[发明专利]基于管道应力不间断实时监测的顶管施工顶进力控制方法

说明书

本发明公开了一种基于管道应力不间断实时监测的顶管施工顶进力控制方法，包括有以下步骤：（1）沿顶管顶进方向选择多个用于设置监测断面的管节，并做好标记；（2）所需设置监测断面的管节，在其下放之前，在其上安装应变计和采集器，所述应变计通过采集器与外部控制终端通讯连接；（3）在管道顶进过程中，采集器采集各应变计上的应变数据，并反馈给外部控制终端；（4）外部控制终端根据接收到的实时数据，绘制出钢管表面应力与顶进力、注浆压力、顶进长度的关系曲线图，最后根据上述关系曲线图的趋势变化来对顶进力进行控制调节。这样去施工可以更好地去控制调整顶进力，确保顶管施工的顺利进行。

技术领域

本发明涉及一种顶管施工方法，具体涉及基于管道应力不间断实时监测的顶管施工顶进力控制方法。

背景技术

随着经济社会的发展，地下综合管廊和城市输水线路等工程越来越多，这些工程不可避免要穿越道路、河流和既有建筑等。这些在既有设施下敷设的管道，如果采用大面积明挖方式，不仅对既有设施有很大的破坏，而且对环境、交通等也有很大影响。顶管施工方法可以很好地避免这些问题，而且施工速度快，成本低。顶管施工主要是指在顶管工作井1中设置千斤顶，然后利用高压油泵进行供油，保证水平方向的推力，把管节2逐节从起点顶推到终点即接收井3，以此实现对管道的非开挖敷设。但是，由于地质条件的复杂性，在顶管施工过程中容易出现一些问题，如在顶进过程中机头及管节旋转、顶管方向失控、顶进过程中出现滚动以及地表沉陷等情况。

顶进力是顶管施工中最为关键的因素，特别是在长距离顶管施工中，顶进力计算的不准确会直接导致中继站的数量设置过多或过少，过多则造成人力物力大量浪费；过少则造成顶进力不足，或开挖面塌陷、隆起，或超过管材的强度引起管节受损，或超过后背墙设计受力极限，导致墙体剪切破坏而变形失稳，影响工程的顺利进行甚至导致整个工程的失败，因此，在顶管施工过程中如何准确有效地控制调节顶进力尤为重要，但现有技术缺乏对应有效地方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于管道应力不间断实时监测的顶管施工顶进力控制方法，其通过分布式全程不间断地实时监测，获取顶管在施工过程中管道的应力变化情况，并绘制出钢管表面应力与顶进力、注浆压力、顶进长度的关系曲线图，最后根据上述关系曲线图的趋势变化来对顶进力进行控制调节，从而更好地去控制调整顶进力，确保顶管施工的顺利进行。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于管道应力不间断实时监测的顶管施工顶进力控制方法，包括有以下步骤：

（1）沿顶管顶进方向选择多个用于设置监测断面的管节，并做好标记；

（2）所需设置监测断面的管节，在其下放之前，在其上安装应变计和采集器，所述应变计通过采集器与外部控制终端通讯连接；

（3）在管道顶进过程中，采集器采集各应变计上的应变数据，并反馈给外部控制终端；

（4）外部控制终端根据接收到的实时数据，选择每个监测断面管节初始无应力状态时的采集数据为顶管应变测试零点，随后在顶进过程中将监测的应变数值与钢管的弹性模量相乘得到钢管的表面应力，再绘制出钢管表面应力与顶进力、注浆压力、顶进长度的关系曲线图，最后根据上述关系曲线图的趋势变化来对顶进力进行控制调节。

本发明的有益效果是：通过应变计和采集器可以实时获取顶管在施工过程中管道内的应力变化情况，从而实现对顶管施工过程的全程不间断监测，并根据获得的数据绘制出钢管表面应力与顶进力、注浆压力、顶进长度的关系曲线图，最后根据上述关系曲线图的趋势变化来对顶进力进行控制调节，从而更好地去控制调整顶进力，确保顶管施工的顺利进行。同时，本发明沿顶管顶进方向选择了多个用于设置的监测断面，这样分布式的在线监测，有助于更全面地收集数据。

本发明可进一步设置为每个监测断面上均设置有用于监测对应管节轴向应变数值的轴向应变计和用于监测对应管节周向应变数值的周向应变计。这样可以对管道内的轴向应变情况和周向应变情况都实现监测，从而获得更加全面、精确的数据。