[发明专利]小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测系统及监测方法

说明书

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系统及监测方法。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系统和远程控制系统；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系统的信号输入端电连接；信号采集系统的信号输出端与远程控制系统电连接或信号连接。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。

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系统及监测方法。

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系统及监测方法。

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系统。

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系统，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系统和远程控制系统；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系统的信号输入端电连接；信号采集系统的信号输出端与远程控制系统电连接或信号连接。

本发明小直径输水管道盾构管片的纵向受力监测系统，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系统，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系统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系统，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系统，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系统，进一步的，所述信号采集系统的信号输出端通过电缆或光纤与远程控制系统的信号输入端电连接，所述电缆为RS-485电缆。