[发明专利]一种用于监测隧道开挖地表脱空的装置及安装方法

说明书

本发明公开了一种用于监测隧道开挖地表脱空的装置及安装方法，该装置包括设置在钻孔孔壁二中的PVC波纹管二和钻孔孔壁一中的PVC双壁波纹管一，在PVC双壁波纹管一和PVC波纹管二中心部位设有一根镀锌钢管由上至下贯通两根波纹管并与PVC双壁波纹管一底部齐平，在镀锌钢管和PVC双壁波纹管一共同的底面设有一个圆形铁饼，在PVC双壁波纹管一中上下间隔设有多道圆形泡沫圈；在前述的镀锌钢管顶部设有指针。本发明可以即时检测出隧道开挖施工过程中，隧道拱顶上部与地表硬壳层之间出现脱空的问题。隧道施工降排水过程中引起的水土流失，在拱顶上部形成空腔并逐渐扩大的过程中，通本装置均可进行监测。

技术领域

本发明涉及一种用于监测隧道开挖地表脱空的装置及安装方法，属于水利水电工程技术领域。

背景技术

在岩溶地区地铁修建过程中，一般隧道埋深不大，地下水丰富且水位埋深浅。地表砼面层下分布少量碎块石等回填层，且地表下有雨污水管等管网存在，砼面层及下部碎块石层构成地表“硬壳层”。隧道拱顶岩体与地表硬壳层之间为红黏土层，红黏土层一般具有孔隙比大、黏粒含量多、上硬下软、遇水极易变软等特点。岩溶地区隧道施工遇到的典型地层结构如图1所示。隧道暗挖施工过程中，洞内渗水或涌水往往引起岩土交界面处水土流失并形成空腔，随着时间增加可能形成漏斗型岩溶塌陷。但城区地表一般为厚度较大的砼路面层，其支承强度越大，突发性的塌陷对地表交通构成的威胁就越大。

目前岩溶地区地铁修建过程中，针对地表脱空的监测方法主要有两种。一种是直接对地表的监测点进行测量的方法，主要采取在隧道结构轮廓线对应的地表范围内埋设测点(监测杆一般长0.2～2m)，通过对该地表测点的观测值大小来反映地表下沉的大小，间接反映下部是否存在脱空沉降问题。该方法存在的问题是地表硬壳层往往难以快速反应下部脱空的事实，在下部已形成较大空腔的情况下，监测杆与砼面层形成的整体往往呈“稳定”状态，其监测时滞性缺陷很大，容易造成误判。第二种是通过物探手段直接查明下部是否存在空腔，如地震映像法、面波法等，通过测试的物性、电性参数来反映下部地质体的缺陷性，物探法具有经济、高效的特点，但其测试结果的多解性、测试深度的有效性等弊端明显，且通常需要结合钻探手段综合判断，难以快速直接反映问题。

因此，针对岩溶地区地铁修建过程中出现的地表脱空问题，需根据其产生机理进行研究，以采用新的方法来解决该问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于监测隧道开挖地表脱空的装置及安装方法，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案如下：

一种用于监测隧道开挖地表脱空的装置，设置在钻孔中，钻孔顶部为钻孔孔壁二，下部为内径收缩后的钻孔孔壁一，该装置包括设置在钻孔孔壁二中的PVC波纹管二和钻孔孔壁一中的PVC双壁波纹管一，在PVC双壁波纹管一和PVC波纹管二中心部位设有一根镀锌钢管由上至下贯通两根波纹管并与PVC双壁波纹管一底部齐平，在镀锌钢管和PVC双壁波纹管一共同的底面设有一个圆形铁饼，在PVC双壁波纹管一中上下间隔设有多道圆形泡沫圈；在前述的镀锌钢管顶部设有指针。

本发明用新的手段或装置即时检测出隧道开挖施工过程中，隧道拱顶上部与地表硬壳层之间出现脱空的问题。隧道施工降排水过程中引起的水土流失，在拱顶上部形成空腔并逐渐扩大的过程中(纵向发展为主、横向发展次至)，通本装置均可进行监测，并可根据监测值的大小判断空腔的规模，进而指导工程处理。因此，通过本装置监测是否已产生脱空层以及脱空层的大小，对脱空层治理具有较强的指导作用，对保障隧道施工安全以及上部地表交通安全具有重要意义。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明装置制作及安装简单、制作成本低，操作方便。对施工期隧道开挖因地下水土流失引起的脱空可起到准确的适时监测作用，并可对脱空情况进行适时预判并指导施工处理。该发明装置提供了一种用较低的投入，通过适时监测，保证了施工安全和周边环境的安全，效果良好。

附图说明