CN110985047A - 一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，包括管片、设于管片内部的集线结构装置、设于管片内的传感器组和连接传感器组的线缆；集线结构装置为纵切面呈梯形的圆台，圆台的轴线沿管片直径方向放置，圆台面积较小的底面靠近管片的圆心，圆台面积较小的底面与管片内边缘的切线重合；所述管片为完成绑扎钢筋笼但未进行浇筑混凝土状态的管片，集线结构装置用细钢丝固定于管片上。本发明具有如下有益效果：本集线装置不仅具备集线功能，同时能够减小开孔对结构施工、使用过程中的结构损伤，后期可通过注浆填充内部空间使得该装置留在结构内部作为结构的一部分，且本装置不仅使用与盾构管片结构，同时适用于其他预制结构，具有结构简单，安全可靠，适应性广的特点。

Description

一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置及方法

技术领域

本发明涉及工程施工中内置的结构保护技术领域，尤其是涉及一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置及方法。

背景技术

在盾构隧道中，管片是承受周围水土压力的主要结构，特别对处在复杂地质条件下的盾构管片，掌握其所承受的外部荷载及承受复杂荷载作用下的力学行为是了解和判断管片结构安全状态的关键。通过内置传感器是了解管片受力状况和力学行为常用方法，考虑到盾构管片的特殊性以及传感器监测信息的传递需要，往往需要预先埋置在管片内部，待管片安装完成后将线缆取出并与信号采集仪连接进行数据采集与传输。考虑到管片结构一般厚度较小，但受力很大，在其表面开孔会对管片正常使用造成一定影响，且盾构隧道内部施工环境复杂，盾构隧道尺寸大小差别很大，隧道不同位置集线装置内部空间回填难度不一。因此，亟需要设计一种既可用于临时集线，同时又能减小开孔对管片产生结构损伤的装置。

发明内容

本发明为了克服现有技术中管片表面开孔影响管片的正常使用，隧道内施工环境复杂、尺寸差别较大，隧道不同位置集线装置内部空间回填难度不可控的问题，提出了一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，包括管片、设于管片内部的集线结构装置、设于管片内的传感器组和连接传感器组的线缆；集线结构装置为纵切面呈梯形的圆台，圆台的轴线沿管片直径方向放置，圆台面积较小的底面靠近管片的圆心，圆台面积较小的底面与管片内边缘的切线重合；所述管片为完成绑扎钢筋笼但未进行浇筑混凝土状态的管片，集线结构装置用细钢丝固定于管片上。

集线结构装置可以为钢结构或不小于管片强度等级的混凝土结构或二者组合结构构成，将集线结构装置装置固定牢靠并藏好线缆后浇筑于管片中，使得该装置结构可以和管片结构更好地协同工作。

集线结构装置外形为圆台形状，圆台上端小，下端大，圆台轴线沿管片径向放置，圆台上端朝向管片内部且圆台的上端面平切管片内边缘，使得集线结构装置牢靠地固定于管片内部。此外，也可选择圆柱状或者上端大、下端小的圆台形状。

作为优选，所述集线结构装置包括侧壁，与侧壁连接的上板和与上板平行且与侧壁连接的下板；侧壁、上板与下板组成的空间为集线室。

侧壁的材质为具有一定厚度的钢板或不小于管片强度等级的混凝土板，能够承受管片浇筑、养护、运输、安装过程中所收到的荷载而不发生损坏，集线室作为线缆临时储藏空间，后期可进行注浆回填。

作为优选，所述上板上设有出线孔和注浆孔；出线孔和注浆孔上均设有防护片，各个防护片均与对应的手柄固定连接；防护片的尺寸略大于出线孔和注浆孔的尺寸，出线孔和注浆孔与对应的防护片为可拆卸连接，各个防护片对应的手柄均伸出集线结构装置外。

为防止浇筑混凝土堵塞注浆孔和引线孔，在两开孔外侧分别设置有略大于开孔直径的防护片，防护片为薄铁片。两孔宜布置在临近位置，便于线缆快速引出和装置内部空间的注浆回填。待管片完成安装，揭开防护片，即可进行拉出集线、浇筑砂浆的工作。

作为优选，所述下板上设有入线孔；下板可位于侧壁的底端，亦可位于侧壁中部。

下板可以固定在圆台底端，亦可沿圆台轴向向上平移一定距离以使圆台底部侧壁内、外两侧与管片粘结牢靠，圆台的下板中部开个孔作为管片内埋线缆进入集线室入线孔，入线孔的孔径略大于线束直径，防止浇筑混凝土进入以及便于注浆浆液填充空隙。

作为优选，集线室内设有若干个分隔板，将集线室划分为若干个集线间。

若干个集线间便于不同功能线缆的分开放置和管理，同时增大集线结构装置的刚度。

作为优选，侧壁、上板和下板均为钢板或强度不小于管片强度等级的混凝土板，侧壁的外侧与管片混凝土相接触。

作为优选，所述传感器组包括钢筋计、混凝土应变计和土压力计。

一种基于盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置的使用方法，包括以下步骤：

（8-1）装置固定安装：所述集线结构装置固定在绑扎好钢筋笼后、浇筑混凝土前的管片上，采用细钢丝对集线结构装置进行位置固定，注意使该装置与管片主筋保持一定距离，用胶带固定所述防护片于出线孔和注浆孔上，将防护片对应的手柄放置于出线孔和注浆孔的外侧；

（8-2）将线缆藏于所述集线结构装置内部：分别将连接钢筋计、混凝土应变计和土压力计对应的线缆沿钢筋走向引至所述集线结构装置处，对不同的线缆进行编号并对编号和线头位置做好防水保护，然后将线缆通过入线孔藏于所述集线室内；

（8-3）将线缆从所述集线室引出：待管片经过浇筑、养护、运输、拼装完成之后将线缆从所述集线室引出。首先清除集线结构装置表层的混凝土，然后借助露出的手柄揭开所述防护片，将集线室内部的各条线缆逐一引出并接入至采集设备中；

（8-4）注浆回填所述集线结构装置内部空隙：待所述集线结构装置内部线缆均引出后，从所述注浆孔对于内部空间采用不低于管片混凝土砂浆强度级别的砂浆进行填充，注浆量应大于所述集线结构装置的内部空间体积。

因此，本发明具有如下有益效果：

本发明装置结构简单，安全可靠，适应性广，具备包括盾构管片在内的预制结构构件内部进行临时集线及集线期间结构构件安全保护功能。

本集线装置不仅具备集线功能，同时能够减小开孔对结构施工、使用过程中的结构损伤，后期可通过注浆填充内部空间使得该装置留在结构内部作为结构的一部分，且本装置不仅使用与盾构管片结构，同时适用于其他预制结构。

本发明所述的装置可以为钢结构、不小于管片强度等级的混凝土结构以及二者组合结构构成，将所述的装置固定牢靠并藏好线缆后浇筑于管片中，使得该装置结构可以和管片结构更好地协同工作。

附图说明

图1为本发明的集线结构装置在盾构管片结构内的一种布置图；

图2为本发明的集线结构装置的一种结构示意图；

图3为本发明的防护片的一种示意图；

图4为本发明的防护片的一种俯视示意图；

图中：集线结构装置1， 钢筋计2， 混凝土应变计3， 土压力计4， 线缆5，出线孔6，注浆孔7，上板8，侧壁9，集线室10，下板11，入线孔12，防护片13，手柄14，管片15。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述：

如图1、图2所示的实施例是一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，包括管片15、设于管片内部的集线结构装置1、设于管片内的传感器组和连接传感器组的线缆5；集线结构装置为纵切面呈梯形的圆台，圆台的轴线沿管片直径方向放置，圆台面积较小的底面靠近管片的圆心，圆台面积较小的底面与管片内边缘的切线重合；所述管片为完成绑扎钢筋笼但未进行浇筑混凝土状态的管片，集线结构装置用细钢丝固定于管片上。集线结构装置包括侧壁9，与侧壁连接的上板8和与上板平行且与侧壁连接的下板11；侧壁、上板与下板组成的空间为集线室10。集线室内设有若干个分隔板，将集线室划分为若干个集线间。传感器组包括钢筋计2、混凝土应变计3和土压力计4。

上板上设有出线孔6和注浆孔7；如图3、图4所示，出线孔和注浆孔上均设有防护片13，各个防护片均与对应的手柄14固定连接；防护片的尺寸略大于出线孔和注浆孔的尺寸，出线孔和注浆孔与对应的防护片为可拆卸连接，各个防护片对应的手柄均伸出集线结构装置外。

下板上设有入线孔12；下板可位于侧壁的底端，亦可位于侧壁中部。

一种基于盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤S1：装置固定安装：所述集线结构装置固定在绑扎好钢筋笼后、浇筑混凝土前的管片上，采用细钢丝对集线结构装置进行位置固定，注意使该装置与管片主筋保持一定距离，用胶带固定所述防护片于出线孔和注浆孔上，将防护片对应的手柄放置于出线孔和注浆孔的外侧；

步骤S2：将线缆藏于所述集线结构装置内部：分别将连接钢筋计、混凝土应变计和土压力计对应的线缆沿钢筋走向引至所述集线结构装置处，对不同的线缆进行编号并对编号和线头位置做好防水保护，然后将线缆通过入线孔藏于所述集线室内；

步骤S3：将线缆从所述集线室引出：待管片经过浇筑、养护、运输、拼装完成之后将线缆从所述集线室引出。首先清除集线结构装置表层的混凝土，然后借助露出的手柄揭开所述防护片，将集线室内部的各条线缆逐一引出并接入至采集设备中；

步骤S4：注浆回填所述集线结构装置内部空隙：待所述集线结构装置内部线缆均引出后，从所述注浆孔对于内部空间采用不低于管片混凝土砂浆强度级别的砂浆进行填充，注浆量应大于所述集线结构装置的内部空间体积。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，其特征是，包括管片（15）、设于管片内部的集线结构装置（1）、设于管片内的传感器组和连接传感器组的线缆（5）；集线结构装置为纵切面呈梯形的圆台，圆台的轴线沿管片直径方向放置，圆台面积较小的底面靠近管片的圆心，圆台面积较小的底面与管片内边缘的切线重合；所述管片为完成绑扎钢筋笼但未进行浇筑混凝土状态的管片，集线结构装置用细钢丝固定于管片上。

2.根据权利要求1所述的盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，其特征是，所述集线结构装置包括侧壁（9），与侧壁连接的上板（8）和与上板平行且与侧壁连接的下板（11）；侧壁、上板与下板组成的空间为集线室（10）。

3.根据权利要求2所述的盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，其特征是，所述上板上设有出线孔（6）和注浆孔（7）；出线孔和注浆孔上均设有防护片（13），各个防护片均与对应的手柄（14）固定连接；防护片的尺寸略大于出线孔和注浆孔的尺寸，出线孔和注浆孔与对应的防护片为可拆卸连接，各个防护片对应的手柄均伸出集线结构装置外。

4.根据权利要求2所述的盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，其特征是，所述下板上设有入线孔（12）；下板可位于侧壁的底端，亦可位于侧壁中部。

5.根据权利要求2所述的盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，其特征是，集线室内设有若干个分隔板，将集线室划分为若干个集线间。

6.根据权利要求2所述的盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，其特征是，侧壁、上板和下板均为钢板或强度不小于管片强度等级的混凝土板，侧壁的外侧与管片混凝土相接触。

7.根据权利要求1所述的盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置，其特征是，所述传感器组包括钢筋计（2）、混凝土应变计（3）和土压力计（4）。

8.一种根据权利要求4和权利要求7所述的盾构管片内预埋的集线和结构的保护装置的方法，其特征是，包括以下步骤：

（8-1）装置固定安装：所述集线结构装置固定在绑扎好钢筋笼后、浇筑混凝土前的管片上，采用细钢丝对集线结构装置进行位置固定，注意使该装置与管片主筋保持一定距离，用胶带固定所述防护片于出线孔和注浆孔上，将防护片对应的手柄放置于出线孔和注浆孔的外侧；

（8-2）将线缆藏于所述集线结构装置内部：分别将连接钢筋计、混凝土应变计和土压力计对应的线缆沿钢筋走向引至所述集线结构装置处，对不同的线缆进行编号并对编号和线头位置做好防水保护，然后将线缆通过入线孔藏于所述集线室内；

（8-3）将线缆从所述集线室引出：待管片经过浇筑、养护、运输、拼装完成之后将线缆从所述集线室引出;首先清除集线结构装置表层的混凝土，然后借助露出的手柄揭开所述防护片，将集线室内部的各条线缆逐一引出并接入至采集设备中；

（8-4）注浆回填所述集线结构装置内部空隙：待所述集线结构装置内部线缆均引出后，从所述注浆孔对于内部空间采用不低于管片混凝土砂浆强度级别的砂浆进行填充，注浆量应大于所述集线结构装置的内部空间体积。

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