本發明涉及盾構隧道管片施工,具體公開一種城市敏感區盾構隧道雙殼可調管片的施工控制系統及方法。
背景技術:
1、隨著城市地下交通建設的快速推進,盾構隧道常需穿越老城區、文物建筑周邊等敏感區域。此類區域的地層多為軟土或雜填土地層,且周邊建筑多為磚混結構、淺基礎建筑,對隧道施工引起的地層變形及管片位移極為敏感。傳統剛性管片因缺乏變形適應性,易在施工后因地層沉降產生環縫錯臺、混凝土裂縫,甚至導致滲漏水;同時,傳統管片拼裝后位移無法動態調節,若出現超限位移,只能通過后期注漿修復,不僅成本高、工期長,還可能加劇周邊建筑沉降風險。
2、此外,現有管片施工中,監測系統多僅關注施工期位移,缺乏對管片長期性能(如彈性芯層老化、混凝土結構完整性衰減)的監測,難以保障敏感區隧道長期運營安全;且施工數據分散存儲,無法為后續同類工程提供可復用的參數依據。因此,亟需一種兼具?“可調節性、密封性、全周期監測”?的管片施工控制方案,解決城市敏感區盾構隧道的變形控制難題。
技術實現思路
1、為解決上述現有技術中的不足,本發明提供一種城市敏感區盾構隧道雙殼可調管片的施工控制系統及方法,實現管片變形的精準管控,保障敏感區隧道施工及長期運營安全。
2、為實現上述技術目的,本發明采用的技術方案是:
3、一種城市敏感區盾構隧道雙殼可調管片的施工控制系統,包括:
4、雙殼可調管片,雙殼可調管片包括同心設置的弧形內殼和外殼,內殼與外殼之間預留有間隙;外殼的內側間隔設置多個環向凹槽,所述環向凹槽內填充有彈性芯層;內殼外側對應外殼內側的環向凹槽位置預埋沿管片環向均勻分布的若干液壓調節栓,液壓調節栓通過液壓管道連接液壓調節系統,液壓調節栓的活動端通過法蘭固定至環向凹槽內;初始狀態下,彈性芯層的內側抵接內殼外側且處于壓縮狀態,液壓調節栓用于頂推/拉動外殼;
5、管片位移監測系統,包括位移傳感器、裂縫監測儀、數據傳輸模塊,用于采集管片上浮量、錯臺量及裂縫張開量數據并發送至控制中心;
6、控制中心,用于接收管片位移監測系統采集的數據,與預設的城市敏感區隧道損傷分級標準對比,向液壓調節系統發送調節指令,并控制施工數據的分類存儲與異常處理;
7、液壓調節系統,用于根據控制中心的指令動態調節液壓調節栓以校正管片超限位移;
8、管片長期性能監測系統,包括結構完整性監測模塊及彈性恢復監測模塊,用于監測管片結構完整性及內層彈性恢復性能,并將監測數據實時反饋至控制中心。
9、進一步地,所述雙殼可調管片的內殼、外殼采用c60抗裂纖維混凝土澆筑,外殼內側預留環向凹槽,內殼外側預埋液壓調節栓;彈性芯層采用復合彈性材料制成;彈性芯層內側鋪貼耐磨層,耐磨層的材料為聚四氟乙烯;管片軸向一端端面沿輪廓設有弧形預留槽,另一端端面安裝304不銹鋼弧形金屬補償片,相鄰管片的金屬補償片嵌入預留槽形成環縫密封補償結構。
10、進一步地,所述c60抗裂纖維混凝土的纖維摻量為0.8-1.0kg/m3,纖維類型為聚丙烯粗纖維;芯層的復合彈性材料由50%-60%丁苯橡膠顆粒、35%-45%環氧樹脂及5%固化劑混合制成,彈性模量為1.2-1.5gpa;耐磨層采用熱壓貼合工藝與彈性芯層連接,貼合壓力為0.3-0.5mpa。
11、進一步地,所述位移傳感器采用差動變壓器式位移傳感器,測量精度0.01mm,安裝于管片內側環縫兩側,每環管片均勻布置4-6個;裂縫監測儀的測量范圍0-5mm,測量精度0.01mm,安裝于管片螺栓孔周邊;所述數據傳輸模塊為防水無線傳輸模塊,采用lora通信協議,傳輸距離≥500m。
12、進一步地,所述城市敏感區隧道損傷分級標準為:一級損傷,管片上浮量≤3mm、環向錯臺量≤0.5mm、裂縫張開量≤0.1mm;二級損傷,3mm<上浮量≤5mm、0.5mm<錯臺量≤1mm、0.1mm<裂縫張開量≤0.2mm;三級損傷,上浮量>5mm、錯臺量>1mm、裂縫張開量>0.2mm;其中,一級損傷為符合限值要求,二級及以上為位移超限。
13、進一步地,所述液壓調節系統包括液壓泵站、電磁換向閥、壓力傳感器,液壓泵站通過液壓管路連接液壓調節栓,液壓管路上設置電磁換向閥、壓力傳感器;液壓泵站的工作壓力10-15mpa,電磁換向閥響應時間≤0.1s,壓力傳感器測量精度±0.05mpa。
14、進一步地,所述結構完整性監測模塊采用超聲波探傷儀,探測頻率為2.5-5mhz,每月對管片混凝土內部缺陷進行一次全段掃描;彈性恢復監測模塊采用高精度位移計,實時監測彈性芯層的壓縮回彈量,監測精度為0.001mm。
15、進一步地,還包括工程數據庫,所述工程數據庫與控制中心通信連接,工程數據庫用于分類存儲管片預制參數、拼裝工藝數據、位移調節記錄及工后監測數據工程數據庫用于分類存儲管片預制參數、拼裝工藝數據、位移調節記錄及工后監測數據并支持按管片環號、施工里程進行數據追溯。
16、一種城市敏感區盾構隧道雙殼可調管片的施工控制方法,步驟包括:
17、步驟1、雙殼可調管片預制:采用c60抗裂纖維混凝土澆筑外殼、內殼,澆筑時在外殼內側預留環向凹槽,在內殼外側對應外殼內側環向凹槽的位置預埋間距50cm的304不銹鋼液壓調節栓,單栓最大調節行程±2cm;待外殼、內殼標準養護28d后,在環向凹槽內填充復合彈性材料形成彈性芯層,彈性芯層內側鋪貼聚四氟乙烯耐磨層,同時在管片軸向端面安裝304不銹鋼弧形金屬補償片;將內殼通過液壓調節栓的活動端連接至外殼的環向凹槽內;
18、s2、雙殼可調管片拼裝:在城市敏感區盾構隧道施工中,按盾構隧道標準環寬1.5m進行單環管片拼裝,拼裝時控制環向錯臺誤差≤±1mm,管片拼裝前在管片預留槽內預先涂抹耐候型硅酮密封膠,且確保相鄰管片的弧形金屬補償片一端嵌入對應管片預留槽,形成環縫密封補償結構;
19、s3、管片位移監測系統啟用:管片拼裝完成后,啟用隧道管片位移監測系統,實時采集管片上浮量、錯臺量及裂縫張開量數據,監測范圍覆蓋城市敏感區隧道全段,數據每30min實時傳輸至智能控制中心;
20、s4、液壓調節栓動態調節:智能控制中心將監測數據與城市敏感區隧道損傷分級標準對比;若位移超限,通過液壓調節系統控制管片預留的不銹鋼液壓調節栓,頂推或拉動剛性外殼與彈性芯層的相對位置,調節后靜置10min再監測位移,直至位移符合限值要求;調節過程中實時監測管片混凝土應力,確保不超過c60混凝土設計強度的80%;
21、s5、管片工后性能監測:位移調節完成后,啟用管片長期性能監測系統,該系統包括結構完整性監測模塊及彈性恢復監測模塊,數據實時反饋至智能控制中心。
22、進一步地,還包括:s6、數據儲存與異常處理:若管片位移及長期性能均符合要求,將管片預制參數、拼裝工藝數據、位移調節記錄及工后監測數據儲存至工程數據庫;若工后監測發現結構完整性異常,則返回s4重新進行液壓調節栓參數優化,必要時補充抗裂防護措施。
23、與現有技術相比,本發明的有益效果有:
24、本發明的城市敏感區盾構隧道雙殼可調管片的施工控制系統及方法,通過雙殼可調管片的預制、精準拼裝、實時監測、動態調節與全周期數據管理,實現管片變形的閉環控制與長期性能跟蹤,顯著提升敏感區隧道施工質量與運營安全性;具備位移可調、密封可靠、監測全面、數據可溯的特點,有效解決了傳統管片變形難調控、運維數據缺失的行業難題。適用于城市老城區、文物保護區、密集建筑群等對隧道變形敏感的區域,通過雙殼可調管片的預制、拼裝、動態調節及全周期監測,實現隧道結構變形的精準控制,降低對周邊敏感建筑的影響。