[发明专利]一种盾构隧道外侧土压力测量方法

说明书

本发明涉及一种盾构隧道外侧土压力测量方法，所采用的测量装置包括油囊、硅胶O型密封圈、遇水膨胀橡胶套筒、缸筒、活塞、用于牵引活塞的钢丝绳、用于安装的活塞安装支撑部件、电控系统、供油单元，其中，所述的油囊用以感受土体变形和传递土压力，与缸筒之间通过螺纹啮合并且压紧硅胶O型密封圈实现液压油的密封；缸筒的下部设置有外螺纹和内螺纹，外螺纹与吊装注浆孔内螺纹相匹配，内螺纹与活塞安装支撑部件相连接；缸筒靠下位置设置有用于固定活塞的凸槽，缸筒底部和顶部螺纹方向相反，缸筒底部螺纹与吊装注浆孔内螺纹方向相同；活塞位于缸筒内，包括活塞“上”部分、制定对丝、加热棒、压力液位集合温度变送器、输油管、排气管和活塞“下”部分。

技术领域

本发明属于岩土工程测试技术领域，涉及一种盾构隧道外侧土压力测量装置。

背景技术

国家现代化进程的不断推进，要求城市容纳足够多的市区人口，城市基础设施的建设和完善保证了城市高速运转和就业容量。城市轨道交通的规划与发展致使大量地铁隧道需要修建，其中盾构法施工具有施工速度快、自动化程度高、对环境影响小，工业和技术成熟等诸多优点，是地铁隧道建设的首选方法。盾构隧道是由衬砌管片和接头结构拼装而成，衬砌结构通过注浆层直接或者间接与土体接触，因此外侧土压力直接影响着结构的内力和接头的变形，进而影响着结构正常使用中的耐久性和防水性能。从隧道建设项目的全寿命周期的角度进行考虑，土压力的精准监测是隧道建设的可行性、结构设计的合理性、施工和运营的安全性、隧道到达设计使用年限后的维护和加固的重要保障。

目前，土压力的监测主要采用预制测试管片的方法，该方法为在衬砌管片内埋设土压力盒且保持土压力盒外膜与管片外弧面相平齐，测试管片既要作为结构部件又要进行隧道外表面压力监测，但是使用该方法监测土压力存在以下不足：

1.受被测介质刚度的影响

当被测量介质刚度较小时，介质不会制约土压力盒的外膜的变形响应，与理想受力条件想接近，实际介质中的应力能够全部被土压力盒感应；当被测介质刚度较大时，介质的自承载能力较高变形小，制约了土压力盒的变形相应，同时土压力盒侧壁的存在加剧了这种影响，因此介质中的应力无法全部被感应到，实测应力小于介质中的实际应力。

2.受土压力盒尺寸的影响

为了保证土压力盒能够适应恶劣且复杂的测试环境，因此采用侧壁较厚的钢壳作为土压力盒的外壳，提高其整体刚度和稳定性。土压力盒的量程越大钢壳的厚度越大，实测值与实际值相差的越大。土压力通过作用在土压力盒外膜传递给相应的感应元件，因此外膜的面积也会对测量值产生影响，外膜的面积越大变形越明显，实测值与实际值相接近。

3.受土压力盒埋设状态影响

土压力盒预埋在预制管片，随着预制管片的制作过程共同经历养护阶段，导致土压力盒外膜压力分布不均进而导致测量误差；预制测试管片在施工安装到脱出盾尾与土体接触过程中，无法保证土压力盒外膜与测试土体接触良好。

4.受传感器自身因素的影响

土压力盒受到环境因素影响比较大，在室内要求空气湿度小于80％、无腐蚀性气体和通风条件下，搬运时要求轻拿轻放，对于一年未使用的土压力盒需要重新进行标定；在测试过程中，土压力盒的零点会随着时间进行漂移，因此不适用于土压力的长期监测。

针对以上问题，开发一种能够克服环境因素、安装因素和传感器自身因素的盾构隧道管片外侧土压力测量装置及方法，对提高土压力的测量精度具有较高的工程实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构隧道外侧土压力测量装置并给出测量方法，通过管片吊装注浆孔将实现与外界土体进行接触，通过土压力监测装置中的温度控制系统保障液压油的恒温状态，最终通过测量恒温油囊中的油压，实现对隧道外侧土压力的长期监测。为了实现上诉目的，本发明采用的技术方案如下：