一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統的制作方法
【專利摘要】一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統，以有效解決監測系統的可維護性問題，且實時提供隧道襯砌背后水壓力值及隧道內仰拱填充面絕對位移值，為鐵路行車安全提供保障。沿隧道延伸方向間隔設置監測斷面，在各監測斷面上設置水壓監測裝置、位移監測裝置和無線數據采用儀、中繼器，水壓監測裝置設置于隧道襯砌以外兩側排水盲溝的上方，位移監測裝置設置于隧道襯砌仰拱段以上仰拱填充層和中心水溝部位，水壓監測裝置檢測的隧道襯砌背后的水壓值、位移監測裝置檢測的隧道襯砌仰拱段升降位移值傳送至相應的無線數據采用儀，再經中繼器傳送至監控中心。
【專利說明】
一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及排水型隧道襯砌水壓及位移監測系統，特別適用于高壓富水巖溶地區隧道襯砌水壓及位移監測系統方案。
【背景技術】
[0002]常規山嶺隧道一般設計有排水系統，在隧道運營期間隧道襯砌結構不承受水壓力，但是對于一些環境有要求的地段為了保護地面原有生態環境，隧道不能采用排水方案，這時隧道結構即要承受靜水壓力作用。除此之外，在特殊地質條件下，盡管隧道設計有排水系統，但是在很短的時間內隧道襯砌背后可能會出現很大的水壓。例如:地表大范圍長期降雨過后，巖溶隧道及地下水水平循環帶地層內的隧道襯砌背后水壓會迅速上升。近年來，西南山區新開通運營的貴廣鐵路及渝利鐵路線上有多座巖溶隧道在雨季期間襯砌背后水壓驟然升高，導致襯砌變形，仰拱上鼓，軌道變形，嚴重威脅通過隧道的客車運營安全。目前，既有的監測技術均是在隧道襯砌背后安裝水壓計(或滲壓計)，在隧道襯砌內部安裝相對位移監測點，然后對隧道襯砌水壓及結構變形進行定期監測。既有的這種監測方案在隧道運營期間存在兩個重大缺陷:其一是水壓監測計安裝于襯砌背后，無法更換，加之現有技術條件下的水壓計使用壽命普遍不高，無法保證水壓計的長期可靠性，尤其是水壓計一旦失效更是無法更換，因此從系統的可靠性和可維護性來說，不能滿足運營期間長期監測的實際需要;其二是隧道位移監測系統監測的均是相對位移，無法監測隧道仰拱的絕對位移，因此不能對是否對高速列車限速給出直接預警。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統，以有效解決監測系統的可維護性問題，且實時提供隧道襯砌背后水壓力值及隧道內仰拱填充面絕對位移值，為鐵路行車安全提供保障。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下:
[0005]本實用新型一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統，其特征是:沿隧道延伸方向間隔設置監測斷面，在各監測斷面上設置水壓監測裝置、位移監測裝置和無線數據采用儀、中繼器，水壓監測裝置設置于隧道襯砌以外兩側排水盲溝的上方，位移監測裝置設置于隧道襯砌仰拱段以上仰拱填充層和中心水溝部位，水壓監測裝置檢測的隧道襯砌背后的水壓值、位移監測裝置檢測的隧道襯砌仰拱段升降位移值傳送至相應的無線數據采用儀，再經中繼器傳送至監控中心。
[0006]本實用新型的有益效果是，將通常安裝于襯砌背后的水壓計移至隧道內側，水壓通過隧道底部排水孔傳遞至水壓計，因此水壓計具有可更換性和可檢測性，因此保證了其可靠性和使用壽命。另一方面，水壓通過原設計預留排水孔傳遞至水壓計，避免了對隧道襯砌結構及防水保護層的損壞，安裝成本大大降低，同時可避免儀器安裝過程中對施工的干擾問題;在隧道內中心水溝設計與仰拱填充及襯砌分離的預留孔(鉆孔深入基巖)并安裝水準點，可以保證水準點無位移，從而可測量出仰拱填充面的絕對位移;位于仰拱襯砌及仰拱填的鉆孔位于中心水溝內，正常情況下，排水型隧道襯砌背后有限水頭高度的水涌入隧道中心水溝，不影響結構正常使用;靜力水準儀可在極短的時間內測量出監測點位移變化，滿足運營監測要求。本系統與既有系統相比，解決了水壓計檢修、維護或更換的技術難點，保證了水壓計長期可靠性;利用隧道既有排水孔，不對既有結構造成滲漏風險;在隧道中心水溝處預留水準點安裝孔，水準點與孔壁分離，可量測隧道仰拱填充面絕對位移，為高速運行列車提供預警信息，并指導鐵路養護人員及時檢修，既可降低巡查工作量，又可極大地減少安全隱患，保證高壓富水地區巖溶隧道及水平循環帶內山嶺隧道長期運營安全。
【附圖說明】
[0007]本說明書包括如下幅兩附圖:
[0008]圖1是本實用新型一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統的結構示意圖；
[0009]圖2是本實用新型一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統中水準點的細部構造圖；
[0010]圖中示出構件和對應的標記:隧道襯砌10，隧道襯砌背后縱向排水盲管11，中心水溝12，隧道橫向預留排水管13，排水盲溝14;水準基粧20，柔性材料21，補給水箱22，靜力水準測量儀23;三通水管30，開關閥31，水壓測量計32，無線數據采用儀及中繼器40。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0012]參照圖1，本實用新型一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統，沿隧道延伸方向間隔設置監測斷面，在各監測斷面上設置水壓監測裝置、位移監測裝置和無線數據采用儀40、中繼器，水壓監測裝置設置于隧道襯砌10以外兩側排溝14的上方，位移監測裝置設置于隧道襯砌10仰拱段以上仰拱填充層和中心水溝12部位，水壓監測裝置檢測的隧道襯砌10背后的水壓值、位移監測裝置檢測的隧道襯砌10仰拱段升降位移值傳送至相應的無線數據采用儀40，再經中繼器傳送至監控中心。
[0013]在隧道需要監測水壓及仰拱變形的地段(例如地下水發育的巖溶隧道)，相隔一定間距布置監測斷面，可實時量測襯砌背后水壓分布及由于水壓導致的隧道仰拱變形，實時監測隧道襯砌背后水壓及仰拱變形等數據，為鐵路行車安全提供保障。
[0014]參照圖2，所述水壓監測裝置包括水準基粧20、靜力水準測量儀23和補給水箱22。在隧道施工期間在中心水溝12處鉆孔，要求鉆孔孔徑大于水準基粧20直徑，孔底標高應位于隧道仰拱底部一定深度范圍的基巖層內(穩定巖層)。水準基粧20豎向向下穿過中心水溝
12、隧道襯砌10仰拱段進入隧底基巖穩定巖層，該水準基粧20與中心水溝12蓋板、隧道襯砌10仰拱段之間的周向間隙內填充柔性材料21，隧道襯砌10仰拱段發生上拱變形時襯砌或蓋板對水準基粧20不產生摩擦力，保證水準基粧20的絕對零位移。靜力水準測量儀23和補給水箱22設置于中心水溝12側的仰拱填充層內，補給水箱22為靜力水準測量儀23補充液體。當隧道襯砌10仰拱段發生變形時，利用連通器原理，靜力水準測量儀23與水準基粧20之間的位移即為隧道襯砌仰拱絕對位移(或稱為軌道變形)，可實時監測。
[0015]參照圖1，所述水壓監測裝置包括三通水管30和控制其通斷的開關閥31，以及安裝在三通水管30上部的水壓測量計32，三通水管30下部兩端分別連接隧道襯砌背后縱向排水盲管11、隧道橫向預留排水管13。當短時間地下水壓很大時，隧道內排水系統不足以排出全部襯砌背后地下水，地下水將通過三通水管30上升到水壓測量計32位置，因此可測得實時水壓。當水壓測量計32發生損壞或出現故障時，關閉開關閥31，即可隨時更換或維修水壓
i+o
[0016]以上所述只是用圖解說明本實用新型一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統的一些原理，并非是要將本實用新型限在所示和所述的具體結構和適用范圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本實用新型所申請的專利范圍。
【主權項】
1.一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統，其特征是:沿隧道延伸方向間隔設置監測斷面，在各監測斷面上設置水壓監測裝置、位移監測裝置和無線數據采用儀(40)、中繼器，水壓監測裝置設置于隧道襯砌(10)以外兩側排水盲溝(14)的上方，位移監測裝置設置于隧道襯砌(10)仰拱段以上仰拱填充層和中心水溝(12)部位，水壓監測裝置檢測的隧道襯砌(10)背后的水壓值、位移監測裝置檢測的隧道襯砌(10)仰拱段升降位移值傳送至相應的無線數據采用儀(40)，再經中繼器傳送至監控中心。2.如權利要求1所述的一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統，其特征是:所述水壓監測裝置包括水準基粧(20)、靜力水準測量儀(23)和補給水箱(22)，水準基粧(20)豎向向下穿過中心水溝(12)、隧道襯砌(10)仰拱段進入隧底基巖穩定巖層，該水準基粧(20)與中心水溝(12)蓋板、隧道襯砌(10)仰拱段之間的周向間隙內填充可變形的柔性材料(21)，靜力水準測量儀(23)和補給水箱(22)設置于中心水溝(12)側的仰拱填充層內。3.如權利要求1所述的一種可維護的隧道襯砌水壓及位移監測系統，其特征是:所述水壓監測裝置包括三通水管(30)的控制其通斷的開關閥(31)，以及安裝在三通水管(30)上部的水壓測量計(32)，三通水管(30)下部兩端分別連接隧道襯砌背后縱向排水盲管(11)、隧道橫向預留排水管(13)。
【文檔編號】G01D21/02GK205719098SQ201620580978
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】趙東平, 譚信榮, 喻渝, 高柏松, 甘目飛, 李老三, 王國軍, 胡煒, 鄭小艷, 李奎, 徐駿, 胖濤, 楊建民, 譚永杰, 林本濤, 余大龍
【申請人】中鐵二院工程集團有限責任公司