一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，属于盾构施工的技术领域，包括地质钻孔、监测组件和保护罩；地质钻孔位于盾构中线上方，从路基延伸至盾构掘进扰动区砂卵石地层，相邻两个地质钻孔之间的距离为隧道覆土深度；监测组件包括由十字型钢筋以及底端焊接在十字型钢筋中心的垂直钢筋组成的监测架、膨胀水泥砂浆层、PVC保护管、液化砂层和对中限位板；保护罩设置在地质钻孔的孔口内，扣合在PVC保护管顶端的外侧。上述监测系统通过设置多个地质钻孔并在地质钻孔内设置能反映扰动区沉降的监测组件，不仅解决传统监测点不能及时监测地层扰动难题，而且实现了塌空定位，快速进行回填，保证抢险有效，杜绝重大安全事故的发生。

A kind of deformation monitoring system in the strong disturbance area of shield driving in sandy pebble stratum

【技术实现步骤摘要】
一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统
本技术属于盾构施工的
，具体公开了一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统。
技术介绍
中国已有多个城市地铁建设进入高峰期，并且修建地铁的城市数量仍在增长，修建地铁过程中，盾构施工在穿越城市道路时因沉降超限造成地下管线破损，特别砂卵石地层常常造成地面塌陷而引发严重安全事故，这些事故都因沉降监测不能指导现场施工而造成的。传统沉降监测点布置在隧道上方路面上，使用水磨钻钻孔取芯50CM后形成沉降孔，将钢筋固定在沉降孔内，由于一些城市主干道路基超过1米以上，这种方法只能监测地面沉降，有时盾构掘进扰动区塌空后，如果松散地层会在几个小时就传递到路基下，好的地层需要几个月才能传递到路基下，造成地面沉降远远滞后，甚至比扰动区小很多，不能及时真实反应扰动区沉降。即使把沉降点深度插入路基下地层，也因沉降点埋设不合理，不能很好监测深层地层沉降监测，常常盾构掘进后一年多还出现地面塌陷，因此急需设计一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，通过埋设监测孔了解地层情况后指导盾构掘进，其次用于盾构掘进时监测刀盘上方土体是否存在超挖变形，最后是当存在大的塌孔，可直接从监测孔内进行回灌砂浆，杜绝次生风险，不仅提前了解地层为盾构掘进提供掘进参数，而且监测数据及时准确，并及时确定盾构上方存在空洞位置及大小，给地面回填处理争取时间，从而杜绝盾构掘进继续超挖造成地面塌陷风险。为实现上述目的，本技术提供一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，包括地质钻孔、监测组件和保护罩；地质钻孔位于盾构中线上方，从路基延伸至盾构掘进扰动区砂卵石地层，相邻两个地质钻孔之间的距离为隧道覆土深度；监测组件包括由十字型钢筋以及底端焊接在十字型钢筋中心的垂直钢筋组成的监测架、膨胀水泥砂浆层、PVC保护管、液化砂层和对中限位板；监测架的十字型钢筋放置在地质钻孔的底部；膨胀水泥砂浆层填充在地质钻孔底部，将十字型钢筋与砂卵石地层的土体固定成一体；PVC保护管插入地质钻孔内，与地质钻孔之间填充有聚氨酯填充体，底端抵靠在膨胀水泥砂浆层上；液化砂层填充在PVC保护管内，位于垂直钢筋顶端的下方；对中限位板为圆心设置有通孔的圆形板，直径与PVC保护管的内径配合，穿设在所述垂直钢筋上，位于液化砂层上方；保护罩设置在地质钻孔的孔口内，扣合在PVC保护管顶端的外侧。进一步地，保护罩包括竖筒以及通过转轴转动设置在所述竖筒上的盖板；盖板上设置有翻盖孔。进一步地，保护罩由塑料制成。进一步地，保护罩低于路基路面。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术提供的砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，利用地质钻机在盾构中线上方每隔预设距离钻孔到盾构上方扰动区位置，即通过钻孔查明不良地层，既为盾构掘进提供依据又实现扰动区监测；把底端带有十字型钢筋用膨胀水泥砂浆层固定在地质钻孔的底部，使监测组件底部与砂卵石地层的土体密贴，保证监测组件沉降与盾构掘进扰动区沉降同步；把PVC保护管插入地质钻孔内并回填液化砂层，将对中限位板穿设在垂直钢筋上，保证垂直钢筋在PVC保护管内竖向无阻力，实现垂直钢筋顶端沉降与扰动区沉降一致，真实反应扰动区沉降；PVC保护管外注入聚氨酯填充体回填空隙，确保PVC保护管稳定，PVC保护管外安装比路基路面低的保护罩，保护罩的盖板与竖筒转轴连接，实现保护罩开关方便和不被车辆压坏，便于塔尺顺利监测。由上可知，本技术提供的砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，通过设置多个地质钻孔并在地质钻孔内设置能反映扰动区沉降的监测组件，不仅解决传统监测点不能及时监测地层扰动难题，而且实现了塌空定位，快速进行回填，保证抢险有效，杜绝重大安全事故的发生，具有工艺简单、技术先进、成本低，工效高，实用性强等优点。附图说明图1为本技术实施例提供的砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统的结构示意图；图2为图1中保护罩的结构示意图。图中：1-地质钻孔；2-保护罩；2.1-竖筒；2.2-转轴；2.3-盖板；2.4-翻盖孔；3.1-十字型钢筋；3.2-垂直钢筋；3.3-膨胀水泥砂浆层；3.4-PVC保护管；3.5-液化砂层；3.6-对中限位板；3.7-聚氨酯填充体；101-盾构；102-路基；103-砂卵石地层；104-路基路面。具体实施方式实施例1本实施例提供一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，包括地质钻孔1、监测组件和保护罩2；地质钻孔1位于盾构101轴线上方，从路基102延伸至盾构掘进扰动区砂卵石地层103，相邻两个地质钻孔1之间的距离为隧道覆土深度；监测组件包括由十字型钢筋3.1以及底端焊接在十字型钢筋3.1中心的垂直钢筋3.2组成的监测架、膨胀水泥砂浆层3.3、PVC保护管3.4、液化砂层3.5和对中限位板3.6；监测架的十字型钢筋3.1放置在地质钻孔1的底部；膨胀水泥砂浆层3.3填充在地质钻孔1底部，将十字型钢筋3.1与砂卵石地层103的土体固定成一体；PVC保护管3.4插入地质钻孔1内，与地质钻孔1之间填充有聚氨酯填充体3.7，底端抵靠在膨胀水泥砂浆层3.3上；液化砂层3.5填充在PVC保护管3.4内，位于垂直钢筋3.2顶端的下方；对中限位板3.6为圆心设置有通孔的圆形板，直径与PVC保护管3.4的内径配合，穿设在所述垂直钢筋3.2上，位于液化砂层3.5上方；保护罩2设置在地质钻孔1的孔口内，扣合在PVC保护管3.4顶端的外侧，以保护监测组件。进一步地，保护罩2包括竖筒2.1以及通过转轴2.2转动设置在竖筒2.1上的盖板2.3；盖板2.3上设置有翻盖孔2.4，以便于将盖板2.3翻开，使用塔尺测量垂直钢筋的深度。进一步地，保护罩2由塑料制成。进一步地，保护罩2低于路基路面104，以防止被车辆压坏。上述砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统的施工步骤为：步骤一、在盾构101轴线上方每隔一定距离用地质钻机钻钻孔，钻到盾构101上方预设位置，形成地质钻孔1，并做好地质素描，为盾构掘进提供参数；步骤二：将十字型钢筋3.1与垂直钢筋3.2焊接为一体后插入地质钻孔1内，并膨胀水泥砂浆层3.3使十字型钢筋3.1与砂卵石地层103的土体成为整体，然后安设PVC保护管3.4，并在PVC保护管3.4内回填液化砂层3.5，安设对中限位板3.6，最后在PVC保护管3.4与砂卵石地层103之间注入聚氨酯填充体3.7；步骤三：在路基102内安设保护罩2。实施例2实施例1所述砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测装置用于北京机场线盾构区间施工，该区间长3180米，盾构管片外径9.1米，通过隧道上方每隔10米进行钻孔，地质钻孔1的底端距盾构101的距离为0.4×盾构101直径，十字型钢筋3.1和垂直钢筋3.2为直径12mm的圆钢，PVC保护管3.4的直径为100mm，保护罩2比路基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，其特征在于，包括地质钻孔、监测组件和保护罩；/n所述地质钻孔位于盾构中线上方，从路基延伸至盾构掘进扰动区砂卵石地层，相邻两个地质钻孔之间的距离为隧道覆土深度；/n所述监测组件包括由十字型钢筋以及底端焊接在十字型钢筋中心的垂直钢筋组成的监测架、膨胀水泥砂浆层、PVC保护管、液化砂层和对中限位板；/n所述监测架的十字型钢筋放置在地质钻孔的底部；/n所述膨胀水泥砂浆层填充在地质钻孔底部，将十字型钢筋与砂卵石地层的土体固定成一体；/n所述PVC保护管插入地质钻孔内，与地质钻孔之间填充有聚氨酯填充体，底端抵靠在膨胀水泥砂浆层上；/n所述液化砂层填充在PVC保护管内，位于垂直钢筋顶端的下方；/n所述对中限位板为圆心设置有通孔的圆形板，直径与PVC保护管的内径配合，穿设在所述垂直钢筋上，位于液化砂层上方；/n所述保护罩设置在地质钻孔的孔口内，扣合在PVC保护管顶端的外侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种砂卵石地层盾构掘进强扰动区变形监测系统，其特征在于，包括地质钻孔、监测组件和保护罩；
所述地质钻孔位于盾构中线上方，从路基延伸至盾构掘进扰动区砂卵石地层，相邻两个地质钻孔之间的距离为隧道覆土深度；
所述监测组件包括由十字型钢筋以及底端焊接在十字型钢筋中心的垂直钢筋组成的监测架、膨胀水泥砂浆层、PVC保护管、液化砂层和对中限位板；
所述监测架的十字型钢筋放置在地质钻孔的底部；
所述膨胀水泥砂浆层填充在地质钻孔底部，将十字型钢筋与砂卵石地层的土体固定成一体；
所述PVC保护管插入地质钻孔内，与地质钻孔之间填充有聚氨酯填充体，底端抵靠在膨胀水泥砂浆层上；
所述液化砂层填充在PVC保护管内，位于垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：安宏斌，王宗勇，李晓，常鑫，李勇，
申请(专利权)人：中铁十二局集团第二工程有限公司，中铁十二局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14