一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法与流程

1.本发明涉及一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法，属于施工监测技术领域。


背景技术：

2.随着城市化进程的加快，我国城市轨道交通建设高速发展。城市轨道交通线路成网过程中，将不可避免地发生新建线路下穿既有线车站的情况。我国地铁车站常以地下连续墙为围护结构，区间隧道常用盾构法修建，区间隧道下穿既有车站便需要穿越既有线两侧的地下连续墙。如果盾构能够直接穿越地下连续墙，将极大地节省工期和造价，但由于工程实施风险较大，需要对被切割过程中的地下连续墙进行变形监测。目前在与盾构直接穿越地下连续墙相关的理论还不够完善的情况下，缺乏相应的地下连续墙变形监测方案。常见的方法是通过测斜管、全站仪等对地下连续墙进行水平位移、垂直位移的监测，但如何对地下连续墙内部的变形进行实时的监测，依然是一个难题。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术存在的不足，提供一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法，实现对地下连续墙内部钢筋混凝土的变形、顶端沉降等进行实时监测。
4.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是提供一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法，包括如下步骤：(1)在待监测的地下连续墙施工段顶部盾构机工作面内的两侧，各钻设一个孔径为90～110mm的孔，孔底低于盾构机工作面底部3～4 m；(2)将孔分为上、下两个监测区，盾构机工作面的顶部以上为孔的上部监测区，顶部以下为孔的下部监测区；在每个孔内设置钢筋，上部监测区孔内设置两组分布式光纤温度应变传感器，其中一组捆扎于钢筋的上部；下部监测区孔内设置一组与钢筋下部捆扎的分布式光纤温度应变传感器；传感器的输出端连接解调仪；(3)向孔内回填与地下连续墙混凝土等级相同的回填混凝土，将分布式光纤温度应变传感器和钢筋固定于孔内，与地下连续墙凝固于一体；(4)盾构机开始工作未切割到钢筋前，解调仪采集孔内上、下两部分监测区的传感器信号，对盾构破除地下连续墙施工变形进行监测；当盾构机将孔内的下部钢筋切断后，解调仪采集孔内上部监测区的两组传感器信号，用于对盾构破除地下连续墙施工变形的监测。
5.在本发明技术方案中，每组分布式光纤温度应变传感器包括应力光纤传感器和测温光纤传感器。
6.本发明所述的一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法，还在待监测的地下连续墙施工段顶部布设静力水准仪。
7.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
1.本发明在盾构破除穿越地下连续墙时对地下连续墙进行监测时，分成上下两部分对盾构切割前、中、后的墙体进行监测，能够有效地对施工时地下连续墙内部变形以及外部沉降的数据进行采集，利用采集到的数据预测变形，有效地配合盾构直接切削地下连续墙的理论研究，提高施工监测效率，保障施工安全，节省工期和造价。
8.2.本发明采用分布式光纤温度和应变传感器，分别用于采集地下连续墙内部钢筋应力数据、混凝土应力数据、温度补偿数据，得到钢筋和混凝土在施工过程中的应变、变形，解决了盾构破除地下连续墙时其内部变形以及外部沉降的监测问题，有效地提高了监测效率、丰富了监测内容，为施工提供了安全保障。
附图说明
9.图1、2分别为本发明实施例用于盾构破除地下连续墙施工变形监测的结构的剖面和俯视示意图；图中：1.地下连续墙；2.回填的混凝土；3.盾构机；4.解调仪；5.钢筋；6.分布式光纤温度应变传感器；7.钻孔；8.静力水准仪。
具体实施方式
10.下面将结合附图和实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
11.实施例1参见附图1和图2，分别是本实施例一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法提供的监测结构剖面图和俯视图。在待监测的地下连续墙1顶端打设两个钻孔7，孔径不超过地连墙厚度，在钻孔内布设分布式光纤温度应变传感器6、光纤传感器捆扎的钢筋5，传感器的输出端与解调仪4连接；布设完毕后填入与地下连续墙1混凝土等级相同的回填的混凝土2。分布式光纤温度应变传感器按功能包括应力光纤和测温光纤，分别用来采集地下连续墙内部钢筋应力数据、混凝土应力数据、温度补偿数据，得到钢筋和混凝土在施工过程中的应变、变形，为施工安全和相关研究提供数据支撑。
12.在本实施例中，为了测量地下连续墙1顶部沉降，该施工监测结构还包括设置于地下连续墙1顶部的静力水准仪8，对地下连续墙1顶部的沉降进行精确监测。
13.本发明提供的监测方法，其监测结构的施工步骤如下:1.在地下连续墙1施工段顶部即盾构穿越段顶部两侧打设两个孔径为90～110mm的钻孔7，钻孔7的底部深度超过施工段盾构机工作面底部3～4 m；在钻孔7内布设分布式光纤温度应变传感器6和钢筋5，具体方法为： 将每一个孔分为上、下两个监测区，盾构机工作面的顶部以上为孔的上部监测区，以下为下部监测区；在每一个钻孔内设置钢筋，上部监测区孔内设置两组分布式光纤温度应变传感器，每组传感器包括一根应力光纤传感器和一根测温光纤传感器，其中一组与钢筋的上部进行捆扎；下部监测区孔内设置一组与钢筋捆扎的分布式光纤温度应变传感器。
14.2.将各组分布式光纤温度应变传感器6与解调仪4连接，在钻孔内回填与地下连续墙1混凝土等级相同的混凝土2，保证监测到地下连续墙1整体的内部变形；3.在地下连续墙1顶部布设静力水准仪8，用于监测地下连续墙1的顶部沉降。
15.采用本发明提供的监测方法，在实际施工监测时，利用分布式光纤温度应变传感
器，通过光的时域测量原理对光纤传感器沿线每一点应变、温度和震动实现温度和应变信息连续采集。在本实施例中，每组光纤传感器包括一根应力光纤传感器和一根测温光纤传感器，每组光纤传感器的光纤长度相等，可根据地下连续墙的高度和盾构机工作面的直径，按监测需要选择合适的长度。
16.在监测工作状态时，每个钻孔中上部监测区的一组光纤传感器分别用于监测混凝土变形和钢筋变形，用于监测钢筋变形的一组光纤传感器与布设的钢筋捆扎，用于监测混凝土变形的一组光纤传感器不需要与钢筋捆扎；下部监测区的一组光纤传感器与钢筋捆扎，用于监测钢筋的变形数据。当盾构机开始工作但未切割到钢筋前，钻孔内的上、下两部分监测区的光纤传感器同时工作，测温光纤用于解调温度信号，应力光纤用于解调形变信号；当盾构机将钢筋和下部监测区内的一组光纤切断后，仅上部监测区的两组光纤继续监测，直至监测结束。
17.在本实施例中，可将解调仪采集到的地下连续墙内部变形数据，以及顶部静力水准仪采集的沉降数据输入计算机进行计算分析，得到盾构穿越地下连续墙时墙体内、外部的预测变形值，为施工安全提供保障。


技术特征：
1.一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在待监测的地下连续墙施工段顶部盾构机工作面内的两侧，各钻设一个孔径为90～110mm的孔，孔底低于盾构机工作面底部3～4 m；(2)将孔分为上、下两个监测区，盾构机工作面的顶部以上为孔的上部监测区，顶部以下为孔的下部监测区；在每个孔内设置钢筋，上部监测区孔内设置两组分布式光纤温度应变传感器，其中一组捆扎于钢筋的上部；下部监测区孔内设置一组与钢筋下部捆扎的分布式光纤温度应变传感器；传感器的输出端连接解调仪；(3)向孔内回填与地下连续墙混凝土等级相同的回填混凝土，将分布式光纤温度应变传感器和钢筋固定于孔内，与地下连续墙凝固于一体；(4)盾构机开始工作未切割到钢筋前，解调仪采集孔内上、下两部分监测区的传感器信号，对盾构破除地下连续墙施工变形进行监测；当盾构机将孔内的下部钢筋切断后，解调仪采集孔内上部监测区的两组传感器信号，用于对盾构破除地下连续墙施工变形的监测。2.根据权利要求1所述的一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法，其特征在于：每组分布式光纤温度应变传感器包括应力光纤传感器和测温光纤传感器。3.根据权利要求1所述的一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法，其特征在于：在待监测的地下连续墙施工段顶部布设静力水准仪。

技术总结
本发明公开了一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方案，在待监测的地下连续墙顶端两侧打设两个钻孔，在钻孔内布设分布式光纤温度应变传感器、光纤传感器捆扎的钢筋，回填与地下连续墙混凝土等级相同的混凝土；在地下连续墙顶部布设静力水准仪。本发明在盾构破除穿越地下连续墙时对地下连续墙进行监测，分成上下两部分对盾构切割前、中、后的墙体进行监测，能对施工时地下连续墙内部变形以及外部沉降的数据实时采集，利用采集到的数据预测变形，为施工提供了安全保障，同时，还有效提高了施工监测效率，丰富了监测内容，为相关研究提供了数据支撑。供了数据支撑。供了数据支撑。


技术研发人员：刘维 高荣环 史培新 赵华菁 陈城 颜静
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2021/10/15