CN112360559B - 一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统及方法，其技术方案为：包括第一弱电导线、弱电导线束，第一弱电导线与弱电导线束中的任一导线通过若干遇水导电棉线连接，以在发生渗漏水时形成通路；第一弱电导线、弱电导线束连接信号编码器，信号编码器通过隧道信号线连接监测信息采集站，采集站信息最终传递到地铁监控中心。本发明能够及时准确的发现盾构隧道管片接缝处渗漏水部位，及早发现渗漏水害，并针对性的治理，从而提高维修效率。

Description

一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通工程领域，尤其涉及一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统及方法。

背景技术

在隧道建设完成后，特别是在富水大断面盾构隧道中，由于地下水丰富、水压大或管片接缝长，极易出现密封垫密封不严，管片接缝局部出现渗漏水现象。

发明人发现,当前监测管片接缝渗漏水通常采用的监测传感器往往价格不菲，所以不可能每个管片接缝都装一个传感器来监测管片初期渗漏水。因此从目前技术来看，管片渗漏水前期不易监测，只能是隧道出现大面积渗漏水后才被发现，然而这种情况下处理起来十分麻烦，成本较高费时费力，不能防水治水于未然。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统及方法，能够及时准确的发现盾构隧道管片接缝处渗漏水部位，从而提高维修效率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统，包括第一弱电导线、弱电导线束，第一弱电导线与弱电导线束中的任一导线通过若干遇水导电棉线连接，以在发生渗漏水时形成通路；第一弱电导线、弱电导线束连接信号编码器，信号编码器通过隧道信号线连接监测信息采集站，并最终传递到地铁监控中心。

作为进一步的实现方式，还包括第二弱电导线、电极，电极一端与第二弱电导线相连，另一端连接第三弱电导线、第四弱电导线。

作为进一步的实现方式，所述第三弱电导线、第四弱电导线远离电极一端连接遇水导电棉线。

作为进一步的实现方式，所述第二弱电导线连接信号编码器。

作为进一步的实现方式，所述第一弱电导线一端连接隧道信号线，另一端连接信号编码器。

作为进一步的实现方式，所述监测信息采集站能够将获取的信号编码器中的信息以无线方式传输至隧道监控平台。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测方法，采用所述的渗漏水实时监测系统，包括：将渗漏水实时监测系统安装于管片之间的防水层内，第一弱电导线、弱电导线束、第二弱电导线设置于管片之间的环向连接缝处，第三弱电导线、第四弱电导线和电极设置于纵向连接缝处。

作为进一步的实现方式，对管片、遇水导电棉线和信号编码器预先进行编码。

作为进一步的实现方式，所述信号编码器通过隧道信号线连接监测信息采集站，每隔50-100环管片设置一个监测信息采集站。

作为进一步的实现方式，一个信号编码器设有多个导线接口，每个接口对应一个遇水导电棉线。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式监测系统包括弱电导线、弱电导线束及电极，当渗漏水发生时，使第一弱电导线与弱电导线束的导线之间呈现出通路状态，电缆信息能够通过弱电导线传输至信号编码器，信号编码器将信息传输给监测信息采集站，监测信息采集站向外发射信号，将信号传输给隧道监控平台，以快速、准确的获悉渗漏水发生的部位及范围；

(2)本发明的一个或多个实施方式的监测系统能够及时监测到初期渗漏水的位置和范围，从而避免盾构隧道发生大面积渗漏水时影响盾构隧道的正常使用和承载能力，对富水超大断面盾构隧道防水具有重要意义。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的盾构隧道管片结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的管片结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的导电监测原理图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的监测点矩阵分布原理图

其中，1-管片，2-纵向插筋，3-第一环向螺栓孔，4-第二环向螺栓孔，5-遇水导电棉线，6-信号编码器，7-第二弱电导线，8-弱电导线束，9-第一弱电导线，10-电极，11-监测信息采集站，12-隧道信号线，13-第三弱电导线，14-第四弱电导线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

遇水导电棉线：采用遇水导电材料制成的棉线。

实施例一：

本实施例提供了一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统，设置于管片1的防水层内部，防水层设置在相邻管片1之间的环向连接缝、纵向连接缝处。如图1所示，管片1沿周向连接成圆环，多个圆环沿纵向形成空心圆柱结构。

进一步的，管片1纵向通过纵向插筋2和与其相适配的纵向插筋孔插接。所述防水层采用防水卷材，为了充分保证防水层的防水效果，防水层必须紧密搭接；即环向连接缝和纵向连接缝处的防水层彼此搭接在一起。

管片1两端分别开设有若干第二环向螺栓孔4，管片1内表面开设有若干第一环向螺栓孔3，沿环向分布的相邻管片1之间通过在第二环向螺栓孔4中设置螺栓实现连接。管片1内侧通过在第一环向螺栓孔3中插入螺栓实现与相邻层的连接。

进一步的，如图2和图3所示，本实施例渗漏水实时监测系统包括第一弱电导线9、弱电导线束8、第二弱电导线7、第三弱电导线13、第四弱电导线14、电极13、遇水导电棉线5和信号编码器6，其中，第一弱电导线9、弱电导线束8和第二弱电导线7间隔设置于环向连接缝，且相互平行。第三弱电导线13、第四弱电导线14设置于纵向连接缝，且二者相互平行。

考虑到纵向连接缝位置的特殊性，在管片1环向设置第二弱电导线7和电极13，所述第二弱电导线7与电极13一端相连，电极13另一端与相互平行的第三弱电导线13、第四弱电导线14一端相连，第三弱电导线13、第四弱电导线14另一端连接遇水导电棉线5；以便遇水导电棉线5的渗漏水信号及时准确被信号编码器6捕捉到。

进一步的，第一弱电导线9、第二弱电导线7的一端连接隧道信号线12，另一端连接信号编码器6。弱电导线束8具有多根导线，每一根导线均通过若干遇水导电棉线5与第一弱电导线9连接；且弱电导线束8连接信号编码器6。遇水导电棉线5在遇水前不导电，遇水浸湿后导电，以使第一弱电导线9与弱电导线束8中某一个或多个导线连通。

在本实施例中，每个管片1环向接缝处布置2处遇水导电棉线5，管片1组成的每个圆环约12处；每个管片1纵向接缝处布置一处遇水导电棉线5，一环管片1约6处。可以理解的，在其他实施例中，遇水导电棉线5布设数量也可以是其他数值，具体根据实际施工需要而定。使用时，对遇水导电棉线5预先编号，同时每条连接缝也单独编号。

所述信号编码器6通过隧道信号线12连接监测信息采集站11，每隔50-100环管片设置一个监测信息采集站11。监测信息采集站11具有数据处理模块和数据传输模块，用于收集相邻50-100环管片渗漏水信号信息并将信息传输给隧道监控平台。

每一环管片1，每一环向连接缝、纵向连接缝，每一遇水导电棉线5以及每一信号编码器6都进行编号，对信号编码器6进行编号G1，G2,G3......如图4所示，在本实施例中，环向连接缝每个管片1布置两道遇水导电棉线5，对每一道遇水导电棉线5进行编号GH1-1，GH1-2,GH1-3......GHn-m,其中G代表管片、H代表着环向连接缝，GH1代表第一道管片环向连接缝，-后面的数字表示这一环中哪个位置的遇水导电棉线5，由于一环中有六个管片，m取到12即可。

纵向连接缝每个管片1布置一道遇水导电棉线5，并对其进行编号GZ1-1，GZ1-2,GZ1-3......GZn-m，其中G代表管片、Z代表着纵向连接缝，GZ1代表第一道管片纵向连接缝，-后面的数字表示这一环中哪个位置的遇水导电棉线5，由于一环中有六个管片1，m取到6即可。

当渗漏水发生时，由于遇水导电棉线5吸水会导电，多根遇水导电棉线5遇水导电，它们相当于多个开关，其所在线路达呈通路状态，信号编码器6可以记录下遇水导电棉线5的编号信息，并将信息通过隧道信号线12传输给监测信息采集站11，监测信息采集站11以无线方式将信息传输给隧道监控平台，能够及时准确的发现渗漏水部位，从而避免盾构隧道发生大面积渗漏水，对富水超大断面盾构隧道防水具有重要意义。

实施例二：

本实施例提供了一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测方法，首先将渗漏水实时监测系统安装于盾构隧道管片之间的防水层内，防水层设置在管片接缝的凹槽内，具体的，将第一弱电导线9、弱电导线束8、第二弱电导线7设置于管片1的环向连接缝位置，并在第一弱电导线9与弱电导线束8之间间隔设置遇水导电棉线5。

在管片1的纵向连接缝固定第三弱电导线13、第四弱电导线14和电极10，第三弱电导线13、第四弱电导线14的一端连接遇水导电棉线5，另一端通过电极10连接第二弱电导线7。

对管片1、遇水导电棉线5、信号编码器6预先进行编码，环向连接缝中，遇水导电棉线5为GH1-1，GH1-2,GH1-3......GHn-m,其中G代表管片、H代表着环缝，GH1代表第一道管片环缝，-后面的数字表示这一环中哪个位置的遇水导电棉线5，由于一环中有六个管片，m取到12即可。

纵向连接缝中，遇水导电棉线5为GZ1-1，GZ1-2,GZ1-3......GZn-m，特别指出,其中G代表管片、Z代表着纵缝，GZ1代表第一道管片纵缝，-后面的数字表示这一环中哪个位置的遇水导电棉线5，由于一环中有六个管片，m取到6即可。

信号编码器6监测其所在管片环遇水导电棉线5导电信号，特别地一个信号编码器6设有多个弱电导线束8以及弱电导线接口，每一个接口对应一个遇水导电棉线5。当某一遇水导电棉线5遇水后，其所在电路达到通路状态，信号编码器6立即捕捉到遇水导电棉线5编码信息，将此信息通过隧道信号线12传输给监测信息采集站11，监测信息采集站11将此信息以无线形式传输给隧道监控平台，以得到渗漏水发生的范围和位置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统，其特征在于，包括第一弱电导线、弱电导线束，第一弱电导线与弱电导线束中的任一导线通过若干遇水导电棉线连接，以在发生渗漏水时形成通路；第一弱电导线、弱电导线束连接信号编码器，信号编码器通过隧道信号线连接至监测信息采集站，并最终传递到地铁监控中心，所述第一弱电导线一端连接隧道信号线，另一端连接信号编码器。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统，其特征在于，还包括第二弱电导线、电极，电极一端与第二弱电导线相连，另一端连接第三弱电导线、第四弱电导线，所述第三弱电导线、第四弱电导线远离电极一端连接遇水导电棉线，所述第二弱电导线连接信号编码器。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测系统，其特征在于，所述监测信息采集站能够将获取的信号编码器中的信息以无线方式传输至隧道监控平台。

4.一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一所述的渗漏水实时监测系统，包括：将渗漏水实时监测系统安装于管片之间的防水层内，第一弱电导线、弱电导线束、第二弱电导线设置于管片之间的环向连接缝处，第三弱电导线、第四弱电导线和电极设置于纵向连接缝处。

5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测方法，其特征在于，对管片、遇水导电棉线和信号编码器预先进行编码。

6.根据权利要求5所述的一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测方法，其特征在于，所述信号编码器通过隧道信号线连接监测信息采集站，每隔50-100环管片设置一个监测信息采集站。

7.根据权利要求6所述的一种盾构隧道管片接缝渗漏水实时监测方法，其特征在于，一个信号编码器设有多个导线接口，每个接口对应一个遇水导电棉线。

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