CN207728372U - 一种盾构隧道管片环间压力测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种盾构隧道管片环间压力测量装置，包括：多个压力传感器；任一压力传感器设置在盾构隧道的相邻管片的管片环缝之间，以采集相邻管片的环间压力信息；多个电缆密封接头，与多个压力传感器一对一连接；集线盒，设于盾构隧道管片的钢筋笼的内弧面，以容纳多个电缆密封接头；信息采集仪器，与多个电缆密封接头连接，以实时读取盾构隧道的全部环间压力信息，得到盾构隧道管片的环间压力数据，进而实现盾构隧道管片环间压力测量。采用本实用新型的压力测量装置，能够实时、准确、直接测得盾构隧道中管片的环间压力数据，为隧道管片设计和管片环间传力大小提供准确的分析数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道工程技术和测量技术领域，尤其涉及一种盾构隧道管片环间压力测量装置。
背景技术
盾构是一种隧道掘进的专用工程机械，其横断面外形与隧道横断面外形相同，其头部可安全地开挖地层，其尾部可装配预制管片或砌块，进而可迅速地拼装成隧道永久衬砌，其中，盾构的推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。
现有的软土盾构法隧道在施工过程中由于受到盾构千斤顶推进力作用，使得隧道长时间内在全长范围存在明显的纵向压力，这种纵向压力对衬砌环与管片环间渗漏水的防治设计、隧道纵向变形控制、管片设计以及管片环间传力大小的确定具有至关重要的作用。
目前，在盾构隧道管片设计时，纵向压力的大小并不明确，通常仅按经验进行取值。但是，在工程实践中，软土盾构隧道经常发生纵向沉降过大、衬砌环缝渗漏水、甚至环间连接螺栓剪断等破坏现象，这都表明盾构隧道的纵向压力在隧道施工完成后处于动态调整过程。因此对盾构隧道纵向压力进行实时监测，得到盾构隧道管片环间纵向压力数值和变化规律具有重要意义。
然而，传统的盾构隧道管片环间纵向压力的测试方法主要采用钢筋应力计、螺栓轴力计或应变计来分别测试隧道衬砌混凝土、钢筋或纵向螺栓等材料的纵向应力或应变，然后利用物理力学关系转化得到隧道管片环间纵向压力。虽然传统的测试方法可通过物理力学关系得到隧道管片纵向压力的数值，但是，由于物理力学关系转换中容易造成误差累积和传递，使得现有的隧道管片纵向压力的测量不准确，另一方面，传统的测量方法无法对盾构隧道管片环间纵向压力变化进行实时监测，无法得到隧道管片环间纵向压力施工到运营阶段长时间的变化规律，不能为隧道管片设计和管片环间传力大小提供分析数据。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的一种盾构隧道管片环间压力测量装置能够实时、准确、直接测量盾构隧道中管片的环间压力数据，为隧道管片设计和管片环间传力大小提供准确的分析数据。
为解决上述技术问题，本实用新型的一种盾构隧道管片环间压力测量装置，包括：
多个压力传感器；其中，任一所述压力传感器设置在盾构隧道的相邻管片的管片环缝之间，以采集所述相邻管片的环间压力信息；
多个电缆密封接头，与所述多个压力传感器一对一连接；
集线盒，设于盾构隧道管片的钢筋笼的内弧面，以容纳所述多个电缆密封接头；
信息采集仪器，与所述多个电缆密封接头连接，以实时读取所述盾构隧道的全部环间压力信息，得到盾构隧道管片的环间压力数据，进而实现盾构隧道管片环间压力测量。
与现有技术相比，本实用新型的盾构隧道管片环间压力测量装置通过在盾构隧道的相邻管片的管片环缝之间设置压力传感器来直接采集相邻管片环间压力信息，将压力传感器与电缆密封接头连接以作防水保护，将电缆密封接头引入集线盒便于对电缆密封接头进行集中设置及安装，进而使得信息采集仪器通过电缆密封接头与压力传感器连接，可实时读取压力传感器采集的环间压力信息，得到准确的环间压力数据，为隧道管片设计和管片环间传力大小提供准确的分析数据；同时，由于压力传感器1通过电缆密封接头与信息采集仪器连接，且电缆密封接头容纳于集线盒中，避免在管片浇筑养护时损坏该压力测量装置。
作为上述方案的改进，任一所述压力传感器安装于所述相邻管片中的第一管片，所述第一管片为所述相邻管片中的任意一个，所述压力传感器的探测头顶部与所述第一管片的环缝顶端对齐，所述压力传感器的探测头朝向所述相邻管片中的第二管片，所述第二管片为所述相邻管片中的另一个。
作为上述方案的改进，在所述第一管片的环缝处设置有安装构件，所述安装构件焊接于所述第一管片的钢筋笼上，使得任一所述压力传感器固设于所述安装构件中。
作为上述方案的改进，任一所述压力传感器与对应的电缆密封接头之间通过第一导线连接，所述第一导线沿所述第一管片的钢筋笼固定走线；任一所述电缆密封接头通过第二导线与所述信息采集仪器连接。
作为上述方案的改进，所述集线盒包括本体和盖体；其中，
所述本体的底面设置有进线口，所述本体的内壁顶端设有内螺纹；
所述盖体的外壁底部设有外螺纹，所述本体与所述盖体的接触处设置有密封圈。
作为上述方案的改进，所述压力传感器包括振弦式压力传感器或薄膜压力传感器。
作为上述方案的改进，所述信息采集仪器设有显示屏，以显示所述环间压力数据。
作为上述方案的改进，所述盾构隧道管片环间压力测量装置，还包括：
电源，与所述信息采集仪器连接，以对所述信息采集仪器供电；
所述信息采集仪器集成有电压转换器，所述电压转换器与所述多个压力传感器和所述显示屏分别连接，以实现供电。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的一种盾构隧道管片环间压力测量装置的结构示意图。
图2是本实用新型实施例1中压力测量装置的布设示意图。
图3是本实用新型实施例1中安装构件与压力传感器的布设示意图。
图4是本实用新型实施例1中压力传感器在A-A’截面的布设示意图。
图5是本实用新型实施例1中压力传感器在B-B’截面的布设示意图。
图6是本实用新型实施例1中集线盒的结构示意图。
图7是本实用新型实施例1中信息采集仪器与压力传感器的接线示意图。
图8是实用新型实施例1中设置有电源、显示屏和电压转化器的结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合具体实施例和附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
如图1所示，本实用新型的一种盾构隧道管片环间压力测量装置包括：多个压力传感器1；其中，任一压力传感器1设置在盾构隧道的相邻管片的管片环缝之间，以采集相邻管片的环间压力信息；多个电缆密封接头2，与多个压力传感器1一对一连接，压力传感器1可以是具有高可靠性、高灵敏度、温度影响小的振弦式压力传感器或薄膜压力传感器；集线盒3，焊接于管片的钢筋笼的内弧面且避开管片的注浆孔和吊装孔，以容纳多个电缆密封接头2；信息采集仪器4，与多个电缆密封接头2连接，以实时读取盾构隧道的全部环间压力信息，得到管片的环间压力数据，进而实现盾构隧道的管片环间压力测量。
下面以本实用新型的压力测量装置采用振弦式压力传感器为例，对盾构推进时管片的环间压力测量过程进行说明。
在管片拼装完成后，将信息采集仪器4与电缆密封接头2连接，通过信息采集仪器4实时读取环间压力信息，得到环间压力数据；其中，环间压力数据通过公式得到，式中，P为压力值，K为信息采集仪器4的仪器率定系数，f0为振弦式压力传感器的采集到的初始频率，fi为管片受荷后振弦式压力传感器采集的到频率。
与现有技术相比，本实用新型的盾构隧道管片环间压力测量装置通过在盾构隧道的相邻管片的管片环缝之间设置压力传感器1来直接采集相邻管片环间压力信息，将压力传感器1与电缆密封接头2连接以作防水保护，将电缆密封接头2引入集线盒3便于对电缆密封接头2进行集中设置及安装，进而使得信息采集仪器4通过电缆密封接头2与压力传感器1连接，可实时读取压力传感器1采集的环间压力信息，得到准确的环间压力数据，为隧道管片设计和管片环间传力大小提供准确的分析数据；同时，由于压力传感器1通过电缆密封接头2与信息采集仪器4连接，且电缆密封接头2容纳于集线盒3中，避免在管片浇筑养护时损坏该压力测量装置。
下面结合图2～7对本实用新型的压力测量装置的布设方式进行说明。
如图2～4所示，为实现盾构隧道管片环间压力的准确测量，任一压力传感器1安装于相邻管片中的第一管片100，第一管片100为相邻管片中的任意一个，压力传感器1的探测头顶部与第一管片100的环缝102顶端对齐，确保压力传感器1的探测头顶部不超出第一管片100的环缝的端面，压力传感器1的探测头朝向相邻管片中的第二管片，第二管片为相邻管片中的另一个。优选地，由于盾构隧道管片的环间压力是由盾构的推进产生，为提高压力信息的采集精度且避免千斤顶损坏压力传感器1，压力传感器1安装在第一管片100的第一环缝中，其中，该第一环缝的朝向与盾构推进方向相反。
进一步地，为了加强对压力传感器的保护，如图2、图3和图5所示，在第一管片100的环缝102处设置有安装构件5，安装构件5焊接于第一管片100的钢筋笼101上，使得任一压力传感器1固设于安装构件5中。
优选地，为了提高连线的灵活性以及对导线起到保护作用，如图2和图7所示，该压力测试装置中，任一压力传感器1与对应的电缆密封接头2之间通过第一导线6连接，第一导线6沿第一管片100的钢筋笼101固定走线；任一电缆密封接头2通过第二导线7与信息采集仪器4连接，使得当信息采集仪器4需读取环间压力信息时，通过第二导线7与对应的电缆密封接头2连接来实现读取；同时，当信息采集仪器4不需要读取环间压力信息时，可断开第二导线7与电缆密封接头2的连接，便于对信息采集仪器4和第二导线7进行收纳。
优选地，为了进一步对电缆密封接头2进行防水保护，如图6所示，本实用新型的集线盒3包括本体31和盖体32；其中，本体31的底面设置有进线口311，使得电缆密封接头2从进线口311接入集线盒3中；本体31的内壁顶端设有内螺纹312，盖体32的外壁底部设有外螺纹321，本体31与盖体32的接触处设置有密封圈322，进而使得集线盒3具有较好密封性，以容纳电缆密封接头2。
如图8所示，优选地，信息采集仪器4设有显示屏41，以显示环间压力数据；信息采集仪器4可以是手持式信息采集仪器4。
该压力测量装置还包括：电源8，与信息采集仪器4连接，以对信息采集仪器4供电；信息采集仪器4集成有电压转换器42，电压转换器42与多个压力传感器1和显示屏41分别连接，以实现供电。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，包括：
多个压力传感器；其中，任一所述压力传感器设置在盾构隧道的相邻管片的管片环缝之间，以采集所述相邻管片的环间压力信息；
多个电缆密封接头，与所述多个压力传感器一对一连接；
集线盒，设于盾构隧道管片的钢筋笼的内弧面，以容纳所述多个电缆密封接头；
信息采集仪器，与所述多个电缆密封接头连接，以实时读取所述盾构隧道的全部环间压力信息，得到盾构隧道管片的环间压力数据，进而实现盾构隧道管片环间压力测量。
2.如权利要求1所述的盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，任一所述压力传感器安装于所述相邻管片中的第一管片，所述第一管片为所述相邻管片中的任意一个，所述压力传感器的探测头顶部与所述第一管片的环缝顶端对齐，所述压力传感器的探测头朝向所述相邻管片中的第二管片，所述第二管片为所述相邻管片中的另一个。
3.如权利要求2所述的盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，在所述第一管片的环缝处设置有安装构件，所述安装构件焊接于所述第一管片的钢筋笼上，使得任一所述压力传感器固设于所述安装构件中。
4.如权利要求2所述的盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，任一所述压力传感器与对应的电缆密封接头之间通过第一导线连接，所述第一导线沿所述第一管片的钢筋笼固定走线；任一所述电缆密封接头通过第二导线与所述信息采集仪器连接。
5.如权利要求1所述的盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，所述集线盒包括本体和盖体；其中，
所述本体的底面设置有进线口，所述本体的内壁顶端设有内螺纹；
所述盖体的外壁底部设有外螺纹，所述本体与所述盖体的接触处设置有密封圈。
6.如权利要求1所述的盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，所述压力传感器包括振弦式压力传感器或薄膜压力传感器。
7.如权利要求1所述的盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，所述信息采集仪器设有显示屏，以显示所述环间压力数据。
8.如权利要求7所述的盾构隧道管片环间压力测量装置，其特征在于，还包括：
电源，与所述信息采集仪器连接，以对所述信息采集仪器供电；
所述信息采集仪器集成有电压转换器，所述电压转换器与所述多个压力传感器和所述显示屏分别连接，以实现供电。
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