利用加气袋智能隔振的盾构管片及其使用方法与流程

本发明涉及盾构使用技术领域，特别涉及利用加气袋智能隔振的盾构管片及其使用方法。

背景技术：

盾构法作为暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，因其不影响地面交通，对地面建筑物影响较小等特点也被越来越频繁地使用。

根据盾构施工的工艺要求，目前国内外盾构隧道管片的抗震措施通常采用减小管片环幅宽、加长螺栓长度、加厚弹性垫圈或在隧道与地层间注浆等方法。该类方法能够满足普通隧道在低烈度震区的正常使用。但在高烈度震区，或隧道穿越断层、破碎带时，在地震作用下盾构隧道可能产生裂缝并导致连接螺栓断裂，普通的抗震措施不能满足受力要求，导致这类方法在高烈度震区的应用存在较大的局限性。

因此，如何在高烈度震区的，在尽量不改变盾构的基本施工流程的前提息，能够安全可靠的隔振盾构管片，以满足高烈度震区盾构施工的要求成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供利用加气袋智能隔振的盾构管片及其使用方法，实现的目的是使盾构管片能够感应地震对管片接缝处造成的变形并立刻做出泄气反应，从而有效地消耗地震产生的能量，避免盾构隧道产生破坏。

为实现上述目的，本发明公开了利用加气袋智能隔振的盾构管片，所述管片的外侧壁上设有若干气垫；若干所述气垫沿所述管片的长度方向设有若干层，每层的若干所述气垫均围绕相应的所述管片的轴线均布；

所述管片的外侧壁对应每一所述气垫均设有气垫预埋槽；

每一所述气垫预埋槽的底部均设有与所述管片的内侧连通的充放气预留孔；

每一所述气垫紧贴相应的所述气垫预埋槽的一面均设有压力传感器，每一所述气垫朝向所述气垫预埋槽外侧的另一面均设有橡胶限位条，通过相应的所述橡胶限位条固定在相应的所述气垫预埋槽内；

每一所述气垫均通过设置于所述充放气预留孔内的气管与充放气装置连接；

每一所述压力传感器均与控制中心连接，将采集到的压力转化为电信号发送给所述控制中心；

所述控制中心根据每一所述压力传感器采集到的所述压力，控制所述充放气装置向相应的所述气垫充气或者抽气。

优选的，每一所述橡胶限位条的两端均通过限位螺栓，以及相应的螺栓孔固定在所述管片的外侧壁上。

优选的，在所述管片的每一接缝处均设有应变传感器。

本发明还提供所述的利用加气袋智能隔振的盾构管片的使用方法，步骤如下：

步骤1、所述管片的工厂加工及现场安装；

步骤2、将所有所述压力传感器分别与所述控制中心连接；

所述管片经过现场安装后，将将所有所述压力传感器分别与所述控制中心连接，所述控制中心根据所述压力传感器及应变传感器采集的的压力和应变数据控制充放气装置对每一所述气垫充气或者抽气。

优选的，所述步骤1中，所述管片的工厂加工及现场安装的步骤如下：

步骤1.1、预制盾构管片；

所述管片在工厂进行预制；所述管片的外侧壁对应每一所述气垫均设置气垫预埋槽；

所述气垫预埋槽的宽度与相应的所述气气垫相配；

步骤1.2、所述气垫的安装；

通过橡胶限位条，及其两端的限位螺栓将每一所述气垫安装至相应的所述气垫预埋槽内，每一所述气垫紧贴相应的所述气垫预埋槽的一面均设置相应的所述压力传感器。

优选的，所述步骤2中，所述控制中心控制充放气装置对每一所述气垫充气或者抽气的步骤具体如下：

在震时状态，在地震力的作用下每一所述气垫均受到挤压，每一所述气垫内压力上升，同时在所述管片的内侧的每一接缝处均产生位移，所述压力传感器及应变传感器将压力、应变数据传反馈至所述控制中心；

当压力或应变值大于预先设定的数值时所述控制中心向所述充放气装置发出泄气指令，所述气垫抽气，吸消耗地震产生的能量；

在震后恢复状态，所述气垫与地层间存在空隙，所述气垫压力小，所述压力传感器将实时压力数据反馈至所述控制中心，所述控制中心向所述充放气装置发出充气指令，所述气垫充气，直至所述压力传感器反馈的压力恢复正常压力值。

本发明的有益效果：

本发明通过在管片外侧安装充气垫，结合压力感应器、位移传感器等一系列辅助措施，能够感应地震对管片接缝处造成的变形并立刻做出泄气反应，从而有效地消耗地震产生的能量，避免盾构隧道产生破坏。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的横截面结构示意图。

图2示出本发明一实施例中气垫预埋槽的局部放大结构示意图。

图3示出本发明一实施例中某一气垫抽气状态的局部放大结构示意图。

图4示出本发明一实施例中某一气垫充气状态的局部放大结构示意图。

图5示出本发明一实施例中某一气垫及相应压力传感器与控制中心及充放气装置的连接结构示意图。

图6示出本发明一实施例工作状态的逻辑图。

图7示出本发明一实施例工作状态的横截面示意图。

具体实施方式

实施例

如图1至图5所示，利用加气袋智能隔振的盾构管片，管片的外侧壁1上设有若干气垫2；若干气垫2沿管片的长度方向设有若干层，每层的若干气垫2均围绕相应的管片的轴线均布；

管片的外侧壁1对应每一气垫2均设有气垫预埋槽3；

每一气垫预埋槽3的底部均设有与管片的内侧7连通的充放气预留孔4；

每一气垫2紧贴相应的气垫预埋槽3的一面均设有压力传感器5，每一气垫2朝向气垫预埋槽3外侧的另一面均设有橡胶限位条6，通过相应的橡胶限位条6固定在相应的气垫预埋槽3内；

每一气垫2均通过设置于充放气预留孔4内的气管10与充放气装置11连接；

每一压力传感器5均与控制中心12连接，将采集到的压力转化为电信号发送给控制中心12；

控制中心12根据每一压力传感器5采集到的压力，控制充放气装置向相应的气垫2充气或者抽气。

在某些实施例中，每一橡胶限位条6的两端均通过限位螺栓8，以及相应的螺栓孔9固定在管片的外侧壁1上。

在某些实施例中，在管片的每一接缝处均设有应变传感器13。

本发明还提供的利用加气袋智能隔振的盾构管片的使用方法，步骤如下：

步骤1、管片的工厂加工及现场安装；

步骤2、将所有压力传感器5分别与控制中心12连接；

管片经过现场安装后，将将所有压力传感器5分别与控制中心12连接，控制中心12根据压力传感器5及应变传感器13采集的的压力和应变数据控制充放气装置11对每一气垫2充气或者抽气。

在某些实施例中，步骤1中，管片的工厂加工及现场安装的步骤如下：

步骤1.1、预制盾构管片；

管片在工厂进行预制；管片的外侧壁1对应每一气垫2均设置气垫预埋槽3；

气垫预埋槽3的宽度与相应的气气垫2相配；

步骤1.2、气垫的安装；

通过橡胶限位条6，及其两端的限位螺栓8将每一气垫2安装至相应的气垫预埋槽3内，每一气垫2紧贴相应的气垫预埋槽3的一面均设置相应的压力传感器5。

在实际应用中，管片中心位置设置充放气管预留孔4。同时在气垫预留槽3两侧设置限位螺栓孔9，用于安装橡胶限位条6。

气垫2主要材质为合成橡胶内含聚合物纤维，具有良好的力学及耐磨、耐老化性能；气垫2内安装的压力传感器5用于检测气垫的充放气状态。

施工现场盾构推进，管片安装完成后利用充放气装置11对气垫2进行充气，同时在管片接缝处安装应变传感器13，详见附图3。

在某些实施例中，步骤2中，控制中心12控制充放气装置11对每一气垫2充气或者抽气的步骤具体如下：

如图6所示，在震时状态，在地震力的作用下每一气垫2均受到挤压，每一气垫2内压力上升，同时在管片的内侧7的每一接缝处均产生位移，压力传感器5及应变传感器13将压力、应变数据传反馈至控制中心12；

如图7所示，当压力或应变值大于预先设定的数值时控制中心12向充放气装置11发出泄气指令，气垫2抽气，吸消耗地震产生的能量；

在震后恢复状态，气垫2与地层间存在空隙，气垫2压力小，压力传感器5将实时压力数据反馈至控制中心12，控制中心12向充放气装置11发出充气指令，气垫2充气，直至压力传感器5反馈的压力恢复正常压力值。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。