双层衬砌结构的层间间隙监测方法及系统与流程

本发明涉及隧洞施工技术领域，尤其是涉及一种双层衬砌结构的层间间隙监测方法及系统。

背景技术：

双层混凝土衬砌结构是输水隧洞的常见结构型式，外层衬砌结构通常是盾构管片，内层衬砌结构通常是现浇混凝土结构。一方面由于浇筑时，内层衬砌结构顶部不容易完全浇筑密实，往往需要通过灌浆来填充空隙。

即便现在通过灌浆来填充内层衬砌结构顶部的空隙，仍然可能会在内层衬砌结构顶部外侧形成空洞和间隙。目前，对于双层衬砌层间间隙并没有可靠的监测方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双层衬砌结构的层间间隙监测方法及系统，以缓解现有双层衬砌层间间隙并没有可靠的监测方法的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的一种双层衬砌结构的层间间隙监测方法包括：

布置步骤，在内层衬砌与外层衬砌之间布置温度检测组件；

测温步骤，记录所述温度检测组件所检测到的温度值；

计算步骤，根据所述温度检测组件所检测的温度值计算隧洞顶部位置的两层衬砌之间的间隙度。

进一步地，所述布置步骤包括：

在所述外层衬砌安装完成之后，所述外层衬砌的内壁上布设防渗膜之前，在所述隧洞顶部布置第一分布式温度传感器；

在所述内层衬砌钢筋绑扎完成后，浇筑混凝土之前，在所述隧洞的顶部布置第二分布式温度传感器并在所述隧洞的腰线位置布置第三分布式温度传感器；

所述第一分布式温度传感器、所述第二分布式温度传感器和所述第三分布式温度传感器各自布置完成后便各自开始工作。

进一步地，所述间隙度的计算公式为a＝(t2－t1)/(t3－t1)；

其中，a为所述间隙度，t1为所述第一分布式温度传感器的所检测到最大温度值，t2为所述第二分布式温度传感器的所检测到最大温度值，t3为所述第三分布式温度传感器的所检测到最大温度值。

进一步地，在所述内层衬砌的钢筋绑扎完成后，混凝土浇筑之前，两个所述第三分布式温度传感器分别布置于所述隧洞的两根腰线的位置。

进一步地，所述第一分布式温度传感器、所述第二分布式温度传感器和所述第三分布式温度传感器均沿所述隧洞的轴向进行布置。

进一步地，所述计算步骤还包括：计算出所述间隙度后，做出多个所述间隙度沿所述隧洞的轴向的空间分布图。

本发明提供的一种双层衬砌结构的层间间隙监测系统包括外层衬砌、内层衬砌和温度检测组件；

所述外层衬砌设置于隧洞的内壁，所述内层衬砌设置于所述外层衬砌的内侧，所述温度检测组件布置于所述内层衬砌与所述外层衬砌之间。

进一步地，所述外层衬砌与所述内层衬砌之间具有防渗膜；所述温度检测组件包括第一分布式温度传感器、第二分布式温度传感器和第三分布式温度传感器；

所述第一分布式温度传感器位于所述外层衬砌与所述防渗膜之间，且位于所述隧洞的顶部；

所述第二分布式温度传感器和所述第三分布式温度传感器均位于所述内层衬砌与所述防渗膜之间，且所述第二分布式温度传感器位于所述隧洞的顶部，所述第三分布式温度传感器位于所述隧洞的腰线位置。

进一步地，所述温度检测组件包括两个所述第三分布式温度传感器，两个所述第三分布式温度传感器分别位于所述隧洞的两根腰线的位置。

进一步地，所述第一分布式温度传感器、所述第二分布式温度传感器和所述第三分布式温度传感器均沿所述隧洞的轴向延伸设置。

结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：

本发明提供的一种双层衬砌结构的层间间隙监测方法包括：布置步骤，在内层衬砌与外层衬砌之间布置温度检测组件；测温步骤，记录温度检测组件所检测到的温度值；计算步骤，根据温度检测组件所检测的温度值计算隧洞顶部位置的两层衬砌之间的间隙度。在内层衬砌与外层衬砌之间布置温度检测组件，温度检测组件能够采集内层衬砌与外层衬砌之间所需要检测位置的温度，通过温度检测组件所检测到的温度值，能够计算出隧洞顶部位置的两层衬砌之间的间隙度。本检测方法通过检测外层衬砌与内层衬砌间的温度来计算出两层衬砌之间的间隙度，进而实现了双层衬砌层间间隙的可靠监测。同时，计算得到的间隙度对内层衬砌混凝土硬化后的补充灌浆具有指导作用。

本发明提供的一种双层衬砌结构的层间间隙监测系统包括外层衬砌、内层衬砌和温度检测组件；外层衬砌设置于隧洞的内壁，内层衬砌设置于外层衬砌的内侧，温度检测组件布置于内层衬砌与外层衬砌之间。该监测系统能够采集内层衬砌与外层衬砌之间所需要检测位置的温度值，然后根据该检测系统采集的温度值计算出隧洞顶部位置的两层衬砌之间的间隙度，进而实现双层衬砌层间间隙的可靠监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的双层衬砌结构的层间间隙监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的温度检测组件所检测到的温度值随时间的变化的曲线图。

图标：10－外层衬砌；20－内层衬砌；30－防渗膜；40－温度检测组件；41－第一分布式温度传感器；42－第二分布式温度传感器；43－第三分布式温度传感器。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例提供一种双层衬砌结构的层间间隙监测方法，请一并参照说明书附图中图1和图2。

本实施例提供的一种双层衬砌结构的层间间隙监测方法包括：布置步骤，在内层衬砌20与外层衬砌10之间布置温度检测组件40；测温步骤，记录温度检测组件40所检测到的温度值；计算步骤，根据温度检测组件40所检测的温度值计算隧洞顶部位置的两层衬砌之间的间隙度。

在内层衬砌20与外层衬砌10之间布置温度检测组件40，温度检测组件40能够采集内层衬砌20与外层衬砌10之间所需要检测位置的温度，通过温度检测组件40所检测到的温度值，能够计算出隧洞顶部位置的两层衬砌之间的间隙度。本检测方法通过检测外层衬砌10与内层衬砌20间的温度来计算出两层衬砌之间的间隙度，进而实现双层衬砌层间间隙的可靠监测。同时，计算得到的间隙度对内层衬砌20的混凝土硬化后的补充灌浆具有指导作用。

进一步地，布置步骤包括：在外层衬砌10安装完成之后，外层衬砌10的内壁上布设防渗膜30之前，在隧洞的顶部布置第一分布式温度传感器41；在内层衬砌20钢筋绑扎完成后，浇筑混凝土之前，在隧洞的顶部布置第二分布式温度传感器42并在隧洞的腰线位置布置第三分布式温度传感器43；第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43各自布置完成后便各自开始工作。

第一分布式温度传感器41能够采集隧洞顶部的防渗膜30与外层衬砌10间的温度值，第二分布式温度传感器42能够采集隧洞顶部的防渗膜30与内层衬砌20间的温度值，第三分布式温度传感器43能够采集隧洞腰线处的防渗膜30与内层衬砌20间的温度值。

根据第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43所检测到的温度值绘制温度值随时间变化的曲线，如图2所示。

在隧洞的腰线位置，混凝土在浇筑过程中会与第三分布式温度传感器43完全接触，其温度变化过程作为基准曲线ⅲ；在隧洞的顶部，第一分布式温度传感器41几乎不与新浇筑的混凝土接触，其温度变化过程作为基准曲线ⅰ；在隧洞的顶部，第二分布式温度传感器42会部分与新浇筑混凝土接触，部分仍然处于空气中，其温度变化过程作为基准曲线ⅱ。

第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43各自布置完成后便各自开始工作，即，第一分布式温度传感器41布置完成后第一分布式温度传感器41开始工作，第二分布式温度传感器42布置完成后第二分布式温度传感器42开始工作，第三分布式温度传感器43布置完成后第三分布式温度传感器43开始工作。使温度检测组件40能够监控防渗膜30铺设和内层衬砌20钢筋绑扎过程中温度变化，以及内层衬砌20混凝土浇筑过程中的温度变化。

进一步地，间隙度的计算公式为a＝(t2－t1)/(t3－t1)。

其中，a为间隙度，t1为第一分布式温度传感器41的所检测到的最大温度值，t2为第二分布式温度传感器42的所检测到的最大温度值，t3为第三分布式温度传感器43的所检测到的最大温度值。

通过温度检测组件40所检测到的t1、t2和t3来计算隧洞顶部的外层衬砌10与内层衬砌20之间的间隙度，对内层衬砌20混凝土硬化后的补充灌浆具有指导作用。

进一步地，如图1所示，在内层衬砌20的钢筋绑扎完成后，混凝土浇筑之前，两个第三分布式温度传感器43分别布置于隧洞的两根腰线的位置。

隧洞的两根腰线位置均布置第三分布式温度传感器43，两个第三分布式温度传感器43分别采集两根腰线位置的温度值，通过求取两个温度值的平均值来确定t3，使t3更加准确，也使求得的间隙度更加准确，进而对内层衬砌20混凝土硬化后的补充灌浆的指导更准确。

当然，也可以在内层衬砌20的钢筋绑扎完成后，混凝土浇筑之前，只在隧洞的其中一根腰线位置布置第三分布式温度传感器43。

进一步地，第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43均沿隧洞的轴向进行布置。

第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43沿隧洞的轴向延伸布置，第一分布式温度传感器41能够采集隧洞顶部的防渗膜30与外层衬砌10间的且沿隧洞轴向分布的多个温度值，进而能够得到多个t1；第二分布式温度传感器42能够采集隧洞顶部的防渗膜30与内层衬砌20间的且沿隧洞轴向分布的多个温度值，进而能够得到多个t2；第三分布式温度传感器43能够采集隧洞腰线处的防渗膜30与内层衬砌20间的且沿隧洞轴向分布的多个温度值，进而能够得到多个t3。

多个t1、多个t2和多个t3所表示的温度值的位置分别对应，进而能够得到沿隧洞轴向分布的不同位置的多个间隙度，沿隧洞轴向分布的多个间隙度对内层衬砌20混凝土硬化后的补充灌浆具有更准确的指导作用。

进一步地，计算步骤还包括：计算出间隙度后，做出多个间隙度沿隧洞的轴向的空间分布图。

做出多个间隙度沿隧洞的轴向的空间分布图，使施工人员能够清楚直观的了解隧洞顶部的外层衬砌10与内层衬砌20之间的间隙情况，施工人员能够得知如何进行内层衬砌20混凝土硬化后的补充灌浆。

实施例二

本实施例提供了一种双层衬砌结构的层间间隙监测系统，请参阅说明书附图中图1和图2。

本实施提供的一种双层衬砌结构的层间间隙监测系统包括外层衬砌10、内层衬砌20和温度检测组件40。

外层衬砌10设置于隧洞的内壁，内层衬砌20设置于外层衬砌10的内侧，温度检测组件40布置于内层衬砌20与外层衬砌10之间。

该监测系统能够采集内层衬砌20与外层衬砌10之间所需要检测位置的温度值，然后根据该检测系统采集的温度值计算出隧洞顶部位置的两层衬砌之间的间隙度，进而实现双层衬砌结构的层间间隙的可靠监测。

进一步地，外层衬砌10与内层衬砌20之间具有防渗膜30；温度检测组件40包括第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43。

第一分布式温度传感器41位于外层衬砌10与防渗膜30之间，且位于隧洞的顶部；第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43均位于内层衬砌20与防渗膜30之间，且第二分布式温度传感器42位于隧洞的顶部，第三分布式温度传感器43位于隧洞的腰线位置。

第一分布式温度传感器41能够采集隧洞顶部的防渗膜30与外层衬砌10间的温度值，第二分布式温度传感器42能够采集隧洞顶部的防渗膜30与内层衬砌20间的温度值，第三分布式温度传感器43能够采集隧洞腰线处的防渗膜30与内层衬砌20间的温度值。

根据第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43所检测到的温度值绘制温度值随时间变化的曲线，如图2所示。

在隧洞的腰线位置，混凝土在浇筑过程中会与第三分布式温度传感器43完全接触，其温度变化过程作为基准曲线ⅲ；在隧洞的顶部，第一分布式温度传感器41几乎不与新浇筑的混凝土接触，其温度变化过程作为基准曲线ⅰ；在隧洞的顶部，第二分布式温度传感器42会部分与新浇筑混凝土接触，部分仍然处于空气中，其温度变化过程作为基准曲线ⅱ。

间隙度的计算公式为a＝(t2－t1)/(t3－t1)；其中，a为间隙度，t1为第三分布式温度传感器43的所检测到的最大温度值，t2为第二分布式温度传感器42的所检测到的最大温度值，t3为第一分布式温度传感器41的所检测到的最大温度值。

进一步地，温度检测组件40包括两个第三分布式温度传感器43，两个第三分布式温度传感器43分别位于隧洞的两根腰线的位置。

两根腰线位置均布置第三分布式温度传感器43，两个第三分布式温度传感器43分别采集两根腰线位置的温度值，通过求取两个温度值的平均值来确定t3，使t3更加准确，也使求得的间隙度更加准确，进而对内层衬砌20混凝土硬化后的补充灌浆的指导更准确。

当然，也可以在内层衬砌20的钢筋绑扎完成后，混凝土浇筑之前，只在隧洞的其中一根腰线位置布置第三分布式温度传感器43。

进一步地，第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43均沿隧洞轴向延伸设置。

第一分布式温度传感器41、第二分布式温度传感器42和第三分布式温度传感器43沿隧洞的轴向延伸布置，第一分布式温度传感器41能够采集隧洞顶部的防渗膜30与外层衬砌10间的且沿隧洞轴向分布的多个温度值，进而能够得到多个t1；第二分布式温度传感器42能够采集隧洞顶部的防渗膜30与内层衬砌20间的且沿隧洞轴向分布的多个温度值，进而能够得到多个t2；第三分布式温度传感器43能够采集隧洞腰线处的防渗膜30与内层衬砌20间的且沿隧洞轴向分布的多个温度值，进而能够得到多个t3。

多个t1、多个t2和多个t3所表示的温度值的位置分别对应，进而能够得到沿隧洞轴向分布的多个间隙度，沿隧洞轴向分布的多个间隙度对内层衬砌20混凝土硬化后的补充灌浆具有更准确的指导作用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。