[发明专利]盾构隧道道床-管片结构剥离量变化动态监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道道床‑管片结构剥离量变化动态监测系统及方法，系统包括传感系统、信号传输系统和数据采集系统；监测现场发生的位移和应变信号分别被传感系统感知，输出电压信号；在信号传输系统中，以电压‑电流‑电压的方式放大并传输传感器发出的微小电压信号，将信号传输至数据采集系统，数据采集系统对接收的电压信号进行甄别，当识别到有列车通过监测断面时，软件自动启动数据的采集与储存。本发明能够满足高频率监测且能智能控制数据采集的启动与停止，且数据可直接反映剥离量的变化，保证了监测数据的准确性和可靠性，直观反映了列车动荷载作用对剥离病害的影响，为今后的病害机理和整治方法的研究提供依据。

技术领域

本发明属于盾构隧道道床-管片剥离量实时态监测技术领域，尤其涉及一种盾构隧道道床-管片结构剥离量变化动态监测系统及方法。

背景技术

随着城市化进程加快，地铁隧道建设正在快速地发展，在地铁隧道建成通车后，运营期间出现了大量的道床剥离病害，剥离病害会导致排水沟流水渗入道床底部，在列车动荷载作用下进一步造成裂缝翻浆冒泥和道床脱空，从而直接影响列车行驶稳定性和地铁运营安全，是重大的安全隐患。列车振动被认为是造成剥离病害的主要影响因素，在列车振动作用下管片与道床的整体性受到影响，当振动荷载超过粘接力大小时，管片与道床的振动变形不协调，从而产生剥离病害，缩短使用寿命，影响安全。因此，确定剥离裂缝在列车动荷载作用下的变化规律对于病害研究有着重要意义。

剥离病害的现场自动监测有一种采用静力水准仪的方法，在所选监测断面盾构隧道管片拱腰处和整体道床上分别安装静力水准仪，长期监测静力水准仪在监测周期内发生的竖向位移，以盾构管片和道床的位移之差反映道床-管片在监测周期中产生的剥离量。这种方法已经在现场监测中验证了其可行性，但是静力水准仪的监测数据采集频率低，只能表示剥离量的长期变化，无法反映列车通过断面时剥离量的变化规律。

现有的现场监测道床-管片剥离量的方法主要是是以静力水准仪为基础，将静力水准仪分别固定在管片和道床上，按照指定的频率读取铅垂位移数据，以在监测周期内读取到的道床和管片的位移数据之差间接反映剥离量的变化。这种监测方法主要存在以下缺点：1)监测频率很低，无法直观反映列车通过监测断面时剥离量的变化规律；2)数据采集频率只能提前预设并固定，无法根据洞内情况智能控制数据采集的启动和停止，会记录到大量无效数据，增加后期数据处理工作量。3)采集得到的数据需要进行差值计算才能反映剥离量的变化，数据不够直观，可能会造成误差的叠加。

术语解释：

列车动荷载：列车在行驶过程中，对轨道结构产生的荷载作用。

道床-管片结构剥离量：地铁盾构隧道建成通车后，在列车振动作用下管片与道床的整体性受到影响，当振动荷载超过粘接力大小时，管片与道床的振动变形不协调，产生相对位移，该相对位移量即为道床-管片结构剥离量。

剥离量变化动态监测方法：对列车驶过已产生剥离病害的监测断面时，该剥离量变化规律的监测方法。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种盾构隧道道床-管片结构剥离量变化动态监测系统及方法。

本发明的一种盾构隧道道床-管片结构剥离量变化动态监测系统，包括传感系统、信号传输系统和数据采集系统。

传感系统包括弹簧自复位直线位移计和电阻式表面应变计。

弹簧自复位直线位移计固定在保护外壳内部，保护外壳通过支架固定在道床排水沟上；弹簧自复位直线位移计尾部连接柔性拉弦，柔性拉弦绕过定滑轮，沿铅垂方向深入剥离裂缝内部，并紧绷通过螺栓固定在盾构管片上。

电阻式表面应变计粘贴在钢轨跨中位置紧贴轨底上表面边缘两边。