CN219638838U - 一种盾构管片内测缝计安装结构及盾构管片组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种盾构管片内测缝计安装结构及盾构管片组件，包括管片本体和测缝计；所述管片本体整体为弧形，管片本体中斜向开设有测缝计安装孔，所述安装孔一端通向管片本体内弧面，另一端通向管片本体与相邻管片的交接面；安装孔位于交接面上的一端设置在相邻管片间橡胶止水条内侧；所述测缝计自安装孔开设在内弧面上的端口伸入安装孔内，测缝计头部为活动端，所述头部用于与相邻管片接触，测缝计尾部连接有光缆，光缆自安装孔穿出，用于输出测缝计数据；安装孔通往管片本体内弧面的一端填有封堵物质。本实用新型避免在管片表面开凿而破坏管片结构、保护层和防腐涂层，安装方便，且能够保证管片间橡胶的止水有效。
Description
技术领域
本实用新型属于岩土工程安全监测技术领域，涉及一种盾构管片内测缝计安装结构及盾构管片组件。
背景技术
测缝计是岩土工程安全领域中常见的监测设备，其主要用于不同结构体的伸缩缝或裂缝的变化测量。常用的测缝计有差动电阻式测缝计(大坝监测仪器测缝计第1部分：差动电阻式测缝计)、振弦式钢筋计(GB/T3410.2-2008大坝监测仪器测缝计第2部分：振弦式测缝计)、光纤光栅钢筋计(DL/T1736-2017光纤光栅仪器基本技术条件)等。这些测缝计在自由状态时，都处于收缩状态。为了使安装完成的测缝计具有受压量程，需要在安装时将其拉拉出一定长度。因此，按照(SL531-2012大坝安全监测仪器安装标准)安装时，当测缝计安装在混凝土表面、混凝土坝段之间、基岩与混凝土交界面时，都需要张拉测缝计，使其具有一定的压缩量程。
在引水、地铁、穿江隧洞等工程中常采用盾构隧洞方式施工。盾构掘进中，自动逐个拼装管片形成环状支撑，沿隧洞轴线方向推进。典型的盾构管片如图1所示，B1、B2、B3、B4、L1、L2、F等七个管片形成一环，管片形成的隧洞内径7.5m，外径8.3m，管片沿隧洞轴线方向长1.6m。每个管片在工厂预制完成后运输到现场，盾构机边掘进边自动进行管片运输、拼装，逐环完成管片施工。管片本身的自重、灌浆形成的浮力、周边地质条件差异，管片间可能上下、左右、前后三个方向变形，形成管片的错台，其中开合度方向的变形是主要的控制指标。
在管片的重要部位，最好能够设置测缝计进行管片开合度变形监测。测缝计在感测其轴向变形时，同时要能承受垂直其轴向的剪切变形而不损坏。由于错台发生位置的不可预见性、发生方向的不缺定性，导致测缝计安装结构复杂，监测数据也易失真，还容易破坏管片的混凝土保护层及表面的防腐涂层，不利于管片的长期工作。目前，尚无能够较为完善地解决上述问题的测缝计安装结构。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型公开了一种盾构管片内测缝计安装结构及盾构管片组件，不损伤管片结构，不破坏管片防腐涂层，安装方便，且能够保证管片间橡胶的止水有效。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种盾构管片内测缝计安装结构，包括管片本体和测缝计；所述管片本体整体为弧形，管片本体中斜向开设有测缝计安装孔，所述安装孔一端通向管片本体内弧面，另一端通向管片本体与相邻管片的交接面；安装孔位于交接面上的一端设置在相邻管片间橡胶止水条内侧；所述测缝计自安装孔开设在内弧面上的端口伸入安装孔内，测缝计头部为活动端，所述头部用于与相邻管片接触，测缝计尾部连接有光缆，光缆自安装孔穿出，用于输出测缝计数据；安装孔通往管片本体内弧面的一端填有封堵物质。
进一步的，所述测缝计头部设有不锈钢球头。
进一步的，所述安装孔内涂覆有防腐涂层。
进一步的，所述测缝计为顶出式测缝计。
进一步的，所述封堵物质为速干混凝土。
本实用新型还提供了一种盾构管片组件，包括多个能够彼此连接形成环形的弧状管片，相邻管片交接面上设置有若干条橡胶止水条；至少有一片管片具有上述的盾构管片内测缝计安装结构，盾构管片内测缝计安装结构中测缝计与相邻管片接触。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：
1.本实用新型在管片内预埋测缝计安装孔，待管片拼装完成后将测缝计固定埋设在孔内，避免在管片表面开凿而破坏管片结构、保护层和防腐涂层。当管片间接缝开合度方向变形时，测缝计将同步变形，但因为测缝计轴线与管片接缝不相互垂直，观测成果进行变形矢量变换得出管片开合度变化。
2.测缝计端部设球头，当管片接缝水平或垂直向发生错动时，测缝计活动端的球头将在相邻管片表面发生滑动，消除管片间错动变形对测缝计的剪切影响，避免测缝计被破坏。
3.本实用新型提供的盾构管片内测缝计安装结构安装方便，能够有效提高测缝计埋设完好率和工作效率。
附图说明
图1为典型的盾构管片装配示意图。
图2为本实用新型提供的盾构管片内测缝计安装结构示意图。
图3为设有预埋管的管片模具示意图。
图4为预埋管侧面示意图。
图5为一组拼装就位后的管片示意图。
附图标记说明：
1-管片本体，2-安装孔，3-测缝计，4-光缆，5-速干混凝土，6-交接面，7-橡胶止水条，8-预埋管。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
如图2所示，本实用新型提供的盾构管片内测缝计安装结构，包括管片本体1和测缝计3。管片本体1整体为弧形，管片本体1中斜向开设有测缝计安装孔2，该安装孔2一端通向管片本体1内弧面，另一端通向管片本体1与相邻管片的交接面6。本例以管片B为例，其安装孔另一端通向其与管片A的交接面。在两片相邻的管片之间设置有若干条橡胶止水条7。为了避免破坏管片止水，安装孔位于交接面6上的一端应设置在橡胶止水条7内侧(如图2所示，以靠近管片内弧面的一侧为内侧，靠近管片外弧面的一侧为外侧)。安装孔2内涂覆有防腐涂层。测缝计设置在安装孔2内，本例采用顶出式测缝计作为管片间接缝变形测量的传感器，前端为活动顶出端，设有不锈钢球头，能自适应管片间三维变形。顶出式测缝计自安装孔开设在内弧面上的端口伸入安装孔内，其活动端与相邻管片接触，测缝计另一端连接有光缆4，光缆4自安装孔穿出，用于输出测缝计数据。安装孔通往管片本体内弧面的一端填筑有速干混凝土5，速干混凝土5封堵住测缝计尾部(以顶出端为头部，另一端为尾部)，完全不会覆盖测缝计前端的活动结构，不影响测缝计前端的活动。速干混凝土也可替换为其他能够形成有效密封且能够在短期内凝固的封堵物质。
安装孔2应在制造管片时通过模具一体成型。按照设计图纸，在管片模具上找到安装测缝计部位，在如图3所示的管片模具内斜向固定PVC预埋管8，该预埋管一端紧贴模具内凹面，另一端紧贴模具与管片交接面相对应的侧面，并位于管片橡胶止水条的内侧。预埋管8侧面视图如图4所示。用尼龙扎带将与预埋管8相邻钢筋绑扎，预埋管8两端密封，避免混凝土进入。管片拆模、养护完成后，将PVC预埋管8取出，将形成的预留孔内混凝土表面打毛后刷防腐涂层。
在管片B内预埋测缝计安装孔，在盾构隧洞内将管片拼装就位后(如图5所示)，将顶出式测缝计的活动端埋设在安装孔内，直至顶出端的球头与相邻管片接触，压缩顶出端至测缝计量程的1/2，约15mm，并固定测缝计，使其具有一定的张开量程。测缝计后端用速干混凝土填筑，避免混凝土将测缝计前端的活动结构覆盖。待混凝土初凝后，记录测缝计稳定测值并作为初始值。图5为安装好的一环管片组件，包括多个能够组成环形的弧状管片，相邻管片交接面上设置有多条橡胶止水条。其中至少有一片管片具有上述的盾构管片内测缝计安装结构，盾构管片内测缝计安装结构中测缝计与相邻管片接触。
得到测缝计的日常测量数据后，按照计算公式，计算测缝计的轴向变形量。然后，按照矢量投影方法，将测缝计的轴向变形换算得到管片间开合度。
具体的，当管片间开合度发生变化时，测缝计端部的传动部件随之伸长或缩短，带动内部传感部件变形，从而引起测值变化。管片间开合度计算公式如下：
测缝计变形按下式计算：δ＝K×(λ1－λ0)×cosθ
式中：δ为管片接缝开合度(mm)
K为测缝计的灵敏度系数(mm/nm)
λ1为应变光栅当前的波长值(nm)
λ0为应变光栅初始的波长值(nm)
θ为测缝计轴线与管片接缝法向之间的夹角
通过上述公式，能够基于埋设测缝计的角度、测量数据计算得到管片间开合度。
需要说明的是，以上内容仅仅说明了本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种盾构管片内测缝计安装结构，其特征在于：包括管片本体(1)和测缝计(3)；所述管片本体(1)整体为弧形，管片本体(1)中斜向开设有测缝计安装孔(2)，所述安装孔(2)一端通向管片本体(1)内弧面，另一端通向管片本体(1)与相邻管片的交接面(6)；安装孔(2)位于交接面(6)上的一端设置在相邻管片间橡胶止水条(7)内侧；所述测缝计(3)自安装孔(2)开设在内弧面上的端口伸入安装孔(2)内，测缝计(3)头部为活动端，所述头部用于与相邻管片接触，测缝计(3)尾部连接有光缆(4)，光缆(4)自安装孔(2)穿出，用于输出测缝计数据；安装孔(2)通往管片本体(1)内弧面的一端填有封堵物质。
2.根据权利要求1所述的盾构管片内测缝计安装结构，其特征在于：所述测缝计(3)头部设有不锈钢球头。
3.根据权利要求1所述的盾构管片内测缝计安装结构，其特征在于：所述安装孔(2)内涂覆有防腐涂层。
4.根据权利要求1所述的盾构管片内测缝计安装结构，其特征在于：所述测缝计(3)为顶出式测缝计。
5.根据权利要求1所述的盾构管片内测缝计安装结构，其特征在于：所述封堵物质为速干混凝土(5)。
6.一种盾构管片组件，包括多个能够彼此连接形成环形的弧状管片，相邻管片交接面上设置有若干条橡胶止水条(7)；其特征在于：至少有一片管片具有权利要求1-5中任意一项所述的盾构管片内测缝计安装结构，盾构管片内测缝计安装结构中测缝计(3)与相邻管片接触。
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| CN116989680A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-03 | 武汉科技大学 | 一种盾构管片拼装过程中接缝的光纤光栅监测装置及方法 |
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| CN116989680B (zh) * | 2023-09-28 | 2023-12-29 | 武汉科技大学 | 一种盾构管片拼装过程中接缝的光纤光栅监测装置及方法 |
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