阅读说明：本技术 一种盾构隧道土压力盒固定装置及安装方法 (Fixing device and mounting method for soil pressure box of shield tunnel ) 是由 胡亚东 马金根 肖华波 于 2019-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及隧道工程技术领域,具体涉及一种盾构隧道土压力盒固定装置；所采用的技术方案是：一种盾构隧道土压力盒固定装置,包括土压力盒固定装置本体、安装座,所述安装座用于安装土压力盒,所述安装座底端设有支撑杆,所述支撑杆外套有固定基座,所述固定基座在支撑杆长度方向的位置可调；所述安装座使用时安装在管片壁后注浆体内,以使土压力盒上端紧靠隧道围岩；所述固定基座使用时插设在盾构管片内,并与盾构管片固定连接。本发明在盾构管片和管片壁后注浆体筑设完成后,通过土压力盒固定装置,能够避免注浆对土压力盒造成损害、避免注浆影响土压力盒测量的准确性。(The invention relates to the technical field of tunnel engineering, in particular to a fixing device for a soil pressure box of a shield tunnel; the adopted technical scheme is as follows: a shield tunnel soil pressure cell fixing device comprises a soil pressure cell fixing device body and a mounting seat, wherein the mounting seat is used for mounting a soil pressure cell, a supporting rod is arranged at the bottom end of the mounting seat, a fixing base is sleeved outside the supporting rod, and the position of the fixing base in the length direction of the supporting rod is adjustable; when in use, the mounting seat is mounted in the duct piece wall back grouting body, so that the upper end of the soil pressure box is close to the tunnel surrounding rock; the fixed base is inserted in the shield pipe piece when in use and is fixedly connected with the shield pipe piece. According to the invention, after the shield segment and the segment wall post-grouting body are built, the soil pressure box fixing device can prevent the grouting from damaging the soil pressure box and prevent the grouting from influencing the accuracy of the soil pressure box measurement.)

一种盾构隧道土压力盒固定装置及安装方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种盾构隧道土压力盒固定装置及安装方法。

背景技术

盾构法隧道施工具有掘进速度快、施工质量好、对围岩扰动小、不影响地面交通和设施等优点，近年来在水利水电、轨道交通、铁路、公路等行业的隧道工程施工中广泛应用。由于隧道工程的地质条件复杂，受断层破碎带、地下水、围岩类别等影响大，对围岩变形控制的要求极高。在施工中通常采用土压力盒、钢筋计、应变计等仪器测量隧道围岩应力应变等参数，以评价隧道围岩的变形趋势、程度和稳定性。

目前，盾构隧道土压力盒固定装置的实施方案是：将土压力盒固定装置顶部与预制的盾构管片外侧壁齐平，然后将土压力盒固定装置与盾构管片内钢筋焊接连接，再将土压力盒固定装置顶部临时封堵，最后在盾构管片模板内浇筑盾构管片。这种固定安装方式主要存在以下问题：一是，在盾构管片中安装土压力盒容易脱落甚至损坏；二是土压力盒未与隧道围岩直接接触，而是通过管片壁后注浆体间接与隧道围岩接触，造成测量数据误差较大；且当盾构管片壁后注浆充填不完整时，注浆体与土压力盒将不均匀接触或豆砾石与土压力盒测量面点面接触，造成测量数据误差进一步增大；三是，盾构管片壁后注浆压力较大，土压力盒在注浆中容易被损坏；四是，注浆浆液硬化后容易使土压力盒、土压力盒固定装置、盾构管片、硬化的注浆体形成一个整体，使得土压力盒不再具有测量土压力的功能。

发明内容

针对上述现有盾构隧道土压力盒容易脱落、容易损坏、测量误差大、容易失效的技术问题；本发明提供了一种盾构隧道土压力盒固定装置，使得土压力盒安装牢固可靠，能够避免盾构管片壁后注浆影响压力盒测量结果或造成损坏，确保压力盒测量的数据可靠准确。

本发明通过下述技术方案实现：

一种盾构隧道土压力盒固定装置，包括土压力盒固定装置本体、安装座，所述安装座用于安装土压力盒，所述安装座底端设有支撑杆，所述支撑杆外套有固定基座，所述固定基座在支撑杆长度方向的位置可调；所述安装座使用时安装在管片壁后注浆体内，以使土压力盒上端紧靠隧道围岩；所述固定基座使用时插设在盾构管片内，并与盾构管片固定连接。

本发明在盾构管片和管片壁后注浆体筑设完成后，通过土压力盒固定装置本体固定土压力盒；固定装置的固定基座与盾构管片固定连接，而固定基座在安装座下端支撑杆长度方向的位置可调，使土压力盒与隧道围岩按设定的初始压力直接接触。能够避免注浆对土压力盒造成损害、避免注浆影响土压力盒测量的准确性。因此土压力盒测量结果误差小，监测结果能够准确的反应隧道围岩的土压力。

进一步的，所述固定基座贯穿设有注浆孔，所述注浆孔用于给固定基座和安装座之间的空间注浆。通过注浆孔灌注混凝土，完整填充土压力盒固定装置本体与盾构管片、管片背后注浆体之间的空隙，形成与盾构管片、管片背后注浆体紧密粘结的安装孔注浆体，确保了盾构管片和管片壁后注浆体的完整性。

进一步的，所述安装座底端还固定有止浆环，所述止浆环用于防止浆液进入安装座，以保护土压力盒。

优选的，所述支撑杆为螺杆，所述固定基座设有通孔，所述支撑杆穿设在通孔内。通过螺杆调节固定基座的位置，使得固定基座的位置调整简单方便，且调节的线性好。

作为固定基座位置调节的

具体实施方式

：所述支撑杆杆部套有内螺母、外螺母，所述内螺母、外螺母用于调整固定基座在支撑杆长度方向的位置。进一步的，还包括安装套管，所述安装套管使用时插设在盾构管片内，并与盾构管片固定连接；所述安装套管为螺纹管，所述固定基座外侧壁设有与安装套管适配的外螺纹，所述安装套管在使用时与固定基座螺接。

优选的，所述固定基座底部还固定有安装螺母，所述安装螺母与通孔同心设置，所述安装螺母小径大于外螺母外径，便于调节固定基座的位置。

进一步的，所述安装座为内凹的盘状，所述安装座内固定有橡胶圈，所述橡胶圈用于固定土压力盒。通过橡胶圈固定土压力盒，在固定的同时能够使得土压力盒在安装座内的位置可变，以保护土压力盒。

优选的，所述支撑杆为中空的杆件，所述安装座底部设有穿线孔，所述穿线孔与支撑杆空腔连通；所述安装座底部设有穿设槽，所述穿线槽与穿线孔连通，所述支撑杆空腔、穿线孔、穿线槽用于布设土压力盒的电缆。能将土压力盒的电缆直接通过支撑杆穿出，可保护电缆，不需要再增设其他结构穿出电缆。

本发明还提供了上述盾构隧道土压力盒固定装置的安装方法，包括以下步骤：

组装土压力盒固定装置本体，并将土压力盒固定在土压力盒固定装置本体上；

将安装套管与盾构管片内钢筋固定连接，对安装套管两端封堵，然后在盾构管片模板内浇筑盾构管片；

安装盾构管片，向盾构管片和隧道围岩之间的间隙注浆，形成管片壁后注浆体；

取出安装套管内的端塞，通过安装套管在管片壁后注浆体内钻掘安装通道，所述安装通道钻掘至隧道围岩，并将安装通道末端的隧道围岩磨平；

将土压力盒固定装置本体安装在安装通道内，将土压力盒的电缆与读数仪器连接，通过观察读数仪器数据变化，判断土压力盒是否与隧道围岩完全接触，然后将固定基座与安装套管固定连接；

向安装套管和安装通道注浆，完成土压力盒的固定安装。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、安装座底端的支撑杆外套有固定基座，所述固定基座在支撑杆长度方向的位置可调；所述安装座使用时安装在管片壁后注浆体内，以使土压力盒上端紧靠隧道围岩；所述固定基座使用时插设在盾构管片内，并与盾构管片固定连接。本发明在盾构管片和管片壁后注浆体筑设完成后，通过土压力盒固定装置本体固定土压力盒，固定装置本体的固定基座与盾构管片固定连接，而固定基座在安装座下端支撑杆长度方向的位置可调，使土压力盒与隧道围岩按设定的初始压力直接接触。能够避免注浆对土压力盒造成损害、避免注浆影响土压力盒测量的准确性。因此土压力盒测量结果误差小，监测结果能够准确的反应隧道围岩的土压力。

2、止浆环可防止装置安装完成后灌注的浆液溢出至土压力盒和隧道围岩位置，影响土压力盒的测量效果。

3、装置设置有穿线槽和穿线孔，能将电缆直接通过支撑杆穿出，不需要再增加其他结构穿出电缆。

4、装置通过固定基座在安装套管内固定，具有足够的操作空间，且安装简便。

5、装置安装完成后，通过注浆孔向安装套管和安装通道内灌注混凝土，完整填充空隙，形成与安装套管和安装通道紧密粘结的安装孔注浆体。修护了盾构管片和管片壁后注浆体的完整性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的土压力盒固定装置结构示意图；

图2为本发明的土压力盒固定装置俯视示意图；

图3为本发明的土压力盒固定装置安装示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-土压力盒固定装置本体，2-盾构管片，3-管片壁后注浆体，4-隧道围岩，5-安装孔注浆体，6-安装座，7-穿线孔，8-穿线槽，9-橡胶圈，10-台阶，11-固定环，12-止浆环，13-支撑杆，14-固定基座，15-内螺母，16-安装螺母，17-止浆垫，18-注浆孔，19-外螺母，20-通孔，21-土压力盒，22-电缆，23-安装套管，24-安装通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种盾构隧道土压力盒固定装置，包括土压力盒固定装置本体1、安装座6，所述安装座6用于安装土压力盒21。土压力盒21是一种测量土压力的压力传感器，通常采用钢弦式、墨盒式等传感器，外形通常为圆形，在实施例中安装座6做成圆盘形。所述安装座6底端设有支撑杆13，所述支撑杆13外套有固定基座14，所述固定基座14在支撑杆13长度方向的位置可调；固定基座14可通过与支撑杆13螺纹连接、销接等方式，实现固定基座14在支撑杆13长度方向的位置可调。所述安装座6使用时安装在管片壁后注浆体内3，以使土压力盒21上端紧靠隧道围岩4；所述固定基座14使用时插设在盾构管片2内，并与盾构管片2固定连接。

需要说明的是，盾构管片2是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用；一般由多块盾构管片2拼接成隧道内的一个封闭圆环。盾构管片2拼装好后，盾构管片2外侧与土体之间存在间隙，需要通过管片壁后注浆将空隙填充好，以防止盾构管片2及土体沉降等；浆液凝固养护后成为完整注浆体，在本实施例中将该注浆体称为管片壁后注浆体3。

本实施例在盾构管片2和管片壁后注浆体3筑设完成后，通过土压力盒固定装置本体1固定土压力盒21；固定装置本体的固定基座14与盾构管片2固定连接，而固定基座14在安装座6下端支撑杆13长度方向的位置可调，使土压力盒21与隧道围岩4按设定的初始压力直接接触。能够避免注浆对土压力盒21造成损害、避免注浆影响土压力盒21测量的准确性。因此土压力盒21测量结果误差小，监测结果能够准确的反应隧道围岩的土压力。

进一步的，所述固定基座14贯穿设有注浆孔18，所述注浆孔18用于给固定基座14和安装座6之间的空间注浆。通过注浆孔18灌注混凝土，完整填充土压力盒固定装置本体1与盾构管片2、管片背后注浆体3之间的空隙，形成与盾构管片2、管片背后注浆体3紧密粘结的安装孔注浆体5，确保了盾构管片2和管片壁后注浆体3的完整性，保障隧道的结构强度和稳定性。

进一步的，所述安装座6底端还固定有止浆环12，所述止浆环12用于防止浆液进入安装座6，以保护土压力盒21、确保土压力盒21测量结果的准确性。在本实施例中才用以下方式固定：在安装座6底部设置台阶10，台阶10中部设有螺纹孔，并将止浆环12套在台阶10外；然后在台阶10底端螺接固定环11以固定止浆环12，可以理解的是，固定环11的外径小于止浆环12外径，固定环11的内径大于止浆环12内径。

为确保止浆环12的可靠性和降低安装土压力盒固定装置本体1时的阻力，所述止浆环12截面为空心的锥形，两端为水平面，且下部外径大于上部外径。所述止浆环12一般为橡胶材料，如三元乙丙橡胶、聚四氟橡胶等。

优选的，所述支撑杆13为螺杆，所述固定基座14设有通孔20，可以理解的是，通孔20与固定基座14同心设置，且所述支撑杆13穿设在通孔20内。通过螺杆调节固定基座14的位置，使得固定基座14的位置调整简单方便，且调节的线性好。

作为固定基座14位置调节的具体实施方式：所述支撑杆13杆部套有内螺母15、外螺母19，所述内螺母15、外螺母19用于调整固定基座14在支撑杆13长度方向的位置。具体来说，内螺母15用于限制固定基座14到安装座6的位置，外螺母19用于固定固体基座14。

进一步的，还包括安装套管23，所述安装套管23使用时插设在盾构管片2内，并与盾构管片2固定连接，即土压力盒固定装置本体1通过安装套管23固定。具体来说，所述安装套管23为螺纹管，所述固定基座14外侧壁设有与安装套管23适配的外螺纹，所述安装套管23在使用时与固定基座14螺接。

优选的，所述固定基座14底部还固定有安装螺母16，所述安装螺母16与通孔20同心设置，所述安装螺母16小径大于外螺母19外径，便于调节固定基座14的位置。

进一步的，所述安装座6为内凹的盘状，所述安装座6内固定有橡胶圈9，所述橡胶圈9用于固定土压力盒21。通过橡胶圈9固定土压力盒21，在固定的同时能够使得土压力盒21在安装座6内的位置可变，以保护土压力盒21。

优选的，所述支撑杆13为中空的杆件，所述安装座6底部设有穿线孔7，所述穿线孔7与支撑杆13空腔连通；所述安装座6底部设有穿设槽8，所述穿线槽8与穿线孔7连通，所述支撑杆13空腔、穿线孔7、穿线槽8用于布设土压力盒21的电缆22。能将土压力盒21的电缆22直接通过支撑杆13穿出，可保护电缆，不需要再增设其他结构穿出电缆22。

而为防止橡胶圈9挤压土压力盒21的电缆22而损坏电缆22，所述橡胶圈9为C型橡胶圈；或者在橡胶圈9开设凹槽，使用时将凹槽或缺口对准穿线槽8。

本实施例的安装方法，包括以下步骤：

1、组装土压力盒固定装置本体1，并将土压力盒固定在土压力盒固定装置本体1上：

将土压力盒21电缆22从穿线槽8和穿线孔7引入支撑杆21的空腔内并穿出；

将土压力盒21放入安装座6，并将橡胶圈9放入土压力盒21与安装座6内侧壁之间的空隙，固定土压力盒21；

将止浆环12套在台阶10外，然后将固定环11与台阶10旋紧，固定止浆环12；

将内螺母15旋入支撑杆13任意位置，然后将固定基座14通过通孔20套在支撑杆13外，然后将止浆垫17套在支撑杆13外，并将外螺母19旋入支撑杆13，即固定基座14和止浆垫19位于内螺母15和外螺母19之间。

2、将安装套管23与盾构管片2内钢筋固定连接，并采用端塞对安装套管23两端进行封堵，然后在盾构管片2模板内浇筑盾构管片2。

3、安装盾构管片2：盾构机掘进至监测断面后，安装盾构管片2形成盾构管，然后向盾构管片2和隧道围岩4之间的间隙注浆，形成管片壁后注浆体3。

4、钻掘安装通道24：

待管片壁后注浆体3终凝后，取出安装套管23内的端塞；

安装小型钻机，利用安装套管23在管片壁后注浆体3内钻掘安装通道24，直至隧道围岩4，即通过安装套管23在管片壁后注浆体3内钻掘安装通道24；

所述安装通道24钻掘至隧道围岩4，所述安装通道24直径大于固定环11外径而小于止浆环12外径；

安装通道24钻掘完成后用孔底磨平钻头将安装通道24末端的隧道围岩4磨平；

将安装通道24、安装套管23及安装通道24末端的隧道围岩清洗干净。

5、安装固定土压力盒固定装置本体1：

将土压力盒固定装置本体1安装在安装通道24内，将土压力盒21的电缆22与读数仪器连接，通过观察读数仪器数据变化，判断土压力盒21是否与隧道围岩4完全接触；

然后将固定基座14与安装套管23固定连接。

6、从注浆孔18向安装套管23和安装通道24内灌注混凝土，完整填充空隙，形成与土压力盒固定装置本体1、安装套管23、安装通道24紧密粘结的安装孔注浆5，完成土压力盒21的固定安装。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。