CN109184751A - 用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置及监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，包括针孔式探头、连接线、可视化终端和伸缩杆，针孔式探头通过连接线与可视化终端相连，针孔式探头安装在伸缩杆的前端，伸缩杆伸长后的长度正好与衬砌模板台车的浇筑长度相当，衬砌模板台车的模板堵头上设置有预留孔，预留孔开在模板堵头靠近拱顶的位置处，安装了针孔式探头的伸缩杆既能穿过预留孔伸入衬砌模板台车内，又能通过预留孔退出衬砌模板台车。还提供了一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控方法。采用针孔式探头并结合伸缩杆、可视化终端，并在衬砌模板台车上做相应的改进，从而实现了内窥式防衬砌混凝土拱顶空洞的效果。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种用于防止隧道衬砌浇筑过程中拱顶出现空洞的监控装置以及监控方法。
背景技术
在隧道施工中，先进行初期支护(也称为“初支”)，再进行衬砌混凝土的浇筑(也称为“二衬”)。然而，隧道拱顶初支面凹凸不平是施工中普遍存在的现象，当衬砌混凝土浇筑至拱顶时，人为无法判断混凝土是否将凹陷部分填满。若混凝土未填满，拱顶就会形成空腔，衬砌结构就无法与初支面紧密贴合，这种隧道拱顶质量欠佳，同时造成衬砌厚度不足，结构耐久性就无法保证，存在一定的安全隐患。由于拱顶混凝土衬砌空间是密闭空间，衬砌浇筑是否填满无法通过目测来判定，如果没有有效手段进行监测、检查，待拱顶混凝土浇筑完成后，只能采用雷达等无损检测手段检查拱顶是否存在空洞。但拱顶混凝土浇筑完再检测属于事后控制，若存在空洞，质量问题已既成事实，质量处理较为困难。
随着隧道衬砌混凝土施工质量标准日益严格，隧道衬砌实体质量检测、检查日益重视，亟需设计一种隧道拱顶混凝土浇筑防空洞的监测装置，实现对浇筑施工的实时监测，保证混凝土浇筑质量。
国家知识产权局网站上公开了“一种隧道衬砌混凝土拱顶防空洞监测器”(ZL201610909740.6)和“一种隧道二衬拱顶防脱空预警装置”(ZL201721727330.6)，这两种技术方案结构复杂，制造成本高，而且在实际应用时不可避免地因水汽导致电路反应不准确，易产生误报，实际应用价值不高。因此，目前大多还是根据工人经验进行施工。
发明内容
本发明旨在提供一种易于安装布置、结构简单、制造成本低、可重复使用、监测准确可靠的可视化监控装置，专用于监测隧道衬砌的拱顶浇筑，避免出现空洞。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，包括针孔式探头、连接线、可视化终端和伸缩杆，所述针孔式探头通过连接线与可视化终端相连，针孔式探头固定安装在伸缩杆的前端，伸缩杆伸长后的长度正好与衬砌模板台车的浇筑长度相当，所述衬砌模板台车的模板堵头上设置有预留孔，且预留孔开在模板堵头靠近拱顶的位置处，安装了所述针孔式探头的伸缩杆既能穿过预留孔伸入衬砌模板台车内，又能通过预留孔退出衬砌模板台车。
作为上述方案的优选，所述连接线通过钢丝捆绑在伸缩杆外；或者所述伸缩杆为空心结构，连接线从伸缩杆内穿过。简化结构，方便安装固定。
进一步，所述可视化终端为手机。市售的针孔式探头，配备有可安装在可视化终端上的软件，将该软件安装在手机上，通过手机显示针孔式探头采集到的影像资料，将手机作为可视化终端，更加方便。
同时，本发明还提供了一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控方法，采用上述的用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，步骤如下：
(A)衬砌模板台车定位前，将安装了针孔式探头的伸缩杆穿过模板堵头上的预留孔伸入衬砌模板台车内，此时伸缩杆处于伸长状态，并确保伸缩杆能转动及来回移动，针孔式探头与可视化终端信号传递正常；
(B)衬砌模板台车进行衬砌浇筑，先浇筑隧道衬砌的左右两侧，且左右两侧同步由下到上进行浇筑，再浇筑隧道衬砌的拱顶，且隧道衬砌的拱顶由内端向外端逐步进行浇筑；在浇筑隧道衬砌的拱顶时，安装了针孔式探头的伸缩杆由内向外逐渐向外拉出，并在拉动伸缩杆的同时转动伸缩杆，通过可视化终端观察隧道拱顶混凝土浇筑是否异常情况，并在第一时间进行人工处理；
(C)衬砌模板台车定位关模时，安装了针孔式探头的伸缩杆从预留孔中完全退出。
进一步，所述步骤(B)的异常情况，包括混凝土浇筑中出现的离析、堵塞或防水板脱落。
进一步，所述步骤(B)中，衬砌拱部及下面通过溜槽浇筑，衬砌拱顶通过输料管浇筑，沿衬砌模板台车纵向方向布置有三个输料管，通过控制输料管实现先从内侧输料管送料，最后由衬砌端口处输料管送料。
本发明的有益效果：针对现有的隧道衬砌拱顶防空洞、防脱空技术的不足，采用针孔式探头并结合伸缩杆、可视化终端，并在衬砌模板台车上做相应的改进，从而实现了内窥式防衬砌混凝土拱顶空洞的效果。内窥式防空洞监控装置投入低(几百到一千多人民币)，且一次投入可多次循环使用，易于安装布置、结构简单；能够有效发现拱顶空洞，提前采用措施处理，解决衬砌拱顶空洞和脱空的问题，缩短施工时间，确保施工质量。
附图说明
图1为用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置的使用状态图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，主要由针孔式探头1、连接线2、可视化终端3和伸缩杆4组成。
针孔式探头1通过连接线2与可视化终端3相连，可视化终端3优选为手机。市售的针孔式探头1，配备有可安装在可视化终端上的软件，将该软件安装在手机上，通过手机便能显示针孔式探头采集到的影像资料。
针孔式探头1固定安装在伸缩杆4的前端，当转动伸缩杆4的同时，针孔式探头1能随之转动，从而实现全方位的影像采集。连接线1可通过钢丝捆绑在伸缩杆4外；或者伸缩杆4采用空心结构，连接线1从伸缩杆4内穿过。
伸缩杆4伸长后的长度正好与衬砌模板台车5的浇筑长度相当，衬砌模板台车5的浇筑长度由衬砌模板台车5的长度决定，通常为12米，即衬砌模板台车5每次浇筑长度为12米，那么伸缩杆4的长度也为12米。
衬砌模板台车5的外端设置有模板堵头5a，防止混凝土从外端溢出。在模板堵头5a上增设预留孔，专用于伸缩杆4通过。由于针孔式探头1专用于监测隧道衬砌拱顶，因此预留孔开在模板堵头5a靠近隧道拱顶的位置处。在隧道衬砌7浇筑前，隧道初支6已经完成，隧道拱顶初支面凹凸不平是施工中普遍存在的现象。
安装了针孔式探头1的伸缩杆4既能穿过预留孔伸入衬砌模板台车5内，又能通过预留孔退出衬砌模板台车5。
一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控方法，采用上述的用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，包括以下步骤：
(A)衬砌模板台车5定位前，将安装了针孔式探头1的伸缩杆4穿过模板堵头5a上的预留孔伸入衬砌模板台车5内，此时伸缩杆4处于伸长状态，并确保伸缩杆4能转动及来回移动，针孔式探头1与可视化终端3信号传递正常。隧道衬砌采用分段式浇筑，每段浇筑长度由衬砌模板台车5的长度决定，通常为12米。此时，针孔式探头1正好能监测到隧道拱顶每个浇筑段的最内端位置处的混凝土浇筑情况。
(B)衬砌模板台车5进行衬砌浇筑，先浇筑隧道衬砌的左右两侧，且左右两侧同步由下到上进行浇筑；再浇筑隧道衬砌的拱顶，且隧道衬砌的拱顶由内端向外端逐步进行浇筑，即隧道拱顶部位浇筑时，混凝土先到达内端，并由内端向外端逐步浇筑完成。在浇筑隧道衬砌的拱顶时，安装了针孔式探头1的伸缩杆4由内向外逐渐向外拉出，并在拉动伸缩杆4的同时转动伸缩杆4，通过可视化终端3观察隧道拱顶混凝土浇筑是否异常情况，并在第一时间进行人工处理。衬砌模板台车在进行拱顶浇筑时，由内端向外端逐步进行浇筑，这点非常关键。隧道拱顶部位的混凝土由内端向外端逐渐浇筑完成的同时，伸缩杆4也由内向外逐渐被拉出预留孔，且伸缩杆4的拉出超前于衬砌对应部位的浇筑完成。当伸缩杆4完全退出预留孔后，隧道拱顶外端口部的混凝土浇筑，肉眼观察即可完成。而常规的衬砌模板台车浇筑时，往往先将衬砌外端浇筑或者浇筑没有顺序，造成伸缩杆4无法退出，或者退出过程中，靠近最内端的拱顶是否浇筑合格，仍无法进行有效的监测。
步骤(B)中所述的异常情况，包括但不限于混凝土浇筑中出现的离析、堵塞或防水板脱落等。
优选为，所述步骤(B)中，衬砌拱部及下面通过溜槽浇筑，衬砌拱顶通过输料管浇筑，沿衬砌模板台车5纵向方向布置有三个输料管，通过控制输料管实现先从内侧输料管送料，最后由衬砌端口处输料管送料，从而实现隧道衬砌拱顶由内端向外端逐步进行浇筑。
(C)衬砌模板台车5定位关模时，安装了针孔式探头1的伸缩杆4从预留孔中完全退出。当伸缩杆4完全退出预留孔后，隧道拱顶外端口部的混凝土浇筑，肉眼观察即可完成。
Claims (6)
1.一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，其特征在于：包括针孔式探头(1)、连接线(2)、可视化终端(3)和伸缩杆(4)，所述针孔式探头(1)通过连接线(2)与可视化终端(3)相连，针孔式探头(1)固定安装在伸缩杆(4)的前端，伸缩杆(4)伸长后的长度正好与衬砌模板台车(5)的浇筑长度相当，所述衬砌模板台车(5)的模板堵头(5a)上设置有预留孔，且预留孔开在模板堵头(5a)靠近拱顶的位置处，安装了所述针孔式探头(1)的伸缩杆(4)既能穿过预留孔伸入衬砌模板台车(5)内，又能通过预留孔退出衬砌模板台车(5)。
2.按照权利要求1所述的用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，其特征在于：所述连接线(1)通过钢丝捆绑在伸缩杆(4)外；或者所述伸缩杆(4)为空心结构，连接线(1)从伸缩杆(4)内穿过。
3.按照权利要求1所述的用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，其特征在于：所述可视化终端(3)为手机。
4.一种用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控方法，采用权利要求1——3中任一项所述的用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控装置，其特征在于，包括以下步骤：
(A)衬砌模板台车(5)定位前，将安装了针孔式探头(1)的伸缩杆(4)穿过模板堵头(5a)上的预留孔伸入衬砌模板台车(5)内，此时伸缩杆(4)处于伸长状态，并确保伸缩杆(4)能转动及来回移动，针孔式探头(1)与可视化终端(3)信号传递正常；
(B)衬砌模板台车(5)进行衬砌浇筑，先浇筑隧道衬砌的左右两侧，且左右两侧同步由下到上进行浇筑，再浇筑隧道衬砌的拱顶，且隧道衬砌的拱顶由内端向外端逐步进行浇筑；在浇筑隧道衬砌的拱顶时，安装了针孔式探头(1)的伸缩杆(4)由内向外逐渐向外拉出，并在拉动伸缩杆(4)的同时转动伸缩杆(4)，通过可视化终端(3)观察隧道拱顶混凝土浇筑是否异常情况，并在第一时间进行人工处理；
(C)衬砌模板台车(5)定位关模时，安装了针孔式探头(1)的伸缩杆(4)从预留孔中完全退出。
5.按照权利要求4所述的用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控方法，其特征在于：所述步骤(B)的异常情况，包括混凝土浇筑中出现的离析、堵塞或防水板脱落。
6.按照权利要求4所述的用于隧道衬砌拱顶的内窥式防空洞监控方法，其特征在于：所述步骤(B)中，衬砌拱部及下面通过溜槽浇筑，衬砌拱顶通过输料管浇筑，沿衬砌模板台车(5)纵向方向布置有三个输料管，通过控制输料管实现先从内侧输料管送料，最后由衬砌端口处输料管送料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Zhihe Inventor after: Yang Haihang Inventor after: Wang Jinlin Inventor after: Wu Haiping Inventor after: Tai He Inventor after: Zhang Ruiming Inventor after: Li Xingai Inventor after: Chen Xiaocheng Inventor after: He Bin Inventor after: Ma Wenke Inventor after: Fang Yuzhong Inventor after: Liu Longwei Inventor after: Xin Guoping Inventor before: Zhang Zhihe Inventor before: Zhang Ruiming Inventor before: Li Xingai Inventor before: Chen Xiaocheng Inventor before: He Bin Inventor before: Ma Wenke Inventor before: Fang Yuzhong Inventor before: Liu Longwei |
|
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |