[發明專利]盾構殼體溫度場監測系統

有效

• 申請號: 201110265331.4
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102353472A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 胡向東;季冰乙;陳錦;郭旺
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22;G01K1/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松;周醒

技術領域

本發明屬于溫度測量技術領域，涉及用于盾構隧道施工中溫度測量的系統，尤其是一種盾構殼體溫度場監測系統。

背景技術

人工地層凍結法(簡稱“凍結法”)是利用人工制冷技術，使地層中的水結冰，把天然巖土變成凍土，增加其強度和穩定性，作為一種支護結構，隔絕地下水與地下工程的聯系，其實質是利用人工制冷臨時改變巖土性質以加固地層。由于其具有適應性強、強度高、隔水性能好、環境影響小等優點，廣泛應用于礦井、隧道、基坑工程、盾構始發和接收、聯絡通道等多種工程。近年來，隨著城市地鐵隧道的發展，凍結法在盾構始發和接收施工中得到了越來越多的應用，此外在隧道修復工程中也得到廣泛應用。

人工地層凍結法主要有鹽水凍結和液氮凍結兩種方式，無論采用何種凍結方式，掌握凍結所形成凍土帷幕的發展及性狀，尤其是盾構殼外表面的溫度是至關重要的。盾構進入凍結加固區時，盾構殼外表面為負溫能確保盾構機與巖土的交界面沒有液態水存在，即不存在通水路徑，不會造成涌水涌砂等危險情況。但盾構殼外表面溫度過低，容易造成凍土體將盾構機凍住而無法前進的情況。因此，需要掌握盾構殼外表面溫度的實時變化和發展情況，以保證盾構施工的順利進行和安全，必要時也為解凍給出明確的指導。

發明內容

針對盾構機穿越凍土加固區時，盾構殼外表面溫度變化未知的情況，本發明提供了一種盾構殼體溫度場監測系統，該系統不僅能測定盾構殼外表面上的溫度，還能通過大量測點的數據反映盾構殼整體的溫度場分布情況。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是：

一種盾構殼體溫度場監測系統，包括內表面溫度傳感器、溫度梯度傳感器和計算機測試系統，內表面溫度傳感器置于盾構殼的內表面監測盾構殼體內表面溫度，溫度梯度傳感器置于盾構殼的預設孔內監測盾構殼體厚度上的溫度梯度、確定盾構殼體外表面溫度，內表面溫度傳感器和溫度梯度傳感器通過導線與計算機測試系統相連。

所述計算機測試系統包括二次儀表和計算機，二次儀表的輸入端通過導線與內表面溫度傳感器和溫度梯度傳感器相連，二次儀表的輸出端通過導線與計算機相連。

所述內表面溫度傳感器包括第一熱敏電阻測溫元件、磁鐵和隔熱外套，第一熱敏電阻測溫元件嵌設于磁鐵頂部的預留孔中，隔熱外套包覆于磁鐵的外部，磁鐵和隔熱外套的底部預留供導線穿設的孔。

所述磁鐵頂部用于嵌設第一熱敏電阻測溫元件的預留孔中采用環氧樹脂填充。

所述溫度梯度傳感器包括第二熱敏電阻測溫元件、第三熱敏測溫元件和構造螺栓，構造螺栓為中空結構，第二熱敏電阻測溫元件置于構造螺栓中空結構的底部，第三熱敏電阻測溫元件置于構造螺栓中空結構的頂部，構造螺栓的螺帽中心預留供導線穿設的孔。

所述構造螺栓用于裝設第二、第三熱敏電阻測溫元件的中空結構的空隙采用環氧樹脂填充。

由于采用了上述方案，本發明具有以下特點：首先，傳感器布置簡單易行，具有全面性，可以實時監測并快速返回數據。其次，溫度監測對盾構機正常工作影響小，傳感器預設孔和構造螺栓相結合可以降低在盾構殼厚度上開孔對其自身強度的削弱作用，而盾構殼內表面溫度傳感器的封裝方式對盾構機內部的正常工作幾乎無影響。最后，將測量盾構殼內表面溫度與測量盾構殼厚度上的溫度梯度相結合，可以完整準確的測量盾構殼外表面溫度場變化發展情況，在遠端計算機上通過軟件整理，可進行可視化顯示。

附圖說明

圖1為本發明的測溫系統的結構示意圖。

圖2為本發明的內表面溫度傳感器的結構示意圖。

圖3為本發明的溫度梯度傳感器的結構示意圖。

圖4為本發明的封堵螺栓的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。