[发明专利]一种隧道施工拱顶沉降监测装置与方法

说明书

本发明涉及一种隧道施工拱顶沉降监测装置与方法。监测装置部分主要包括测斜传感器、测斜管、监测仪，测斜传感器安置于测斜管中，通过电线与监测仪连接。监测方法的原理是，拱顶沉降引起测斜管的变形，进而引起测斜传感器的倾斜，将倾角变化转化成电阻变化,再经交流电阻电桥变换成电压讯号。通过计算得出每个传感器的倾斜量，进而计算得出每段(1m)测斜管的变形量，再根据叠加法计算得出整段测斜管发生的挠曲变形，即为该段的拱顶沉降总位移。利用本装置能够进行掌子面开挖前后拱顶沉降全过程的监测，指导施工工序，保证施工安全。

技术领域

本发明涉及一种隧道施工拱顶沉降监测装置与方法，可广泛应用于隧道施工监控量测领域。

背景技术

监控量测是隧道新奥法施工三核心之一，对评价隧道施工方法的可行性、设计参数的合理性，了解隧道施工实际围岩级别及其变形特性等能够提供准确、及时的依据，对隧道二次衬砌的施作时间具有决定性意义。因此，它是保障隧道建设成功的重要手段。对隧道拱顶下沉周边收敛位移进行监测，根据量测数据确认围岩的稳定性，判断支护效果，指导施工工序预防坍塌，保证施工安全。

目前对隧道拱顶沉降的监测都是在掌子面开挖后进行的。在现行施工条件下，洞身变形一般开始于掌子面前方一倍洞径处，支护结构施做前洞身存在一定的位移值，属于不可监测洞身变形；支护结构施做后洞身与支护结构进一步协调变形并最终趋于稳定，协调变形值属于可监测洞身变形。开挖前的沉降没有考虑在内，属于不可测沉降。

发明人发现，在实际工程中，在施做初衬结构的同时布设拱顶沉降监测点，但是由于操作空间的局限性，实际初始数据的采集时间往往在支护设置后的1—3天时间。所以，布设监测点后读取的初始数据是不准确的。

发明内容

本发明目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种实用的隧道拱顶沉降监测装置及其监测方法。本装置能够测量掌子面开挖前后拱顶沉降全过程。

本发明的第一发明目的是提供一种隧道施工拱顶沉降监测装置，为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种隧道施工拱顶沉降监测装置，包括测斜传感器、测斜管和监测仪；

所述的测斜传感器固定在所述的测斜管内，测斜传感器包括本体，在所述的本体内部设有一个密闭仓，在所述的密闭仓内盛装有导电液体，且在密闭仓内布设有三个与水平面垂直的铂电极，所述的铂电极的一端插入所述的导电液体中，另一端通过导线与检测仪相连；所述的检测仪位于测斜管外。

作为进一步的技术方案，所述的三个电极中，中间的电极为公共电极，两端的电极为端电极，所述的公共电极位于仓体的中心位置，三个电极平行等距并在同一直线上。

作为进一步的技术方案，所述的电解液深度等于仓体高度的1/2。

作为进一步的技术方案，所述测斜管内设置传感器安置槽，所述的测斜传感器设置在安置槽内，其与测斜管紧密固定；在所述测斜管的管口标有正负方向，以利于管内传感器正向放置。

作为进一步的技术方案，所述沿测斜管的长度方向，每隔一段距离设置一个传感器安置槽，所述的测斜传感器按照需要放置在对应的安置槽内。

作为进一步的技术方案，所述测斜管管壁设置有电线通道。

在提供监测装置的同时，本发明还提供一种利用上述隧道施工拱顶沉降监测装置进行掌子面开挖前后拱顶沉降全过程监测的方法，主要包括如下步骤：

A、在开挖掌子面上方往前打孔，用于安放测斜管；

B、将多个测斜传感器分别安置在测斜管对应的安置槽中，每隔n米设置一个，测斜传感器的电线置于测斜管的电线通道中，电线终端位于测斜管管口处；

C、将测斜管放置于预先打好的钻孔内，并以管口“正上负下”放置；