一种监测隧道多层支护各层压力的压力盒埋设方法与流程

【技术领域】

本发明属于隧道及地下工程围岩接触应力测试技术领域，具体涉及一种监测隧道多层支护各层压力的压力盒埋设方法。

背景技术：

高地应力造成的隧道大变形是目前隧道工程建设的一大难题，为了更好地控制大变形，需要深入研究在高地应力软弱岩层条件下，围岩结构体系受力特点。当隧道设置为多层防护时，各层支护均承担围岩应力，需要监测各层支护承担的压力，以采集各层支护的压力数据，建模分析二次衬砌的受力情况，以对二次衬砌的结构安全性进行评估，有针对性地采取变形控制措施。目前，还未有有效的对多层支护进行监测的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种监测隧道多层支护各层压力的压力盒埋设方法，通过该方法,可以保证压力盒与围岩紧密接触且不受喷射混凝土影响，并且能在后期准确采集到多层支护同一里程处的压力盒数据。

本发明采用以下技术方案：一种监测隧道多层支护各层压力的压力盒埋设方法，该埋设方法如下：

步骤一、沿开挖轮廓面由内壁到外依次安装环向的第一层支护钢筋网片和钢拱架，然后将第一压力盒设置于隧道开挖轮廓面的内壁上；

步骤二、在第一压力盒的外侧设置一pvc管，pvc管的外末端穿过第一层支护钢筋网片；将第一压力盒的数据导线导入pvc管内；

步骤三、沿环向钢拱架喷射混凝土，在钢拱架和开挖轮廓面间形成第一层支护；然后将第一压力盒的数据导线由pvc管的末端导出。

步骤四、沿第一层支护面由内壁到外依次安装环向的第二层支护钢筋网片和钢拱架，将第二压力盒设置于第一层支护的壁面上；第二压力盒与第一压力盒在同一里程处。

步骤五、在第二压力盒的外侧设置第二pvc管，第二pvc管的外末端穿过第二层支护钢筋网片；将第一压力盒的数据导线与第二压力盒的数据导线并行，并导入第二pvc管内。

步骤六、重复步骤三、施作第二层支护，并将第一压力盒的数据导线与第二压力盒的数据导线由第二pvc管的末端导出。

步骤七、依次重复步骤四～步骤六，将第一压力盒～第n压力盒的数据导线并行，并导入第npvc管内，施作第n层支护，其中：n为大于1的自然数。

进一步地，在各压力盒的外侧与对应层的钢筋网片间均设置有一支架，各支架套设在各pvc管外，且支架的末端紧密贴于钢筋网片。

支架包括前后间隔设置的两个相平行的三角形的支撑架，在支撑架内、且位于三个角处均设置一个与其相垂直的长钢筋，长钢筋的前后端均穿出对应端的支撑架；前端的支撑架贴于压力盒的外壁，且三个长钢筋紧密贴于压力盒的对应的三侧壁面。

进一步地，各pvc管的外末端均设置有可开合的保护盖，保护盖上开设有用于数据导线穿过的通孔。

进一步地，在各数据导线上均套设有导线保护软管。

进一步地，在步骤一中，采用锚固剂将第一压力盒粘贴固定在隧道开挖轮廓面上，且在粘贴所述第一压力盒前，对隧道开挖轮廓面采用锚固剂找平。

本发明的有益效果是：1.使用锚固剂，使压力盒可以和围岩表面紧密贴合，避免因围岩破碎使压力盒与围岩接触不紧密,从而导致监测数据不准确。

2.通过pvc管将多层支护埋设的压力盒引线逐一引出，解决了多层支护压力盒埋设监测的问题，同时通过导线保护软管保证层间导线引出时不受喷射混凝土破坏，并且可以保证多层压力盒埋设在同一里程，保证了测出的为相同的地质条件处的压力数据。

3.采用三角形支架固定压力盒，固定更加牢固，使其不受喷射混凝土工序影响。

【附图说明】

图1为压力盒埋设示意图；

图2为压力盒支座的结构示意图；

图3为四层支护下压力盒埋设示意图。

其中：1.开挖轮廓面.；2.锚固剂；3.第一压力盒；4.压力盒支座；5.pvc管；6.保护盖；7.数据导线；8.导线保护软管；9.钢筋网片；10.短钢筋；11.长钢筋。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开一种监测隧道多层支护各层压力的压力盒埋设方法，该埋设方法如下：

步骤一、沿开挖轮廓面1由内壁到外依次安装环向的第一层支护钢筋网片9和钢拱架，然后将第一压力盒3设置于隧道开挖轮廓面的内壁上。第一层支护钢筋网片9与内壁间形成一空间。

步骤二、在第一压力盒3的外侧设置一pvc管5，pvc管5的外末端穿过第一层支护钢筋网片9；将第一压力盒3的数据导线7导入pvc管5内。

步骤三、沿环向钢拱架喷射混凝土，在钢拱架和开挖轮廓面1间形成第一层支护；然后将第一压力盒3的数据导线7由pvc管5的末端导出。

步骤四、沿第一层支护面由内壁到外依次安装环向的第二层支护钢筋网片和钢拱架，将第二压力盒设置于第一层支护的壁面上；第二压力盒与第一压力盒3在同一里程处。如图1-2所示。

步骤五、在第二压力盒的外侧设置第二pvc管，第二pvc管的外末端穿过第二层支护钢筋网片；将第一压力盒3的数据导线7与第二压力盒的数据导线并行，并导入第二pvc管内。

步骤六、重复步骤三、施作第二层支护，并将第一压力盒3的数据导线7与第二压力盒的数据导线由第二pvc管的末端导出。

步骤七、依次重复步骤四～步骤六，将第一压力盒3～第n压力盒的数据导线并行，并导入第npvc管内，施作第n层支护，其中：n为大于1的自然数。如图3所示。

在各压力盒的外侧与对应层的钢筋网片间均设置有一支架，各支架套设在各pvc管外，且支架的末端紧密贴于钢筋网片；

支架包括前后间隔设置的两个相平行的三角形的支撑架，三角形的支撑架由三根短钢筋10首尾连接形成，在支撑架内、且位于三个角处均设置一个与其相垂直的长钢筋11，长钢筋11的前后端均穿出对应端的支撑架；前端的支撑架贴于压力盒的外壁，且三个长钢筋11紧密贴于压力盒的对应的三侧壁面。

其特征在于各，pvc管5的外末端均设置有可开合的保护盖6，保护盖6上开设有用于数据导线穿过的通孔。

在各数据导线上均套设有导线保护软管8。

在步骤一中，采用锚固剂2将第一压力盒3粘贴固定在隧道开挖轮廓面上。如图3。

采用该发明中的方法，应用于具有四层支护的隧道的施工，四层支护段为极高地应力软岩隧道，地层岩性复杂，主要以二叠系板岩及炭质板岩为主，最大水平地应力27.16mpa。具体如下：

先在隧道开挖轮廓面上用锚固剂2找平。然后将第一压力盒3用压力盒支座4将其顶在锚固剂2表面，压力盒支座4末端焊接在对应的支护的钢筋网片9上，然后将第一pvc管5同轴套设在压力盒支座4内，使用胶带将第一pvc管5和第一压力盒3支座缠绕牢固，将第一压力盒3数据导线放置入第一pvc管5内，并盖上保护盖6。然后沿环向钢拱架喷射混凝土，在钢拱架和开挖轮廓面1间形成第一层支护。此时如果要进行监测，则打开保护盖6，将第一压力盒数据导线与频率仪连接读取数据。短钢筋10的直径可为10mm，短钢筋10的净长度，即位于两个长钢筋11间的长度可为为30mm；长钢筋11长度为30cm，其中用于夹持压力盒3段的长度为10mm。

然后将第二压力盒粘贴于第一层支护的壁面上，第二压力盒与第一压力盒3在同一里程处；重复上述操作，将第二压力盒固定后，将第一压力盒3的数据导线穿入第二pvc管内，与所述第二压力盒的数据导线并行；然后施作第二层支护，将第一压力盒3和第二压力盒数据导线导出。依次重复上述操作，完成第四层支护的施工。

上述第一、二层支护的钢拱架采用h175型钢，网喷c30混凝土，每环钢拱架间距均为0.7m，第一层支护厚33cm，第二层支护厚25cm，第三层支护采用喷射钢筋混凝土c35衬砌，厚40cm，第四层支护采用70cm钢筋混凝土c35衬砌。

需要监测各层支护所受的压力时，则打开第四pvc管的保护盖6，各压力盒的数据线均在第四pvc管内，将各压力盒的数据线逐一引出，与频率仪连接读取数据。根据监测数据前两层支护接触压力承担总体接触压力的70％左右，第三层接触压力承担20％左右，二衬接触压力承担10％左右，接触压力由外向内，整体上不断减小，且各层受力分布不均匀。即可根据采集到的压力数据建立二次衬砌受力的边界条件，建模模拟计算，以判定二次衬砌的安全状况。

采用上述方法埋设压力盒后，监测数据时，各所述压力盒的里程相同，测出的为相同地质条件处各支护受到的压力。