[实用新型]一种盾构始发/到达段隧道周围地层水土压力监测装置

说明书

本实用新型公开了一种盾构始发/到达段隧道周围地层水土压力监测装置，由气囊、压气管、高压气泵、传感器定位带、承压板、油介质、土压力传感器、透水石、水介质、水压传感器、定位板、套管顶进头、钢套管、单向阀、出土控制结构及其定位和支撑结构等组成，本实用新型可在盾构始发/到达施工前即完成传感器埋设，不受盾构施工制约。传感器埋设通过钻孔装置完成，钻孔时不塌孔，钻孔停止时可防止地层水土进入，对周围地层扰动小。传感装置中对感压油介质和水介质呈带形，与周围地层接触面积大，且均位于柔性的传感器定位带上，对水土压力变化敏感，测量更精确，同时，该监测装置能够实现单孔多点测试，且传感器的定位和埋设简单、快捷。

技术领域

本实用新型涉及盾构隧道施工技术领域，尤其是涉及适用于繁华城市中心地区盾构始发/到达段的盾构隧道施工安全控制领域。

背景技术

盾构在始发与到达接收段施工时，常面临土舱压力无法正常建立、土舱压力波动大等问题，因始发/到达段地层加固方式不当、加固长度不足等常导致工作面超挖、涌水、地表沉降过大等问题发生，严重威胁隧道周边地层和构筑物、建筑物的安全，同时，盾构始发/到达段多地处繁华城区，常常面临地面建筑物林立、地下管线密集、紧邻或下穿重要的既有地铁运营线路等环境制约条件，需要严格控制盾构始发/到达施工引起的地层位移和地表沉降。

盾构掘进过程中引起的地层沉降，可根据地层沉降形成原因将其分解为前方沉降、开挖面沉降、通过沉降、盾尾沉降、后续沉降等5种类型，5种类型沉降所占比例不仅与地层条件、埋深、盾构直径、盾构推进参数、同步注浆压力和注浆量、盾构停机、地面动载、不良地质、辅助工法措施等有关，还与盾构施工区间位置有关，始发/到达段地表沉降主要发生在开挖面沉降、盾构通过沉降与后续沉降等3个阶段，实际工程监测结果表明，始发/到达段的盾构通过沉降占地层总沉降的比例较大，甚至可达50％以上，而盾构通过沉降主要受盾构推进过程中盾外土体初始应力释放率所控制，因此，对始发/到达段盾构推进时隧道周围地层的应力状态进行监控至关重要，但目前盾构隧道地层水土压力监测主要是通过在隧道管片预埋土(水)压力计或在管片安装后再借助管片注浆孔进行水土压力传感器的安装测试，这些方法需要在盾构隧道管片安装后才能进行传感器的埋设和测试，不能监测到隧道周边地层在盾构隧道管片安装前的开挖面沉降阶段和盾构通过沉降阶段的水土压力变化情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有盾构始发/到达段隧道周围地层水土压力监测存在的监测仪器埋设时间滞后、监测数据不完整的缺点，而提出了一种可在盾构始发/到达掘进施工全过程进行隧道周围地层水土压力监测的装置及测试方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种盾构始发/到达段隧道周围地层水土压力监测装置，由钻孔装置、传感器及其定位装置等两大部分组成，钻孔装置由套管顶进头、钢套管、单向阀、出土控制结构及其定位和支撑结构等组成，套管顶进头前端锥体中间有圆孔，尾部内有丝扣和钢套管连接，套管顶进头和钢套管用于水土压力监测装置的钻孔和防止成孔坍塌，套管顶进头内部有单向阀，单向阀和出土控制结构相连，出土控制结构安装在定位和支撑结构中间，定位和支撑结构通过其尾部定位环的丝扣与钢套管连接和固定，出土控制结构由出土控制环、连接杆、控制柄、方向螺母组成，用于控制套管顶进头内部单向阀，定位和支撑结构由定位管和2个内部定位环及1个外部定位环组成，用于支撑出土控制结构的控制柄，并用来将定位管固定在钢套管上，所述套管顶进头和钢套管顶入地层到预定位置后，移出所述出土控制结构、定位和支撑结构，然后移入传感器及定位装置。