一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法技术

本发明专利技术公开了一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法，涉及隧道施工技术领域，在施工区域的地表区域设置若干个采集点，获取生成降雨系数Jxs，将施工区域分割为若干个监测区域，在监测区域内随机设置若干个第一监测点，建立地下水体数据集并生成地下水体安全系数Dxs，依据地下水体安全系数Dxs将对应的监测区域确定为一级警戒区域；将一级警戒区域的位置信息在电子地图上标记，获取各个一级警戒区域内岩层的图像信息，及一级警戒区域内岩层上的裂纹，若岩层的裂纹数量大于预设的数量阈值，对相应的一级警戒区域进行标记并向外发出预警。通过建立一级警戒区域及获取岩层表面的裂纹，能够及时判断岩层的安全状态。能够及时判断岩层的安全状态。能够及时判断岩层的安全状态。

【技术实现步骤摘要】
一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，具体为一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法。

技术介绍

[0002]在我国的整个公路网中，隧道的占比越来越高，这就不可避免地出现了隧道互相交叉穿梭的情况，而由于隧道复杂的受力特点和地质的复杂变化，新建隧道下穿既有隧道的施工永远是一个难题。不仅要保证新建隧道近距离下穿既有隧道时，特别是新建隧道开挖至既有隧道附近时不仅要保证施工隧道的安全，也要尽可能不给既有隧道的安全运营造成较大影响。
[0003]因此，如何使新建隧道在施工过程中顺利穿越既有隧道并且不影响其安全运营是个难题。新建隧道的开挖可对围岩体产生扰动，被扰动围岩体因变形引起外力条件的变化，既有隧道将有可能发生沉降、断面变形甚至塌方等情况。
[0004]现有的下穿既有隧道工程施工方法中，为了充分保障施工的安全性，确定最优的施工方法从而保证施工安全的同时降低对既有隧道的运营影响，通常会格外注意在施工过程中的岩层沉降，从而可以依据岩层沉降的程度，采取对应的防护措施。
[0005]但是现有的施工方法中由于缺乏预警机制，难以及时的判断施工区域内岩层的安全状态，同时，由于在施工时难以预先获取岩层各个位置的沉降值，因此，在开挖施工前就需要对施工区域全面采取防护措施，这也降低了施工的效率。
[0006]为此，本专利技术提供了一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法。

技术实现思路

[0007](一)解决的技术问题
[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法，通过在施工区域的地表区域设置若干个采集点，获取生成降雨系数Jxs，将施工区域分割为若干个监测区域，在监测区域内随机设置若干个第一监测点，建立地下水体数据集并生成地下水体安全系数Dxs，依据地下水体安全系数Dxs将对应的监测区域确定为一级警戒区域；将一级警戒区域的位置信息在电子地图上标记，获取各个一级警戒区域内岩层的图像信息，及一级警戒区域内岩层上的裂纹，若岩层的裂纹数量大于预设的数量阈值，对相应的一级警戒区域进行标记并向外发出预警。通过建立一级警戒区域及获取岩层表面的裂纹，能够及时判断岩层的安全状态，及时预警，保障地下施工的安全性，从而解决了
技术介绍
中的问题。
[0009](二)技术方案
[0010]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法，包括如下步骤：在施工区域的地表区域设置若干个采集点，在各个采集点处分别监测并获取地表土层的表面湿度Bs及地面之下，土层含水量Ts；在汇总表面湿度Bs
及土层含水量Ts，并做无量纲处理后，依照如下公式关联生成降雨系数Jxs:
[0011][0012]其中，C1为常数修正系数，F1为湿度因子，0.64≤F1≤1.98，F2为含水量因子，1.13≤F2≤2.32；在获取到降雨系数Jxs后，若降雨系数Jxs大于预设的降雨条件阈值，则在获取位于地下的施工区域的电子地图后，等面积的将施工区域分割为若干个监测区域，在监测区域内随机设置若干个第一监测点，且使相邻的两个第一监测点的间距不小于预设的距离阈值；
[0013]在第一监测点处设置地下水监测装置，建立地下水体数据集并生成地下水体安全系数Dxs，在地下水体安全系数Dxs大于预设的水体安全阈值时，对相应的监测区域进行标记；若在降雨系数Jxs逐渐降低，但被标记区域内的地下水体安全系数Dxs仍处于增加状态，将对应的监测区域确定为一级警戒区域，并在电子地图上进行显示；
[0014]将一级警戒区域的位置信息在电子地图上标记，由训练后的路径规划模型在结合位置信息后，在电子地图上规划导航路径，使巡检机器人在地下施工区域移动；在经过成像后，使巡检机器人获取各个一级警戒区域内岩层的图像信息，通过对图像信息进行图像识别，获取一级警戒区域内岩层上的裂纹，若岩层的裂纹数量大于预设的数量阈值，对相应的一级警戒区域进行标记并向外发出预警。
[0015]进一步的，所述地下水体安全系数Dxs的获取方式如下：优先获取第一监测点的地下水位Dw，若地下水位Dw大于预设的水位阈值，继续获取地下水的水压Ds及地下水温度Dt，将以上数据汇总后，建立地下水体数据集；在获取地下水体数据集后，对地下水位Dw、水压Ds及地下水温度Dt，做无量纲处理后，依照如下公式关联生成地下水体安全系数Dxs：
[0016][0017]其中，0≤γ≤1，0≤θ≤1，且0.9≤γ+θ≤1.8，γ、θ为权重。
[0018]进一步的，在被标记的一级警戒区域内设置若干个第二监测点，在第二监测点处采集设置岩层数据采集装置，对岩层结构信息进行周期性的监测，获取监测信息并生成岩层结构安全系数Yxs；若岩层结构安全系数Yxs大于预设的结构安全阈值，则将对应的被标记的一级警戒区域升格为二级警戒区域并向外发出预警。
[0019]进一步的，所述岩层结构安全系数Yxs的获取方式如下：所述监测信息包括：岩层产生震动时的振动速度Zp，在振动速度Zp超过预设的频率阈值时，获取岩层产生的位移，获取岩层位移Cy，以及岩层所产生形变时的形变量，获取岩层形变量Yb；汇总振动速度Zp、岩层位移Cy及岩层形变量Yb，建立岩层结构数据集，对岩层结构数据集内数据做无量纲处理后，依照如下公式生成岩层结构安全系数Yxs：
[0020][0021]其中，α及β为可变更常数参数，取值范围如下：2.51≤α≤3.76，3.61≤β≤7.93。
[0022]进一步的，若二级警戒区域的数量大于预设的警戒阈值，以固定的时间间隔分别获取若干组地下水体安全系数Dxs及若干组岩层结构安全系数Yxs；通过皮尔逊相关性分
析，获取地下水体安全系数Dxs与岩层结构安全系数Yxs间的相关性系数Rdy；
[0023]若相关性系数Rdy大于预设的影响阈值，在第二监测点处采集岩层结构数据及地下水体数据，汇总后建立模型参数数据集；结合模型参数数据集中的数据，在训练和测试后，建立隧洞岩层结构数字孪生模型。
[0024]进一步的，若在预设时间内，二级警戒区域内的岩层的裂纹数量并未增加，使用隧洞岩层结构数字孪生模型，结合施工方案，以下穿开挖作为初始条件，对二级警戒区域内的岩层沉降进行仿真分析，获取对应的模拟沉降值Mcj；若模拟沉降值Mcj小于预估的沉降值，则也必须要对模拟沉降值Mcj进行修正。
[0025]进一步的，对模拟沉降值Mcj的修正方式如下：按照以下公式生成修正沉降值Xcj：
[0026][0027]其中，n为在降雨系数Jxs不同条件下生成模拟沉降值Mcj的次数，F为修正因子；修正因子F的形成方式符合如下公式：
[0028][0029]其中，Dxs为地下水体安全系数，Yxs为岩层结构安全系数，Rdy为地下水体安全系数Dxs与岩层结构安全系数Yxs间的相关性系数，C2为常数修正系数。
[0030]进一步的，预先设置第一沉降阈值及第二沉降阈值，第一沉降阈值大于第二沉降阈值，获取修正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法，其特征在于：包括如下步骤：在施工区域的地表区域设置若干个采集点，在各个采集点处分别监测并获取地表土层的表面湿度Bs及地面之下，土层含水量Ts；在汇总表面湿度Bs及土层含水量Ts，并做无量纲处理后，依照如下公式关联生成降雨系数Jxs:其中，C1为常数修正系数，F1为湿度因子，0.64≤F1≤1.98，F2为含水量因子，1.13≤F2≤2.32；在获取到降雨系数Jxs后，若降雨系数Jxs大于预设的降雨条件阈值，则在获取位于地下的施工区域的电子地图后，等面积的将施工区域分割为若干个监测区域，在监测区域内随机设置若干个第一监测点，且使相邻的两个第一监测点的间距不小于预设的距离阈值；在第一监测点处设置地下水监测装置，建立地下水体数据集并生成地下水体安全系数Dxs，在地下水体安全系数Dxs大于预设的水体安全阈值时，对相应的监测区域进行标记；若在降雨系数Jxs逐渐降低，但被标记区域内的地下水体安全系数Dxs仍处于增加状态，将对应的监测区域确定为一级警戒区域，并在电子地图上进行显示；将一级警戒区域的位置信息在电子地图上标记，由训练后的路径规划模型在结合位置信息后，在电子地图上规划导航路径，使巡检机器人在地下施工区域移动；在经过成像后，使巡检机器人获取各个一级警戒区域内岩层的图像信息，通过对图像信息进行图像识别，获取一级警戒区域内岩层上的裂纹，若岩层的裂纹数量大于预设的数量阈值，对相应的一级警戒区域进行标记并向外发出预警。2.根据权利要求1所述的一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法，其特征在于：所述地下水体安全系数Dxs的获取方式如下：优先获取第一监测点的地下水位Dw，若地下水位Dw大于预设的水位阈值，继续获取地下水的水压Ds及地下水温度Dt，将以上数据汇总后，建立地下水体数据集；在获取地下水体数据集后，对地下水位Dw、水压Ds及地下水温度Dt，做无量纲处理后，依照如下公式关联生成地下水体安全系数Dxs：其中，0≤γ≤1，0≤θ≤1，且0.9≤γ+θ≤1.8，γ、θ为权重。3.根据权利要求2所述的一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法，其特征在于：在被标记的一级警戒区域内设置若干个第二监测点，在第二监测点处采集设置岩层数据采集装置，对岩层结构信息进行周期性的监测，获取监测信息并生成岩层结构安全系数Yxs；若岩层结构安全系数Yxs大于预设的结构安全阈值，则将对应的被标记的一级警戒区域升格为二级警戒区域并向外发出预警。4.根据权利要求3所述的一种公路隧道下穿既有过水隧道施工方法，其特征在于：所述岩层结构安全系数Yxs的获取方式如下：所述监测信息包括：岩层产生震动时的振动速度Zp，在振动速度Zp超过预设的频率阈值时，获取岩层产生的位移，获取岩层位移Cy，以及岩层所产生形变时的形变量，获取岩层
形变量Yb；...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄乐乐，严汝和，胡邦胜，杨宇，陈小伟，
申请(专利权)人：广西交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：