概述
為了探究盾構(gòu)施工過(guò)程中不同地質(zhì)條件與注漿作用對(duì)盾構(gòu)隧道管片變形的影響規(guī)律,依托于地質(zhì)條件復(fù)雜的珠江三角洲某盾構(gòu)隧道工程,采用在空間分辨率及傳感精度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)的光頻域反射(OFDR)分布式光纖傳感技術(shù),對(duì)盾構(gòu)隧道管片在不同空間位置、不同地質(zhì)條件下的形變監(jiān)測(cè)研究。
測(cè)試過(guò)程
基于OFDR技術(shù)進(jìn)行盾構(gòu)隧道管片變形的監(jiān)測(cè)研究,監(jiān)測(cè)設(shè)備為OFDR采集儀(型號(hào):OSI-S),應(yīng)變傳感器為分布式光纖傳感器,OSI的采集頻率為10Hz,空間分辨率為1mm,傳感精度達(dá)到±1με。
圖1 管片上光纖傳感器位置及布設(shè)
如圖1(a)所示,隧道每環(huán)管片的寬度為1.5m,外徑7.4m,內(nèi)徑為6.6m,厚度0.3m,本次研究選取三環(huán)管片監(jiān)測(cè),其中1529環(huán)、1538環(huán)位于破碎帶外,1551環(huán)位于破碎帶內(nèi)。其中傳感光纖安裝如圖1(b)所示,將光纖綁扎于鋼筋籠內(nèi)外側(cè)主筋上并沿著多個(gè)縱筋呈網(wǎng)狀布設(shè)。
現(xiàn)場(chǎng)分布式光纖傳感器的數(shù)據(jù)采集如圖2所示,采集周期為每1~7天采集一次數(shù)據(jù)。
2021年8月28日1529環(huán)管片完成拼裝;
當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到1532環(huán)管片位置(距離1529環(huán)4.5米),開(kāi)始采集1529環(huán)管片的應(yīng)變數(shù)據(jù),初期每1天讀取1次數(shù)據(jù);
當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到1595環(huán)管片位置時(shí),每3天采集1次數(shù)據(jù);
后期盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到1624環(huán)管片位置時(shí),每7天采集1次數(shù)據(jù);
當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到1835環(huán)時(shí)停止數(shù)據(jù)采集。
測(cè)試結(jié)果
本研究完成了位于不同地質(zhì)條件三環(huán)管片的三個(gè)月的監(jiān)測(cè)研究,管片塊受壓變形如圖3所示,分別為1529環(huán)、1538環(huán)及1551環(huán)在盾構(gòu)施工過(guò)程中的管片應(yīng)變隨光纖長(zhǎng)度的變化曲線。
圖 3 隧道管片塊變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
從圖中可以看出,在盾構(gòu)施工過(guò)程中,管片受壓變化趨勢(shì)是一致的,受壓變形逐步增大,且位于破碎帶內(nèi)的1551環(huán)管片平均每天壓縮應(yīng)變變化量相對(duì)于破碎帶外的1529環(huán)和1538環(huán)管片增加25%。
管片受壓變形可以分為三個(gè)階段,如圖4所示,其三個(gè)階段分別為:同步注漿階段,二次注漿階段及穩(wěn)定階段。
圖4 管片注漿應(yīng)變變化曲線
從圖4中可以看出,三環(huán)管片壓縮變形在不同階段的注漿后差距明顯,同步注漿后的管片變形相對(duì)于二次注漿增加203%,即同步注漿后對(duì)管片變形的影響更為顯著。
圖5 管片應(yīng)變變化情況
為研究破碎帶內(nèi)外對(duì)管片變形的影響,如圖5所示,從5(a)中可以看出破碎帶內(nèi)管片塊變形是破碎帶外的管片塊變形的2.6倍,表明注漿后管片壓應(yīng)變因?yàn)槲挥谄扑閹е杏忻黠@增大的趨勢(shì)。
管片拼裝后60天壓縮變形逐步增大直至穩(wěn)定,三環(huán)管片變形趨勢(shì)一致,穩(wěn)定階段的管片塊應(yīng)變柱狀圖如5(b)所示,變形有限且趨于穩(wěn)定,最終穩(wěn)定時(shí)三環(huán)管片壓應(yīng)變相差在22%以內(nèi)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析,揭示了同步注漿相對(duì)于二次注漿對(duì)管片變形影響更為顯著;破碎帶內(nèi)的管片變形相較于破碎帶外的管片變形更大;位于破碎帶內(nèi)的監(jiān)測(cè)環(huán)與施工環(huán)的距離相對(duì)于破碎帶外的距離要多于50環(huán)以上管片變形才會(huì)趨于穩(wěn)定等情況。
通過(guò)OFDR分布式光纖傳感技術(shù)對(duì)盾構(gòu)隧道管片在不同工況與不同地質(zhì)條件下的變形特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究,成功地全分布式監(jiān)測(cè)施工中盾構(gòu)隧道管片高精度高空間分辨率應(yīng)變特征變化,本研究為施工期間盾構(gòu)隧道穿越斷層破碎帶的監(jiān)測(cè)技術(shù)提供借鑒及數(shù)據(jù)支撐。
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來(lái)源:隧道建設(shè)(中英文) ISSN 2096-4498,CN 44-1745/U
題名:基于光頻域反射技術(shù)的破碎帶盾構(gòu)隧道管片監(jiān)測(cè)研究作者:洪成雨,周子平,陳偉斌,付艷斌,沈翔公眾號(hào):洪成雨課題組