鄭詩怡, 鄭榮躍, 楊佳棟, 鄧岳保, 朱瑤宏

基于縮尺試驗的聯(lián)絡(luò)通道機械法施工監(jiān)測研究

鄭詩怡, 鄭榮躍*, 楊佳棟, 鄧岳保, 朱瑤宏

（寧波大學(xué) 濱海城市軌道交通協(xié)同創(chuàng)新中心, 浙江 寧波 315211）

機械法聯(lián)絡(luò)通道作為一種新興的地下結(jié)構(gòu)施工方法, 開展監(jiān)測技術(shù)研究對其安全施工具有重要的意義. 針對目前工程中監(jiān)測目標集成度不夠、信息化程度不高的問題, 以寧波地鐵機械法聯(lián)絡(luò)通道項目為基礎(chǔ), 提出了一套完整的聯(lián)絡(luò)通道施工安全在線智能監(jiān)測系統(tǒng). 該系統(tǒng)分為應(yīng)用層、傳輸層、感知層三個部分, 并且具有采樣、存儲、傳輸、數(shù)據(jù)處理和預(yù)警功能. 通過開展縮尺模型試驗, 測試了聯(lián)絡(luò)通道掘進過程中的變形及應(yīng)力發(fā)展規(guī)律, 并檢驗了監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性. 試驗結(jié)果表明該系統(tǒng)可實現(xiàn)實時監(jiān)測、無線傳輸?shù)饶繕? 滿足實際工程的監(jiān)測需求, 可進一步推廣至實際工程.

聯(lián)絡(luò)通道; 機械法施工; 無線監(jiān)測; 縮尺模型試驗

地鐵作為城市軌道交通的重要組成部分, 以安全、綠色、便捷等優(yōu)勢, 成為了緩解交通壓力、減少出行時間的重要交通工具. 統(tǒng)計結(jié)果顯示, 截至到2021年底, 全球共有79個國家和地區(qū)的541座城市開通了城市軌道交通, 運營里程達到了36854.20km[1]. 地鐵聯(lián)絡(luò)通道作為城市軌道交通兩條單線區(qū)間隧道之間的(長度大于600m)[2]消防安全逃生通道, 是軌道交通工程的重要組成部分. 聯(lián)絡(luò)通道機械法施工技術(shù)作為一項新型工法, 相關(guān)研究正逐步深入, 但其施工監(jiān)測方法仍處于探索階段.

在地鐵主隧道的施工監(jiān)測方面, 劉志鋒等[3]基于GRP5000移動式三維激光掃描儀對隧道橢圓度進行了監(jiān)測分析; Che等[4]采用高精度光纖傳感技術(shù), 對波紋鋼公用工程隧道力學(xué)性能進行了監(jiān)測研究; Ye等[5]研究了低頻瞬態(tài)電磁雷達系統(tǒng)的原理, 并將其應(yīng)用在地下管道和空洞檢測中. 以上研究只在監(jiān)測技術(shù)方面進行改進, 仍要監(jiān)測人員進入隧道內(nèi)部進行監(jiān)測, 存在監(jiān)測效率不高等問題, 需進行智能化改進.

在現(xiàn)有地下結(jié)構(gòu)的智能監(jiān)測方面, Javier等[6]針對機器+活動識別和威脅監(jiān)測兩方面, 提出了一種新型的基于光纖的管道完整性威脅預(yù)防監(jiān)測系統(tǒng); Liu等[7]提出了一種施工聲音監(jiān)測系統(tǒng), 收集了電錘、切路機、挖掘機破碎錘的施工聲以及環(huán)境噪聲, 以防止施工造成的地下管道損壞; 張利文[8]提出了一種利用傾角傳感器監(jiān)測盾構(gòu)隧道縱向沉降的新方法, 完成了測量系統(tǒng)的研究設(shè)計, 能實現(xiàn)遠程監(jiān)測隧道縱向沉降曲線, 有較高的測量精度, 并且經(jīng)濟成本低; Wang等[9]監(jiān)測了西安幸福臨戴項目地下裂隙活動期的垂直地表沉降、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、裂隙位移和接觸壓力等地下公用隧道結(jié)構(gòu)的預(yù)警指標, 給出了安全控制值和預(yù)警標準; 周濟兵等[10]提出了一種基于事故情景的標準操作流程體系, 采用管廊狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、分級分段層次風險評估、基于情景的分段應(yīng)急檢索和多級應(yīng)急響應(yīng), 實現(xiàn)了事前預(yù)防、事中快速響應(yīng)的目標; 肖麗等[11]通過數(shù)值模擬和室內(nèi)試驗, 設(shè)計了一套基于LES的多功能盾構(gòu)隧道風險可視化預(yù)警試驗系統(tǒng), 該系統(tǒng)可實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的橫向直徑收斂變形和管片轉(zhuǎn)角這兩項橫向變形指標, 并可視化地顯示結(jié)構(gòu)在各種指標下的安全等級. 雖然以上研究取得了豐碩成果, 但是依然存在不同監(jiān)測目標之間的集成度不夠等問題.

在機械法聯(lián)絡(luò)通道的施工監(jiān)測方面, 李淑強等[12]以青島地鐵8號線某區(qū)間隧道為工程依托, 闡述了機械法聯(lián)絡(luò)通道施工質(zhì)量管理體系, 并開展了現(xiàn)場沉降監(jiān)測分析; 梅清俊等[13]以寧波地鐵3號線某聯(lián)絡(luò)通道工程為研究對象, 通過監(jiān)測分析研究了機械法聯(lián)絡(luò)通道T接施工技術(shù)對周圍地層、主隧道結(jié)構(gòu)等的施工影響; 楊佳棟等[14]基于縮尺模型試驗對機械法聯(lián)絡(luò)通道T接部位接收端切削洞口附近及主隧道變形、軸力、彎矩等變化規(guī)律進行了研究; 胡威等[15]依托杭海城際線余杭高鐵站—許村鎮(zhèn)站區(qū)間隧道機械法聯(lián)絡(luò)通道工程, 采用現(xiàn)場實測、理論分析和有限元模擬等方法, 研究了機械法聯(lián)絡(luò)通道開挖對T接部位隧道結(jié)構(gòu)及地表變形的影響. 目前對機械法聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)的研究多集中于隧道管片結(jié)構(gòu)、隧道對周圍環(huán)境沉降等方面, 尚未形成一套系統(tǒng)體系來準確測量分析隧道之間、隧道與土之間以及隧道與周圍環(huán)境之間的影響.

綜上所述, 對于機械法聯(lián)絡(luò)通道施工中如何集成監(jiān)測項目, 提高監(jiān)測精度, 減少人工, 已成為亟待解決的問題. 為此, 本文以寧波地鐵機械法聯(lián)絡(luò)通道工程為基礎(chǔ), 利用縮尺模型試驗, 提出一套完整的機械法聯(lián)絡(luò)通道施工安全在線智能監(jiān)測系統(tǒng), 并檢測該系統(tǒng)的有效性, 為相關(guān)施工安全智能監(jiān)測提供參考.

1 模型試驗與監(jiān)測方案

1.1 試驗概況

以寧波軌道交通3號線某區(qū)間機械法聯(lián)絡(luò)通道為基礎(chǔ), 設(shè)計了一套縮尺試驗?zāi)Ｐ? 主要包括模型試驗箱、盾構(gòu)掘進機以及監(jiān)測系統(tǒng)三部分. 模型試驗采用13環(huán)主隧道管片拼接, 如圖1所示.

模型隧道管片外徑為600mm, 內(nèi)徑為520mm. 中間3環(huán)為切削環(huán), 管片長為150mm. 中間3環(huán)兩邊各對稱布置5環(huán)管片, 為標準環(huán), 管片長120mm. 模型試驗示意和照片分別如圖2和圖3所示. 當盾構(gòu)機對管片進行切削時, 會引起洞口附近的管片產(chǎn)生較大的應(yīng)力, 嚴重時可能產(chǎn)生變形、裂縫等, 所以在此范圍進行重點監(jiān)測. 中間5環(huán)為主要受影響環(huán), 由于管片為對稱布置, 所以試驗主要針對中間第5、6、7環(huán)的收斂變形情況進行監(jiān)測. 在前期試驗[14]中可以發(fā)現(xiàn)切削環(huán)上往往受到比較大的剪切力和頂推力, 這兩種力會產(chǎn)生較大的振動并使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傾斜. 因此, 需要在切削環(huán)上下布設(shè)傾斜監(jiān)測傳感器對管片受力后的旋轉(zhuǎn)情況進行監(jiān)測; 在洞口處以及其正后方管片上布設(shè)加速度監(jiān)測傳感器, 監(jiān)測盾構(gòu)機切削過程中管片產(chǎn)生的振動及其耗散情況.

圖1 機械法聯(lián)絡(luò)通道主隧道示意

圖2 模型試驗示意

圖3 模型試驗照片

1.2 監(jiān)測方案

監(jiān)測系統(tǒng)基于無線傳輸技術(shù)原理組建, 分三部分: 感知層、傳輸層、應(yīng)用層. 感知層是最基礎(chǔ)部分, 用于采集數(shù)據(jù), 監(jiān)測項目有應(yīng)變監(jiān)測、土壓力監(jiān)測、位移監(jiān)測、裂隙監(jiān)測、孔壓監(jiān)測、振動監(jiān)測等, 具體監(jiān)測內(nèi)容見表1. 傳輸層主要用于網(wǎng)絡(luò)傳輸, 主要儀器為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān). 應(yīng)用層主要用于數(shù)據(jù)接收、解析和展示.

表1 監(jiān)測內(nèi)容

系統(tǒng)具有高性能的數(shù)據(jù)管理、計算能力, 支持隨時隨地在移動端查看數(shù)據(jù). 系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示. 無線傳感器終端按照設(shè)定的采樣時間間隙性工作. 終端數(shù)據(jù)上傳不成功時將緩存采集數(shù)據(jù), 待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后依據(jù)代價算法綜合評估, 篩選出最合適的設(shè)備加入其網(wǎng)絡(luò)并自動補發(fā), 保證采集數(shù)據(jù)的完整性. 在接收數(shù)據(jù)后, 系統(tǒng)首先對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理, 將4倍方差作為閾值, 過濾采集過程中由于傳感器自身或環(huán)境溫度、濕度等原因產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù), 以確保數(shù)據(jù)的可靠性. 同時系統(tǒng)會對不同采集器采集到的數(shù)據(jù)進行分類, 自動把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成動態(tài)的圖形, 通過可視化形式呈現(xiàn)在網(wǎng)頁上.

圖4 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)還配有預(yù)警功能, 預(yù)警值根據(jù)不同部位監(jiān)測的不同內(nèi)容有針對性地進行設(shè)定. 系統(tǒng)預(yù)警等級與監(jiān)測對象的風險等級相適應(yīng), 分為三級, 監(jiān)測人員可根據(jù)不同的等級采取不同的防護措施. 預(yù)警值確定方法: 首先通過實際經(jīng)驗或行業(yè)規(guī)范等獲得極限值, 然后將極限值加上一定的安全系數(shù)作為預(yù)警值[16]. 在監(jiān)測前人為設(shè)定預(yù)警值, 平臺會自動將數(shù)據(jù)與預(yù)警值進行對比分析. 若采集值超過預(yù)警值, 平臺將以網(wǎng)頁或短信提醒方式發(fā)送相應(yīng)預(yù)警等級.

1.3 傳感器布設(shè)

試驗主要對被切削主隧道的受力情況進行監(jiān)測. 整條管片為拼接而成, 以第7環(huán)為中心, 對稱布置. 傳感器布設(shè)主要在第5、6、7環(huán)上, 布設(shè)情況如圖5、6所示. 其中1-1、1-2為應(yīng)變傳感器, 布設(shè)在第6、7環(huán)管片的150°位置處, 監(jiān)測切削過程中管片應(yīng)力應(yīng)變情況; 2-1、2-2、2-3、2-4為裂隙監(jiān)測傳感器, 2-1、2-2布置在第5環(huán)的豎向與橫向位置, 監(jiān)測隧道豎向和橫向變形, 2-3、2-4布置在第6、7環(huán)和第5、6環(huán)管片150°位置的接縫處, 監(jiān)測切削環(huán)之間、標準環(huán)與切削環(huán)之間的裂隙發(fā)展情況; 3-1、3-2為傾角監(jiān)測傳感器, 布置在第7環(huán)管片的0°和180°位置處, 監(jiān)測切削過程中隧道傾斜狀況; 4-1、4-2為加速度傳感器, 布置在第6環(huán)管片的90°和270°位置處, 監(jiān)測切削管片時產(chǎn)生的加速度.

圖5 傳感器布設(shè)示意

圖6 隧道內(nèi)傳感器布設(shè)情況

2 試驗過程及分析

2.1 試驗過程

試驗對象主要選取中間第5、6、7環(huán), 其中第5環(huán)為標準環(huán), 第6環(huán)為半切削環(huán), 第7環(huán)為完全切削環(huán). 試驗分為四個階段:第一階段, 盾構(gòu)機向前推進至與管片接觸; 第二階段, 盾構(gòu)機切削管片至管片破洞前; 第三階段, 管片破洞, 盾構(gòu)機繼續(xù)切削至整個刀頭完全貫穿管片; 第四階段, 盾構(gòu)機繼續(xù)向前推進直至整個刀盤部位通過管片, 完成切削. 試驗總時長371min, 第一階段持續(xù)時間為67min, 其中盾構(gòu)機向前推進至接觸到試驗箱持續(xù)時間為10min; 第二階段持續(xù)時間為164min; 第三階段持續(xù)時間為130min; 第四階段持續(xù)時間為10min. 圖7所示為主隧道破洞階段盾構(gòu)機掘進情況.

圖7 主隧道破洞階段

2.2 試驗分析

(1)應(yīng)力

整個切削過程應(yīng)力變化情況如圖8所示, 其中224C(即1-1)布置在第7環(huán)上, 224D(即1-2)布置在第6環(huán)上. 可以發(fā)現(xiàn)圖中224C的應(yīng)力增幅遠大于224D, 這是由于試驗中盾構(gòu)機的頂推力主要作用于第6、7、8環(huán)上, 而整個隧道并不是一個整體, 是由一環(huán)環(huán)管片拼接而成, 使得應(yīng)力向外傳播時環(huán)間衰減程度較大, 并且環(huán)內(nèi)管片本身也有一定的衰減作用, 導(dǎo)致半切削環(huán)上的應(yīng)力遠小于全切削環(huán)上的應(yīng)力. 刀盤表面為弧面并布設(shè)有凸起的小刀片, 在刀盤切削時, 完全切削環(huán)首先受到頂推力, 待切削至122min, 半切削環(huán)開始受到刀盤切削, 此時半切削環(huán)上應(yīng)力產(chǎn)生一個突增.

圖8 主隧道管片應(yīng)力變化曲線

在切削過程中, 應(yīng)力在第一階段末(即盾構(gòu)機刀盤初頂至管片外壁時)、第二階段和第三階段產(chǎn)生較明顯的增幅, 第四階段應(yīng)力呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展趨勢. 在第一階段前10min, 盾構(gòu)機向前推進至接觸試驗箱, 試驗箱內(nèi)砂土和管片并未受到盾構(gòu)機的頂推力, 應(yīng)變可視為0. 當盾構(gòu)機進入試驗箱并在砂土中向前掘進時, 盾構(gòu)機上的頂推力通過砂土傳遞到管片, 管片產(chǎn)生第一個突增應(yīng)力, 為34.41 MPa, 此時管片處于彈性階段. 隨著機器不斷向前推進, 刀盤距離管片越來越近, 管片上的應(yīng)力也緩慢上升. 第二階段為盾構(gòu)機切削管片直至破洞. 隨著盾構(gòu)機對管片的持續(xù)切削, 混凝土開始出現(xiàn)裂縫, 此時切削環(huán)管片處于彈塑性階段, 盾構(gòu)機對管片的頂推力保持在一個恒定的狀態(tài), 因此管片上的應(yīng)力呈現(xiàn)一種平穩(wěn)波動的狀態(tài). 在第三階段, 由于混凝土管片出現(xiàn)破洞, 在破洞周圍會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象, 因此應(yīng)力曲線出現(xiàn)了第二個突增, 應(yīng)力激增至209.37MPa. 隨著破洞面逐漸增大, 應(yīng)力呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢. 到第四階段, 管片被完全鉆穿, 盾構(gòu)機繼續(xù)向前推進至整個刀頭完全穿過洞口, 此時應(yīng)力不再增長, 呈現(xiàn)一個平穩(wěn)狀態(tài), 應(yīng)力保持在252MPa左右.

(2)隧道變形

整個切削過程中隧道變形的監(jiān)測結(jié)果如圖9所示.

圖9 隧道變形曲線

圖9(a)為第4環(huán)豎向位移變化曲線; 圖9(b)為第4環(huán)橫向位移變化曲線. 第一階段, 當盾構(gòu)機進入試驗箱內(nèi)開始向前掘進時, 刀盤會將附近的土體通過內(nèi)置的絞龍螺旋桿運送至刀盤后部的金屬護套內(nèi), 隧道管片前部土壓力減小, 導(dǎo)致隧道豎向變形減小了8μm, 橫向?qū)挾仍黾恿?05μm. 但隨著盾構(gòu)機將頂推力通過砂土傳遞給管片, 管片的變形不再增加, 砂土、隧道之間保持一種平衡狀態(tài). 第二階段, 盾構(gòu)機頂推力直接作用于隧道管片上, 此時隧道變形恢復(fù)到初始狀態(tài). 但隨著時間的增加, 隧道管壁在切削作用下逐漸變薄, 橫向變形逐漸增加直至到達平衡狀態(tài). 第三階段初, 由于切削環(huán)管片出現(xiàn)破洞, 應(yīng)力集中在洞口附近, 因此標準環(huán)上受到的頂推力減小, 管片橫向變形出現(xiàn)回升狀態(tài). 由于砂土間無黏聚力, 導(dǎo)致在第一階段盾構(gòu)機挖去較多管片側(cè)面砂土后, 管片豎向土壓力大于橫向土壓力, 豎向變形縮短了34μm. 最終隨著管片完全破洞, 管片應(yīng)力發(fā)生重分布, 管片變形再次達到平衡狀態(tài).

由于隧道由管片拼接而成, 因此需要對環(huán)與環(huán)之間的裂隙變化情況進行監(jiān)測. 圖10(a)為切削環(huán)與切削環(huán)之間裂隙的變化情況, 可以發(fā)現(xiàn)環(huán)間裂隙變化并不明顯, 在-1～1μm之間. 這是由于在切削時, 頂推力作用于切削環(huán)上, 切削環(huán)間受力相差不大, 不會產(chǎn)生較大的裂隙. 圖10(b)為切削環(huán)與標準環(huán)之間裂隙的變化情況, 可以發(fā)現(xiàn)裂隙在第一階段并沒有很大的增長, 主要因為盾構(gòu)機在砂土中掘進, 沒有直接接觸到管片. 第二階段, 盾構(gòu)機開始切削管片后環(huán)間裂隙隨之緩慢增長, 增長幅度為5μm. 第三階段, 由于隧道破洞, 環(huán)間受到的頂推力減小, 使得隧道裂隙不再增長, 且隧道側(cè)邊砂土缺失, 導(dǎo)致隧道豎向和橫向土壓力不平衡, 標準環(huán)與切削環(huán)之間被擠緊, 裂隙長度縮短至-2μm. 第四階段為盾構(gòu)機結(jié)束切削繼續(xù)向前頂進階段, 此時盾構(gòu)機頂推力不再作用于管片上, 兩者之間只有盾構(gòu)機向前推進時儀器金屬筒與管片洞口之間的摩擦力, 隧道裂隙不再產(chǎn)生比較明顯的變化.

(3)傾角

整個切削過程中隧道切削環(huán)管片轉(zhuǎn)動情況如圖11所示.

圖11 管片傾角變化曲線

在第一階段, 由于盾構(gòu)機頂推力并未直接作用于管片上, 而是通過砂土傳遞到管片上, 隨著掘進長度不斷增加, 作用在管片上的力也不斷增加, 使得管片的傾角也不斷增加, 但增加的幅度不大, 只有0.01°. 在第二階段初, 當盾構(gòu)機頂?shù)焦芷跁r, 因為頂推力忽然施加于管片上, 管片產(chǎn)生一個明顯的轉(zhuǎn)動, 沿著軸和軸方向轉(zhuǎn)動了0.075°, 但該轉(zhuǎn)動隨即恢復(fù). 這是由于隧道在第一階段時并未與管片后方的土緊密接觸, 當盾構(gòu)機頂?shù)焦芷瑫r, 巨大的頂推力使得管片與后方的砂土接觸力增加, 從而使得管片恢復(fù)至原來狀態(tài). 且因管片左側(cè)的砂土缺失, 側(cè)面土壓力減小, 管片沿著軸和軸方向轉(zhuǎn)回的角度略大于被接觸時轉(zhuǎn)動的角度. 在盾構(gòu)機不斷切削管片的過程中, 由于盾構(gòu)機頂推力與土壓力之間保持平衡, 使得管片并未產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動. 在第三階段, 由于盾構(gòu)機鉆穿管片導(dǎo)致切削環(huán)處管片內(nèi)部的應(yīng)力集中與應(yīng)力重分布, 引起管片產(chǎn)生了0.0625°的轉(zhuǎn)動. 在第四階段, 當盾構(gòu)機鉆穿隧道管片后頂推力不再作用于管片, 此時管片主要受到右側(cè)的土壓力, 管片轉(zhuǎn)動至-0.012°后整個體系恢復(fù)平衡, 管片不再產(chǎn)生轉(zhuǎn)動.

(4)振動

整個切削過程中隧道切削環(huán)管片振動情況如圖12所示. 為了避免切削時破壞振動傳感器, 將傳感器設(shè)置在第6環(huán). 在第一階段, 盾構(gòu)機切削加速度通過砂土傳到管片上, 因此管片產(chǎn)生了輕微的振動. 在第二階段, 由于管片第6環(huán)與第7環(huán)間存在縫隙且混凝土向外傳遞振動時會削減一部分振動, 因此第二階段振動強度與第一階段相差不大. 但隨著掘進的進行, 盾構(gòu)機與第6環(huán)之間的橫向距離逐漸縮短, 在第二階段快結(jié)束時, 加速度呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢. 在第三階段, 當管片出現(xiàn)破洞時, 振動迅速增強, 這是因為管片被切破后產(chǎn)生應(yīng)力重分布, 引起振動強度迅速增加, 增加大小約為0.01m·s-2. 在第四階段, 盾構(gòu)機完全貫穿管片后, 兩者之間只有盾構(gòu)機向前推進時儀器金屬筒與管片洞口之間的摩擦力, 此時管片振動減小至0.

圖12 管片振動變化曲線

上述試驗結(jié)果表明該監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了對監(jiān)測項目相關(guān)數(shù)據(jù)的無線實時傳輸以及預(yù)處理, 監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果所采集到的隧道變形及應(yīng)力變化情況與實際隧道變化相吻合[14], 證明該系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠有效, 可用于機械法聯(lián)絡(luò)通道工程的施工監(jiān)測.

3 結(jié)語

(1)針對機械法聯(lián)絡(luò)通道施工過程中可能出現(xiàn)的諸多風險, 提出了一種無線智能監(jiān)測系統(tǒng). 該系統(tǒng)可對隧道管片的振動、應(yīng)力、位移、裂隙以及周圍土層的沉降、土壓力、孔隙水壓力進行實時監(jiān)測, 并可通過設(shè)定預(yù)警值對施工過程進行安全預(yù)警, 以保證施工過程安全可靠.

(2)通過模型試驗監(jiān)測發(fā)現(xiàn), 主隧道管片應(yīng)力在第二和第三階段時變化主要呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢. 在第三階段初隧道破洞時, 切削環(huán)管片產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象, 應(yīng)力出現(xiàn)突增.

(3)整個切削過程中隧道橫向位移明顯大于豎向位移; 標準環(huán)與切削環(huán)之間的裂隙在破洞階段發(fā)展較迅速, 但總體來說整個試驗過程中隧道變形不是很大; 隧道管片在盾構(gòu)機頂進到管壁上和第三階段破洞后切削時產(chǎn)生輕微轉(zhuǎn)動, 總體傾斜程度不是很大; 隧道振動僅在第三階段時變化劇烈. 因為本試驗所采用的裝置為縮尺模型試驗平臺, 且隧道管片環(huán)與環(huán)之間不是整體澆筑, 而是拼接在一起的, 因此環(huán)間傳遞會損耗較多的能量, 導(dǎo)致隧道振動開裂情況不是很明顯. 而且隧道埋放在砂土內(nèi), 當盾構(gòu)機頂推力、剪切力等作用于管片上時, 管片附近的砂土以及管片之間的連接件會阻止其發(fā)生相對轉(zhuǎn)動, 導(dǎo)致隧道傾斜情況不是很明顯.

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Mechanical construction monitoring of contact channel based on scale test

ZHENG Shiyi, ZHENG Rongyue*, YANG Jiadong, DENG Yuebao, ZHU Yaohong

( Collaborative Innovation Center of Coastal Urban Rail Transit, Ningbo University, Ningbo 315211, China )

As a new construction method of underground structure, it is of great significance to study the monitoring technology of mechanical connection passageway. Aiming at the problems of insufficient integration of monitoring targets and low information level in current engineering, a complete online intelligent monitoring system for the construction safety of contact channel is proposed based on the Ningbo Metro mechanical contact channel project. The system is divided into application layer, transmission layer and perception layer, and has sampling, storage, transmission, data processing and early warning functions. The development law of deformation and stress during the excavation of the contact channel is tested by scale model test, and the reliability of the monitoring system is verified. The test results show that the system can achieve real-time monitoring, wireless transmission and other objectives, meet the monitoring needs of practical engineering, and can be further extended to practical engineering.

contact channel; mechanical construction; wireless monitoring; scale model test

TU91

A

1001-5132（2023）03-0079-08

2022?12 ?26.

寧波大學(xué)學(xué)報（理工版）網(wǎng)址: http://journallg.nbu.edu.cn/

北侖區(qū)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)項目（2022001）; 寧波市重大科技攻關(guān)暨揭榜掛帥項目（2022Z063）.

鄭詩怡（1999－）, 女, 浙江寧波人, 在讀碩士研究生, 主要研究方向: 地下工程. E-mail: zhengsymail@qq.com

通信作者:鄭榮躍（1964－）, 男, 浙江寧波人, 教授, 主要研究方向: 軟土地基處理. E-mail: rongyue@nbu.edu.cn

（責任編輯 韓 超）