CN106855446A - 小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构施工的在线监测技术领域，公开了一种小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***及监测方法。本发明小直径输水管道的外径为3500‑4000mm，包括设置在盾构管片上的传感器、与传感器信号输出端电连接的信号采集***和远程控制***；沿输水管道轴线方向垂直间隔设置监测断面，在监测断面上均匀设置传感器；传感器设置在盾构管片内部，其应变传感方向与输水管道方向平行，传感器的信号输出端与信号采集***的信号输入端电连接；信号采集***的信号输出端与远程控制***电连接或信号连接。本发明在线监测盾构施工中盾构管片在沿输水管道方向的纵向受力情况，准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工的在线监测技术领域，特别是涉及一种小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***及监测方法。
背景技术
随着国家海绵城市及地下综合管廊建设步伐的加快，城市非开挖施工需求不断增长，污水管道盾构施工也越来越多的应用于地下工程建设中。与地铁功能不同，排水盾构在本体防渗方面要严于地铁盾构，因为污水管道的渗漏将严重污染地下水资源和环境，且一旦运行也将难以进行内部堵漏修补，因此，盾构施工完成后，需要在管片与管片之间存在并保持一定的纵向压力。同时中间工作井的开挖，负环管片的拆除都亟需对施工过程中管片纵力的变化有一个清晰的认识。
目前关于盾构管片受力的研究大多集中在管道横截面内的受力分析，应用在保证管片结构稳定等方面，关于小直径盾构在砂卵石地层施工过程中管片纵向受力的研究则鲜少见到报道，现有的受力分析结果和监测方法并不适用于此种情况的纵向受力监测。在盾构施工的实际推进过程中，对后方管片是一个多次加卸载的过程，这个过程需要通过全程在线监测才能明确整个过程中，盾构管片的变形、位移以及应力状态，才能对施工过程中的不安全因素加以修改、补充和完善。
发明内容
本发明提供一种在线监测盾构施工中盾构管片在沿输水管道方向的纵向受力情况、准确度高的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***及监测方法。
解决的技术问题是：现有技术中缺乏小直径盾构在砂卵石地层施工过程中管片纵向受力的研究，且无相关的、准确度高的在线监测***。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，小直径输水管道的外径为3500-4000mm，包括设置在盾构管片上的传感器、依次与传感器的信号输出端电连接的信号采集***和远程控制***；沿输水管道轴线方向垂直间隔设置监测断面，在监测断面上均匀设置传感器；传感器设置在盾构管片内部，其应变传感方向与输水管道方向平行，传感器的信号输出端与信号采集***的信号输入端电连接；信号采集***的信号输出端与远程控制***电连接或信号连接。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，进一步的，所述监测断面的数量为5个，监测断面的间隔距离为30-35m。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，进一步的，所述传感器包括应力计、内设导线的导线盒和将导线盒固定在环形主筋上的固定架，所述应力计固定在盾构管片的环向主筋上，应力计的信号输出端与导线电连接，导线另一端与信号采集***的信号输入端电连接；所述固定架包括围设在导线盒四周的矩形框架和垂直固定在矩形框架中部的Y型连接件，矩形框架和Y型连接件一体制成，Y型连接件的尾端焊接固定在盾构管片的主筋上。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，进一步的，所述导线盒内的导线的预留长度为150-200mm。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，进一步的，所述应力计为振弦式表面应力计。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，进一步的，所述信号采集***的信号输出端通过电缆或光纤与远程控制***的信号输入端电连接，所述电缆为RS-485电缆。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，进一步的，所述信号采集***的信号输出端通过GPRS与远程控制***信号连接。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的施工方法，包括以下步骤：
步骤A、传感器设置：在应力计的信号输出端连接导线，盘入导线盒，与应力计一同绑扎固定在管片的环形主筋上，应力计的应变传感方向与输水管道方向平行；
步骤B、混凝土浇筑：进行混凝土浇筑，在传感器的1m范围内，以人工分层振捣密实；
步骤C、监测断面的盾构管片设置：在预定的监测断面，安装设有传感器的盾构管片，然后将导线盒中的导线取出，另一端与信号采集***的信号输入端连接；现场的各信号采集***通过电缆连接组成现场网络；
步骤D、监测***的连接：将现场网络与远程控制***电连接或信号连接，实现传感器信号的实时输送和在线监测。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的监测方法，包括以下步骤：
步骤一、传感器设置：沿输水管道方向间隔30-35m设置监测断面，每个监测断面上均匀设置监测点，监测点的盾构管片内部埋设传感器；传感器的信号输出端通过导线与信号采集***的信号输入端电连接，信号采集***的信号输出端与远程控制***电连接或信号连接；
步骤二、实时监测：传感器将监测断面的实时监测数据传输至信号采集***，然后汇总至远程控制***，进行数据的记录和分析整理。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的监测方法，进一步的，步骤二中所述传感器的最小采集时间间隔为100-200s。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***在盾构管片内部埋设传感器，传感器的应变传感方向与输水管道方向平行，绑扎在盾构管片的环向主筋上，并同时绑接了导线盒，将与传感器信号输出端连接的导线事先盘绕在导线盒中，避免了导线在管片的混凝土浇筑过程中受到干扰，同时确保管片施工完成后，传感器的线头方便伸出接线，使得施工工序更加简单易操作，大大降低了施工难度，缩短了施工周期；导线盒通过固定架安装在管片内，结构简单，成本低，易操作，稳定效果好。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的监测方法使用埋设在盾构管片内部的传感器，将监测数据通过信号采集***传输至远程控制***，对数据进行记录、分析和整理，可得到盾构施工中盾构管片在沿输水管道方向的纵向受力情况，每隔1-2h检查数据采集情况，根据数据情况及时调整盾构掘进的施工参数，便于在施工过程中对不安全因素加以修改、补充和完善。
下面结合附图对本发明的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***及监测方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的结构示意图；
图2为一个监测断面上的传感器排布示意图；
图3为传感器安装结构示意图；
图4为传感器的结构示意图；
图5为固定架的结构示意图；
图6为本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的结构模块图。
附图标记：
1-传感器；11-应力计；12-导线盒；13-固定架；131-矩形框架；132-Y型连接件；2-信号采集***；3-远程控制***；4-监测断面；5-盾构管片。
具体实施方式
如图1和图6所示，本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，包括设置在盾构管片5上的传感器1、依次与传感器1的信号输出端电连接的信号采集***2和远程控制***3；在沿输水管道轴向方向垂直间隔设置监测断面4，监测断面4的间隔距离为30-35m，共设置5个监测断面4，如图2所示，每个监测断面4中包含6片盾构管片5，每个监测断面4上均匀设置监测点，监测点布置有传感器1，管片的外径为3500-4000mm；传感器1设置在盾构管片5内部，如图3所示，其应变传感方向与输水管道方向平行，固定在盾构管片5的环向主筋上，如图4所示，传感器1包括应力计11、内设导线的导线盒12和将导线盒12固定在环形主筋上的固定架13，应力计11为振弦式表面应力计，应力计11的信号输出端与导线电连接，导线盒12内的导线的预留长度为150-200mm；导线另一端与信号采集***2的信号输入端电连接；应力计11与导线盒12之间的露出导线绑扎固定在管片主筋上；如图5所示，固定架13包括围设在导线盒12四周的矩形框架131和垂直固定在矩形框架131中部的Y型连接件132，矩形框架131和Y型连接件132一体制成，Y型连接件132的两平行端头分别焊接固定在矩形框架131相对两边的中部，Y型连接件132的尾端焊接固定在管片的主筋上；信号采集***2采用振弦式传感器1采集箱，内置防雷模块、直流滤波器和多通道数据采集模块；信号采集***2的信号输出端通过电缆或光纤与远程控制***3的信号输入端电连接，电缆为RS-485电缆，信号采集***2还可通过GPRS与远程控制***3信号连接。
本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的施工方法包括以下步骤：
步骤A、传感器设置：根据设计监测方案，通过精确的测量和定位，确定传感器1的埋设部位，在应力计11的信号输出端连接导线，导线预留150-200mm，盘入导线盒12，与应力计11一同绑扎固定在管片的环形主筋上，确保应力计11的应变传感方向与输水管道方向平行；
步骤B、混凝土浇筑：进行混凝土浇筑，在传感器1的1m范围内，切忌使用机械捣震，剔除砼中粒径大于8cm以上的骨料，并用人工分层振捣密实；
步骤C、监测断面的盾构管片设置：根据设计监测方案，在预定的监测断面4，安装设有传感器1的盾构管片5，然后将导线盒12中的导线取出，导线另一端与信号采集***2连接；现场的各信号采集***2通过电缆连接组成现场网络；
步骤D、监测***的连接：将现场网络与远程控制***3电连接或信号连接，实现传感器1信号的实时输送和在线监测。
本发明小直径输水管道盾构施工的监测方法，包括以下步骤：
步骤一、传感器设置：沿输水管道方向间隔30-35m设置监测断面4，每个监测断面4上均匀设置监测点，监测点的盾构管片5内部埋设传感器1；传感器1的信号输出端通过导线与信号采集***2的信号输入端电连接，信号采集***2的信号输出端与远程控制***3电连接或信号连接；
步骤二、实时监测：传感器1将监测断面4的实时监测数据传输至信号采集***2，然后汇总至远程控制***3，进行数据的记录和分析整理；单个传感器1的最小采集时间间隔为100-200s。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，所述小直径输水管道的外径为3500-4000mm，其特征在于：包括设置在盾构管片（5）上的传感器（1）、依次与传感器（1）的信号输出端电连接的信号采集***（2）和远程控制***（3）；沿输水管道轴线方向垂直间隔设置监测断面（4），在监测断面（4）上均匀设置传感器（1）；传感器（1）设置在盾构管片（5）内部，其应变传感方向与输水管道方向平行，传感器（1）的信号输出端与信号采集***（2）的信号输入端电连接；信号采集***（2）的信号输出端与远程控制***（3）电连接或信号连接。
2.根据权利要求1所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，其特征在于：所述监测断面（4）的数量为5个，监测断面（4）的间隔距离为30-35m。
3.根据权利要求1所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，其特征在于：所述传感器（1）包括应力计（11）、内设导线的导线盒（12）和将导线盒（12）固定在环形主筋上的固定架（13），所述应力计（11）固定在盾构管片（5）的环向主筋上，应力计（11）的信号输出端与导线电连接，导线另一端与信号采集***（2）的信号输入端电连接；所述固定架（13）包括围设在导线盒（12）四周的矩形框架（131）和垂直固定在矩形框架（131）中部的Y型连接件（132），矩形框架（131）和Y型连接件（132）一体制成，Y型连接件（132）的尾端焊接固定在盾构管片（5）的主筋上。
4.根据权利要求3所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，其特征在于：所述导线盒（12）内的导线的预留长度为150-200mm。
5.根据权利要求4所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，其特征在于：所述应力计（11）为振弦式表面应力计。
6.根据权利要求1所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，其特征在于：所述信号采集***（2）的信号输出端通过电缆或光纤与远程控制***（3）的信号输入端电连接，所述电缆为RS-485电缆。
7.根据权利要求1所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***，其特征在于：所述信号采集***（2）的信号输出端通过GPRS与远程控制***（3）信号连接。
8.权利要求1-7任意一项所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A、传感器设置：在应力计（11）的信号输出端连接导线，盘入导线盒（12），与应力计（11）一同绑扎固定在管片的环形主筋上，应力计（11）的应变传感方向与输水管道方向平行；
步骤B、混凝土浇筑：进行混凝土浇筑，在传感器（1）的1m范围内，以人工分层振捣密实；
步骤C、监测断面的盾构管片设置：在预定的监测断面（4），安装设有传感器（1）的盾构管片（5），然后将导线盒（12）中的导线取出，另一端与信号采集***（2）的信号输入端连接；现场的各信号采集***（2）通过电缆连接组成现场网络；
步骤D、监测***的连接：将现场网络与远程控制***（3）电连接或信号连接，实现传感器（1）信号的实时输送和在线监测。
9.权利要求1-7任意一项所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、传感器设置：沿输水管道方向间隔30-35m设置监测断面（4），每个监测断面（4）上均匀设置监测点，监测点的盾构管片（5）内部埋设传感器（1）；传感器（1）的信号输出端通过导线与信号采集***（2）的信号输入端电连接，信号采集***（2）的信号输出端与远程控制***（3）电连接或信号连接；
步骤二、实时监测：传感器（1）将监测断面（4）的实时监测数据传输至信号采集***（2），然后汇总至远程控制***（3），进行数据的记录和分析整理。
10.根据权利要求9所述的小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测***的监测方法，其特征在于：步骤二中所述传感器（1）的最小采集时间间隔为100-200s。
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