[发明专利]一种衬砌外水压力的监测方法

说明书

本发明涉及一种衬砌外水压力的监测方法，该方法包括以下步骤：1)根据运营隧道渗漏水情况以及施工期的地下水分布情况，确定水压力监测区域和断面；2)确定水压力监测点的位置，并且确定测点布设位置以及光纤光栅渗压计装置的尺寸；3)采用钻孔装置在测点布设位置处钻孔，根据衬砌厚度与钻杆尺寸，控制钻头没入到衬砌外部的岩土体中；4)安装光纤光栅渗压计装置，并将渗压计光纤引线与采集仪连接，当采集到的外水压力值稳定后，记录外水压力值，完成衬砌外水压力的监测。与现有技术相比，本发明具有监测点布设合理、对结构受力承载影响小、不需预埋仪器、三重密封不会影响结构防水性能、监测精度高等优点。

技术领域

本发明涉及隧道衬砌外水压力监测领域，尤其是涉及一种衬砌外水压力的监测方法。

背景技术

在现有的隧道衬砌外水压力监测方案(中国专利CN201920168328.2)中，隧道渗压计安装主要通过隧道施工期预埋渗压计的方法，基本步骤如下：

(1)预埋渗压计安装管道：隧道仰拱衬砌施工之前，预埋渗压计U型安装管道，管道一端与衬砌背后的纵向盲管连通，中部位于排水边沟及电缆槽下方另一端高出仰拱衬砌，然后依次浇筑仰拱衬砌混凝土和仰拱填充混凝土，实现管道预埋；

(2)安装渗压计：渗压计带有一体设置的六棱角螺帽和外螺纹，六棱角螺帽中空，内部安装渗压计其余各部件，安装管道伸出仰拱的一端设置有和渗压计外螺纹相匹配的内螺纹，螺帽和管道之间设置密封垫圈，安装时，先向管道中注水直至管道内水位与管道口平齐，再通过螺纹将渗压计拧到预埋的管道中；

(3)连接采集仪：将渗压计与安装在隧道内的采集仪相互连接，将所检测到的水压信号传递至采集仪。

现有方法的主要缺点在于：渗压计安装管道在施工期仰拱浇筑之前预埋，延误隧道施工工期，增加施工成本；而在隧道设计与施工过程中，无法预测隧道运营期可能面临的各种状况，预埋方法具有局限性，仅能监测预先设定的个别监测点的外水压力，无法根据运营期隧道结构安全状态分析的需要，灵活布置监测点。而常规运营期钻孔监测的方法会影响隧道衬砌承载力和隧道防水性能，对隧道运营安全产生不利影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种衬砌外水压力的监测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种衬砌外水压力的监测方法，用以监测运营期隧道衬砌外水压力，该方法包括以下步骤：

1)根据运营隧道渗漏水情况以及施工期的地下水分布情况，确定水压力监测区域和断面；

2)确定水压力数值较大的位置、测点布设位置以及光纤光栅渗压计装置的尺寸；

3)采用钻孔装置在测点布设位置处钻孔，根据衬砌厚度与钻杆尺寸，控制钻头没入到衬砌外部的岩土体中；

4)安装光纤光栅渗压计装置，并将渗压计光纤引线与采集仪连接，当采集到的外水压力值稳定后，记录外水压力值，完成衬砌外水压力的监测。

所述的步骤2)具体为：

利用全站仪、激光扫描仪或收敛计检测隧道变形，并与隧道运营初期的变形数据进行对比，通过反分析方法确定衬砌背后水压力分布特征和数值大小，初步确定水压力数值较大的位置，通过建立数值模型，考虑钻孔尺寸与各钻孔位置对监测断面衬砌结构承载力的影响，同时考虑开孔和渗压计装置安装便捷性，确定对监测断面衬砌结构承载力无影响且安装方便的测点布设位置以及光纤光栅渗压计装置的尺寸。

所述的步骤3)中，钻孔装置为可拆卸的两节式钻杆结构，包括钻头、第一钻杆和第二钻杆，所述的第一钻杆前端与钻头一体成型，尾端设有L型接头，并且通过齿轮结构接头与第二钻杆头部传动连接，所述的第一钻杆为中空结构，其内壁上开设用以安装光纤光栅渗压计装置的内螺纹，其外表面还开设有外螺纹，所述的第二钻杆为光滑的中空圆杆。