CN217518658U - 一种下穿管线隧道减震加固监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种下穿管线隧道减震加固监测系统，包括下穿管线的隧道、设置于地表的地减震孔、设置于隧道内的洞减震孔、设置于隧道内的初期支护、二次衬砌以及设置于地表和管线上的自动振动报警设备。本实用新型通过地减震孔和洞减震孔的设置，利于弱化地震波传播途径；通过地表震孔和洞减震管弱化和吸收地震波，进一步直接减少爆炸的能量；通过初期支护和二次衬砌的加强设计，可加强外部岩体的抗震强度和变形，分担地表的变形和震动的影响；通过自动振动报警设备和沉降观测，利于对爆破开挖过程中进行变形和沉降监测，由此进行过程控制。

Description

一种下穿管线隧道减震加固监测系统

技术领域

本实用新型属于隧道开挖技术领域，特别涉及一种下穿管线隧道减震加固监测系统。

背景技术

在公路工程施工建设中，经常遇到隧道下穿既有结构物，这样既不影响利用地面空间，又可以保证道路的贯通。一般对于地下隧道施工，有通过盾构机，有进行爆破开挖。在爆破开挖时，不仅要保证开挖面的有效施工，也要保证地面建筑物或者管线等不受爆炸开挖的影响，地面沉降也不能超过设计值造成间接损害。由此，需要在下穿施工施工尤其是爆破施工时需要进行针对性的设计，降低爆破扰动和减少地表沉降保证既有构筑物安全运营，这是现有施工的一大难题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种下穿管线隧道减震加固监测系统及其施工方法，用以解决下穿的隧道施工的减震控制、拱体加固以及过程监测等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种下穿管线隧道减震加固监测系统，包括下穿管线的隧道、设置于地表的地减震孔、设置于隧道内的洞减震孔、设置于隧道内的初期支护、二次衬砌以及设置于地表和管线上的自动振动报警设备；

所述初期支护和二次衬砌之间设置有现浇套拱，所述现浇套拱内为现浇混凝土层，现浇套拱内设置洞减震孔；

所述地减震孔成排设置，地减震孔与地表上的管线平行设置，所述地减震孔内穿接有中空管，所述中空管露出地表；所述洞减震孔沿隧道拱顶环形布置，且洞减震孔水平设置。

进一步的，所述初期支护为锚杆加固体系，锚杆长度对于后期围岩设计变形量设置；而二次衬砌强度等级高于设计强度等级。

进一步的，所述地减震孔垂直地表，孔深不小于8m，钻孔间距不小于0.5m。

进一步的，地减震孔内插入有中空的PVC管且外露地面0.5m；中空管外露端头密封设置；且洞内通过管线交叉段后管顶上方1m范围内设置有水泥砂浆密封层。

进一步的，洞减震孔内插接有中空管且中空管外伸露头，外露端头临时连接注浆阀门且填充有水泥砂浆。

进一步的，所述洞减震孔沿原设计开挖轮廓线外扩50cm分布，沿隧道轴向长度不少于3m，外扩段超前锚杆钻孔与减震孔间隔布设。

进一步的，在地表的管线布置有自动振动报警设备，自动振动报警设备包含感应探头、感应探头通过导线连接有数据收集装置、数据分析装置、图表显示器以及控制终端；控制终端不同爆破振速区域划分为对应的报警音频装置。

进一步的，所述隧道上方侧面对应滑动面顶部的地表处设置有监测点，所述监测点两侧设置有基准点。

进一步的，所述监测点间隔设置，并处对应设置有沉降观测仪；所述沉降观测仪与控制终端连接。

本实用新型的有益效果体现在：

1）本实用新型通过地减震孔和洞减震孔的设置，利于弱化地震波传播途径；通过地表震孔和洞减震管弱化和吸收地震波，进一步直接减少爆炸的能量；

2）本实用新型通过初期支护和二次衬砌的加强设计，可加强外部岩体的抗震强度和变形，分担地表的变形和震动的影响；

3）本实用新型通过自动振动报警设备和沉降观测，利于对爆破开挖过程中进行变形和沉降监测，由此进行过程控制。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解；本实用新型的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是地表上地减震孔分布示意图；

图2是洞减震孔分布示意图；

图3是监测点分布示意图；

图4是自动振动报警设备连接示意图。

附图标记：1-地表、2-地减震孔、3-隧道、4-初期支护、5-现浇套拱、6-二次衬砌、7-洞减震孔、8-滑动面、9-监测点、10-基准点、11-感应探头、12-导线、13-数据收集装置、14-数据分析装置、15-图表显示器、16-控制终端。

具体实施方式

以某下穿隧道为例，隧道设计为双向四车道，全长200多米，隧道下穿输水管线，输水管线与隧道线路方向平面夹角为73°，交叉处隧道埋深30.96m。隧道与输水管线交叉影响段围岩为灰岩，围岩级别为IV2级，下穿输水管线修建于1980年距今有40年为自来水主管道，管径为0.8m的钢管，两根并排平行走向，基础为混凝土独立基础，管线与基础采用滚动支墩型式连接，在输水管线下方爆破开挖，会对输水管线稳定性造成影响。

如图1至图4所示，一种下穿管线隧道减震加固监测系统，下穿管线的隧道3）、设置于地表1的地减震孔2、设置于隧道3内的洞减震孔7、设置于隧道3内的初期支护4以及二次衬砌6。

本实施例中，地减震孔2成排设置，地减震孔2与地表1上的管线平行设置，所述地减震孔2内穿接有中空管，所述中空管露出地表1；所述洞减震孔7沿隧道3拱顶环形布置，且洞减震孔7水平设置。

本实施例中，初期支护4和二次衬砌6之间设置有现浇套拱5，所述现浇套拱5内为现浇混凝土层，现浇套拱5内设置有洞减震孔7。在地表1的管线还布置有自动振动报警设备，自动振动报警设备包含感应探头11、数据收集系统和数据分析系统以及控制终端16，控制终端16对应爆破振速区域划分为对应的报警音频装置。

由于，输水管线使用的时间较长，管线材质及当时施工工艺的质量处于不同层次，可能出现老化、损坏、自身强度降低等情况，在隧道3爆破开挖施工时，由于对地层的扰动，易造成管线基础沉降或偏压断裂的危险。针对不同的爆破施工区域及安全距离设计不同的爆破参数。

结合图1至图4所示，1.一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，包括下穿管线的隧道3、设置于地表1的地减震孔2、设置于隧道3内的洞减震孔7、设置于隧道3内的初期支护4、二次衬砌6以及设置于地表1和管线上的自动振动报警设备。

本实施例中，初期支护4和二次衬砌6之间设置有现浇套拱5，所述现浇套拱5内为现浇混凝土层，现浇套拱5内设置洞减震孔7；初期支护4为锚杆加固体系，锚杆长度对于后期围岩设计变形量设置；而二次衬砌6强度等级高于设计强度等级。

本实施例中，地减震孔2成排设置，地减震孔2与地表1上的管线平行设置，所述地减震孔2内穿接有中空管，所述中空管露出地表1；所述洞减震孔7沿隧道3拱顶环形布置，且洞减震孔7水平设置。

本实施例中，地减震孔2垂直地表1，孔深不小于8m，钻孔间距不小于0.5m。地减震孔2内插入有中空的PVC管且外露地面0.5m；中空管外露端头密封设置；且洞内通过管线交叉段后管顶上方1m范围内设置有水泥砂浆密封层。

本实施例中，洞减震孔7内插接有中空管且中空管外伸露头，外露端头临时连接注浆阀门且填充有水泥砂浆。洞减震孔7沿原设计开挖轮廓线外扩50cm分布，沿隧道3轴向长度不少于3m，外扩段超前锚杆钻孔与减震孔间隔布设。

本实施例中，在地表1的管线布置有自动振动报警设备，自动振动报警设备包含感应探头11、感应探头11通过导线12连接有数据收集装置13、数据分析装置14、图表显示器15以及控制终端16；控制终端16不同爆破振速区域划分为对应的报警音频装置。

本实施例中，隧道3上方侧面对应滑动面8顶部的地表1处设置有监测点9，所述监测点9两侧设置有基准点10。监测点9间隔设置，并处对应设置有沉降观测仪；沉降观测仪与控制终端16连接。

掘进时通过弱爆破施工，采用连续装药结构，炸药为岩石乳化炸药，雷管使用毫秒延期导爆管雷管；周边孔采用不耦合装药结构，药串使用岩石乳化炸药和塑料导爆索制作，并将雷管使用胶带绑扎在导爆索上。随着开挖进行，对于初期支护4时将锚杆锚固长度增加适应地表1的沉降量，并加强二次衬砌6强度等级以此综合保证围岩支护强度。

而后，将地表1上的感应探头11、沉降观测仪和变形传感器均与数据分析装置14和数据收集装置13通过导线12连接，而后连接于控制终端16；根据爆炸时对应爆破振速、地表1沉降量以及管线位移量综合制定报警装置以及控制过程爆炸施工，直至完成隧道3的开挖。

本实施例中，通过感应探头11监测垂直方向传播的爆破震波对管线破坏影响，监测时重点观测该项峰值并实时监测；若监测到任意方向振动波峰值超过设计值，调整爆破参数，重新进行试爆，监测出爆破振动各向峰值符合设计要求后，爆破施工正常进行。

本实施例中，实测振速V，V0为设定值；当V＜0.5V0应急等级为四级；0.5V≤V0≤0.9V应急等级为三级，0.9V＜V0≤V应急等级为二级，V＞V0应急等级为一级，一级时发出警报。

由于开挖对地层的扰动，会造成位移造成地表1沉降从而会影响输水管线运营安全。本实施例中，通过监测发现单次沉降量均小于3mm/d，累计变形量18mm，监测结果表明本施工技术能够很好的控制地表1的沉降。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，包括下穿管线的隧道（3）、设置于地表（1）的地减震孔（2）、设置于隧道（3）内的洞减震孔（7）、设置于隧道（3）内的初期支护（4）、二次衬砌（6）以及设置于地表（1）和管线上的自动振动报警设备；

所述初期支护（4）和二次衬砌（6）之间设置有现浇套拱（5），所述现浇套拱（5）内为现浇混凝土层，现浇套拱（5）内设置洞减震孔（7）；

所述地减震孔（2）成排设置，地减震孔（2）与地表（1）上的管线平行设置，所述地减震孔（2）内穿接有中空管，所述中空管露出地表（1）；所述洞减震孔（7）沿隧道（3）拱顶环形布置，且洞减震孔（7）水平设置。

2.如权利要求1所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，所述初期支护（4）为锚杆加固体系，锚杆长度对于后期围岩设计变形量设置；而二次衬砌（6）强度等级高于设计强度等级。

3.如权利要求2所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，所述地减震孔（2）垂直地表（1），孔深不小于8m，钻孔间距不小于0.5m。

4.如权利要求3所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，地减震孔（2）内插入有中空的PVC管且外露地面0.5m；中空管外露端头密封设置；且洞内通过管线交叉段后管顶上方1m范围内设置有水泥砂浆密封层。

5.如权利要求2所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，洞减震孔（7）内插接有中空管且中空管外伸露头，外露端头临时连接注浆阀门且填充有水泥砂浆。

6.如权利要求3所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，所述洞减震孔（7）沿原设计开挖轮廓线外扩50cm分布，沿隧道（3）轴向长度不少于3m，外扩段超前锚杆钻孔与减震孔间隔布设。

7.如权利要求1所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，在地表（1）的管线布置有自动振动报警设备，自动振动报警设备包含感应探头（11）、感应探头（11）通过导线（12）连接有数据收集装置（13）、数据分析装置（14）、图表显示器（15）以及控制终端（16）；控制终端（16）不同爆破振速区域划分为对应的报警音频装置。

8.如权利要求7所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，所述隧道（3）上方侧面对应滑动面（8）顶部的地表（1）处设置有监测点（9），所述监测点（9）两侧设置有基准点（10）。

9.如权利要求8所述的一种下穿管线隧道减震加固监测系统，其特征在于，所述监测点（9）间隔设置，并处对应设置有沉降观测仪；所述沉降观测仪与控制终端（16）连接。

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