本發(fā)明涉及土體擾動監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市交通也逐漸開始向少占地，縱深立體化的綜合性交通發(fā)展。地下方面，地鐵的建設(shè)正在全國范圍內(nèi)如火如荼的進(jìn)行中；地上方面，城市高架橋也因其疏導(dǎo)交通、提高行車速度等功能而被各大城市廣泛采用。因此，在城市綜合交通高速發(fā)展的同時，不可避免地會帶來一系列橋隧相交問題。在隧道地鐵沿線、站點(diǎn)進(jìn)行大直徑的橋梁樁基施工，施工過程和荷載作用會造成周圍土體的位移和應(yīng)力變化，勢必會對鄰近地鐵隧道結(jié)構(gòu)的管片和軌道產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)隧道的變形超過一定范圍時，將嚴(yán)重影響地鐵隧道的正常運(yùn)營安全和使用壽命。因此，如何確保近距離大直徑橋梁群樁施工過程對既有隧道的影響減少到最小，是擺在廣大工程師面前亟需解決的技術(shù)問題。

目前，關(guān)于此方面的監(jiān)測體系尚不完善，大多采用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)，但是存在監(jiān)測不全面，準(zhǔn)確度差，精確度低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種實(shí)時監(jiān)測準(zhǔn)確率高，精確度高，監(jiān)測全面的橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

解決的技術(shù)問題是：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)置在橋梁標(biāo)定樁基與鄰近隧道之間，所述橋梁標(biāo)定樁基為距離隧道最近的待施工的橋梁樁基；所述監(jiān)測系統(tǒng)包括測斜監(jiān)測系統(tǒng)、孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)和分層沉降儀；測斜監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)量不少于2組，沿定位軸線方向間隔并列排布，所述定位軸線為橋梁標(biāo)定樁基的軸線與隧道外壁的垂線；距離橋梁標(biāo)定樁基最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)為首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)，首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)與橋梁標(biāo)定樁基間的距離為1-1.5m，距離隧道最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)為末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)，末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)與隧道外壁的距離不小于5m；由首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)起始，向末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)方向，測斜監(jiān)測系統(tǒng)的排布間距梯度遞增；孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)與分層沉降儀，沿定位軸線方向、交替間隔排布，分別設(shè)置在相鄰的兩組測斜監(jiān)測系統(tǒng)之間；每組孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)包括一組孔隙水壓力計(jì)，沿豎直方向并列設(shè)置、均勻間隔排布。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述測斜監(jiān)測系統(tǒng)包括豎直設(shè)置的測斜管和測斜儀，測斜管采用塑料管，設(shè)置在測斜孔內(nèi)，測斜管與測斜孔之間回填細(xì)沙固定；測斜孔的孔徑為100-120mm，測斜孔底面低于隧道底面5-10m。。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述測斜監(jiān)測系統(tǒng)的排布間距的遞增量為1m。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述每組孔隙水壓力計(jì)的數(shù)量為4-8個，最上方的孔隙水壓力計(jì)與地面的距離為3-3.5m，孔隙水壓力計(jì)之間的間距為6-8m。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述孔隙水壓力計(jì)為鋼弦式孔隙水壓力計(jì)。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述分層沉降儀包括沉降管、設(shè)置在沉降管上的磁力環(huán)和鋼尺沉降儀，磁力環(huán)數(shù)量為5-7個，最上方的磁力環(huán)與地面的距離為3-3.5m，磁力環(huán)均勻間隔排布，間距為6-8m。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

步驟一、確定監(jiān)測斷面：根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境，劃定定位軸線，設(shè)置其所在斷面為監(jiān)測斷面；定位軸線為橋梁標(biāo)定樁基的軸線與隧道外壁的垂線，橋梁標(biāo)定樁基為距離隧道最近的待施工的橋梁樁基；

步驟二、布置測斜監(jiān)測系統(tǒng)：定位鉆孔，在測斜孔內(nèi)埋設(shè)測斜管，測斜管內(nèi)垂設(shè)伺服加速度計(jì)傳感器；測斜監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)量不少于2組，沿定位軸線方向間隔并列排布，由首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)起始，向末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)方向，測斜監(jiān)測系統(tǒng)的排布間距梯度遞增，遞增量為1m；距離橋梁標(biāo)定樁基最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)為首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)，距離隧道最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)為末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)；

步驟三、布置孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)：孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)與分層沉降儀，沿定位軸線方向、交替間隔排布，分別設(shè)置在相鄰的兩組測斜監(jiān)測系統(tǒng)之間；定位鉆孔，沿豎直方向并列設(shè)置一組孔隙水壓力計(jì)；

步驟四、布置分層沉降儀：定位鉆孔，豎直埋設(shè)分層沉降儀；

步驟五、指導(dǎo)調(diào)整施工進(jìn)程：記錄分析測試結(jié)果，根據(jù)得到的橋梁群樁施工過程及施工后對其周圍土體的動態(tài)擾動變形規(guī)律，掌握樁基施工及時間效應(yīng)對鄰近隧道的影響程度，實(shí)時指導(dǎo)樁基成孔速度并調(diào)整施工工藝。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，進(jìn)一步的，步驟二中首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)與橋梁標(biāo)定樁基間的距離為1-1.5m，末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)與隧道外壁的距離不小于5m。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，進(jìn)一步的，步驟三中每組孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)中孔隙水壓力計(jì)的數(shù)量為4-8個，最上方的孔隙水壓力計(jì)與地面的距離為3-3.5m，孔隙水壓力計(jì)均勻間隔排布，間距為6-8m。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，進(jìn)一步的，步驟五中的測試結(jié)果采用以下方式進(jìn)行定期監(jiān)測：

每日進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，每次監(jiān)測作業(yè)進(jìn)行2次測試操作，測試結(jié)果取兩次測量的平均值為當(dāng)日的儀器監(jiān)測結(jié)果，監(jiān)測期限為15日；然后每隔一周進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，采用相同的方式操作監(jiān)測作業(yè)。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測了橋梁群樁施工過程中對周圍土體產(chǎn)生擾動的動態(tài)變化，通過監(jiān)測橋梁群樁與隧道之間監(jiān)測斷面內(nèi)土層孔隙水壓力、土體分層沉降的相對位移和不同深度土體的水平位移，準(zhǔn)確的反應(yīng)了施工方式和施工時間對鄰近隧道的影響程度，便于根據(jù)監(jiān)測規(guī)律及時調(diào)整樁基的成孔速度、施工方式或施工時間，最大限度的減小橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動影響，確保鄰近隧道的安全使用。

本發(fā)明在橋梁標(biāo)定樁基與隧道之間的定位軸線所在斷面上并列設(shè)置多組測斜監(jiān)測系統(tǒng)，向隧道靠近的方向，排布間距梯度遞增，遞增量為1m，不僅方便孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)和分層沉降儀的間隔設(shè)置，提高監(jiān)測的全面與準(zhǔn)確性，而且合理的優(yōu)化了設(shè)置方案，以較少的投入，獲得較高的監(jiān)測精確率，準(zhǔn)確的反應(yīng)了橋梁群樁施工的安全范圍，橋梁群樁施工對周圍土體的影響控制在已知安全范圍內(nèi)。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-橋梁標(biāo)定樁基；2-隧道；3-測斜監(jiān)測系統(tǒng)；31-首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)；32-末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)；4-孔隙水壓力計(jì)；5-分層沉降儀；51-沉降管；52-磁力環(huán)；53-鋼尺沉降儀。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置在橋梁標(biāo)定樁基1與鄰近隧道2之間，橋梁標(biāo)定樁基1為距離隧道2最近的待施工的橋梁樁基；監(jiān)測系統(tǒng)包括測斜監(jiān)測系統(tǒng)3、孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)和分層沉降儀5，測斜監(jiān)測系統(tǒng)3包括豎直設(shè)置的測斜管和測斜儀，測斜管采用塑料管，設(shè)置在測斜孔內(nèi)，測斜管與測斜孔之間回填細(xì)沙固定；測斜孔的孔徑為100-120mm，測斜孔底面低于隧道2底面5-10m，測斜監(jiān)測系統(tǒng)3的數(shù)量不少于2組，沿定位軸線方向間隔并列排布，定位軸線為橋梁標(biāo)定樁基1的軸線與隧道2外壁的垂線；距離橋梁標(biāo)定樁基1最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)3為首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)31，首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)31與橋梁標(biāo)定樁基1間的距離為1-1.5m，距離隧道2最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)3為末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)32，末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)32與隧道2外壁的距離不小于5m；由首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)31起始，向末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)32方向，測斜監(jiān)測系統(tǒng)3的排布間距梯度遞增，遞增量為1m；孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)與分層沉降儀5，沿定位軸線方向、交替間隔排布，分別設(shè)置在相鄰的兩組測斜監(jiān)測系統(tǒng)3之間；孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)包括一組孔隙水壓力計(jì)4，孔隙水壓力計(jì)4的數(shù)量為4-8個，沿豎直方向并列設(shè)置，最上方的孔隙水壓力計(jì)4與地面的距離為3-3.5m，孔隙水壓力計(jì)4均勻間隔排布，間距為6-8m，孔隙水壓力計(jì)4為鋼弦式孔隙水壓力計(jì)；分層沉降儀5包括沉降管51、設(shè)置在沉降管51上的磁力環(huán)52和鋼尺沉降儀53，磁力環(huán)52數(shù)量為5-7個，最上方的磁力環(huán)52與地面的距離為3-3.5m，磁力環(huán)52均勻間隔排布，間距為6-8m。

本發(fā)明橋梁群樁施工對鄰近隧道的土體擾動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括以下具體步驟：

步驟一、確定監(jiān)測斷面：根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境，經(jīng)過精確的測量、定位，劃定定位軸線，其所在斷面為監(jiān)測斷面；定位軸線為橋梁標(biāo)定樁基1的軸線與隧道2外壁的垂線，橋梁標(biāo)定樁基1為距離隧道2最近的待施工的橋梁樁基；

步驟二、布置測斜監(jiān)測系統(tǒng)：定位鉆孔，在測斜孔內(nèi)埋設(shè)測斜管，測斜管內(nèi)垂設(shè)伺服加速度計(jì)傳感器；測斜監(jiān)測系統(tǒng)3的數(shù)量不少于2組，沿定位軸線方向間隔并列排布，距離橋梁標(biāo)定樁基1最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)3為首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)31，首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)31與橋梁標(biāo)定樁基1間的距離為1-1.5m，距離隧道2最近的測斜監(jiān)測系統(tǒng)3為末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)32，末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)32與隧道2外壁的距離不小于5m；由首位測斜監(jiān)測系統(tǒng)31起始，向末位測斜監(jiān)測系統(tǒng)32方向，測斜監(jiān)測系統(tǒng)3的排布間距梯度遞增，遞增量為1m；

具體的布置方式如下：

（一）、定位鉆孔：鉆孔，測斜孔孔徑100-120mm，孔深為隧道2底部以下5-10m；

（二）、埋設(shè)測斜管：將測斜管封好底蓋逐節(jié)組裝、逐節(jié)放入測斜孔內(nèi),并同時在測斜管內(nèi)注滿清水,直至放到預(yù)定的標(biāo)高為止，測斜管與測斜孔之間回填細(xì)沙固定，測斜管采用塑料管；

（三）、測量記錄初始數(shù)值：貼緊測斜管,測量測斜管導(dǎo)槽的方位、管口坐標(biāo)及高程，各測段完整測量完一次后,將測頭提升至管口,旋轉(zhuǎn)180°,重復(fù)測量一次，計(jì)算兩次測量的平均值為初始水平位移；

（四）監(jiān)測：每日進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，每次監(jiān)測作業(yè)進(jìn)行2次測試操作，測試結(jié)果取兩次測量的平均值為當(dāng)日土體的水平位移，監(jiān)測期限為15日；然后每隔一周進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，監(jiān)測作業(yè)操作同上。

步驟三、布置孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)：孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)與分層沉降儀5，沿定位軸線方向、交替間隔排布，分別設(shè)置在相鄰的兩組測斜監(jiān)測系統(tǒng)3之間；定位鉆孔，沿豎直方向并列設(shè)置一組孔隙水壓力計(jì)4；孔隙水壓力計(jì)4的數(shù)量為6個，最上方的孔隙水壓力計(jì)4與地面的距離為3m，孔隙水壓力計(jì)4均勻間隔排布，間距為6m；

具體的布置方式如下：

（1）定位鉆孔：鉆孔，孔徑100-120mm，測斜孔底面低于隧道2底面5-10m；

（2）孔隙水壓力計(jì)預(yù)處理：將孔隙水壓力計(jì)4上的透水石于沸水中煮沸2h，排除透水石孔隙內(nèi)的氣泡和油污，然后在冷水中冷卻0.5h；

（3）測量記錄初始數(shù)值：操作儀器量測孔隙水壓力計(jì)4在大氣中的初始頻率,記錄初始讀數(shù)、溫度、大氣壓力值；

（4）埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)：在水中將透水石裝在孔隙水壓力計(jì)4上，依次在成孔的3.0m、9.0m、15.0m、21.0m、27.0m、33.0m六個深度處埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)4；

具體操作方法如下：將孔隙水壓力計(jì)4放入鉆孔內(nèi)，到達(dá)預(yù)定高度后，向鉆孔內(nèi)倒入干泥球，填滿孔隙水壓力計(jì)4周圍,使孔隙水壓力計(jì)4垂直直立，記錄儀器讀書和溫度，檢查孔隙水壓力計(jì)4的工作狀況；檢查正常后，緩慢向鉆孔內(nèi)倒入干泥球，防止架空，回填干泥球深度為6m，依次埋設(shè)剩余的孔隙水壓力計(jì)4；

（5）監(jiān)測：每日進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，每次監(jiān)測作業(yè)進(jìn)行2次測試操作，測試結(jié)果取兩次測量的平均值為當(dāng)日穩(wěn)定的超靜孔隙水壓力變化值，監(jiān)測期限為15日；然后每隔一周進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，監(jiān)測作業(yè)操作同上。

步驟四、布置分層沉降儀5：定位鉆孔，豎直埋設(shè)分層沉降儀5；

具體的布置方式如下：

①定位鉆孔：鉆孔，孔徑100-120mm，孔深為隧道2底部以下5-10m；鉆孔時，鉆頭鉆到預(yù)定位置后，不要立即提鉆，需向鉆孔內(nèi)泵灌清水，直至泥漿水變成清混水后再提鉆；

②設(shè)置沉降管51：沉降管51采用外接頭逐節(jié)連接，一邊下送沉降管51，一邊向管內(nèi)注入清水，在每節(jié)沉降管51上套設(shè)磁力環(huán)52和定位環(huán)；磁力環(huán)52的數(shù)量為5個，最上方的磁力環(huán)52與地面的距離為3m，磁力環(huán)52均勻間隔排布，間距為6m；

③回填固定：沉降管51安裝完成后，在沉降管51頂部蓋上蓋子，在沉降管51外側(cè)回填料粒，回填料粒為現(xiàn)場干細(xì)土或中粗沙，回填速度要慢，以免堵塞后回填料下不去，從而形成空隙，填料下沉后再填滿之后即可；

④測量記錄初始數(shù)值：將監(jiān)測探頭送入沉降管51內(nèi)，下放鋼尺電纜，使監(jiān)測探頭緩慢下移，當(dāng)監(jiān)測探頭接觸到土層中的磁力環(huán)52時，接收系統(tǒng)會收到兩次響聲，以第一聲響聲為標(biāo)準(zhǔn)測讀，記錄進(jìn)程測讀數(shù)據(jù)；收回監(jiān)測探頭時，記錄回程測讀數(shù)據(jù)，計(jì)算進(jìn)程測讀數(shù)據(jù)與回程測讀數(shù)據(jù)的平均值為磁力環(huán)52的實(shí)際深度；

⑤監(jiān)測：每日進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，每次監(jiān)測作業(yè)進(jìn)行2次測試操作，測試結(jié)果取兩次測量的平均值為當(dāng)日穩(wěn)定的沉降值，監(jiān)測期限為15日；然后每隔一周進(jìn)行一次監(jiān)測作業(yè)，監(jiān)測作業(yè)操作同上。

步驟五、指導(dǎo)調(diào)整施工進(jìn)程：分析測試結(jié)果，根據(jù)得到的橋梁群樁施工過程及施工后對其周圍土體的動態(tài)擾動變形規(guī)律，掌握樁基施工及時間效應(yīng)對鄰近隧道2的影響程度，實(shí)時指導(dǎo)樁基成孔速度并調(diào)整施工工藝。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。