[发明专利]水囊式盾构隧道外侧土压力测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种水囊式盾构隧道外侧土压力测量装置及测量方法，包括水囊，与水囊的端部密封相连的密封盒，进水管和排气管，其特征在于，在水囊内设置有用以维持水囊内恒定水温的加热器；进水管用以向水囊内注水，进水管包括相连接的盒外进水管和盒内进水管两部分；排气管用以排出水囊内存在的空气，排气管包括相连接的盒外排气管和盒内排气管两部分；在密封盒与水囊交界处固定连接有用以测量水囊内液位和压力的压力液位变送器；加热器的数据传输线、压力液位变送器的数据传输线被送出密封盒外。本发明具有灵敏度高，测量精确的特点。

技术领域

本发明属于隧道工程测试技术领域，涉及一种水囊式盾构隧道外侧土压力测量装置。

背景技术

我国城市化进程的速度不断加快，对城市地下交通线路的数量及规模提出了更高的要求，隧道工程是城市地下轨道交通的主要建设方式，科学、可靠的监测仪器及方式是保证城市隧道工程安全性和经济效益的重要基础。盾构隧道由于具备施工速度快、自动化程度高、对周围环境影响小等优点，在城市隧道建设中得到广泛应用。盾构隧道衬砌通过注浆液与外侧土体接触，外侧土体的压力变动对隧道衬砌安全和隧道接头防水有直接的影响，因此对隧道外侧土压力长期、准确、便捷的监测对隧道安全度与耐久性有着至关重要的作用。

现有的盾构隧道外侧土压力监测方法主要采用传统土压力盒压力测量法，该方法将土压力盒预先埋设在管片衬砌外侧，保持土压力盒外膜与衬砌外侧相平行，但该方法存在较多问题，主要问题如下：

1.土压力盒位置易受施工影响发生偏移

土压力盒在隧道管片外侧呈点状布置，与隧道管片接触面积较小，不易粘贴或安装到外侧管片上，施工时拼装容易引起土压力盒布置偏移，偏移量可达10cm，无法精确测量指定位置处的土压力变化。

2.土压力盒引线孔削弱管片承载力

土压力盒引线需要通过管片内部穿孔引出，引线孔降低了管片的结构完整性，造成管片损伤，导致管片衬砌结构强度下降，削弱了管片承载力。

3.土压力盒引线孔易引起渗漏水

土压力盒引线通过管片穿孔而出，在降低管片完整度的同时，也破坏了管片的密封性，引线的橡胶保护层与管片之间接触不紧密，容易引起渗漏水现象，降低了管片衬砌的耐久性与适用性。

4.测量结果不准确

土压力盒预埋在管片外侧，经过壁后注浆之后，被注浆液包裹，无法直接接触到外侧土体，土压力盒灵敏度随之下降，导致测量结果不准确。

现有薄膜测土压的方法，由于薄膜材质厚，探测土压不灵敏，测量精度低，而且薄膜价格高，1平方米薄膜达到28万元，经济性较差。

发明内容

本发明提供一种探测土压灵敏，测量精度较高且成本较低廉的水囊式盾构隧道外侧土压力测量装置，在未充水空腔状态下，装置拼装在隧道管片衬砌外侧，在注浆后、浆液未硬化之前，通过装置进水管向CHR水囊(均聚氯醇橡胶水囊)内充水，使其突破注浆液，与土体进行直接接触，通过土压力检测装置中的加热片保持水的恒温状态，利用水压力变化反应土压变化，进而通过监测水压力来达到长期、准确监测隧道外侧土体压力的目的。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种水囊式盾构隧道外侧土压力测量装置，包括水囊，与水囊的端部密封相连的密封盒，进水管和排气管，其特征在于，在水囊内设置有用以维持水囊内恒定水温的加热器；进水管用以向水囊内注水，进水管包括相连接的盒外进水管和盒内进水管两部分；排气管用以排出水囊内存在的空气，排气管包括相连接的盒外排气管和盒内排气管两部分；在密封盒与水囊交界处固定连接有用以测量水囊内液位和压力的压力液位变送器；加热器的数据传输线、压力液位变送器的数据传输线被送出密封盒外。

所述的水囊最好为CHR水囊。