：本發(fā)明屬于隧道工程技術領域，具體涉及一種黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測方法、系統(tǒng)及施工方法。

背景技術：
：隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略決策的實施，穿越黃土地區(qū)的隧道越來越多。隧道穿越濕陷性黃土地區(qū)時，由于濕陷性黃土的水敏性等特殊力學性質(zhì)，基底承載力通常較難滿足結構的受力要求，建成后的隧道往往產(chǎn)生較大的基底變形?；鬃冃纬龎嚎s變形外，更大的變形是濕陷變形。在隧道使用期內(nèi)如不對基底加固，隨著周圍水環(huán)境發(fā)生變化，必將會使隧道基礎發(fā)生較大的濕陷變形，并導致襯砌結構環(huán)、縱向開裂等較為嚴重的病害，直接威脅到隧道的運營安全。隨著高速鐵路和客運專線建設的發(fā)展和公路等級的提高，為保證隧道的平順度和長期運營安全，需要對黃土隧道隧底進行旋噴樁復合地基加固。但是目前對于黃土隧道隧底的處理基本參照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004)(以下簡稱《黃土規(guī)范》)與《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007-2002)規(guī)定進行處理，即認為隧道仰拱基底與普通地基之間基本沒有區(qū)別，但是通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)二者有著明顯不同。此外，黃土地基上地表建筑對沉降要求與隧道支護結構對沉降敏感性也不盡相同。在《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004)與《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007-2002)規(guī)范中，對地表建筑的沉降按照建筑的重要等級，提供了工后沉降的容許值及差異沉降的控制指標，為地基容許承載力的確定奠定了基礎。然而，目前對于隧道襯砌結構自身沉降控制標準而言，這方面的研究幾乎為空白。在《公路隧道設計規(guī)范》(JTGD70-2004)與《公路隧道設計細則》(JTG/TD70-2010)中，雖然規(guī)定了明洞基礎的地基承載力必需滿足要求，但是該部分結構對于地基沉降變形的要求沒有明確說明，使得在工程建設中無法判定隧道隧底是否處于安全、穩(wěn)定受控狀態(tài)，給隧道隧底施工買下較大的安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：
：針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的之一是提供一種黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測方法；本發(fā)明的目的之二是提供一種黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)，從而填補現(xiàn)有規(guī)范的不足，有效解決了黃土隧道隧底穩(wěn)定性不受控的問題；本發(fā)明的目的之三是提供一種黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)的安裝施工方法。本發(fā)明的目的之一是通過如下技術方案予以實現(xiàn)的：一種黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測方法，包括以下步驟：1)數(shù)據(jù)采集：包括以下數(shù)據(jù)采集方案：a.在砂礫墊層表面布置振弦式壓力盒，監(jiān)測砂礫墊層與仰拱底接觸壓力的測試，用于分析基底地基承載力是否超過設計值；b.在樁身布置用于監(jiān)測樁身應力的振弦式混凝土應變計，通過分析樁身受力情況，判斷是否達到材料的屈服強度；c.在基底樁間土體布置孔隙水壓力計和含水率測試探頭，監(jiān)測基底土體的孔隙水壓力含水率，用于分析隧道隧底浸水后的孔隙水壓力大小及分布情況，及其地下水浸水的影響分布范圍，當孔隙水壓力和或含水率超過一定界限時，通過現(xiàn)場浸水報警系統(tǒng)模塊發(fā)出報警信號；d.在樁間土體布置用于監(jiān)測地基變形的沉降儀，通過分析基底加固處理前后土體變形大小，判斷地基加固效果，并分析基底變形是否超過容許值；2)數(shù)據(jù)分析：通過以上數(shù)據(jù)采集方案采集到的數(shù)據(jù)，形成時間-接觸壓力、時間-樁身混凝土應力、時間-孔隙水壓力、時間-含水率的曲線圖，通過以上曲線圖，判斷基底的穩(wěn)定性。本發(fā)明進一步的改進在于：所述步驟1中c方案的數(shù)據(jù)采集不間斷，其他各方案數(shù)據(jù)采集頻率為：30天內(nèi)，1次/天；1～3個月，1次/2天；3個月以上，1次/周。本發(fā)明進一步的改進在于：所述步驟1)中a、b、c方案中的數(shù)據(jù)采集通過振弦式頻率儀完成，c方案中的界限值由現(xiàn)場浸水報警系統(tǒng)模塊監(jiān)測，d方案中的數(shù)據(jù)采集通過測尺完成。本發(fā)明的目的之二是通過以下技術方案實現(xiàn)的：黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)，包括基底與仰拱接觸壓力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁身應力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁間土體孔隙水壓力及含水率監(jiān)測子系統(tǒng)、基底變形監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析軟件模塊；其中，所述基底與仰拱接觸壓力監(jiān)測子系統(tǒng)包括振弦式壓力盒和振弦式頻率儀，所述振弦式壓力盒設置在基底頂砂礫墊層上表面，用于監(jiān)測砂礫墊層與仰拱底接觸壓；樁身應力監(jiān)測子系統(tǒng)包括振弦式混凝土應變計和振弦式頻率儀，所述振弦式混凝土應變計設置在樁體混凝土中，用于監(jiān)測樁身混凝土應力，分析樁身混凝土的受力情況；樁間土體孔隙水壓力及含水率監(jiān)測子系統(tǒng)包括孔隙水壓力計、含水率測試探頭、振弦式頻率儀、現(xiàn)場浸水報警系統(tǒng)模塊以及電源模塊，監(jiān)測基底土體的孔隙水壓力和含水率，用于分析隧道隧底浸水后的孔隙水壓力分布情況，及其地下水浸水的影響分布范圍，當孔隙水壓力和或含水率超過一定界限時，數(shù)據(jù)分析軟件模塊經(jīng)報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號；基底變形監(jiān)測子系統(tǒng)包括沉降儀和測尺，通過分析基底加固處理前后土體變形大小，判斷地基加固效果，并分析基底變形是否超過容許值；所述基底與仰拱接觸壓力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁身應力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁間土體孔隙水壓力及含水率監(jiān)測子系統(tǒng)、基底變形監(jiān)測子系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊處理后，輸入至數(shù)據(jù)分析軟件模塊，所述數(shù)據(jù)分析軟件模塊通過分析時間與接觸壓力、混凝土應力、孔隙水壓力、沉降值的曲線圖，判別基底的穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的之三是通過以下技術方案實現(xiàn)的：黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)的安裝施工方法，包括以下步驟：1)旋噴樁在隧道雙側壁導坑、中導坑下臺階仰拱開挖前施作；2)樁體成形后，在樁間土體布置三組沉降儀，每組4個測點，把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中；3)與沉降儀錯開，在樁間土體布置三組孔隙水壓力計和含水率測試探頭，以隧道仰拱為中心，左右各布設一個測點，測點孔位深度為6米，每孔位埋設2個孔壓探頭，分別為2米與4米孔深；含水率測試探頭，分別為0米與6米孔深，把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中；4)仰拱開挖至樁體頂部，清理并整平樁頂表面，至少包括7個測點，振弦式混凝土應變計布置在中心線及其左右兩側樁頂表面，把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中；5)在樁頂上面鋪筑砂礫墊層，整平壓實后布置至少7個測點，振弦式壓力盒布置在中心線及其左右兩側砂礫墊層表面，把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過對基底與仰拱接觸壓力、樁身應力、樁間土體孔隙水壓力及含水率、基底變形的監(jiān)測和分析，可以很好的掌握基底的受力和變形情況，為基底穩(wěn)定性判別提供確實可靠的依據(jù)，也為制定基底應急處理方案提供有力的數(shù)據(jù)資料，從而填補現(xiàn)有規(guī)范的不足，避免了黃土隧道隧底穩(wěn)定性不受控的情況，為確保黃土隧道隧底施工及運營期間基底處于安全、穩(wěn)定受控狀態(tài)提供了有力的分析依據(jù)。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者從本發(fā)明的實踐中得到指導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權利要求來實現(xiàn)和獲得。附圖說明：圖1是為實施例各監(jiān)測子系統(tǒng)測點布置正面示意圖；圖2是為實施例各監(jiān)測子系統(tǒng)測點布置側面示意圖；圖3是本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)組成結構圖。圖中：1-砂礫墊層，2-孔隙水壓力計，3-樁體，4-沉降儀，5-含水率測試探頭，6-振弦式壓力盒，7-振弦式頻率儀。具體實施方式：以下結合附圖與具體實施方式對發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明的黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測方法，包括以下步驟：1)數(shù)據(jù)采集：包括以下數(shù)據(jù)采集方案：a.在砂礫墊層1表面布置振弦式壓力盒6，監(jiān)測砂礫墊層1與仰拱底接觸壓力的測試，用于分析基底地基承載力是否超過設計值。b.在樁身布置用于監(jiān)測樁身應力的振弦式混凝土應變計，通過分析樁身受力情況，判斷是否達到材料的屈服強度。c.在基底樁間土體布置孔隙水壓力計2和含水率測試探頭5，監(jiān)測基底土體的孔隙水壓力和含水率，用于分析隧道隧底浸水后的孔隙水壓力分布情況，及其地下水浸水的影響分布范圍，當孔隙水壓力和或含水率超過一定界限時，通過現(xiàn)場浸水報警系統(tǒng)模塊發(fā)出報警信號。d.在樁間土體布置用于監(jiān)測地基變形的沉降儀2，通過分析基底加固處理前后土體變形大小，判斷地基加固效果，并分析基底變形是否超過容許值。2)數(shù)據(jù)分析：通過以上數(shù)據(jù)采集方案采集到的數(shù)據(jù)，形成時間-接觸壓力、時間-樁身混凝土應力、時間-孔隙水壓力、時間-含水率的曲線圖、時間-沉降值的曲線圖，通過以上曲線圖，判斷基底的穩(wěn)定性。如圖1所示，根據(jù)以上方法的設計思路研制出的黃土隧道隧底穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)，包括基底與仰拱接觸壓力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁身應力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁間土體孔隙水壓力及含水率監(jiān)測子系統(tǒng)、基底變形監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析軟件模塊；其中：基底與仰拱接觸壓力監(jiān)測子系統(tǒng)包括振弦式壓力盒6和振弦式頻率儀7，所述振弦式壓力盒6設置在基底頂砂礫墊層1上表面，用于監(jiān)測砂礫墊層1與仰拱底接觸壓。樁身應力監(jiān)測子系統(tǒng)包括振弦式混凝土應變計和振弦式頻率儀7，所述振弦式混凝土應變計設置在樁體3混凝土中，用于監(jiān)測樁身混凝土應力，分析樁身混凝土的受力情況。樁間土體孔隙水壓力及含水率監(jiān)測子系統(tǒng)包括孔隙水壓力計2、含水率測試探頭和振弦頻率儀，監(jiān)測基底土體的孔隙水壓力和含水率，用于分析隧道隧底浸水后的孔隙水壓力分布情況，及其地下水浸水的影響分布范圍?；鬃冃伪O(jiān)測子系統(tǒng)包括沉降儀2和測尺，通過分析基底加固處理前后土體變形大小，判斷地基加固效果，并分析基底變形是否超過容許值?；着c仰拱接觸壓力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁身應力監(jiān)測子系統(tǒng)、樁間土體孔隙水壓力及含水率監(jiān)測子系統(tǒng)、樁間土體含水率監(jiān)測子系統(tǒng)、基底變形監(jiān)測子系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊處理后，輸入至數(shù)據(jù)分析軟件模塊，所述數(shù)據(jù)分析軟件模塊通過分析時間與接觸壓力、混凝土應力、孔隙水壓力、沉降值的曲線圖，判別基底的穩(wěn)定性。實施例如圖1、2所示，本實施例為一座黃土隧道隧底，圖中，振弦式混凝土應變計、振弦式壓力盒6、孔隙水壓力計2、含水率測試探頭5、沉降儀2。旋噴樁在隧道雙側壁導坑、中導坑下臺階仰拱開挖前施作。水泥粉噴樁施工結束后，在其上鋪筑砂礫墊層1。樁體3成形后，在樁間土體布置三組沉降儀4，每組4個測點，把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中。與沉降儀4錯開，在樁間土體布置三組孔隙水壓力計和含水率測試探頭，以隧道仰拱為中心，左右各布設一個測點，測點孔位深度為6米，每孔位埋設2個孔壓探頭，分別為2米與4米孔深；含水率測試探頭，分別為0米與6米孔深。把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中。仰拱開挖至樁體3頂部，清理并整平樁頂表面，至少包括7個測點，振弦式混凝土應變計布置在中心線及其左右兩側樁頂表面，把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中。在樁頂上面鋪筑砂礫墊層1，整平壓實后布置至少7個測點，振弦式壓力盒6布置在中心線及其左右兩側砂礫墊層1表面，把數(shù)據(jù)傳輸電纜線牽引至數(shù)據(jù)采集箱中。用振弦式頻率儀7量測各布置為的傳感器的出師頻率；用測尺量測測點的相對于不動點的初始讀數(shù)。以后按照表1量測頻率進行量測。表1各量測項目量測頻率將各傳感器量測的頻率值乘以標定系數(shù)，相應的轉換成壓力或應力值。在直角坐標上繪出時間與接觸壓力的曲線圖，時間與樁身混凝土應力曲線圖、時間與孔隙水壓力的曲線圖，分析基底受力情況，并判斷基底應力是否超過容許值[σ]。同理繪出時間與含水率的曲線圖，同時將基底測點的沉降值在直角坐標上繪出時間與沉降值的曲線圖，分析基底的變形情況，并分析基底應變是否超過容許值[ε]。實驗證明，本發(fā)明通過對基底與仰拱接觸壓力、樁身應力、樁間土體孔隙水壓力及含水率、基底變形的監(jiān)測和分析，可以很好的掌握基底的受力和變形情況，為基底穩(wěn)定性判別提供確實可靠的依據(jù)，也為制定基底應急處理方案提供有力的數(shù)據(jù)資料。