專利名稱：一種地鐵隧道施工誘發(fā)地下管線沉降的間接測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地鐵隧道施工誘發(fā)地下管線沉降的間接測試方法，屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
地鐵線路一般結(jié)合城市道路網(wǎng)和客流流向情況沿城市主干道方向布設(shè)，不可避免的會經(jīng)過城市市中心區(qū)。而城市中心區(qū)地鐵線路一般為地下線路，且地下管線密布，因此，修建地鐵隧道時將面臨鄰近既有地下管線施工的問題。由于地鐵隧道工程開挖擾動會導(dǎo)致周圍地層沉降，進而導(dǎo)致地層中埋設(shè)的各種地下管線也會發(fā)生相應(yīng)沉降，嚴(yán)重者會影響到地下管線的正常使用甚至造成重大災(zāi)難性結(jié)果。如因沉降過大造成煤氣泄露、爆炸、水管爆裂形成水患，電纜斷裂造成停電或通訊中斷 的情況。因此，在地鐵隧道施工過程中，采用有效方法對受施工影響的地下管線進行可靠的沉降監(jiān)測，對地下管線的安全控制至關(guān)重要。地下管線一般埋于地下一定深度內(nèi)，要直接對它進行沉降監(jiān)測必須將上覆土挖開，在人員和交通密集的繁華城區(qū)，對環(huán)境和交通影響較大，甚至根本就不具備直接監(jiān)測的條件。因此，地下管線沉降監(jiān)測就顯得異常困難。在實際監(jiān)測中為方便起見往往把地下管線沉降監(jiān)測點直接布設(shè)在地表，用地表沉降代替地下管線沉降，如此測到的是地下管線上方對應(yīng)的地表沉降而非地下管線沉降，因無法準(zhǔn)確掌握地下管線的真實沉降，在地鐵隧道施工期間很難對地下管線的安全性做出科學(xué)合理的評價。因此，選擇一種簡便有效的地下管線沉降監(jiān)測方法是非常必要的。地鐵隧道一般為淺埋隧道，淺埋隧道開挖后地層中的應(yīng)力擾動區(qū)延伸至地表，圍巖力學(xué)性態(tài)的變化在很大程度上反映于地表沉降，地表沉降不但可以反映隧道開挖過程中地下管線沉降的全過程，而且地表沉降和地下管線沉降間具有一定對應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明試圖利用地表沉降和地下管線沉降間的對應(yīng)關(guān)系，通過地表沉降監(jiān)測間接測試地下管線沉降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。地鐵隧道施工誘發(fā)地下管線沉降的間接測試方法包括以下5個步驟步驟I :選取待測地下管線，選擇位于地鐵隧道施工影響范圍內(nèi)且需要進行沉降監(jiān)測的地下管線作為沉降監(jiān)測對象；步驟2 :確定主監(jiān)測區(qū)域，在被監(jiān)測地下管線上選擇具備挖開上覆土條件的區(qū)域作為主監(jiān)測區(qū)域，在主監(jiān)測區(qū)域內(nèi)將地下管線上覆土挖開以暴露管線，采用抱箍的方法布設(shè)地下管線沉降主監(jiān)測點以直接監(jiān)測管線沉降，再將上覆土恢復(fù)原狀，并在該地下管線沉降主監(jiān)測點垂直對應(yīng)的地面上布設(shè)地表沉降主監(jiān)測點作為對比沉降監(jiān)測點；步驟3 :地下管線沉降主監(jiān)測點和地表沉降主監(jiān)測點沉降數(shù)值同步采集，當(dāng)?shù)罔F隧道開挖面距地下管線沉降主監(jiān)測點等于30m時開始同時監(jiān)測地下管線沉降主監(jiān)測點和地表沉降主監(jiān)測點的沉降值，根據(jù)沉降變化情況確定監(jiān)測頻率，并根據(jù)該頻率進行沉降數(shù)據(jù)同步采集；步驟4 :繪制地下管線沉降和地表沉降的換算關(guān)系曲線，以地表沉降值為橫軸、地下管線沉降值為縱軸繪制平面直角坐標(biāo)系，將同一時刻監(jiān)測得到的地表沉降主監(jiān)測點的沉降值和地下管線沉降主監(jiān)測點的沉降值分別作為橫、縱坐標(biāo)在平面直角坐標(biāo)系中標(biāo)記出點位，隨著監(jiān)測次數(shù)的增加將標(biāo)記出多個點位，各點位間用直線連接形成地下管線沉降和地表沉降的換算關(guān)系曲線；步驟5 :不具備直接監(jiān)測條件區(qū) 域的地下管線沉降間接測試，依據(jù)步驟4得到的地下管線沉降和地表沉降換算關(guān)系曲線所反映的地下管線點及其正上方地表點之間的沉降對應(yīng)關(guān)系，即可在此管線無法直接進行沉降監(jiān)測的部位，通過監(jiān)測該管線正上方地表點沉降值來推算管線的沉降值。本發(fā)明的有益效果是(I)適用于受地鐵隧道施工影響顯著、且僅在局部區(qū)域具備直接進行沉降監(jiān)測條件的地下管線；(2)通過間接測試獲取地下管線沉降值，避免了地下管線沉降直接測試方法需挖開管線上覆土的弊端；(3)相對于直接用地表沉降代替地下管線沉降的方法，本方法更具科學(xué)性，可基本準(zhǔn)確的測試出地下管線沉降值，因此在地鐵隧道施工期間能夠更加可靠地評價管線的安全狀態(tài)。


圖I為本發(fā)明某地鐵區(qū)間隧道下穿天然氣地下管線剖面圖；圖2為本發(fā)明地表沉降與地下管線沉降間換算關(guān)系曲線；圖3為采用本發(fā)明方法得到的天然氣地下管線的沉降歷時曲線。圖中地下管線I ;地鐵區(qū)間隧道2 ;地鐵隧道開挖面3 ;地表沉降主監(jiān)測點4 ;地下管線沉降主監(jiān)測點5 ;地表沉降監(jiān)測點6 ;地下管線沉降監(jiān)測點7。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。某地鐵區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面隧道下穿一條天然氣地下管線，該地下管線位于隧道拱頂正上方且與隧道平行，隧道拱頂上覆地層厚度8. 6m,為淺埋隧道。隧道結(jié)構(gòu)與地下管線間夾層土體厚度4. 6m,地下管線為鋼管，壁厚14. 3mm,外徑1016mm，接口采用焊接方式，隧道與地下管線位置關(guān)系剖面圖見圖I。為了保證地鐵隧道下穿施工期間該地下管線安全，采用了本發(fā)明中的地鐵隧道施工誘發(fā)地下管線沉降的間接測試方法。步驟I :選取待測地下管線，如圖I所示，由于該天然氣地下管線位于地鐵區(qū)間隧道正上方且二者間距較近，地鐵區(qū)間隧道施工必然會引起地下管線沉降且沉降顯著，因此選擇該天然氣地下管線作為沉降監(jiān)測對象；步驟2 :確定主監(jiān)測區(qū)域，如圖I所示，區(qū)域A具備直接開挖暴露地下管線的條件，因此將其作為主監(jiān)測區(qū)域并將該區(qū)域內(nèi)上覆土層挖開，采用抱箍的方法布設(shè)地下管線沉降主監(jiān)測點5以直接監(jiān)測地下管線沉降，再將上覆土恢復(fù)原狀，并在地下管線沉降主監(jiān)測點5垂直對應(yīng)的地面上布設(shè)地表沉降主監(jiān)測點4作為對比沉降監(jiān)測點，地下管線沉降主監(jiān)測點5采用抱箍的方法直接布設(shè)在管線上，通過固定在管線上的圓環(huán)將測桿與管線連接成整體，測桿伸至地面，并做好套筒及加蓋保護裝置，地表沉降監(jiān)測點采用Φ20的鋼筋，通過鉆機成孔揭露至原狀土內(nèi)，將鋼筋植入孔內(nèi)，并于底部澆筑混凝土與原位土體接觸，在頂部位置做好套筒及加蓋保護裝置；步驟3 :地下管線沉降主監(jiān)測點5和地表沉降主監(jiān)測點4沉降值的同步采集，當(dāng)?shù)罔F隧道開挖面3距地下管線沉降主監(jiān)測點5等于30m時開始同時監(jiān)測地下管線沉降主監(jiān)測點5和地表沉降主監(jiān)測點4的沉降值，根據(jù)沉降變化情況確定監(jiān)測頻率，本實施例的監(jiān)測頻率為每天I次；步驟4 :地下管線沉降和地表沉降的換算關(guān)系曲線，如圖2所示，以地表沉降值為橫軸、地下管線沉降值為縱軸繪制平面直角坐標(biāo)系，將同一時刻監(jiān)測得到的地表沉降主監(jiān)測點4的沉降值和地下管線沉降主監(jiān)測點5的沉降值分別作為橫、縱坐標(biāo)在平面直角坐標(biāo) 系中標(biāo)記出點位，隨著監(jiān)測次數(shù)的增加將標(biāo)記出多個點位，各點位間用直線連接形成地下管線沉降和地表沉降的換算關(guān)系曲線；步驟5 :不具備進行直接監(jiān)測條件的地下管線沉降間接測試，如圖I所示，除區(qū)域A外，地下管線其他部位不具備直接挖開上覆土直接進行管線沉降監(jiān)測的條件，可在需監(jiān)測沉降的地下管線部位(如地下管線沉降監(jiān)測點7)正上方地面對應(yīng)布設(shè)地表沉降監(jiān)測點(如地表沉降監(jiān)測點6)，通過監(jiān)測地表沉降監(jiān)測點6的沉降值并繪制該點的沉降歷時曲線，再利用圖2的地下管線沉降和地表沉降的換算關(guān)系曲線，即可推算出地下管線沉降監(jiān)測點7的沉降歷時曲線，如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種地鐵隧道施工誘發(fā)地下管線沉降的間接測試方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟I:選取待測地下管線 選擇位于地鐵隧道施工影響范圍內(nèi)且需要進行沉降監(jiān)測的地下管線作為沉降監(jiān)測對象； 步驟2 :布設(shè)沉降主監(jiān)測點 在被監(jiān)測地下管線上選擇具備挖開上覆土條件的區(qū)域內(nèi)，將地下管線上覆土挖開以暴露管線，采用抱箍的方法布設(shè)地下管線沉降主監(jiān)測點以直接監(jiān)測地下管線沉降，再將上覆土恢復(fù)原狀，并在地下管線沉降主監(jiān)測點垂直對應(yīng)的地面上布設(shè)地表沉降主監(jiān)測點作為對比沉降監(jiān)測點； 步驟3:沉降值同步采集 當(dāng)?shù)罔F隧道開挖面距地下管線沉降主監(jiān)測點等于30m時，開始同時監(jiān)測地下管線沉降主監(jiān)測點和地表沉降主監(jiān)測點的沉降值； 步驟4 :繪制地下管線沉降和地表沉降的換算關(guān)系曲線 以地表沉降值為橫軸、地下管線沉降值為縱軸繪制平面直角坐標(biāo)系，將同一時刻監(jiān)測得到的地表沉降主監(jiān)測點的沉降值和地下管線沉降主監(jiān)測點的沉降值分別作為橫、縱坐標(biāo)在平面直角坐標(biāo)系中標(biāo)記出一系列點位，各點位間用直線連接形成地下管線沉降和地表沉降的換算關(guān)系曲線； 步驟5 :不具備直接監(jiān)測條件區(qū)域的地下管線沉降間接測試 依據(jù)步驟4得到的地下管線沉降和地表沉降換算關(guān)系曲線所反映的地下管線點及其正上方地表點之間的沉降對應(yīng)關(guān)系，即可在此管線無法直接進行沉降監(jiān)測的部位，通過監(jiān)測該管線正上方地表點沉降值來推算管線的沉降值。
全文摘要
一種地鐵隧道施工誘發(fā)地下管線沉降的間接測試方法，屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)域。步驟為選擇位于地鐵隧道施工影響范圍內(nèi)的地下管線作為沉降監(jiān)測對象；選定具備挖開上覆土條件的區(qū)域直接布設(shè)地下管線沉降主監(jiān)測點，并在該地下管線沉降主監(jiān)測點垂直對應(yīng)地面上布設(shè)地表沉降主監(jiān)測點；同步監(jiān)測地下管線沉降主監(jiān)測點和地表沉降主監(jiān)測點的沉降值；將同一時刻監(jiān)測得到的地表沉降值和地下管線沉降值分別作為橫、縱坐標(biāo)標(biāo)繪制地下管線沉降和地表沉降換算關(guān)系曲線；依據(jù)該曲線，即可在此地下管線無法直接進行沉降監(jiān)測的部位，通過監(jiān)測該部位正上方對應(yīng)地表點沉降值來推算地下管線沉降值。適用于僅在局部區(qū)域具備直接監(jiān)測條件的地下管線沉降測試。
文檔編號G01C5/00GK102878980SQ20121035087
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者張成平, 蘇潔, 張頂立, 牛曉凱, 宋浩然, 王劍晨 申請人:北京交通大學(xué)