本發(fā)明屬于涉及隧道與地下工程領(lǐng)域，具體涉及一種隧道二次襯砌澆筑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在隧道二次襯砌混凝土澆筑過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)以下三個(gè)方面的問(wèn)題，影響二次襯砌的質(zhì)量。

一是二次襯砌背后存在脫空或不密實(shí)。為了有效約束隧道初期支護(hù)和圍巖的變形，保證二次襯砌的厚度，二次襯砌應(yīng)與初期支護(hù)密貼。但在實(shí)際施工中，由于混凝土重力下沉、混凝土自然收縮、泵送壓力不足、防水板鋪掛過(guò)緊、初期支護(hù)起伏過(guò)大等原因，經(jīng)常發(fā)生二次襯砌背后存在脫空或不密實(shí)的現(xiàn)象。

二是二次襯砌兩側(cè)澆筑進(jìn)度差異過(guò)大。為了避免二次襯砌模板臺(tái)車發(fā)生變形或移位而影響混凝土質(zhì)量，襯砌混凝土應(yīng)兩側(cè)交替澆筑、進(jìn)度差異不能過(guò)大。但是兩側(cè)交替澆筑過(guò)程繁瑣、工效較低，在實(shí)際施工中如果不加以嚴(yán)格管控，往往出現(xiàn)兩側(cè)澆筑進(jìn)度差異較大的現(xiàn)象，導(dǎo)致襯砌臺(tái)車發(fā)生變形或移位，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成沒(méi)有達(dá)到拆模強(qiáng)度的混凝土發(fā)生變形甚至開裂、坍塌。

三是二次襯砌混凝土澆筑中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。為了保證襯砌混凝土的完整性和均勻性，襯砌混凝土應(yīng)盡可能連續(xù)澆筑，中斷時(shí)間不應(yīng)超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。但在實(shí)際施工中，常常由于混凝土拌和、運(yùn)輸和泵送中的問(wèn)題，導(dǎo)致混凝土澆筑中斷。一旦中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，先澆混凝土就可能發(fā)生凝固、離析、分層，對(duì)襯砌整體性造成不利影響，并容易引起滲漏等問(wèn)題。

為了避免上述問(wèn)題，很有必要對(duì)隧道二次襯砌澆筑過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。然而由于隧道二次襯砌澆筑方法和工藝的限制，混凝土的澆筑進(jìn)度和密實(shí)度不能直接觀察，目前還缺乏方便、快捷、經(jīng)濟(jì)、全面的監(jiān)控手段。目前采用的監(jiān)控手段有通過(guò)在拱頂埋設(shè)兩個(gè)電極、利用混凝土連通電極的方法來(lái)監(jiān)測(cè)拱頂混凝土密實(shí)度的方法，其不足之處在于只要兩個(gè)電極位置與混凝土接觸，電路就會(huì)連通，因而不能反映兩個(gè)電極之間的混凝土是否密實(shí)。如果在二次襯砌背后埋設(shè)壓力傳感器監(jiān)測(cè)，勢(shì)必要布設(shè)大量的傳感器，襯砌澆筑后，這些傳感器大多不能夠回收，這在經(jīng)濟(jì)上又難以接受。其他電磁波、超聲或光學(xué)等方法也由于模板臺(tái)車鋼模板的限制而難以實(shí)現(xiàn)。在這樣的背景下，如何提供一種經(jīng)濟(jì)、全面和準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)隧道二次襯砌澆筑進(jìn)度和密實(shí)度的方法，是保證隧道二次襯砌質(zhì)量亟需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有的隧道內(nèi)二次襯砌澆筑存在的監(jiān)測(cè)難題，提供一種隧道二次襯砌澆筑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法，經(jīng)濟(jì)、全面和準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)隧道二次襯砌澆筑進(jìn)度和密實(shí)度。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

隧道二次襯砌澆筑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括布置在隧道初期支護(hù)表面的若干充滿液體的排水管5，所述排水管5設(shè)置初期支護(hù)表面和防水層4之間；

所述排水管5一端封閉，另一端連通毛細(xì)引流管6，所述排水管5通過(guò)毛細(xì)引流管6引流至襯砌澆筑區(qū)以外，所述毛細(xì)引流管6與液體重量或體積監(jiān)測(cè)裝置連接。

進(jìn)一步的，所述毛細(xì)引流管6上設(shè)有毛細(xì)被動(dòng)閥7。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述排水管5在隧道初期支護(hù)的表面呈環(huán)向分布，在隧道初期支護(hù)縱向不同位置的表面設(shè)置若干組排水管，并且在隧道初期支護(hù)拱頂表面沿縱向分布一組排水管。

進(jìn)一步的，環(huán)向分布的所述排水管以隧道中軸面對(duì)稱設(shè)置成兩段，所述排水管連接的毛細(xì)引流管統(tǒng)一由隧道初期支護(hù)拱頂表面引出。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述排水管5在隧道初期支護(hù)表面沿縱向分布若干組排水管。

進(jìn)一步的，相鄰所述排水管之間等間距布置，所述排水管連接的毛細(xì)引流管從所有排水管的同一端統(tǒng)一引出。

在本發(fā)明中，所述排水管完全凸出于隧道初期支護(hù)的表面設(shè)置，并通過(guò)卡扣固定在隧道初期支護(hù)表面上。

本發(fā)明還公開了一種隧道二次襯砌澆筑監(jiān)測(cè)方法，其采用上述的隧道二次襯砌澆筑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

第一步，將充滿液體的排水管按照環(huán)向分布、縱向分布或者兩者組合的方式固定在隧道初期支護(hù)的表面，并記下排水管內(nèi)部填充液體的額定重量或體積；

第二步，將排水管的毛細(xì)引流管連接至襯砌澆筑區(qū)外部，與液體重量或體積監(jiān)測(cè)裝置連接；

第三步，進(jìn)行二襯混凝土澆筑，澆筑后的二襯混凝土將排水管內(nèi)的液體擠壓至液體重量或體積監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)測(cè)定每組排水管內(nèi)排出液體的實(shí)際重量或體積，與對(duì)應(yīng)排水管的額定液體重量或體積進(jìn)行對(duì)比；如果兩者數(shù)據(jù)相同，則該排水管對(duì)應(yīng)的二襯澆筑區(qū)域襯砌質(zhì)量合格，如果排出的液體實(shí)際重量或體積小于額定重量或體積，則該組排水管對(duì)應(yīng)的襯砌區(qū)域存在澆筑不密實(shí)的問(wèn)題。

進(jìn)一步的，在第三步的二襯混凝土澆筑過(guò)程中，還可根據(jù)排水管內(nèi)排出的液體重量或體積逐步變化推測(cè)襯砌澆筑的高度。

本發(fā)明在隧道初期支護(hù)與防水層之間埋入注滿液體(優(yōu)選水)的排水管，通過(guò)監(jiān)測(cè)排水管被二襯澆筑的混凝土擠壓排出水的重量或體積，推算混凝土的澆筑高度和密實(shí)程度。排水管通過(guò)毛細(xì)引流管、毛細(xì)被動(dòng)閥與液體重量或體積監(jiān)測(cè)裝置連通，可以隨時(shí)掌握排水管的排水量，從而隨時(shí)掌握混凝土的澆筑進(jìn)度和密實(shí)度。在隧道初期支護(hù)與防水層之間環(huán)向布置排水管，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄二次襯砌混凝土的澆筑高度，分析評(píng)價(jià)兩側(cè)是否對(duì)稱、連續(xù)澆筑。在隧道拱頂初期支護(hù)與防水層之間縱向布置排水管，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)二襯拱頂混凝土澆筑是否飽滿、密實(shí)。

本發(fā)明的具有如下有益效果：

1)隧道二次襯砌澆筑過(guò)程通過(guò)擠壓排水監(jiān)測(cè)方法，可以連續(xù)、全面、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)二次襯砌混凝土的澆筑進(jìn)度和飽滿度，在過(guò)程中消除施工缺陷。

2)隧道二次襯砌澆筑過(guò)程的擠壓排水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不需要消耗壓力傳感器等高精度、昂貴的傳感器，只需埋入排水管，耗材成本低。

由上所述，本發(fā)明的隧道二次襯砌澆筑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法是一種經(jīng)濟(jì)、全面和準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)隧道二次襯砌澆筑進(jìn)度和密實(shí)度的技術(shù)方案，可在實(shí)際施工過(guò)程中廣泛推廣應(yīng)用。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例一在隧道二次襯砌澆筑過(guò)程中通過(guò)擠壓排水監(jiān)測(cè)的原理圖。

圖2為實(shí)施例一中的排水管連接示意圖。

圖3為實(shí)施例一中二襯混凝土澆筑前排水管所處狀態(tài)示意圖。

圖4為實(shí)施例一中二襯混凝土澆筑后存在脫空時(shí)排水管所處狀態(tài)示意圖。

圖5為實(shí)施例一中的排水管采用環(huán)向和拱頂縱向組合布置的示意圖。

圖6為實(shí)施例一監(jiān)測(cè)二襯混凝土澆筑高度的示意圖。

圖7為實(shí)施例二中的排水管全部采用縱向布置的示意圖。

圖中標(biāo)號(hào):1-已澆注二襯混凝土，2-待澆筑二襯混凝土，3-初期支護(hù)，4-防水層，5-排水管，6-毛細(xì)引流管，7-毛細(xì)被動(dòng)閥，8-重量監(jiān)測(cè)裝置，9-殘留水腔，10-襯砌混凝土頂面。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

參見(jiàn)圖1至圖5，圖示中的隧道二次襯砌澆筑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為本發(fā)明的優(yōu)選方案，具體包括若干組排水管5以及排水管連接的毛細(xì)引流管6、毛細(xì)被動(dòng)閥7和重量監(jiān)測(cè)裝置8。

如圖1所示，在隧道二次襯砌澆筑前，在隧道的初期支護(hù)3與防水層4之間埋設(shè)注滿液體的排水管5，實(shí)際施工過(guò)程中可直接在排水管內(nèi)注水，在防水層4外側(cè)，已澆筑二襯混凝土1將對(duì)排水管5進(jìn)行擠壓，使排水管內(nèi)部的水被擠出；而還待澆筑二襯混凝土2區(qū)域的排水管5不會(huì)被壓扁。

為了保證排水管5的內(nèi)部的水能夠完全排出，排水管5應(yīng)當(dāng)完全凸出于隧道初期支護(hù)3的表面設(shè)置，并通過(guò)卡扣等固定件將排水管固定在隧道初期支護(hù)的表面上。

參見(jiàn)圖2，排水管5必須采用具備一定的擠壓強(qiáng)度的管道，能夠被澆筑的二襯混凝土壓扁，同時(shí)應(yīng)當(dāng)保證排水管不會(huì)因管道內(nèi)注水后發(fā)生管徑變化，避免測(cè)量數(shù)據(jù)失真。排水管5的一端封閉，另一端通過(guò)毛細(xì)引流管6和毛細(xì)被動(dòng)閥7與襯砌澆筑區(qū)以外的液體重量監(jiān)測(cè)裝置8相連，構(gòu)成排水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。由于毛細(xì)引流管6管徑很小(通常毛細(xì)管的管徑小于1mm)，加上毛細(xì)被動(dòng)閥7的控制，排水管5在沒(méi)有受到擠壓的情況下，其內(nèi)部的水不會(huì)自動(dòng)排出，只有在排水管5受到澆筑的二襯混凝土擠壓時(shí)，擠壓產(chǎn)生的壓力會(huì)迫使水沖開毛細(xì)被動(dòng)閥7，開始排水。在二襯的側(cè)壁澆筑過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)排水管5的出水重量變化，就可以掌握澆筑二襯混凝土1的高度，即二次襯砌的進(jìn)度，分析隧道兩側(cè)混凝土是否對(duì)稱澆筑。在實(shí)際應(yīng)用中，還可通過(guò)體積監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)排出水的體積。關(guān)于液體的重量或體積監(jiān)測(cè)裝置以及毛細(xì)引流管和毛細(xì)被動(dòng)閥，均為市面上常用的液體測(cè)量設(shè)備和液體流量控制部件，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要進(jìn)行選擇購(gòu)買，本實(shí)施例在此不對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。

參見(jiàn)圖3和圖4，在澆筑過(guò)程中，當(dāng)隧道二襯混凝土澆筑到拱頂部位時(shí)，沿隧道縱向水平布設(shè)排水管5。如果最終拱頂?shù)呐潘?的水完全排出，說(shuō)明在拱頂位置，隧道初期支護(hù)3和二次襯砌完全密貼，不存在空洞。如果最終拱頂?shù)呐潘?的水沒(méi)有完全排出，即排水管內(nèi)還有殘留水腔9，則說(shuō)明在拱頂位置，隧道初期支護(hù)3和二次襯砌不能完全密貼，存在空洞。因此可以監(jiān)測(cè)隧道拱頂是否澆筑密實(shí)。

以下結(jié)合圖5和圖6詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例的監(jiān)測(cè)方法。

首先，將若干組排水管5按照?qǐng)D5中所示的環(huán)向和拱頂縱向組合布置的方式進(jìn)行布置，具體的，排水管5在隧道初期支護(hù)的表面呈環(huán)向分布，在隧道初期支護(hù)縱向不同位置的表面設(shè)置四組排水管，并且在隧道初期支護(hù)拱頂表面沿縱向分布一組排水管。為了便于環(huán)向分布的排水管的施工和引流，每組環(huán)向分布的排水管以隧道中軸面對(duì)稱設(shè)置成兩根，總共八根環(huán)向分布的排水管，環(huán)向分布的排水管底部封閉，然后將所有環(huán)向分布的排水管以及拱頂縱向分布的排水管連接的毛細(xì)引流管6統(tǒng)一由隧道初期支護(hù)拱頂?shù)谋砻嬉雠c重量監(jiān)測(cè)裝置8連接。

參見(jiàn)圖6，在進(jìn)行二襯混凝土澆筑后，通過(guò)測(cè)定每組排水管內(nèi)排出液體的實(shí)際重量或體積，與對(duì)應(yīng)排水管的額定液體重量或體積進(jìn)行對(duì)比；如果兩者數(shù)據(jù)相同，則該排水管對(duì)應(yīng)的二襯澆筑區(qū)域襯砌質(zhì)量合格，如果排出的液體實(shí)際重量或體積小于額定重量或體積，則該組排水管對(duì)應(yīng)的襯砌區(qū)域存在澆筑不密實(shí)的問(wèn)題。另外，通過(guò)重量監(jiān)測(cè)裝置8可以實(shí)時(shí)掌握八根環(huán)向的排水管5所對(duì)應(yīng)的襯砌混凝土頂面10所處高度，由此可以實(shí)時(shí)掌握隧道二次襯砌澆筑的進(jìn)度、兩側(cè)高度差等信息。二次襯砌澆筑到隧道拱頂時(shí)，則可以通過(guò)拱頂?shù)呐潘?監(jiān)測(cè)拱頂是否澆筑密實(shí)。

實(shí)施例二

參見(jiàn)圖7，與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例中的排水管5全部采用縱向布設(shè)排水管5的監(jiān)測(cè)方案，除了環(huán)向拱頂縱向布設(shè)排水管5，也可以在整個(gè)隧道拱圈水平縱向布設(shè)排水管5，排水管5在隧道初期支護(hù)表面沿縱向分布，相鄰排水管之間等間距布置，排水管5連接的毛細(xì)引流管從所有排水管的同一端統(tǒng)一引出，這樣可以根據(jù)不同高度的排水管5開始排水來(lái)判斷二襯混凝土的澆筑高度，同時(shí)通過(guò)不同高度的排水管5是否全部排水來(lái)判斷該高度的混凝土是否完全澆筑密實(shí)。

以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的具體工作原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。