[发明专利]一种盾构隧道围岩变形超前监测结构及监测方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道围岩变形超前监测结构及监测方法，包括若干监测段、柔性连接段以及位于监测段上的角度感应装置组成的监测主体，其中，柔性连接段的两端分别与相邻两个监测段的首段和尾端连接，角度感应装置用于监测其上的监测段与水平面和铅垂面的角度。本装置具有沿隧道洞轴线方向进行长距离监测的功能，并通过监测主体的多个监测点可以获取洞轴线不同桩号围岩的变形数据，监测结果更加准确。

技术领域

本发明涉及隧道领域，具体涉及一种盾构隧道围岩变形超前监测结构及监测方法。

背景技术

目前大多数隧道工程监测技术均是针对钻爆法施工隧道而创造并使用的，而由于盾构机本身机身极为庞大、采用刀头破岩的掘进方式、内部封闭、有限的操作空间且不具有与围岩的接触通道，限制了盾构法施工隧道监测技术的发展，使其无法像钻爆法施工隧道一样具有广阔的操作空间，可以采用各种类型的监测技术进行监测。

对于盾构隧道而言，在钻爆法施工隧道中被广泛采用的土压力盒、多点位移计、钢筋计等监测仪器也极少被采用或效果较差。特别是由于盾构机内部封闭，操作空间有限且不具有与围岩的接触通道的特点，限制了多种隧道超前预报手段在盾构法施工隧道中的采用，而且不能布置长距离隧道变形监测仪器，这样对盾构法施工隧道安全稳定掘进十分不利，也对隧道运行期的长期稳定十分不利。

现有的少量针对盾构隧道的监测技术均通过在盾构管片上布置土压力盒、钢筋计等监测仪器，对隧道运行期的变形情况进行监测，但是现有的盾构隧道监测技术的缺点主要是：

(1)不具备在隧道掘进中进行超前监测并及时反馈围岩变形数据的能力，也就不能为衬砌结构的设计优化和后期加固处理提供支撑；

(2)通过在盾构管片布置监测仪器仅能对隧道运行期管片断面的变形进行监测，不能对隧道洞轴线方向进行长距离监测；

(3)只能对一个方向的围岩变形进行监测，不能进行三维方向的围岩变形监测，也不能监测到围岩的具体变形方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的盾构隧道的监测装置中，不仅不能从多个方向较好的在挖掘中反馈围岩的变形数据，监测效率较低，目的在于提供一种盾构隧道围岩变形超前监测结构及监测方法，解决盾构隧道在挖掘中的监测的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种盾构隧道围岩变形超前监测结构及监测方法，包括若干监测段、柔性连接段以及位于监测段上的角度感应装置组成的监测主体，其中，柔性连接段的两端分别与相邻两个监测段的首段和尾端连接，角度感应装置用于监测其上的监测段与水平面和铅垂面的角度。

进一步的，本监测结构的监测主体包括若干依次连接的监测段和柔性连接段，以及位于监测段上的角度感应装置，在使用时，将监测主体放置在预先钻好的超前钻孔中，当隧道围岩在不同位置产生变形时，变形的围岩带动监测主体发生相应的形变，通过监测主体中每个监测段的角度感应装置来得到变形前和变形后，分别与水平面和铅垂面之间的角度，进而得到每个监测段处的围岩的变形数据。

本监测主体设置若干监测段，不仅在于各在更多的位置监测围岩的变形数据，同时，通过设置若干监测段，并通过柔性连接段进行连接，可使各监测段能够产生任意方向的弯曲变形，并且在弯曲变形时，不会损坏本监测主体的完整结构，更便于长期使用，也更有利于监测变形数据。

其次，本结构在盾构机掘进中和隧道运行期一直具有监测功能，监测周期长，能极大的降低隧道监测成本。

优选的，靠近A端的监测段的首端连接有一端为尖锥状的导向头。导向头的作用为固定靠近A端的监测段，即第1监测段，在安装监测主体时起导向作用。

更进一步的，监测段和柔性连接段上套装有柔性套管，柔性套管将监测主体套装在其内。