CN108332884A - 一种顶管施工中管道应力监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种顶管施工中管道应力监测方法，根据现场实际需求，在待监测区段选取典型断面布设测点；每个断面可布设一个或多个监测仪器，当布设一个时，仪器可安装在管道表面中部靠下，当布设多个时，仪器可安装在管道顶部、底部，中部靠上、靠下等地方并对称布置；监测仪器通过膨胀螺栓固定在混凝土表面，并通过安装金属外壳进行保护；在不同级别顶力条件下进行正向、反向顶进并进行数据采集，通过测频仪连接监测仪器读取数据。该发明能够有效获取管道顶进过程中混凝土表面应力，利于判断管道在顶进受阻情况下顶力传递范围，为顶管脱困采取针对性措施提供依据，保证施工顺利进行。

Description

一种顶管施工中管道应力监测方法

技术领域

本发明涉及一种顶管施工控制技术，尤其是涉及顶管施工中管道应力监测方法。

背景技术

顶管技术作为一项非开挖技术，具有施工速度快、自动化程度高、节省人力资源、与环境协调相处等优势，已经越来越多地运用到地下隧道建设过程中。为了实现长距离顶管，应尽可能减小并克服管道与周围土或者围岩之间的摩擦力，常见的措施包括施做中继间减小顶进距离、增大顶力以及管道周围注射润滑材料等。然而，在复杂地质条件下，长距离顶管还是经常会碰到顶进受阻的情况，及时脱困才能保证工程顺利。

管道顶进之后，如果发生顶进受阻情况，有必要找出消耗顶力较大的管道，进行管道***清洗或者破除管道，以便及时脱困。但顶管正常顶进过程中一般不会在管道内部预埋传感器监测其受力情况，一旦发生顶进受阻情况，在管道内部周边布设监测仪器是能获得管道在施加顶力条件下应力变化的有效手段。据此，可以判断顶力传递距离，找出消耗顶力较大的管道，以便采取针对性措施脱困，以使顶管施工顺利进行。

发明内容

本发明的目的是获得顶管施工中管道在一定顶力条件下的应力变化趋势，为准确找到问题管道提供依据，以便有针对性采取措施。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种顶管施工中管道应力监测方法，该监测方法可以在选取的监测断面上布置一个或者多个监测点，其包括如下步骤：

a、 在顶进受阻的区段选取有代表性的监测断面，并布设监测仪器；

b、 正向、反向施加不同级别顶力，通过测频仪连接监测仪器读取数据；

c、 监测数据处理，并绘制顶力传递趋势图。

所述的监测断面的选取由测试仪器数量决定，仪器数量充足可每一环管道均布设一个断面，并在该断面布设多个监测点，否则，可以每两环或三环布置一个断面且每个断面监测点数量减少。

所述的每一个监测断面可布设一个或多个监测点，布设多个监测点则应对称布置，布设一个监测点，则不同监测断面的监测点应布设在管道同一位置。

所述的选取的顶力视实际工程需求选取不同级别的顶力。

所述的正向施加顶力为朝着掘进方向在编号较大中继间施加顶力，反向施加顶力为逆着掘进方向在编号较小中继间施加顶力。

所述的靠近掘进面的中继间为1#中继间，从掘进面向洞外方向中继间由小到大且连续编号。

所述的监测仪器为表面应变计，用于测量混凝土的表面应变。

所述的监测数据处理通过计算各级别顶力下混凝土应变值与0T顶力下混凝土应变值之差，得出因该级别顶力混凝土应变值，与混凝土弹性模量相乘，得到混凝土的表面应力。

所述的绘制的顶力传递趋势图为混凝土表面应力与监测断面编号关系曲线图，据此判断顶力的有效传递距离，找出消耗顶力较大的管道，为顶管施工脱困采取相应措施提供依据。

所述的监测断面编号与管道编号一致，沿着顶进方向编号由大到小且连续编号。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和显著效果：

1、本发明监测断面、监测点的数量，在确保有效获取管道应力变化趋势的前提下，合可以适当减少测点数量，在趋势不明显情况下可局部增加监测断面、监测点，灵活方便，可以提高工作效率，降低成本；

2、本发明结合施工实际需求确定测试方法以及监测点的保护措施，根据需求调整监测点的布设位置，尽量减少对施工操作、质量的影响；

3、本发明能够有效获取监测断面管道混凝土的表面应力，且通过正、反两个方向施加顶力，多方位了解管道应力变化趋势，能够准确找到消耗顶力较大的管道，便于采取针对性措施。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的监测断面位置示意图。

图3为本发明的测点布置横断面示意图。

图4为本发明实施例测点应力曲线图（2#中继间施加顶力）。

图5为本发明实施例测点应力曲线图（3#中继间施加顶力）。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，一种顶管施工中管道应力监测方法，该监测方法可以在选取的监测断面上布置一个或者多个监测点，其包括如下步骤：

a、 在顶进受阻的区段选取有代表性的监测断面，并布设监测仪器；

b、 正向、反向施加不同级别顶力，通过测频仪连接监测仪器读取数据；

c、 监测数据处理，并绘制顶力传递趋势图。

如图2所示，监测断面布置在管道中间，且编号与管道编号一致。

以重庆市观景口水利枢纽工程二工区顶管机施工为例，在施工受阻的3#~2#中继间之间有编号为137~80管道，共计58节，共选取了28个监测断面。

如图3所示，监测断面测点可布设一个或多个监测点，多个测点编号对应位置如（1）~（6）所示对称布置。

本实施例各监测断面只布设一个监测点，监测点位置在（1）处，在该处设置表面应变计，并用金属保护壳防护。

施加不同级别顶力，在各级别顶力下测的各测点的应变值。通过计算各级别顶力下混凝土应变值与0T顶力下混凝土应变值之差，得出因该级别顶力混凝土应变值，与混凝土弹性模量相乘，得到混凝土的表面应力。

如图4所示，2#中继间施加0T、1500T、1800T以及2000T不同级别顶力过程中，只有80-86管道有较大的应力，83号管道测点失效，88号管道之后（90#-137#）应力值几乎为0，施加的顶力并没有传递到这些管道。

如图5所示，3#中继间施加0T、1800T以及2000T不同级别顶力过程中，各个管道受力变化趋势基本一致，顶力在传递到93号管道后减小为趋于零，可见3#中继间施加顶力有效传递距离大约在137-93管道范围内。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，在选取的监测断面上布置一个或者多个监测点，其包括如下步骤：

a、 在顶进受阻的区段选取监测断面，并布设监测仪器；

b、 正向、反向施加不同级别顶力，读取数据；

c、 对监测数据处理，绘制顶力传递趋势图。

2.根据权利要求1所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，所述监测断面的选取可以为每一环管道均布设一个断面，在该端面中设置监测点；或者为挑选若干环管道设置端面，在端面中设置监测点。

3.根据权利要求1所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，每一个监测断面可布设一个或多个监测点，布设多个监测点则应对称布置，若布设一个监测点，则不同监测断面的监测点应布设在管道同一位置。

4.根据权利要求1所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，靠近掘进面的中继间编号1#，从掘进面向洞外方向中继间由小到大且连续编号。

5.根据权利要求4所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，正向施加顶力为朝着掘进方向在编号较大中继间施加顶力，反向施加顶力为逆着掘进方向在编号较小中继间施加顶力。

6.根据权利要求1所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，监测仪器为表面应变计，用于测量混凝土的表面应变。

7.根据权利要求1所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，监测数据处理通过计算各级别顶力下混凝土应变值与0T顶力下混凝土应变值之差，得出因该级别顶力混凝土应变值，与混凝土弹性模量相乘，得到混凝土的表面应力。

8.根据权利要求1所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，绘制的顶力传递趋势图为混凝土表面应力与监测断面编号关系曲线图。

9.根据权利要求8所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，监测断面编号与管道编号一致，沿着顶进方向编号由大到小且连续编号。

10.根据权利要求1所述的顶管施工中管道应力监测方法，其特征在于，当在断面中布设监测仪器时，若布设一个监测仪器时，仪器可安装在管道表面中部靠下位置，若当布设多个时，仪器可安装在管道顶部、底部，中部靠上、靠下位置并对称布置。