【技术实现步骤摘要】
软弱地层顶管失稳受力监测系统及失稳受力计算处理方法
[0001]本专利技术涉及顶管工程
,具体的是一种软弱地层顶管失稳受力监测系统及失稳受力计算处理方法。
技术介绍
[0002]在软弱地层长距离顶管中,由于土体强度低,当进行曲线顶进或发生轴线偏差时,管道挤压周围土体,而土体对管道的约束能力较差,管道发生偏离轴线的位移,这种管道自发位移的现场称为失稳。直线顶管中,如果管道完全按照设计轴线顶进,则管道不会产生失稳。然而,由于管道存在设计误差、木垫板压缩不均匀、地层变化、机头纠偏等因素的影响,管道的偏转无法避免,存在失稳风险。同时,由于浮力的作用,直线顶管中通常发生竖向的上浮失稳。上浮失稳发生后,管道连接处转角增大,易发生密封失效渗漏,同时引起管端局部应力集中,导致管道发生裂缝或破坏,使工程失败。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种软弱地层顶管失稳受力监测系统及失稳受力计算处理方法,能够实现判断管道是否发生上浮失稳,并对上浮失稳处进行监测,分析管道上浮失稳的发展趋势及受力状态,并及时采取相关措施,确保了管道结构的安全性。
[0004]为解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是:一种软弱地层顶管失稳受力监测系统,包括多节管节,所述的管节两侧内壁上设有高程测量点,多节管节一端设有与高程测量点配合的水准仪;
[0005]在临近机头的管节上的内层纵向主筋中部焊设有钢筋应变计,管节中安装有用于采集钢筋应变计数据的振弦采集器;
[0006]在上浮失稳处的 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种软弱地层顶管失稳受力监测系统,包括多节管节(1),其特征在于:所述的管节(1)两侧内壁上设有高程测量点(2),多节管节(1)一端设有与高程测量点(2)配合的水准仪(3);在临近机头(4)的管节(1)上的内层纵向主筋(5)中部焊设有钢筋应变计(6),管节(1)中安装有用于采集钢筋应变计(6)数据的振弦采集器(7);在上浮失稳处的所述管节(1)接缝处安装有四个位移传感器(9),四个位移传感器(9)用于监测接缝间距变化;在上浮失稳处的所述管节(1)底部开设有排浆孔(10);在上浮失稳处的所述管节(1)上的注浆孔(8)处安装有三通(13),三通(13)分别与注浆孔(8)、注浆管(12)及压力传感器(14)连接;所述的位移传感器(9)及压力传感器(14)的数据通过设置在管节(1)内的电流采集器(15)进行采集。2.根据权利要求1所述的一种软弱地层顶管失稳受力监测系统,其特征在于:所述的钢筋应变计(6)为四个,分别焊设在管节(1)的顶部、底部及两侧。3.根据权利要求1所述的一种软弱地层顶管失稳受力监测系统,其特征在于:所述的排浆孔(10)处安装有带球阀(11)的排浆管。4.基于权利要求1所述的一种软弱地层顶管失稳受力监测系统的失稳受力计算方法,其特征在于包括以下步骤:1)若管节(1)被泥浆完全包裹,通过测试环空泥浆密度ρ1,管节(1)单位长度净浮力计算如下:F1=πD2ρ1g/4
‑
(D2‑
d2)πρ
c
g/4式中:F1为管节(1)单位长度净浮力,kN/m;D为管节(1)外径,m;d为管节(1)内径,m;g为重力加速度,m/s2;ρc为混凝土密度,取2400kg/m3。2)管顶地层所受注浆压力P1采用压力传感器(14)所测注浆压力的平均值;3)若钢筋应变计(6)位于第a节管节(1),且钢筋与混凝土协调变形,则将四个钢筋应变计(6)的平均值ε1作为钢筋和混凝土的应变,机头(4)与前a节管节(1)的顶进力计算如下:F
a
=ε1A
s
E
s
+ε1A
c
E
c
式中:Fa为机头与前a节管节(1)的顶进力,kN;As、Ac分别为钢筋和混凝土的横截面积,m2;Es和Ec分别为钢筋和混凝土弹性模量,kPa。若顶进第n节管节(1)时,管节(1)轴线的设计高程和实测高程分别在第b、c管节(1)处发生偏角变化,且第d节管节(1)处高程偏差最大,即管节(1)之间的偏角最大;此时,顶管总顶进力为Fn,若每节管节(1)所受摩阻力相同,则第d节管节(1)顶进力的竖向分力F2近似计算如下:
F2={[(F
技术研发人员:卢海军,吴忠善,孙恒,杨擎,崔旭辉,陈春林,刘涛,李东辉,李冠中,蒋奇,徐舟,赖勇,夏云飞,陈枫,闻国骄,付仁东,刘壮,柯曦,许世融,谢宝康,汤浩,刘建恩,
申请(专利权)人:中交第二航务工程局有限公司,
类型:发明
国别省市:
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