[发明专利]混凝土内部分布式传感光纤的铺设方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程健康监测领域，尤其涉及一种混凝土内部分布式 传感光纤的铺设方法。

背景技术

分布式光纤传感技术根据布里渊频移与光纤应变、温度之间的关系， 当光纤沿线应变或温度发生变化时，光纤中的背向布里渊散射光的频率将 发生漂移。频率的漂移量与光纤应变和温度的变化呈良好的线性关系，因 此通过测量光纤中的背向布里渊散射的频率漂移量就可以得到光纤沿线 温度和应变的分布信息。分布式光纤传感技术属于目前国际上最前沿的尖 端技术，它与传统监测技术相比具有如下优点：

(1)分布式：如将光纤纵横交错铺设成网状即可构成具备一定规模 的监测网，实现对监测对象的全方位监测，克服传统点式监测漏检的弊端， 提高监测成功率。

(2)长距离：现代的大型或超大型结构通常为数公里到数十公里， 如隧道、大型桥梁、地铁等，要通过传统的监测技术实现全方位的监测是 相当困难的，而通过铺设既作为传感介质又作为传输体的光纤就可以实现 长距离、全方位监测和实时连续控测。

(3)耐久性：传统的土木工程应变监测一般采用应变片，由于应变 片易受潮湿失效，不能满足大型工程长期监测的需要。而光纤的主要材料 是石英玻璃，与金属传感器相比具有更大的耐久性。

(4)抗干扰：光纤是非金属、绝缘材料，避免了电磁、雷电等干扰， 况且电磁干扰噪声的频率与光频相比很低，对光波无干扰。此外，光波易 于屏蔽，外界光的干扰也很难进入传感光纤。

(5)轻细柔韧：光纤的这一特性，使它在埋入混凝土的过程中，避 免了匹配的问题，便于安装埋设。

光纤作为应变、温度信号获取和传递的介质，具有精巧、纤细等特点， 将分布式传感光纤粘贴在结构物表面难以得到在结构服役年限内可靠的 监测数据，且光纤容易受到后期施工的破坏，将光纤传感器埋入环境相对 稳定的混凝土内部可实现结构长期健康监测。将光纤传感器铺设到长达数 百米甚至数公里的大型基础工程内部一直是工程应用中面临的关键问题。 通信领域中采用气吹法可实现光纤的长距离铺设，然而土木工程健康监测 领域中要求埋入的母管一方面能抵抗混凝土浇注过程中的冲击力，另一方 面不能影响结构物的力学性能，因此选用小直径的硬质光纤管道，且光纤 管道需依据结构物形状布置往往有很大转角，气吹阻力较大。应变传感光 纤要求能有效的传递结构应变，因此不能采用通信领域中普遍采用的硬质 护套层的光纤，传感光纤需为质地柔软的小直径紧套光纤。

真空辅助灌浆技术采用前吸(真空泵)后压(压浆机)的方法将水泥 浆灌入预埋管道，该技术在预应力混凝土施工中应用广泛，属于大直径管 道的短距离灌浆。然而敷设传感光纤的光纤管道直径仅为16mm，一次性 灌浆长度要求100m～200m，且要保证铺设在其内部的玻璃质传感光纤完好 无损。小直径、长距离光纤管道的灌浆过程中灌浆料和光纤管道内壁之间 将产生很大的摩擦阻力，且摩擦引起的热量将显著降低灌浆料的流动性， 因此，目前尚无法将敷设有传感光纤的长距离光纤管道灌浆密实，实现分 布式长距离传感光纤的固定。

发明内容

本发明提供一种混凝土内部分布式传感光纤的铺设方法，不仅施工便 捷，而且解决了目前土木工程健康监测领域无法将分布式传感光纤埋入混 凝土内部的难题，实现混凝土内部分布式传感光纤的长距离无损铺设。

一种混凝土内部分布式传感光纤的铺设方法，包括如下步骤：

A)检查、清洗混凝土内部预埋的光纤管道，所述的光纤管道预留若 干光纤气吹口，整个光纤管道分为若干灌浆段，每一个灌浆段均预留灌浆 口和出浆口；

B)通过光纤气吹口向光纤管道内吹入传感光纤；

C)选取一个灌浆段，将浆料注入其灌浆口，当浆料注满该灌浆段后， 关闭该灌浆段的出浆口，在灌浆段内压力1.0Mpa～1.5Mpa下保持3～5 分钟，使传感光纤固定在光纤管道内；

D)循环操作步骤C)直至完成所有灌浆段的灌浆。

所述的光纤管道通过弧形的过渡段实现连接，该过渡段所在的灌浆段 完成灌浆后，将过渡段的管道壁及内部的浆料剥离，再将处于过渡段部位 的光纤收纳。

在浆料处于初凝期后、终凝期前，将过渡段的管道壁及内部的浆料剥 离。