CN214062990U - 一种盾构管片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾构管片，由多个盾构单元依次拼接而成；每个所述盾构单元由多块预制管片拼接而成；其特征在于，相邻两个盾构单元的贴合面上设置有至少一组感应装置；所述感应装置包括配合使用的主感应器和从感应器，且所述主感应器和所述从感应器分别安装于相邻两块预制管片的两个贴合面上，且位置相对。本实用新型采用三维无线感应器进行管片错台监测，结构简单、监测有效，采用内置蓄电池供电、无线自组网通讯，可以避免在隧洞内敷设通讯、电源线缆，不受隧洞内交叉施工的影响。

Description

一种盾构管片

技术领域

本实用新型涉及岩土工程安全监测，特别是一种盾构管片。

背景技术

管片错台是盾构隧洞安全监测的重要内容之一。预制的混凝土管片是盾构隧洞用来承受外水压力的主要结构，因地质条件差异、施工灌浆的配比、压力、盾构机推进时间等影响，环向管片之间的不均匀沉降或上浮将导致管片间错台。错台严重的情况下将影响管片对外水的隔离，轻则影响水质，重则破坏隧洞结构安全，因此，监测并控制管片错台程度，是盾构隧洞安全监测的重要内容之一。盾构隧洞管片拼装结构如图1所示，每环管片由7个管片拼接而成，每环长度按照1.6m计，对几十上百公里的隧洞而言，存在大量的管片间错台需要测量。

盾构管片结构如图1所示。盾构管片由多环管片1拼接而成，每一环管片（即一个盾构单元）结构如图2所示，其由多个如图3所示的预制管片3拼接而成。

管片错台当前尚无很合适的监测方式。管片间变形为三维变形，可能存在上下、左右方向错台变形，同时管片间的开合度也会发生变化。管片之间的变形一般发生在施工初期，因此前期施工完成的管片错台不再需要测量。管片错台观测常常采用人工巡查、尺子测量的方式，在错台量小的情况下采用水准仪人工测量，人工观测存在工作量大、实时性差，施工干扰等。在重要部位，会设置少量的测缝计实现自动化监测，但由于错台发生位置不可预见、方向不缺定，导致测缝计安装结构复杂或监测数据失真。同时测缝计安装需要在管片上打孔固定，这将方式破坏管片表面的保护层，严格来说，这对管片的使用寿命是有不利影响的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种结构简单、监测有效的盾构管片。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种盾构管片，由多个盾构单元依次拼接而成；每个所述盾构单元由多块预制管片拼接而成；其特征在于，相邻两个盾构单元的贴合面上设置有至少一组感应装置；所述感应装置包括配合使用的主感应器和从感应器，且所述主感应器和所述从感应器分别安装于相邻两块预制管片的两个贴合面上，且位置相对。

本实用新型采用感应器进行管片错台监测，安装结构简单，可以避免在隧洞内敷设通讯、电源线缆，满足隧洞内交叉施工的要求。

为了进一步提高监测精度，相邻两个盾构单元的贴合面上均匀布置有四组所述感应装置。

为了保证可以监测到纵向所有管片的错位，相邻两个盾构单元的每个所述预制管片上均设置有所述感应装置。

为了监测同一盾构单元上管片的错位，对于任一所述盾构单元，该盾构单元的相邻两块预制管片的贴合面上设置有所述感应装置。

所述主感应器、从感应器安装于对应预制管片的安装孔内，且所述感应器表面与所述预制管片贴合面齐平，便于管片的安装和密封连接。在管片表面预留感应器安装孔，避免管片表面后期开孔，无需破怪管片表面的保护层，不影响管片使用寿命。

所述主感应器、从感应器均与数据采集网关通信；所述数据采集网关与云服务器通信。所述云服务器与移动终端通信。将信息上传到云平台，通过手机短信、电话（移动终端）向预先设定的相关管理人员报警。

为了保证感应器的数据可以被数据采集网关采集到，所述数据采集网关与所述主感应器、从感应器之间的距离均小于20m。

所述主感应器包括设置于从感应器附近的干簧管；所述干簧管两端分别与蓄电池、指示灯连接；所述指示灯与无线射频模块连接。

所述指示灯与所述无线射频模块之间接有光电隔离模块。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：

（1）采用三维无线感应器进行管片错台监测，结构简单、监测有效，采用内置蓄电池供电、无线自组网通讯，可以避免在隧洞内敷设通讯、电源线缆，不受隧洞内交叉施工的影响。

（2）感应器可以同时实现管片间的三维变形定性监测，结构简单，适合隧洞内有限空间施工。

（3）感应器与数据采集网关通信，可以方便的实现大批量管片的错台监测。

（4）在管片表面预留感应器安装孔，可以避免安装时破坏管片表面的保护涂层，监测设备可以方便地取下到另一个管片处使用，节约工程投资。

附图说明

图1为盾构管片结构示意图；

图2为盾构单元结构示意图；

图3为预制管片结构示意图；

图4为本实用新型实施例感应器安装结构图；

图5为本实用新型实施例一组感应装置安装主视图；

图6为图5的左视图；

图7为图5的俯视图；

图8为本实用新型实施例感应装置监测时的主视图；

图9为图8的俯视图；

图10为本实用新型实施例监测系统拓扑结构图；

图11为本实用新型实施例感应器电路原理图。

具体实施方式

如图4～图7所示，本实用新型实施例在盾构管片预制时预留感应器位置，放入感应器4就可以进行管片错台监测。本实用新型的感应器采用无线三维感应器，当每对感应器间距离大于15mm时，内置电路启动报警灯，同时以无线方式自动向测量通讯网关发送报警，网关收到报警信息后，通过4G通讯方式，将报警信息发送到云平台，云平台即发送到相应工程管理人员的移动终端，实现管片错台报警。通过巡视人员现场检查，读取感应器表面绘制的刻度，读取管片的上下、前后的变形量、开合度方向的变形量可以用便携尺量取。

本实施例中，在管片预制过程中，预留感应器安装位置，感应器与管片一体化设计。

主感应器41防水密封，如图11，主感应器内置报警灯（指示灯）、开关电路（干簧管）、无线通讯模块（即无线射频电路）、电池（蓄电池组）等，蓄电池给报警灯、开关电路、无线通讯模块供电，当每对感应器间距离大于15mm时，由无线通讯模块发送报警信息。具体工作过程为：磁铁（从感应器）在A位置时，靠近干簧管，干簧管常闭触点C触点接通，报警电路不动作。当磁铁与干簧管的距离拉大运动到B位置时，干簧管常闭触点C断开，B触点导通，指示灯点亮，同时无线射频电路工作，向接收机（数据采集网关）报送出错信息。即，当从感应器与钢簧管的距离保持在15mm内时，钢簧管处于断开状态，一旦磁体与钢簧管分离的距离超过15mm，钢簧管就会闭合，造成短路，报警指示灯亮的同时向数据采集网关发送报警信号。正常工作时报警灯关闭，报警状态下开启报警灯。副感应器42（从感应器）防水密封，从感应器可以采用磁铁。光电隔离部分的作用是把传感电路部分和数据发送部分（即无线射频部分）隔开，防止无线射频部分干扰传感电路。

如图8、9所示，主、从感应器表面绘制水平、垂直刻度，精确到1mm，并设置指示标记。

主、副感应器间距离大于15mm时，启动报警。

每两环相邻管片（即每个相邻的盾构单元）的贴合面均匀设置四组感应装置（例如，分别设置于贴合面底部、顶部、左右两侧）。当然，在不考虑安装成本的前提下，也可以在相邻两个盾构单元的所有管片贴合面都设置感应器。

本实施例中，还可以在盾构单元的相邻两块预制管片的贴合面上设置感应装置。

报警感应器（所有的主感应器与从感应器）与数据采集网关用一对多的无线自组网，单个数据采集网关可以同时接受最多120个感应器报警，数据采集采集网关采用4G无线通讯，将管片状态、报警信息发送到云端，移动短信实现即时发送相关人员。

本实用新型实施例工作原理如下：

①在管片预制工厂内，管片模具上预留感应器安装孔10cm×5cm×5cm（安装孔的尺寸与感应器的尺寸匹配），使感应器（主感应器与从感应器）表面与管片平。

②盾构隧洞掘进过程中，当拼装的管片露出盾构机端部时，在后续施工没有影响时，尽早按照预留的方向将无线三维感应器用玻璃胶粘贴在安装孔内，不破坏管片表面的防腐涂层。

③每对感应器安装时，表面的刻度应与管片接缝2平行，主、副感应器距离在5mm之内，且使感应器表面绘制的刻度零点与指示标识一致。测试主、副感应器间的三个方向（三个方向如图3所示，以感应器安装位置为参考，三个方向分别为环向、轴向和法向）中任意一个方向的距离在大于15mm时进入报警状态，指示灯亮，判断感应器与数据采集网关通讯是否正常。

④安装数据采集网关（如图10），与感应器之间的距离控制在20m之内，测试与各个感应器通讯正常，测试与云平台的通讯是否正常。

⑤安装完成后，从主、副感应器表面绘制刻度读取二个方向的错动值，用尺子量取两者之间的开合度，作为初始值。

⑥随着盾构机向前掘进，若主、副感应器之间的三个方向距离发生变化，则感应器主动与数据采集网关报警，后者通过4G通讯将信息上传到云平台，通过手机短信、电话向预先设定的相关管理人员报警。

⑦随着盾构机向前掘进，当管片整体基本稳定，发生错台的概率不大时，可以将感应器、数据采集设备向隧洞内部迁移，实现监测设备的复用，节约工程投资。

Claims (10)

1.一种盾构管片，由多个盾构单元依次拼接而成；每个所述盾构单元由多块预制管片拼接而成；其特征在于，相邻两个盾构单元的贴合面上设置有至少一组感应装置；所述感应装置包括配合使用的主感应器和从感应器，且所述主感应器和所述从感应器分别安装于相邻两块预制管片的两个贴合面上，且位置相对。

2.根据权利要求1所述的盾构管片，其特征在于，相邻两个盾构单元的贴合面上均匀布置有四组所述感应装置。

3.根据权利要求1所述的盾构管片，其特征在于，相邻两个盾构单元的每个所述预制管片上均设置有所述感应装置。

4.根据权利要求1所述的盾构管片，其特征在于，对于任一所述盾构单元，该盾构单元的相邻两块预制管片的贴合面上设置有所述感应装置。

5.根据权利要求1～4之一所述的盾构管片，其特征在于，所述主感应器、从感应器安装于对应预制管片的安装孔内，且所述感应器表面与所述预制管片贴合面齐平。

6.根据权利要求1～4之一所述的盾构管片，其特征在于，所述主感应器、从感应器均与数据采集网关通信；所述数据采集网关与云服务器通信。

7.根据权利要求6所述的盾构管片，其特征在于，所述云服务器与移动终端通信。

8.根据权利要求6所述的盾构管片，其特征在于，所述数据采集网关与所述主感应器、从感应器之间的距离均小于20m。

9.根据权利要求1～4之一所述的盾构管片，其特征在于，所述主感应器包括设置于从感应器附近的干簧管；所述干簧管两端分别与蓄电池、指示灯连接；所述指示灯与无线射频模块连接。

10.根据权利要求9所述的盾构管片，其特征在于，所述指示灯与所述无线射频模块之间接有光电隔离模块。

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