[發明專利]盾構隧道管片間接觸應力測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202110551055.1
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113340475B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 張國柱;戴明昊;姜國棟;李承霖;操子明;王維;梅雪松
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/02
• 分類號: G01L1/02;G01L9/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明一種盾構隧道管片間接觸應力測試裝置及測試方法，裝置包括壓電氣壓傳感器，封裝于橡膠薄膜內，橡膠薄膜上留有氣孔并安裝氣門；限位框架，與橡膠薄膜緊密相連，限制橡膠薄膜的膨脹方向，只允許橡膠薄膜沿傳感器厚度方向膨脹；扁平狀導線，一端穿過所述橡膠薄膜與所述壓電氣壓傳感器連接，另一端與數據采集器連接，數據采集器通過數據傳輸裝置將壓電信號傳輸至數據中心；所述壓電氣壓傳感器、橡膠薄膜、限位框架以及扁平狀導線共同構成嵌入式壓電傳感器。本發明可直觀、準確測量出盾構隧道管片間接觸應力，用于已建成盾構隧道管片拼裝質量的檢測，同時在施工階段，對已建成的盾構隧道區間進行測量，輔助指導盾構隧道的施工。

技術領域

本發明涉及盾構隧道健康監測領域，具體涉及一種盾構隧道管片間接觸應力測試裝置及測試方法，應用于已建成地鐵盾構隧道及越江盾構隧道的拼裝質量檢測。

背景技術

隨著現代工業的迅速發展和城市規模的不斷擴大，城鎮人口急劇增加，軌道交通工程已成為大中型城市公共客運交通網絡的骨干。在城市軌道交通區間建設中，盾構法是使用最為廣泛的工法，具有不受地形環境的限制，在地下掘進速度快，在地表占地面積小并且幾乎不影響地面交通等優點。

在盾構隧道的建設過程中，管片拼裝質量影響著工程完成質量甚至是后期地鐵的運營，所以盾構管片的拼裝控制是決定盾構隧道順利施工的關鍵。管片拼裝質量不好會導致隧道漏水、管片局部因受力過大而出現破損現象、盾構機盾尾刷擠壓破壞造成油脂消耗等嚴重問題。但在地鐵施工盾構掘進過程管片拼裝經常出現偏差過大的問題，因此為了最大程度降低因管片拼裝質量問題帶來的不利影響，必須采取相應的應對措施加以 嚴格控制。

經過相關領域專利的檢索，存在一種在盾構隧道密封墊間布置壓力傳感器的方法，可以用于檢測盾構隧道拼裝質量，但該方法僅適用于在建隧道，當隧道建成后，盾構隧道密封墊間無法再放置傳感器，無法用于已建成隧道管片拼裝質量的檢測，同時該方法是否會對盾構隧道的止水性能產生影響，也難以驗證。

目前大量已建成盾構隧道存在著管片拼裝質量不佳的問題，針對已建成的盾構隧道，目前檢測拼裝質量的方法為人工巡檢與三維掃描，僅能從外觀檢測管片拼裝質量，亟需一種可以檢測已建成盾構隧道間接觸應力的測量方法，用以判定盾構隧道拼裝質量，從而采取相應的措施。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提出盾構隧道管片間接觸應力測試裝置及測試方法，以解決背景技術中存在的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種盾構隧道管片間接觸應力測試裝置，包括：

壓電氣壓傳感器，封裝于橡膠薄膜內，所述橡膠薄膜上留有氣孔并安裝氣門；

限位框架，與橡膠薄膜緊密相連，限制橡膠薄膜的膨脹方向，只允許橡膠薄膜沿傳感器厚度方向膨脹；

扁平狀導線，一端穿過所述橡膠薄膜與所述壓電氣壓傳感器連接，另一端與數據采集器連接，數據采集器通過數據傳輸裝置將壓電信號傳輸至數據中心；

所述壓電氣壓傳感器、橡膠薄膜、限位框架以及扁平狀導線共同構成嵌入式壓電傳感器。

所述壓電氣壓傳感器的外部包裹有屏蔽膠帶。

所述限位框架包括前端楔形部分與后端框架部分，其中，前端楔形部分用于輔助嵌入式壓電傳感器嵌入盾構隧道環縫間，后端框架部分起到限制橡膠薄膜膨脹方向的作用，具體地，后端框架部分在限位方向穿過橡膠薄膜，并采用膠水將橡膠薄膜固定于后端框架部分。

一種基于所述盾構隧道管片間接觸應力測試裝置判定盾構隧道管片間接觸應力的方法，

判定盾構隧道管片間接觸應力：

所述嵌入式壓電傳感器布置于已建成盾構隧道環縫間任意部位，使用打氣筒從氣門處向嵌入式壓電傳感器內部打入空氣，在保證嵌入式壓電傳感器與密封墊緊密接觸且不會發生滲漏后停止，并關閉氣門保證密封，密封后需扯動嵌入式壓電傳感器，且嵌入式壓電傳感器不發生位移后，視為安裝成功；