒(1)固定连接，土压力盒(1)穿过固定管(11)和安装孔后、其测量面与隧洞围岩(7)内壁接触；固定管(11)内还设有注浆回填体(12)，土压力盒(1)通过注浆回填体(12)固定在安装孔内。

2.根据权利要求1所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，所述定位件(13)包括压板(131)和连接杆(132)，所述压板(131)置于固定管(11)内，土压力盒(1)定位在隧洞围岩(7)内壁与压板(131)一侧板面之间；所述连接杆(132)的一端与压板(131)另一侧板面连接、另一端伸出固定管(11)。

3.根据权利要求2所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，所述压板(131)呈C型结构，土压力盒(1)固定在C型结构的凹槽内；所述固定管(11)的另一端设有端盖，端盖上设有通孔；连接杆(132)的一端与压板(131)另一侧板面连接、另一端伸出穿过通孔，连接杆(132)在通孔处通过紧固件与端盖固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，所述固定管(11)位于预制管片(5)内的纵向钢筋(8)和环向钢筋(9)交错的方格内。

5.根据权利要求1所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，还包括多点位移计(2)，所述多点位移计(2)用于监测隧洞围岩(7)的变形状况。

6.根据权利要求5所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，还包括安装管(21)，所述安装管(21)用于固定在预制管片(5)内；多点位移计(2)的传感器部位设置在安装管(21)内，多点位移计(2)的检测杆部位贯穿管片壁后注浆体(6)上的通孔后、伸入隧洞围岩(7)上钻设的安装孔，且在安装孔、通孔及安装管(21)内均设置注浆体(22)。

7.根据权利要求5或6所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，还包括混凝土应变计(3)和钢筋计(4)，所述混凝土应变计(3)和钢筋计(4)均设于预制管片(5)内。

8.根据权利要求7所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，所述混凝土应变计(3)设置在预制管片(5)边角处、且绑扎在边角处的环向钢筋(9)上。

9.根据权利要求7所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，所述钢筋计(4)设置在预制管片(5)纵向中部、且环向钢筋(9)双面搭接焊接连接。

10.根据权利要求7所述的一种隧洞围岩变形监测结构，其特征在于，所述多点位移计(2)固定在隧洞顶部，隧洞两侧壁上均分布设有土压力盒(1)、混凝土应变计(3)和钢筋计(4)。

Images