[发明专利]一种盾构隧道管片接头智能化抗渗结构及其使用方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道管片接头智能化抗渗结构及其使用方法，采用内置智能高分子复合柔性杆的橡胶止水结构体系，大幅提升了加固性能的长期有效性，适应于隧道工程的使用特点，提高了隧道的使用寿命；采用了基于分布式光纤传感的智能高分子复合柔性杆，在内置于抗渗结构后可实施长期健康监测，提升了结构的安全使用性能，减少工程事故的发生，保障了人民的人身财产安全；设备、设施简单，市场竞争力强，也为日后隧道结构的加固和监测一体化提供了技术储备。

技术领域

本发明涉及盾构隧道智能化加固技术领域，尤其是一种盾构隧道管片接头智能化抗渗结构及其使用方法。

背景技术

近年来，随着我国盾构技术的不断发展，盾构法逐渐成为我国城市地铁隧道、交通隧道、输水隧道的主要施工方式。盾构法隧道结构采用预制管片拼装而成，每块管片均设有防水系统，再组合成整体防水系统。然而地下条件复杂，地下水位等变化不仅对结构外荷载影响较大，也对隧道管片的密封性能产生影响。由于隧道是由预制管片拼装而成，管片接缝处是隧道整体的薄弱环节，且考虑到材料、结构的老化与隧道自身的防渗要求，隧道结构的防渗具有极大的市场。在隧道防渗结构的设计中，需要考虑到隧道弹性密封结构表面接触应力的获取，而目前常用的基于三元乙丙橡胶(EPDM)或氯丁橡胶的密封垫的防渗结构存在显著不足；在隧道防渗结构的设计中，需要考虑到隧道弹性密封结构材料的长期耐久性能，而目前采用的基于高分子材料本体性质的劣化，从而推求防渗结构性能的劣化的方法存在显著不足；同时，对防渗结构性能的变化也是业主与工程人员关心的问题。开发一种兼具防渗和监测功能的盾构隧道智能化防渗方法已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种盾构隧道管片接头智能化抗渗结构及其使用方法，设备、设施简单，市场竞争力强，也为日后隧道结构的加固和监测一体化提供了技术储备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种盾构隧道管片接头智能化抗渗结构，包括：混凝土管片1、连接光纤3、橡胶密封垫4、智能高分子复合柔性杆5、粘接材料7、隔胶管8、光纤传感器9和锚固段10；盾构管片之间通过连接光纤3相互连接，橡胶密封垫4于预制混凝土管片1周围沟槽内环向布设，智能高分子复合柔性杆5内置于橡胶密封垫4预留的孔洞内随橡胶密封垫4在预制混凝土管片1环向布设，粘结材料7敷设于橡胶密封垫4预留孔洞内并覆盖智能高分子复合柔性杆5，智能高分子复合柔性杆5内置于分布式长标距光纤传感器9，每个传感标距包括套设于光纤光棚外部的隔胶管8和隔胶管8两端的锚固段10。

优选的，智能高分子复合柔性杆5为遇水膨胀橡胶与三元乙丙橡胶复合材料套筒6包裹套设光纤光栅外部隔胶管8。

优选的，粘结材料7为环氧树脂胶。

优选的，标距长度为一块预制混凝土管片1一条边的长度。

优选的，分布式长标距光纤传感器9的传感机理是光散射效应的布里渊散射机理BOTDA，传感精度大于10ue，空间分辨率不低于10cm。

相应的，一种盾构隧道管片接头智能化抗渗结构的使用方法，包括如下步骤：

(1)将内置分布式光纤传感器9的智能高分子复合柔性杆5布设于橡胶止水垫预留的孔洞中，通过粘结材料7使智能高分子复合柔性杆5与橡胶止水垫形成良好的结构体；

(2)将形成的智能化抗渗结构沿隧道预制混凝土管片四周沟槽内布设，然后涂抹粘粘结材料7，形成盾构隧道管片接头智能化抗渗结构；

(3)在盾构隧道施工过程中，通过相邻管片拼装后两个弹性密封结构相互挤压，形成具有良好力学性能的防渗系统，通过连接光纤3将相邻环向/纵向管片接头智能化抗渗结构导出的接线相互连接，实现隧道环向/纵向接头力学性能与防渗性能的智能化监测；；