CN104123434A - 一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种顶管隧道施工穿越高速公路时，对高速公路路面沉降进行控制的实时主动控制方法。目前仅对路面的沉降进行被动式监测，没有对地面沉降进行主动控制，从而无法解决沉降问题。本发明的特征在于，设定高速公路路面的沉降控制值，根据沉降控制值计算一次报警值及二次报警值；在顶管隧道顶进过程中，实时采集高速公路路面的沉降量；根据顶管隧道顶进时高速公路的实测沉降量与沉降控制值大小关系，用控制软件实时调整注浆位置和注浆量，抬升地层，达到主动控制高速公路路面沉降的目的。本发明可靠度高，经济实用，适用于顶管隧道施工穿越高速公路时，控制高速公路的路面沉降。

Description

一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法

 

技术领域

本发明涉及隧道施工对基础设施影响的实时主动控制方法，具体地说是一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动式控制方法。

背景技术

随着我国城市基础设施建设的飞速发展，隧道已经成为城市基础设施不可缺少的一部分。由于城市空间有限，隧道线路将不可避免地穿越各种构筑物，包括城市基础设施，如高速公路等。施工过程中如果缺乏必要的控制手段，一旦从高速公路下方穿越时出现异常地面沉降，将危及高速公路上的行驶车辆，造成严重交通事故，带来巨大的社会影响。因此，针对隧道施工穿越高速公路引起其沉降的问题，需要一套专门的监控***。

目前，国内与高速公路路基沉降监控相关的***在以下专利文献中有记载：

1)刘观仕、孔令伟、郭爱国，一种软土路基沉降监测方法及装置，CN200710052501.4，2010-9-1。

2)唐才荣、艾重阳，一种路基沉降监测***[P]，CN201210477714.2，2013-2-27。

3)欧建平、周斌，一种路基沉降监测设备，CN201120198678.7，2012-1-11。

4)陆小龙、杨文威、何真珍，一种顶管隧道的扰动施工监测方法，CN201310365796.6。

以上文献仅对路面的沉降进行被动式监测，没有对地面沉降进行主动控制，从而无法有效解决沉降问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其可靠性高，经济实用，适用于顶管隧道施工穿越高速公路时，有效控制高速公路路面沉降。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其步骤如下：

1）在从高速公路下方穿过的顶管管节处布设注浆管；

2）在顶管隧道穿越施工段的高速公路路面上布置多个沉降测点，沉降测点测得的沉降量传输给沉降检测仪器；

3）设定高速公路路面的沉降控制值，根据沉降控制值计算一次报警值及二次报警值；

4）在顶管隧道顶进过程中，实时采集高速公路路面的沉降量；

5）根据顶管隧道顶进时高速公路的实测沉降量与沉降控制值大小关系，用控制软件实时调整注浆位置和注浆量，抬升地层，达到主动控制高速公路路面沉降的目的，所述的控制软件采用PID算法。

本发明提出一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，事先设定路面沉降控制值并在管节内预留注浆孔，控制软件根据高速公路路面沉降情况，实时调整注入地层的注浆量，对路面沉降进行主动控制。

进一步，所述控制软件的具体算法是以实测沉降量与原始地层标高的差值为目标函数，采用PID算法控制不同区域的注浆控制设备，注浆控制设备与注浆管连接，实时调整注浆位置与注浆量，抬起已沉降地层，直到实测沉降量小于沉降控制值。

进一步，所述的控制软件安装在电脑内，电脑与沉降监测仪器及注浆控制设备连接；电脑从沉降监测仪器上获得高速公路路面的实测沉降量，经过PID算法后发出指令给注浆控制设备。

进一步，所述的一次报警值及二次报警值分别为沉降控制值的50%和80%，当实测沉降量达到一次报警值时，需加密监测频率，调整注浆位置和注浆量；当实测沉降量达到二次报警值时，立即停工，改用固化型化学浆液紧急修补路面。

进一步，所述的沉降控制值根据相关部门的规范条例设定。

进一步，位于同一处的注浆管布置于顶管管片上部90度范围内，沿轴线方向每隔1米布置一处注浆管。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1.在对高速公路进行路面沉降监测的同时，可以通过调节管节周围注浆管的注浆量，对异常的路面沉降进行实时主动控制。

2.本发明的适用对象是顶管隧道施工单位，适用时间是顶管隧道施工进行时，较常规路面沉降监测***扩大了适用范围，可靠度高，经济实用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明的组成图。

图2为本发明控制软件的工作流程图。

图3为本发明沉降监测仪器布置俯视图。

图4为本发明沉降监测仪器布置剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，具体步骤如下：

（1）根据高速公路相关的规范条例，设定路面的沉降控制值，根据沉降控制值计算一次报警值及二次报警值。

（2）在隧道所穿越的高速公路路面布置多个沉降测点，沉降测点测得的沉降量传输给沉降检测仪器；并将沉降监测仪器和注浆控制设备与电脑主机相连，电脑主机内安装配套的控制软件。电脑从沉降监测仪器上获得高速公路路面的实测沉降量，经过PID算法后发出指令给注浆控制设备。

（3）从高速公路路面下方穿过的顶管管节***布置好注浆管，注浆管在顶管管片制造时预留，布置于管片上部90度范围内，沿轴线方向每隔1米布置一处，注浆管与注浆控制设备相连。

（4）控制软件的算法如下：实测沉降量与原始地层标高的差值为目标函数，采用PID算法控制注浆控制设备，调节不同区域注浆量，直到地层沉降量小于允许值。

（5）开始施工，顶管在高速公路下方进行顶进时，控制软件根据以下方法进行控制：

①沉降稳定，不大于沉降控制值时，保持现有施工方法继续施工；

②沉降超过沉降控制值50%，但不超过80%，进行一次报警，报告相关单位，提醒加密监测频率、调整注浆位置和注浆量；

③一次报警并采取措施后沉降仍继续增加，超过沉降控制值80%，进行二次报警，提醒立即停工，改用固化型化学浆液紧急修补路面等措施；

④最初沉降即超过沉降控制值80%，立即进行报警，提醒立即停工，采用固化型化学浆液紧急修补路面等措施。

Claims (6)

1.一种顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其步骤如下：

1）在从高速公路下方穿过的顶管管节处布设注浆管；

2）在顶管隧道穿越施工段的高速公路路面上布置多个沉降测点，沉降测点测得的沉降量传输给沉降检测仪器；

3）设定高速公路路面的沉降控制值，根据沉降控制值计算一次报警值及二次报警值；

4）在顶管隧道顶进过程中，实时采集高速公路路面的沉降量；

5）根据顶管隧道顶进时高速公路的实测沉降量与沉降控制值大小关系，用控制软件实时调整注浆位置和注浆量，抬升地层，达到主动控制高速公路路面沉降的目的，所述的控制软件采用PID算法。

2.根据权利要求1所述的顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其特征在于，所述控制软件的具体算法是以实测沉降量与原始地层标高的差值为目标函数，采用PID算法控制不同区域的注浆控制设备，注浆控制设备与注浆管连接，实时调整注浆位置与注浆量，抬起已沉降地层，直到实测沉降量小于沉降控制值。

3.根据权利要求2所述的顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其特征在于，所述的控制软件安装在电脑内，电脑与沉降监测仪器及注浆控制设备连接；电脑从沉降监测仪器上获得高速公路路面的实测沉降量，经过PID算法后发出指令给注浆控制设备。

4.根据权利要求1或2所述的顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其特征在于，所述的一次报警值及二次报警值分别为沉降控制值的50%和80%，当实测沉降量达到一次报警值时，需加密监测频率，调整注浆位置和注浆量；当实测沉降量达到二次报警值时，立即停工，改用固化型化学浆液紧急修补路面。

5.根据权利要求1或2所述的顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其特征在于，所述的沉降控制值根据相关部门的规范条例设定。

6.根据权利要求1或2所述的顶管隧道穿越高速公路的地面沉降实时主动控制方法，其特征在于，位于同一处的注浆管布置于顶管管片上部90度范围内，沿轴线方向每隔1米布置一处注浆管。