一种监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于监控量测领域，尤其涉及一种监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法。
【背景技术】
[0002]隧道等地下工程施工由于其隐蔽性、不确定性和多变化性等特点，施工难度大，易造成各种各样的工程质量事故，严重地影响了工程施工进度和工程质量，施工监控量测目的是及时监测掌握工程结构的应力应变情况，进行信息化处理，指导工程施工，确保施工安全及结构的长期稳定性，验证支护结构效果，积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。
[0003]在隧道施工中，监控量测最重要的任务就是及时、准确地监测围岩的变形财情况，进行监控量测数据分析，提早做出预警预报，尽早采取必要措施，避免事故的发生。
[0004]尽管隧道施工监控量测工作在我国开展有一些年了，但是总体而言，在具体施工中其实施与应用都还很不完善。监控量测工作的发展主要表现在监测仪器与监测方法的不断更新进步。当前应用于监控量测的主要仪器包括:水准仪、全站仪、钢挂尺、收敛计和适应于不同材料的压力盒、应变应力计等等。这些仪器的应用在硬件条件上就保证了监控量测工作的准确性，提高了监控量测的可操作性、适应性、稳定性和精度。但是水准仪、钢挂尺、收敛计都由于测量精度不高，受隧道施工影响较大，涉及器材较多，易对隧道造成施工阻碍，且数据存储、传输、处理、分析等工作量大，工程应用不便。
[0005]目前在大多数的隧道施工监控量测中技术人员都采用全站仪进行。相比其他三种仪器，全站仪具有精度高、施测方便、数据传输方便等优点。并且全站仪可以直接与计算机连接，在友好的计算机操作系统中，可以实现监测数据的自动传输、处理、分析。全站仪的应用使得隧道监控量测工作迈上了一个新台阶，另外国内率先应用了 3D激光扫描仪进行监控量测工作，在监控量测仪器的更新发展上做出了新的探索。但无论是采用全钻仪还是3D激光扫描仪都存在仪器设备昂贵、监控速度慢，监控滞后等缺点。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提出了一种监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法，目的是找到一种简便、经济、有效、能够及时监控隧道拱顶和周边瞬间变换的监控方法。
[0007]本发明是这样实现的，一种监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法，包括以下步骤:
[0008](I)将无弹性变形的绳索一端固定于隧道断面一端拱脚、另一端系于标定后的电子弹簧秤上，该弹簧秤位于隧道断面另一端拱脚上；所述绳索中间部分穿过悬挂钉于隧道圆拱的圆环上；
[0009](2)在监控开始时，首先对绳索预加一个初始力使得电子弹簧秤上的读数有一个初始读数，然后拉动绳索，使得弹簧秤上的初始读数趋于稳定，并做记录；
[0010](3)在隧道纵向的多个断面上分别重复实施上述步骤(I)和(2);
[0011](4)在隧道施工时，持续观测电子弹簧秤的读书，如有读数发生变化，暂停施工，再利用全钻仪或者3D激光扫描仪对隧道截面进行复测，及时发现问题并处理。
[0012]优选地，所述隧道圆拱包括拱顶、隧道周围围堰以及衬砌。
[0013]优选地，在步骤(4)中，所述施工包括隧道开挖、拱顶注浆、衬砌修补。
[0014]相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果:本发明装置简单、免模型预测、计算量小、无技术难度、便于工人及时发现危险状况。
【附图说明】
[0015]图1是本发明监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法的原理结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]一种监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0018](I)将无弹性变形的绳索一端固定于隧道断面一端拱脚监控点A，另一端系于标定后的电子弹簧秤上，该弹簧秤位于隧道断面另一端拱脚监控点E ;所述绳索中间部分穿过悬挂钉于拱顶监控点C和隧道周围围堰监控点B、D (或衬砌)上的圆环上，上述中间部分监控点可以根据现场情况进行加密布设；
[0019](2)在监控开始时，首先对绳索预加一个初始力使得电子弹簧秤上的读数有一个初始读数，然后拉动绳索，使得弹簧秤上的初始读数趋于稳定，并记录初始读数；
[0020](3)在隧道纵向的多个断面上分别重复实施上述步骤(I)和(2)，布设多道监控装置，间隔间距可以根据现场情况设置为2?4米；
[0021](4)在隧道进行开挖、拱顶注浆、衬砌修补等施工时，持续观测电子弹簧秤的读数，如有读数发生变化，暂停施工，再利用全钻仪或者3D激光扫描仪对隧道截面进行复测，及时发现问题并处理。
[0022]本发明利用隧道拱顶沉降和周边收敛时隧道截面的几何形状会发生改变这一事实为基础，通过将简单几何原理应用到隧道施工过程中进行监控隧道拱顶沉降和周边收敛中来，设计巧妙、装置简单、免模型预测、计算量小、无技术难度、便于工人及时发现危险状况。
[0023]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将无弹性变形的绳索一端固定于隧道断面一端拱脚、另一端系于标定后的电子弹簧秤上，该弹簧秤位于隧道断面另一端拱脚上；所述绳索中间部分穿过悬挂钉于隧道圆拱的圆环上； (2)在监控开始时，首先对绳索预加一个初始力使得电子弹簧秤上的读数有一个初始读数，然后拉动绳索，使得弹簧秤上的初始读数趋于稳定，并做记录； (3)在隧道的纵向多个断面上分别重复实施上述步骤(I)和(2); (4)在隧道施工时，持续观测电子弹簧秤的读书，如有读数发生变化，暂停施工，再利用全钻仪或者3D激光扫描仪对隧道截面进行复测，及时发现问题并处理。
2.如权利要求1所述的监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法，其特征在于，所述隧道圆拱包括拱顶、隧道周围围堰以及衬砌。
3.如权利要求2所述的监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述施工包括隧道开挖、拱顶注浆。
【专利摘要】本发明提供了一种监控隧道拱顶沉降和周边收敛的方法，通过安装无弹性变形的绳索，一端固定于隧道断面一端拱脚、另一端系于标定后的电子弹簧秤上，该弹簧秤位于隧道断面另一端拱脚上，中间部分绳索穿过隧道圆拱；在监控开始时，首先预加一个初始力、使得电子弹簧秤上的读书有一个初始读数，拉动绳索，使得弹簧秤上的初始读数趋于稳定，并做记录，重复上述步骤，在多个断面布设相同方式监控措施，在隧道施工时，持续观测电子弹簧秤的读书，如有读数发生变化，暂停施工，再利用全钻仪或者3D激光扫描仪对隧道截面进行复测，发现问题及时处理。本发明装置简单、免模型预测、计算量小、无技术难度、便于工人及时发现危险状况。
【IPC分类】E21F17-00
【公开号】CN104533520
【申请号】CN201410717505
【发明人】彭军龙, 马丁, 刘豪, 王小青, 谭珊, 郑培信
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月1日