一种浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法技术

本发明专利技术公开了一种浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法，包括如下步骤：步骤一、优化为采用侧壁加强型台阶法施工工法；步骤二、通过采用微震监测技术，监测隧道初支背后岩体内部损伤拉应力状态；通过采用应力监测技术，对中柱及临时支撑应力变形状况进行监测，以判断中柱及临时支撑拆除条件；步骤三、步骤二中的微震监测系统调试正常进行监测后，每天进行监测，稳定后降低至1周/次；步骤二中的应力监测系统调试正常进行监测后，时刻进行监测；步骤四、将步骤三中的微震监测及应力监测结果结合判断进行隧道工法优化。本发明专利技术的监测方法能辅助并实现优化工艺的顺利安全完成，为后续类似大断面暗挖施工方案优化提供理论依据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
一种浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工监测
更具体地说，本专利技术涉及一种浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法。

技术介绍

[0002]车站浅埋大断面暗挖隧道原设计采用双侧壁导坑法施工，在实际施工及项目部参观学习类似工程采用双侧导坑法施工暗挖车站后，发现双侧壁导坑法施工过程中，在进行中柱施工时，面临中柱高度过高，拆除安全风险高、难度大，中柱拱顶成环开挖支护困难，成环质量较差等难题；同时，预留中柱开挖滞后，造成暗挖仰拱及衬砌结构施工滞后，存在较大的安全隐患。因此，需要对浅埋大断面暗挖隧道的双侧壁导坑法进行优化，在优化过程中如何保证优化工艺能顺利安全完成施工就需要在优化施工过程中进行施工综合监测，以更好地辅助优化工艺的顺利安全完成。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个目的是提供一种浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法，以辅助并实现优化工艺的顺利安全完成，为后续类似大断面暗挖施工方案优化提供理论依据。
[0004]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法，包括如下步骤：
[0005]步骤一、通过理论分析及理论试验验证，将隧道原设计的采用双侧壁导坑法施工工法优化为采用侧壁加强型台阶法施工工法；
[0006]步骤二、通过采用微震监测技术，监测隧道初支背后岩体内部损伤拉应力状态，通过岩层微破裂状态收集，建立微震事件模型，来监测隧道施工过程中岩层完整性状况；同时，通过采用应力监测技术，对中柱及临时支撑应力变形状况进行监测，以确定中柱及临时支撑在施工过程中是否存在受力，以判断中柱及临时支撑拆除条件；
[0007]步骤三、步骤二中的微震监测系统调试正常进行监测后，每天进行监测，并发布微震监测结果报告监测数据持续稳定后，监测周期降低至1周/次；步骤二中的应力监测系统调试正常进行监测后，时刻进行监测；
[0008]步骤四、将步骤三中的微震监测及应力监测结果结合判断进行隧道工法优化。
[0009]优选的是，微震监测技术使用微震监测设备，其包括传感器、数据采集系统、数据处理系统和可视化显示系统，所述传感器预埋于岩体内并通过电缆连接外部的数据采集系统，所述传感器对岩体产生的微破裂事件实施连续监测，所述数据采集系统采集传感器获取的数个微震事件的多项震源参数，包括时空数据、误差、震级以及能量，并将数据传输给数据处理系统，数据处理系统通过滤波处理、设定阈值、带宽检波排除噪声事件，对数据进行滤波处理后，提供给后台可视化显示系统关于震源信息的完整波形与波谱分析图，然后通过可视化显示系统识别微震事件类型，并显示微震事件的分布、数量、震级及能量大小，
初步判断近期有没有大变形发生，以供施工人员监测隧道施工过程中岩层完整性状况。
[0010]优选的是，所述传感器在中柱两侧对称安装多个，在隧道初支背后的岩体中钻进设定深度的孔，并安装传感器，在掘进过程中，每间隔掘进设定的距离，将后面的传感器从钻孔中取出移至掘进前方再次钻孔安装传感器，如此反复，形成跟随掌子面的移动式微震监测系统。
[0011]优选的是，所述传感器在钻孔中安装时的安装结构包括：
[0012]传感器；
[0013]纸杯，其固定连接于所述传感器的一端，所述纸杯的开口一端朝向钻孔的内端，所述纸杯内填充有固定树脂；
[0014]连接筒，其连接所述传感器的另一端，所述连接筒内部中心设置有贯通通道，其为圆台形结构且直径大的端面朝向所述传感器，所述传感器连接的电缆直径小于所述贯通通道直径大的端面直径，略大于所述贯通通道直径小的端面直径，所述连接筒远离所述传感器的一端还设置有多个插孔；
[0015]安装杆，其中心设置有所述传感器连接的电缆穿过的孔道，其直径大于电缆直径，所述安装杆的端部设置有多个配合于所述插孔中的插杆，其端部连接有橡胶块，所述安装杆靠近所述连接筒的外周套设有连接环，其上周向设置有多个导向杆，所述导向杆的外端部设置有弧形的导向片，其中心的朝向所述导向杆设置；
[0016]所述传感器安装具体步骤为：
[0017]首先，通过钻杆连接端部设置有捣杆的捣盘，插入至钻孔中直至内端，然后转动钻杆使得捣盘的捣杆慢慢旋转插入至钻孔内端部的土中，实现在钻孔内端的土中打入固定孔；
[0018]其次，拔出钻杆及捣盘，将纸杯、传感器、连接筒连接起来，此时传感器的电缆卡合于连接筒内，再将安装杆外套设多个导向杆，导向杆上的导向片靠近钻孔内侧壁设置，通过插杆将安装杆安装至连接筒的插孔中；
[0019]再次，在纸杯内放入适应的熔融树脂，通过安装杆伸入至钻孔中，将纸杯连接的传感器伸入至钻孔中完成传感器的安装；
[0020]最后，通过安装杆适当紧抵纸杯，待固定树脂凝固后取出安装杆，完成传感器的安装。
[0021]优选的是，应力监测技术为采用表面应变计对中柱的临时支撑即钢拱架和喷射混凝土进行应力解除法的应力监测，具体为：在临时支撑处于工作状态时，安装表面应变计，与临时支撑处于协调变形状态；解除临时支撑的约束后，弹性应变部分得到恢复，通过测得应变计终值即可得到临时支撑在工作状态的应力情况，同时得到未被拆除的临时支撑的应力变化情况。
[0022]优选的是，在中柱的两侧对称布设多个表面应力计，在表面应变计安装完成后，采集一次初值；临时支撑开始拆除后，每天进行一次数据采集，直到安装应变计的那一榀临时支撑被拆除完毕，当安装有应变计的临时支撑被拆除时，保证安装有应变计的钢拱架及喷射混凝土的完整性，将应变计连同其连接的钢拱架及混凝土一同切割下来后，采集应变计的终值，可以得到该临时支撑所受到的应力大小。
[0023]优选的是，应力监测具体方法为：
[0024]首先，应变计安装完成后，待第一组安装有应变计的临时支撑拆除后，通过测量终值可得到该临时支撑所受的应力大小，该应力值记为a，设定a在不同范围内的预警值，并显示出不同颜色代表不同的预警级别；
[0025]其次，在临时支撑拆除支撑过程中，每天采集应变计的数据，应变计测得的拆除临时支撑后的累计附加应力值与a之和为预估应力，该预估值判定预警值并显示颜色的标准与上述相同；
[0026]再次，当第二组安装应变计的临时支撑拆除后，测定终值和预估值之差，作为第三组应变计数据的预估值的修正；
[0027]最后，根据上述显示预警级别判断临时支撑的应力变化情况，进而判断中柱拆除的风险等级。
[0028]优选的是，对于临时支撑钢拱架，应力值＜120MPa，预警值为绿色，应力值120～235MPa，预警值为黄色，应力值＞235MPa，预警值为红色；对于临时支撑喷射混凝土，应力值＜13.5MPa，预警值为绿色，应力值13.5～18.5MPa，预警值为黄色，应力值＞18.5MPa，预警值为红色。
[0029]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0030](1)通过采用微震监测技术及应力监测技术对浅埋大断面双侧壁导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、通过理论分析及理论试验验证，将隧道原设计的采用双侧壁导坑法施工工法优化为采用侧壁加强型台阶法施工工法；步骤二、通过采用微震监测技术，监测隧道初支背后岩体内部损伤拉应力状态，通过岩层微破裂状态收集，建立微震事件模型，来监测隧道施工过程中岩层完整性状况；同时，通过采用应力监测技术，对中柱及临时支撑应力变形状况进行监测，以确定中柱及临时支撑在施工过程中是否存在受力，以判断中柱及临时支撑拆除条件；步骤三、步骤二中的微震监测系统调试正常进行监测后，每天进行监测，并发布微震监测结果报告监测数据持续稳定后，监测周期降低至1周/次；步骤二中的应力监测系统调试正常进行监测后，时刻进行监测；步骤四、将步骤三中的微震监测及应力监测结果结合判断进行隧道工法优化。2.如权利要求1所述的浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法，其特征在于，微震监测技术使用微震监测设备，其包括传感器、数据采集系统、数据处理系统和可视化显示系统，所述传感器预埋于岩体内并通过电缆连接外部的数据采集系统，所述传感器对岩体产生的微破裂事件实施连续监测，所述数据采集系统采集传感器获取的数个微震事件的多项震源参数，包括时空数据、误差、震级以及能量，并将数据传输给数据处理系统，数据处理系统通过滤波处理、设定阈值、带宽检波排除噪声事件，对数据进行滤波处理后，提供给后台可视化显示系统关于震源信息的完整波形与波谱分析图，然后通过可视化显示系统识别微震事件类型，并显示微震事件的分布、数量、震级及能量大小，初步判断近期有没有大变形发生，以供施工人员监测隧道施工过程中岩层完整性状况。3.如权利要求2所述的浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法，其特征在于，所述传感器在中柱两侧对称安装多个，在隧道初支背后的岩体中钻进设定深度的孔，并安装传感器，在掘进过程中，每间隔掘进设定的距离，将后面的传感器从钻孔中取出移至掘进前方再次钻孔安装传感器，如此反复，形成跟随掌子面的移动式微震监测系统。4.如权利要求3所述的浅埋大断面暗挖隧道工法优化的施工综合监测方法，其特征在于，所述传感器在钻孔中安装时的安装结构包括：传感器；纸杯，其固定连接于所述传感器的一端，所述纸杯的开口一端朝向钻孔的内端，所述纸杯内填充有固定树脂；连接筒，其连接所述传感器的另一端，所述连接筒内部中心设置有贯通通道，其为圆台形结构且直径大的端面朝向所述传感器，所述传感器连接的电缆直径小于所述贯通通道直径大的端面直径，略大于所述贯通通道直径小的端面直径，所述连接筒远离所述传感器的一端还设置有多个插孔；安装杆，其中心设置有所述传感器连接的电缆穿过的孔道，其直径大于电缆直径，所述安装杆的端部设置有多个配合于所述插孔中的插杆，其端部连接有橡胶块，所述安装杆靠近所述连接筒的外周套设有连接环，其上周向设置有多个导向杆，所述导向杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱鹏飞，王远洪，卢立伟，梅军，王坤，陈治，
申请(专利权)人：中铁七局集团武汉工程有限公司，
类型：发明
国别省市：