本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市人口越來越多，城市交通壓力突顯，為應(yīng)對(duì)此問題越來越多的城市開始建設(shè)城市地下軌道交通。但隨著城市地下空間近些年的持續(xù)開發(fā)，其不同深度地層中已經(jīng)存在大量的管線，其中淺部地層(距地表小于10m)主要包括市政相關(guān)管線，例如：自來水管線、污水管線、電力管線、燃?xì)夤芫€等等；而對(duì)于較深地層(距地表大于10m)主要為城市地鐵等隧道。另外城市中的高層建筑的地基基礎(chǔ)往往較深，因此在進(jìn)行管線隧道建設(shè)時(shí)，勢(shì)必會(huì)影響到既有的管線隧道及建筑，造成各種風(fēng)險(xiǎn)。這一問題引起了相關(guān)行業(yè)人員的廣泛重視，大量的專家學(xué)者對(duì)此問題進(jìn)行了大量的研究。

對(duì)于管線隧道建設(shè)施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的研究應(yīng)用的方法主要有三種：理論計(jì)算、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬。其中，理論計(jì)算是基于數(shù)學(xué)物理等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，在大量假設(shè)的情況下對(duì)土體的擾動(dòng)情況提出理論解；模型試驗(yàn)是基于相似理論在實(shí)驗(yàn)室建立具體工程的模型，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的研究；數(shù)值模擬是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)及各種數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)土體擾動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行研究。以上三種方法在研究管線隧道建設(shè)施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)問題時(shí)都發(fā)揮了重要的作用，但是各個(gè)方法都與現(xiàn)場(chǎng)真是情況存在著差異，因此只能在一定程度上揭露土體擾動(dòng)的規(guī)律。

因此希望有一種隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)及方法可以真實(shí)反映土體擾動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的原位系統(tǒng)及方法來克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)包括：連接桿、保護(hù)管、液壓油管液壓錨頭、液壓油泵、單點(diǎn)位移計(jì)傳感器、和數(shù)據(jù)采集設(shè)備；所述保護(hù)管環(huán)繞所述連接桿設(shè)置，所述液壓錨頭套設(shè)在所述保護(hù)管的一端，并與所述連接桿的端部相連，所述液壓錨頭通過液壓油管連接所述液壓油泵，所述液壓油泵控制所述液壓錨頭的張開和閉合，所述連接桿的一端凸出所述保護(hù)管，所述連接桿凸出的端部連接所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的移動(dòng)端，通過所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的基座將所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的固定管固定在自由面上，所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器電連接所述數(shù)據(jù)采集儀，所述數(shù)據(jù)采集儀完成數(shù)據(jù)的采集及記錄。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：

(1)使用所述掏孔設(shè)備挖水平孔，并利用測(cè)量設(shè)備確保所述水平孔的水平度；

(2)安裝測(cè)試設(shè)備，在液壓錨頭張開狀態(tài)連接保護(hù)管，所述保護(hù)管內(nèi)設(shè)置有連接桿，所述液壓錨頭通過液壓油管連接液壓油泵，測(cè)試設(shè)備安裝完成后，所述液壓油泵向所述液壓錨頭加壓，使所述液壓錨頭收縮，并在液壓錨頭收縮后將測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔，待所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后所述液壓油泵卸壓使所述液壓錨頭張開；

(3)孔口封堵及回填注漿，將所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后，使用水泥對(duì)所述水平孔孔口進(jìn)行封堵，并在封堵時(shí)預(yù)留注漿孔，在水泥完全固結(jié)后，采用注漿設(shè)備對(duì)所述水平孔進(jìn)行注漿；

(4)傳感器安裝，單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的移動(dòng)端與所述連接桿凸出所述保護(hù)管的一端連接，通過單點(diǎn)位移計(jì)傳感器基座將單點(diǎn)位移計(jì)傳感器固定管固定在自由面上，單點(diǎn)位移計(jì)傳感器電連接至數(shù)據(jù)采集儀，完成數(shù)據(jù)的采集及記錄。

優(yōu)選地，所述掏孔設(shè)備包括洛陽鏟、套管、水鉆的一種或多種。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的所述水平孔成孔深度大于所述測(cè)試設(shè)備安裝深度20cm，所述水平孔孔徑大于9cm。

優(yōu)選地，在所述步驟(2)中，將所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔之前采用袋裝砂漿錨固劑對(duì)所述水平孔的孔底進(jìn)行部分填充，在所述錨固劑凝結(jié)前將所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔中，所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后再次向所述水平孔放入所述砂漿錨固劑，并采用端頭帶有法蘭盤的鋼管對(duì)所述水平孔孔底的錨固劑進(jìn)行夯實(shí)，保證所述砂漿錨固劑完全包裹液壓錨頭且密實(shí)。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中，采用注漿設(shè)備對(duì)所述水平孔進(jìn)行注漿時(shí)針對(duì)不同土層使用不同種類的漿液，保證注漿回填后所述水平孔中漿液的性質(zhì)與周圍土體的性質(zhì)相似。

本發(fā)明提供了一種隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)及方法，通過本發(fā)明的隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試方法獲得的數(shù)據(jù)更為直觀精確，真實(shí)的反映了土體擾動(dòng)的規(guī)律，為科學(xué)研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，本發(fā)明自動(dòng)化程度高，只在安裝時(shí)需要進(jìn)行工作，在安裝完成后，數(shù)據(jù)的采集依靠自動(dòng)化采集設(shè)備完成，大大縮短了工作量。

附圖說明

圖1是隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

在本發(fā)明一寬泛實(shí)施例中，隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)包括：連接桿、保護(hù)管、液壓油管液壓錨頭、液壓油泵、單點(diǎn)位移計(jì)傳感器、和數(shù)據(jù)采集設(shè)備；所述保護(hù)管環(huán)繞所述連接桿設(shè)置，所述液壓錨頭套設(shè)在所述保護(hù)管的一端，并與所述連接桿的端部相連，所述液壓錨頭通過液壓油管連接所述液壓油泵，所述液壓油泵控制所述液壓錨頭的張開和閉合，所述連接桿的一端凸出所述保護(hù)管，所述連接桿凸出的端部連接所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的移動(dòng)端，通過所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的基座將所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的固定管固定在自由面上，所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器電連接所述數(shù)據(jù)采集儀，所述數(shù)據(jù)采集儀完成數(shù)據(jù)的采集及記錄。

在本發(fā)明另一寬泛實(shí)施例中，隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：

(1)使用所述掏孔設(shè)備挖水平孔，并利用測(cè)量設(shè)備確保所述水平孔的水平度；

(2)安裝測(cè)試設(shè)備，在液壓錨頭張開狀態(tài)連接保護(hù)管，所述保護(hù)管內(nèi)設(shè)置有連接桿，所述液壓錨頭通過液壓油管連接液壓油泵，測(cè)試設(shè)備安裝完成后，所述液壓油泵向所述液壓錨頭加壓，使所述液壓錨頭收縮，并在液壓錨頭收縮后將測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔，待所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后所述液壓油泵卸壓使所述液壓錨頭張開；

(3)孔口封堵及回填注漿，將所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后，使用水泥對(duì)所述水平孔孔口進(jìn)行封堵，并在封堵時(shí)預(yù)留注漿孔，在水泥完全固結(jié)后，采用注漿設(shè)備對(duì)所述水平孔進(jìn)行注漿；

(4)傳感器安裝，單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的移動(dòng)端與所述連接桿凸出所述保護(hù)管的一端連接，通過單點(diǎn)位移計(jì)傳感器基座將單點(diǎn)位移計(jì)傳感器固定管固定在自由面上，單點(diǎn)位移計(jì)傳感器電連接至數(shù)據(jù)采集儀，完成數(shù)據(jù)的采集及記錄。

如圖1所示，隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)包括：連接桿3、保護(hù)管2、液壓油管4、液壓錨頭1、液壓油泵、單點(diǎn)位移計(jì)傳感器、和數(shù)據(jù)采集設(shè)備12；所述保護(hù)管2環(huán)繞所述連接桿3設(shè)置，所述液壓錨頭1套設(shè)在所述保護(hù)管2的一端，并與所述連接桿3的端部相連，所述液壓錨頭1通過液壓油管4連接所述液壓油泵，所述液壓油泵控制所述液壓錨頭1的張開和閉合，所述連接桿3的一端凸出所述保護(hù)管2，所述連接桿3凸出的端部連接所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的移動(dòng)端11，通過所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的基座7將所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的固定管10固定在自由面上，所述單點(diǎn)位移計(jì)傳感器電連接所述數(shù)據(jù)采集儀12，所述數(shù)據(jù)采集儀12完成數(shù)據(jù)的采集及記錄。

隧道施工對(duì)側(cè)方土體擾動(dòng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：

(1)使用所述掏孔設(shè)備挖水平孔，并利用測(cè)量設(shè)備確保所述水平孔的水平度；

(2)安裝測(cè)試設(shè)備，在液壓錨頭1張開狀態(tài)連接保護(hù)管2，所述保護(hù)管2內(nèi)設(shè)置有連接桿3，所述液壓錨頭1通過液壓油管4連接液壓油泵，測(cè)試設(shè)備安裝完成后，所述液壓油泵向所述液壓錨頭1加壓，使所述液壓錨頭1收縮，并在液壓錨頭1收縮后將測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔，待所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后所述液壓油泵卸壓使所述液壓錨頭1張開，將所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔之前采用袋裝砂漿錨固劑對(duì)所述水平孔的孔底進(jìn)行部分填充，在所述錨固劑凝結(jié)前將所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔中，所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后再次向所述水平孔放入所述砂漿錨固劑，并采用端頭帶有法蘭盤的鋼管對(duì)所述水平孔孔底的錨固劑進(jìn)行夯實(shí)，保證所述砂漿錨固劑完全包裹液壓錨頭且密實(shí)；

(3)孔口封堵及回填注漿，將所述測(cè)試設(shè)備放入所述水平孔后，使用水泥對(duì)所述水平孔孔口進(jìn)行封堵形成洞口封堵段6，并在封堵時(shí)預(yù)留注漿管8，在水泥完全固結(jié)后，采用注漿設(shè)備對(duì)所述水平孔進(jìn)行注漿形成膨潤土漿液段5；

(4)傳感器安裝，單點(diǎn)位移計(jì)傳感器的移動(dòng)端11與所述連接桿3凸出所述保護(hù)管2的一端連接，通過單點(diǎn)位移計(jì)傳感器基座7將單點(diǎn)位移計(jì)傳感器固定管10固定在自由面上，單點(diǎn)位移計(jì)傳感器通過線纜9電連接至數(shù)據(jù)采集儀12，完成數(shù)據(jù)的采集及記錄。

所述掏孔設(shè)備包括洛陽鏟、套管、水鉆中的一種或多種。

所述步驟(1)中的所述水平孔成孔深度大于所述測(cè)試設(shè)備安裝深度20cm，所述水平孔孔徑大于9cm。

所述步驟(3)中，采用注漿設(shè)備對(duì)所述水平孔進(jìn)行注漿時(shí)針對(duì)不同土層使用不同種類的漿液，保證注漿回填后所述水平孔中漿液的性質(zhì)與周圍土體的性質(zhì)相似。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。