CN218407544U - 一种盾构管片壁后注浆实时监测系统 - Google Patents

Abstract

一种盾构管片壁后注浆实时监测系统，以实现便捷、准确的实时监测，有效简化注浆监测流程。包括三维工程雷达、位移传感器、光纤光栅传感器、电子位移计和传感器信号处理器；所述三维工程雷达安装在导轨上，导轨通过支架固定设置在盾尾台车上，架设在隧道上方45°至135°范围内；所述位移传感器设置在盾构面管片的顶部及底部，用于监测盾构掘进后盾构管片顶部及底部的位移变化；所述光纤光栅传感器均匀分布在盾构面管片上，实时监测注浆压力；所述电子位移计沿隧道轴线布置在盾构上方的地表处，用于监测盾构开挖后的地表沉降；所述传感器信号处理器与三维工程雷达、位移传感器、光纤光栅传感器电子位移计连接，接收并处理监测数据。

Description

一种盾构管片壁后注浆实时监测系统

技术领域

实用新型涉及盾构隧道施工在线监测技术领域，具体是一种盾构管片壁后注浆实时监测系统。

背景技术

盾构工法凭借其施工安全、快速、劳动强度低和对周围环境影响小等优点，广泛应用于地铁、电力通讯、上下水道等隧道工程施工中。盾构施工中难免会引起地表沉降和土体坍塌，而控制地表沉降的关键在于对管片背部建筑空隙的有效充填。管片壁后注浆需要在盾构向前推进、管片背部建筑空隙形成的同时进行，浆液在空隙形成的瞬间及时填充，从而使周围土体及时获得支撑。然而，在注浆过程中经常发生浆液堵管、泄露等问题，同时还面临浆液进入盾尾间隙后，浆液与土体、管片相互作用以及浆液固结硬化过程和后期填充效果的评估等诸多难题。如何控制盾构管片壁后注浆质量，保证隧道的安全施工和正常运营仍是施工人员亟待解决的难题。针对盾构管片壁后注浆施工中存在的诸多安全隐患，强化对壁后注浆的管理，对盾构管片壁后注浆过程实施实时监测具有较好的社会及经济效益。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种盾构管片壁后注浆实时监测系统，以实现便捷、准确的实时监测，有效简化注浆监测流程。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种盾构管片壁后注浆的实时监测系统，其特征是：包括三维工程雷达、位移传感器、光纤光栅传感器、电子位移计和传感器信号处理器；所述三维工程雷达安装在导轨上，导轨通过支架固定设置在盾尾台车上，架设在隧道上方45°至135°范围内；所述位移传感器设置在盾构面管片的顶部及底部，用于监测盾构掘进后盾构管片顶部及底部的位移变化；所述光纤光栅传感器均匀分布在盾构面管片上，实时监测注浆压力；所述电子位移计沿隧道轴线布置在盾构上方的地表处，用于监测盾构开挖后的地表沉降；所述传感器信号处理器与三维工程雷达、位移传感器、光纤光栅传感器电子位移计连接，接收并处理监测数据。

还包括上位机和下位机，传感器信号处理器通过有线网络或者无线网络将监测数据传递至上位机，上位机对接收到的监测数据进行分析、展示，并根据分析结果向下位机发出管理指令，由下位机控制警报器是否发出预警警报。

本实用新型的有益效果是，在盾构机盾尾台车上安装设备运行轨道，通过软件编程控制使得三维工程雷达能够沿着导轨方向进行周期性的来回扫描管片后方的注浆层状况；监测装置由三维工程雷达、位移传感器、光纤光栅传感器和电子位移计共同组成，位移传感器用于监测盾构掘进后盾构管片顶部及底部的位移变化，光纤光栅传感器用于实时监测压力，电子位移计用于监测盾构开挖后的地表沉降；三维工程雷达和传感器信号处理器所接收和处理的监测数据通过上位机进行分析处理，能够全面了解盾构隧道注浆过程中，地面沉降、衬砌稳定性、间隙密实性、盾尾密封性及管片沉降等情况，发现数据异常时则及时通过警报器发出警报；该监测系统对于盾构管片壁后注浆的监测相比于传统监测系统，具有简便、准确、成本低廉等优势，对于保证工程安全和质量，提高隧道施工效率有一定的指导作用。

附图说明

图1是本实用新型一种盾构管片壁后注浆实时监测系统的整体示意图；

图2是本实用新型一种盾构管片壁后注浆实时监测系统中三维工程雷达的设置位置示意图；

图3是本实用新型一种盾构管片壁后注浆实时监测系统中主要构件的设置位置示意图；

图4是是本实用新型一种盾构管片壁后注浆实时监测系统原理框图。

图中示出主要构件名称及所对应的标记：三维工程雷达1，导轨2，支架3，位移传感器4，光纤光栅传感器5，电子位移计6，传感器信号处理器7，警报器8，移动电源9，盾构面管片10、计算机A、上位机B、下位机C，盾尾台车D。

具体实施方式

下面结合附图和实用例对本实用新型作详细的说明。

参照图1，在盾构隧道施工过程中，盾构开挖直径大于隧道管壁外径，管片安装后盾构继续前进，盾尾逐渐脱离管片使得管片与地层间形成盾尾间隙，需要采用壁后注浆的方法来填充盾尾间隙，有效防止围岩松动、管片沉浮、管片漏水，控制地面沉降。

参照图1、图2和图3，本实用新型一种盾构管片壁后注浆的实时监测系统包括三维工程雷达1、位移传感器4、光纤光栅传感器5、电子位移计6和传感器信号处理器7。所述三维工程雷达1安装在导轨2上，导轨2通过支架3固定设置在盾尾台车D上，架设在隧道上方45°至135°范围内，通过软件编程控制使得三维工程雷达1能够沿着导轨2方向进行周期性的来回扫描管片后方的注浆层状况。所述位移传感器4设置在盾构面管片10的顶部及底部，用于监测盾构掘进后盾构管片顶部及底部的位移变化，即对盾构管片浮沉情况进行监测。所述光纤光栅传感器5均匀分布在盾构面管片10上，实时监测注浆压力，找出压力异常点，对可能发生浆液泄漏的地方做出安全警示。所述电子位移计6沿隧道轴线布置在盾构上方的地表处，用于监测盾构开挖后的地表沉降。所述传感器信号处理器7与三维工程雷达1、位移传感器4、光纤光栅传感器5电子位移计6 连接，接收并处理监测数据。

参照图4，该实时监测系统还包括还包括计算机A和/或上位机B、下位机C，下位机C通过有线网络或无线网络与警报器8、计算机A或上位机B连接。所述传感器信号处理器7通过有线网络或者无线网络将监测数据传递至计算机A或上位机B，对接收到的监测数据进行分析、展示，并根据分析结果向下位机C发出管理指令，由下位机C控制警报器8是否发出预警警报。三维工程雷达1和传感器信号处理器7所接收和处理的监测数据通过上位机B进行分析处理，能够全面了解盾构隧道注浆过程中，地面沉降、衬砌稳定性、间隙密实性、盾尾密封性及管片沉降等情况。当监测数据超过预设阈值或出现异常时通过警报器8及时发出预警，施工技术人员根据现场情况采取应对措施，及时对注浆参数等进行优化调整，保证隧道的安全施工。

具体的，在盾构管片注浆的过程中，该实时监测系统反馈相应的注浆层信息、位移信息反馈给传感器信号处理器7。当盾构管片壁后注浆效果不理想时，监测装置中三维工程雷达1扫描出来的注浆层状况、位移传感器4监测到的位移值、光纤光栅传感器5监测到的压力值、电子位移计监测6到的位移值会在发生突变，异常数据信息由传感器信号处理器进行收集和传输至计算机A及上位机B。通过人工操作计算机A及相应软件，对异常数据进行加工处理，通过相关软件进行一系列计算判定，可以更加精确地判断注浆效果是否理想，同时，计算机A可以直接对下位机C进行操作控制，若发现数据异常，则可以直接控制下位机C，使警报器8 发出预警警报，提醒现场工作人员及时进行排查，确保盾构管片壁后注浆的质量。此外，若现场条件不允许，无法进行计算机A操作，传感器信号处理器7也可以将各传感器收集到的数据信息传输至上位机B，上位机 B可以根据此前人工设定的数据进行比对判断，若发现监测装置扫描到的数据与正常值偏差超过人工既定范围，则由上位机B向下位机C发出操作指令，下位机C终端收到指令后，警报器8及时发出预警警报。

参照图4，因工作性质的需要，需要在盾构机管片壁后注浆过程中进行不间断工作，所述位移传感器4、光纤光栅传感器5和电子位移计6均配置有移动电源9，保证了设备运行需要的稳定、不间断电力供应。

所述实施例中，计算机A及相应的软件应包含基本的数据处理软件，应具有数据整理、数据分析、数据比对功能。本实用新型通过将监测装置与计算机进行结合，使得传感器得到的大量实时信息能够能到及时、高效地处理，有大量的数据作为支撑，可以使施工现场对于注浆效果是否理想的判断更加准确。对于现场条件较为局限的施工场地，若无计算机A应用条件，可利用上位机B对下位机C进行控制操作，上位机B由技术人员提前进行参数设定，传感器信号处理器7将监测装置得到的数据信息发送至上位机B时，若有超出预先设定范围的值，上位机B即可向下位机 C发出相应指令，以控制警报器8进行预警警报，提醒施工现场人员进行及时排查，同样也能起到监测预警作用。

以上所述只是用图解说明本实用新型的一种盾构管片壁后注浆的实时监测系统一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (3)

1.一种盾构管片壁后注浆的实时监测系统，其特征是：包括三维工程雷达(1)、位移传感器(4)、光纤光栅传感器(5)、电子位移计(6)和传感器信号处理器(7)；所述三维工程雷达(1)安装在导轨(2)，导轨(2)通过支架(3)固定设置在盾尾台车(D)上，架设在隧道上方45°至135°范围内；所述位移传感器(4)设置在盾构面管片(10)的顶部及底部，用于监测盾构掘进后盾构管片顶部及底部的位移变化；所述光纤光栅传感器(5)均匀分布在盾构面管片(10)上，实时监测注浆压力；所述电子位移计(6)沿隧道轴线布置在盾构上方的地表处，用于监测盾构开挖后的地表沉降；所述传感器信号处理器(7)与三维工程雷达(1)、位移传感器(4)、光纤光栅传感器(5)电子位移计(6)连接，接收并处理监测数据。

2.如权利要求1所述的一种盾构管片壁后注浆的实时监测系统，其特征是：还包括计算机(A)和/或上位机(B)、下位机(C)，下位机(C)通过有线网络或无线网络与警报器(8)、计算机(A)或上位机(B)连接；所述传感器信号处理器(7)通过有线网络或者无线网络将监测数据传递至计算机(A)或上位机(B)上位机(B)，对接收到的监测数据进行分析、展示，并根据分析结果向下位机(C)发出管理指令，由下位机(C)控制警报器(8)是否发出预警警报。

3.如权利要求1所述的一种盾构管片壁后注浆的实时监测系统，其特征是：所述位移传感器(4)、光纤光栅传感器(5)和电子位移计(6)均配置有移动电源(9)。

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