CN111244859B - 一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置及方法，该预埋装置包括埋设在衬砌内部的三通套管、设于三通套管内的储线器，所述储线器包括绕线柱、与绕线柱连接的密封盖，监测电缆从隧洞监测节点引到预埋点并外套密封圈进入储线器的横向管，并沿储线器的绕线柱缠绕，横向管两端使用密封盖和密封栓密封形成密闭的储线腔，监测电缆端头与密封栓连接，三通套管的竖向管的上下两端分别连接引线护管和设备护管，并分段接长直到引线护管延伸到隧洞衬砌外、设备护管延伸到隧洞围岩和隧洞衬砌交界面，引线护管最上分段顶部和设备护管最下分段底部分别使用密封盖密封。本发明解决了现有技术中监测电缆牵引需在衬砌表面开槽导致其损坏且耗时耗力的难题。

Description

一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置及方法

技术领域

本发明涉及隧洞衬砌内埋件施工领域，具体是一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置及方法。

背景技术

水利工程中的引水隧洞所要经过的路径存在着地质环境复杂，不确定因素多的特点，容易发生由于地质条件恶化、结构损伤等原因造成的事故。长距离引水隧洞距离较长，通常要达到在数十公里以上。输水隧洞在投运使用时，隧洞内充盈通过的是有压液态水。这些特点决定了隧洞衬砌结构及围岩安全监测设备在运营期间实施难度较大。

引水隧洞施工期间，监测设备先在测点安装，后随衬砌浇筑进度牵引监测电缆直到可便观测的集中监测节点。对于衬砌浇筑过程中遗漏的监测设备或者运营期间需要新增的监测设备，需要采取在已浇筑完成的衬砌中钻孔安装监测设备、衬砌表面开槽牵引监测电缆的方式。然而，在衬砌表面开槽不仅耗时耗力，增大工程成本，而且会对衬砌结构产生破坏。在引水隧洞中，高压力、高流量的水流也会持续冲刷，表面开槽回填的混凝土极易损坏。

发明内容

本发明提供了一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置及方法，预先在衬砌中预埋监测电缆到安装监测设备部位，便于监测设备安装后与监测电缆直接相连，解决了现有技术中在衬砌表面开槽牵引电缆耗时耗力、增大工程成本、而且会对衬砌结构产生破坏的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置，包括三埋设在衬砌内部的三通套管、设于三通套管内的储线器，所述储线器包括绕线柱、与绕线柱连接的密封盖，监测电缆从隧洞监测节点引到预埋点并外套密封圈进入储线器的横向管，并沿储线器的绕线柱缠绕，横向管两端使用密封盖和密封栓密封形成密闭的储线腔，监测电缆端头与密封栓连接，三通套管的竖向管的上下两端分别连接引线护管和设备护管，并分段接长纸直到引线护管延伸到隧洞衬砌外、设备护管延伸到隧洞围岩和隧洞衬砌交界面，引线护管最上分段顶部和设备护管最下分段底部分别使用密封盖密封。

进一步的，所述储线器还包括设于绕线柱一端的密封盖、设于密封盖的进线孔、设于绕线柱且与进线孔连通的出线孔，监测电缆外套密封圈从密封盖的进线孔进入绕线柱，从出线孔出来沿绕线柱上缠绕。

进一步的，所述密封栓上设有用于与监测电缆端头连接的挂钩。

进一步的，所述设备护管有两个端口，均为开口，多个设备护管由连接套管相互串接，作为埋设监测设备的通道；所述引线护管有两个端口，均为开口，多个引线护管由连接套管串接，用于牵引监测电缆到测孔外。

进一步的，三通套管的竖向管的上下两端分别通过连接套管连接引线护管和设备护管，引线护管和设备护管采用连接套管接长。

进一步的，所述三通套管包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口，第一端口和第三端口为竖向管的上下两端，使用连接套管与上下分段护管连接，第二端口和第四端口为横向管的左右两端，分别采用密封栓和储线器的密封盖密闭形成监测电缆储线腔，用于放置缠绕监测电缆的绕线柱。

进一步的，所述监测电缆储线腔采用聚氨酯发泡剂充填。

进一步的，密封圈由橡胶材料制成。

一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，其采用上述装置进行，所述方法包括如下步骤：

步骤一、储线器组装：监测电缆先从隧洞监测节点引到预埋点，监测电缆穿过密封圈中心孔，从储线器中密封盖的进线孔进入绕线柱内部，从绕线柱的出线孔拉出监测电缆，从绕线柱底部缠绕到顶部，然后将套密封圈拧入进线孔；

步骤二、三通套管连接：储线器的绕线柱从三通套管的第四端口插入三通套管，将监测电缆的端头连接在密封栓的挂钩上，从三通套管第二端口拧入密封栓；

步骤三、护管安装及接长：三通套管的上下两个端口，即第一端口和第三端口分别采用连接套管连接引线护管和设备护管，引线护管和设备护管采用连接套管接长；

步骤四、监测电缆牵引：在设备护管底部安装监测设备后，拧出密封栓，牵引出监测电缆，监测电缆可与监测设备相互连接并埋入三通套管中，回填灌浆即完成安装，在隧洞监测节点即可进行观测读数。

进一步的，所述步骤三具体包括：

步骤301：第一连接套管下端口套入三通套管第一端口，引线护管最下分段插入第一连接套管上端口，第二连接套管的上端口套入三通套管第三端口，设备护管最上分段插入第二连接套管的下端口；

步骤302：上下护管接长，第三连接套管下端口套入引线护管最下分段，上一段引线护管插入第三连接套管上端口；第四连接套管上端口套入设备护管最上分段，下一段设备护管插入连第四接套管下端口；

步骤303：重复步骤202，直到引线护管延伸到隧洞衬砌外、设备护管延伸到隧洞围岩和隧洞衬砌交界面，引线护管顶部盖上密封盖，设备护管底部盖上密封盖。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1、通过密封栓和储线器上的密封盖在三通套管形成了储线腔，储线器上的进线孔采用密封圈包裹监测电缆，增加了储线腔的密闭性；

2、储线器上设有绕线柱用于存放监测电缆，便于监测电缆的储存；密封栓设有挂钩，与监测电缆连接，便于监测电缆的引出；

3、三通套管的另外两个端口分别采用小分段的引线护管和设备护管接长，监测设备埋设后，拉出密封栓并接上监测电缆即可完成安装，从而解决了现有技术中在衬砌表面开槽牵引电缆耗时耗力、增大工程成本、而且会对衬砌结构产生破坏的问题；

4、储线腔采用聚氨酯发泡剂进行充填，外壳破损后浆液也不能流入储线腔固结电缆，监测电缆也能顺利取出与连接，提高了装置的可靠性和实用性；

5、通过将监测电缆埋在衬砌内部，在引输水隧洞工程等高水压、高速水流等环境下也能安全使用，进一步增加了应用范围；

6、采用本发明所述的监测电缆预埋装置，在引输水隧洞重点区域(穿断层、围岩富水)预埋监测电缆，充分利用监测电缆较长的使用寿命，在上述区域已埋监测设备损坏情况下仍留有补埋和监测读数的通道，有效地提高了工程的安全性。

附图说明

图1为本发明引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置其中一个实施例的结构示意图；

图2为本发明中连接套管的结构示意图；

图3为本发明中三通套管的结构示意图；

图4为本发明中储线器的轴截面结构示意图；

图5为本发明中储线器的横断面结构示意图。

图中：1—密封盖，2—设备护管，3—连接套管，3a—隔断，4—三通套管，4a—第一端口，4b—第二端口，4c—第三端口，4d—第四端口，5—引线护管，6—密封栓，7—储线器，7a—绕线柱，7b—出线孔，7c—进线孔，7d—密封盖，8—密封圈，9—监测电缆，10—监测节点，11—隧洞围岩，12—隧洞衬砌。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置其中一个实施例的结构示意图，所述引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置包括密封盖1、设备护管2、连接套管3、三通套管4、引线护管5、密封栓6、储线器7、密封圈8(可由橡胶材料制成)、监测电缆9。

所述连接套管3具有两个端口，均为开口，中间有隔断3a(如图2所示)，用于定位并连接上下段护管。所述护管分别为设备护管2和引线护管5。

所述设备护管2有两个端口，均为开口，长度为40cm，多个设备护管2可由连接套管3相互串接接长直到设备护管2延伸到隧洞围岩11和隧洞衬砌12交界面，作为埋设监测设备的通道。所述引线护管5有两个端口，均为开口，长度为20cm，多个引线护管5可由连接套管3串接接长直到引线护管5延伸到隧洞衬砌12外，用于牵引监测电缆9到测孔外。

如图3所示，所述三通套管4包括第一端口4a、第二端口4b、第三端口4c、第四端口4d，第一端口4a和第三端口4c为竖向管的上下两端，使用连接套管3与上下分段护管连接，第二端口4b和第四端口4d为横向管的左右两端，分别采用密封栓6和储线器7的密封盖7d密闭形成监测电缆储线腔。

如图4及图5所示，所述储线器7包括绕线柱7a、设于绕线柱7a一端的密封盖7d、设于密封盖7d的进线孔7c、设于绕线柱7a且与进线孔7c连通的出线孔7b，监测电缆9外套密封圈8从密封盖7d的进线孔7c进入绕线柱7a，从出线孔7b出来沿绕线柱7a上按相同距离缠绕。绕线柱7a位于三通套管4的横向管内，横向管的外端即三通套管4的第四端口4d使用密封盖7d密封，横向管的内端即三通套管4的第二端口4b使用密封栓6密封。

所述密封栓6上设有挂钩，挂钩与监测电缆9端头连接，密封栓6可牵引监测电缆9到测孔外。

较佳的，所述监测电缆储线腔采用聚氨酯发泡剂充填，避免外壳破损后浆液流入储线腔固结电缆，有利于监测电缆的顺利取出与连接。

本发明实施例还提供了一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，包括如下步骤：

步骤一、储线器组装：监测电缆9先从隧洞监测节点10引到预埋点，监测电缆9穿过密封圈8中心孔，从储线器7中密封盖7d的进线孔7c进入绕线柱7a内部，从绕线柱7a的出线孔7b拉出监测电缆9，从绕线柱7a底部缠绕到顶部，然后将套密封圈8拧入进线孔7c；

步骤二、三通套管连接：储线器7的绕线柱7a从三通套管4第四端口4d插入三通套管4，将监测电缆9的端头连接在密封栓6的挂钩上，从三通套管4第二端口4b拧入密封栓6；

步骤三、护管安装及接长：三通套管4的上下两个端口，即第一端口4a和第三端口4c分别采用连接套管3连接引线护管5和设备护管2，引线护管5和设备护管2采用连接套管3接长。具体安装过程如下：

步骤301：第一连接套管3下端口套入三通套管4第一端口4a，引线护管5最下分段插入第一连接套管3上端口，第二连接套管3的上端口套入三通套管4第三端口4c，设备护管2最上分段插入第二连接套管3的下端口；

步骤302：上下护管接长，第三连接套管3下端口套入引线护管5最下分段，上一段引线护管5插入第三连接套管3上端口；第四连接套管3上端口套入设备护管2最上分段，下一段设备护管2插入连第四接套管3下端口；

步骤303：重复步骤202，直到引线护管5延伸到隧洞衬砌12外、设备护管2延伸到隧洞围岩11和隧洞衬砌12交界面，引线护管5顶部盖上密封盖1，设备护管2底部盖上密封盖1。

步骤四、监测电缆牵引：在设备护管2底部安装监测设备后，拧出密封栓6，牵引出监测电缆9，监测电缆9可与监测设备相互连接并埋入上三通套管4中，回填灌浆即完成安装，在隧洞监测节点10即可进行观测读数。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，其特征在于采用引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置进行，所述引水隧洞衬砌内监测电缆预埋装置包括埋设在衬砌内部的三通套管（4）、设于三通套管（4）内的储线器（7），所述储线器（7）包括绕线柱（7a）、与绕线柱（7a）连接的第一密封盖（7d），监测电缆（9）从隧洞监测节点引到预埋点并外套密封圈（8）进入储线器（7）的横向管，并沿储线器（7）的绕线柱（7a）缠绕，横向管两端使用第一密封盖（7d）和密封栓（6）密封形成密闭的储线腔，监测电缆（9）端头与密封栓（6）连接，三通套管（4）的竖向管的上下两端分别连接引线护管（5）和设备护管（2），并分段接长直到引线护管（5）延伸到隧洞衬砌（12）外、设备护管（2）延伸到隧洞围岩（11）和隧洞衬砌（12）交界面，引线护管（5）最上分段顶部和设备护管（2）最下分段底部分别使用第二密封盖（1）密封；所述储线器（7）还包括设于设于第一密封盖（7d）的进线孔（7c）、设于绕线柱（7a）且与进线孔（7c）连通的出线孔（7b），监测电缆（9）外套密封圈（8）从第一密封盖（7d）的进线孔（7c）进入绕线柱（7a），从出线孔（7b）出来沿绕线柱（7a）上缠绕；所述密封栓（6）上设有用于与监测电缆（9）端头连接的挂钩；所述三通套管（4）包括第一端口（4a）、第二端口（4b）、第三端口（4c）、第四端口（4d），第一端口（4a）和第三端口（4c）为竖向管的上下两端，使用连接套管（3）与上下分段护管连接，第二端口（4b）和第四端口（4d）为横向管的左右两端，分别采用密封栓（6）和储线器（7）的第一密封盖（7d）密闭形成监测电缆储线腔，用于放置缠绕监测电缆（9）的绕线柱（7a）；所述方法包括如下步骤：

步骤一、储线器组装：监测电缆（9）先从隧洞监测节点（10）引到预埋点，监测电缆（9）穿过密封圈（8）中心孔，从储线器（7）中第一密封盖（7d）的进线孔（7c）进入绕线柱（7a）内部，从绕线柱（7a）的出线孔（7b）拉出监测电缆（9），从绕线柱（7a）底部缠绕到顶部，然后将套密封圈（8）拧入进线孔（7c）；

步骤二、三通套管连接：储线器（7）的绕线柱（7a）从三通套管（4）的第四端口（4d）插入三通套管（4），将监测电缆（9）的端头连接在密封栓（6）的挂钩上，从三通套管（4）第二端口（4b）拧入密封栓（6）；

步骤三、护管安装及接长：三通套管（4）的上下两个端口，即第一端口（4a）和第三端口（4c）分别采用连接套管（3）连接引线护管（5）和设备护管（2），引线护管（5）和设备护管（2）采用连接套管（3）接长；

步骤四、监测电缆牵引：在设备护管（2）底部安装监测设备后，拧出密封栓（6），牵引出监测电缆（9），监测电缆（9）可与监测设备相互连接并埋入三通套管（4）中，回填灌浆即完成安装，在隧洞监测节点（10）即可进行观测读数。

2.如权利要求1所述的引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：

步骤301：第一连接套管（3）下端口套入三通套管（4）第一端口（4a），引线护管（5）最下分段插入第一连接套管（3）上端口，第二连接套管（3）的上端口套入三通套管（4）第三端口（4c），设备护管（2）最上分段插入第二连接套管（3）的下端口；

步骤302：上下护管接长，第三连接套管（3）下端口套入引线护管（5）最下分段，上一段引线护管（5）插入第三连接套管（3）上端口；第四连接套管（3）上端口套入设备护管（2）最上分段，下一段设备护管（2）插入连第四连接套管（3）下端口；

步骤303：重复步骤202，直到引线护管（5）延伸到隧洞衬砌（12）外、设备护管（2）延伸到隧洞围岩（11）和隧洞衬砌（12）交界面，引线护管（5）顶部盖上第二密封盖（1），设备护管（2）底部盖上第二密封盖（1）。

3.如权利要求1所述的引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，其特征在于：所述设备护管（2）有两个端口，均为开口，多个设备护管（2）由连接套管（3）相互串接，作为埋设监测设备的通道；所述引线护管（5）有两个端口，均为开口，多个引线护管（5）由连接套管（3）串接，用于牵引监测电缆（9）到测孔外。

4.如权利要求1所述的引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，其特征在于：三通套管（4）的竖向管的上下两端分别通过连接套管（3）连接引线护管（5）和设备护管（2），引线护管（5）和设备护管（2）采用连接套管（3）接长。

5.如权利要求1所述的引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，其特征在于：所述监测电缆储线腔采用聚氨酯发泡剂充填。

6.如权利要求1所述的引水隧洞衬砌内监测电缆预埋方法，其特征在于：密封圈（8）由橡胶材料制成。

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