[发明专利]一种盾构隧道水土压力测试方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道水土压力测试方法，通过安装组件将管片水土压力测试组件焊接于盾构隧道各管片块的钢筋骨架上，控制测试组件的测量面与管片模具外弧面平齐后再浇筑混凝土，可避免测试组件在盾尾脱出管片时被冲刷而导致损坏或者脱落，同时测试组件电缆线引至藏线盒进行保护，且后续浇筑时与混凝土直接接触的该部分电缆线采用套管包裹，起到缓冲、绝缘的作用。本发明可以实现在管片浇筑及装配前将测试元器件预先埋设好的目的，并很大程度保证仪器的存活率以及减少对管片质量的影响。

技术领域

本发明属于地下空间工程技术领域，具体涉及一种盾构隧道水土压力测试方法。

背景技术

近年来，随着国家交通强国和城市化发展战略的贯彻落实，我国城市地铁发展迅猛，轨道交通建设逐渐网络化、规模化。根据统计，有超过100个城市提交了轨道交通发展规划和设想，规划总里程超过1万公里，未来城市轨道交通仍然呈大规模快速发展态势。地铁隧道施工有盾构法、明挖法、矿山法等，其中盾构法以其施工高效性、安全性、不影响地面交通等优越性而被广泛使用。而明确隧道衬砌上的荷载大小和分布模式是进行盾构隧道衬砌设计的先决条件。现有隧道衬砌结构设计计算方法普遍采用修正惯用法，但有学者指出了修正惯用法在复合地层围岩压力计算中存在的问题，而且在隧道衬砌设计时往往会加大安全系数，设计往往偏于保守。因此，传统修正惯用法荷载体系以及既有盾构隧道荷载计算理论是否能较好契合各类地层地铁盾构隧道实际工程亟待探究。为了避免造成较大的安全隐患和经济损失，开展地铁盾构隧道荷载作用模式(即管片所受水土压力)研究很有必要，不仅可为进一步研究盾构隧道结构受力响应规律奠定理论基础，同时可以更好地为我国后续隧道建设提供理论及实践依据。

为了探究地铁盾构隧道所受水土压力，毋庸置疑进行现场测试是最具参考价值的。目前常见的土压力测试元器件主要有电阻式、振弦式、压阻式土压力传感器以及柔性土压力计等，水压力测试元器件类似。但电阻式和压阻式土压力传感器由于其量程以及构造原理等因素的限制，适用于做室内土工模型试验测试，离心模型测试等，且其往往对场地用电有一定的需求，不宜做长期监测。而柔性土压力计精度高，量程大，可用于现场测试，但其元器件的表面积较大，对管片的外形和质量可能会产生一定的影响，且价格昂贵。目前隧道工程现场测试应用更为广泛的是振弦式土压力传感器，但多用于公路、铁路隧道，因为在该类隧道中可以将测试仪器直接埋在围岩和初衬之间，且仪器的电缆线可以从衬砌外表面接长至衬砌内侧进行量测。而针对盾构隧道，盾构机是在钢壳体保护下掘进隧道的一种设备，它由刀盘、刀具旋转切割地层，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，在壳体内拼装预制混凝土管片，盾尾同步注浆。由于这一特殊性，便不能同公路铁路隧道一样等其衬砌施作完成后再埋设元器件，因为盾尾脱出时，管片壁后已经注浆，与岩土体直接接触，没有多余空间埋设元器件。因此，必须在管片运输至盾构机掘进拼装前将元器件埋设好，且管片和盾构机的钢壳体空隙非常小，如果元器件埋设在管片外表面，极易在盾尾脱出管片时被冲刷而导致仪器损坏甚至脱落。

因此，若能发明出一种盾构隧道水土压力测试方法，上述问题便迎刃而解，同时可很大程度保证仪器的存活率以及减少对管片质量的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构隧道水土压力测试方法，基于盾构法隧道施工的特殊性，在管片浇筑及装配前将测试元器件预先埋设好，以解决上述现有技术的不足之处。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种盾构隧道水土压力测试方法，应用可预埋式装置，所述可预埋式装置包括盾构管片组件、测试组件、安装组件以及藏线盒；所述盾构管片组件包括有多个管片钢筋骨架，所述管片钢筋骨架包括拱顶管片块钢筋骨架以及拱腰、拱底管片块钢筋骨架，所述多个管片钢筋骨架浇筑拼装形成管片环；所述测试组件包括土压力计以及水压力计，所述土压力计与水压力计布设于待测点位；所述安装组件包括有土压力计安装盒以及水压力计安装筒；所述测试方法包括如下步骤：