本发明涉及建筑工程施工领域，尤其涉及一种机场加筋挡土墙光纤光栅监测系统及施工方法。
背景技术
加筋挡土墙是上世纪60年代发展起来的一项土体加固技术，我国于上世纪80年代发展起来，运用于公路、铁路、水利、海港等领域。施工时，在土中加入拉筋,利用拉筋与土间的摩擦,改善土体变形条件和提高土体的工程特性,以达到稳定土体的目的。加筋挡土墙由墙面板、拉筋、填料三部分组成。
申请公布号为cn106918323a的中国专利中公开了一种土体沉降传感器及土体沉降监测系统，其中土体沉降传感器包括多个沉降管和滑移管，所述沉降管的两端设置有连接结构，所述连接结构为螺纹结构，相邻两个所述沉降杆通过所述螺纹结构螺纹连接，所述沉降管的外侧套设有沉降环，各所述沉降管内设置有一个所述光纤光栅监测部，所述光纤光栅监测部与所述沉降环连接，所述沉降管的外周壁上开设有滑移长孔，所述滑移管穿设在所述沉降管内位于滑移长孔处且两端与所述沉降环连接，所述光纤光栅监测部包括弹簧、两个光纤光栅、悬臂梁和光纤，所述滑移管与所述弹簧连接；所述悬臂梁与所述沉降管连接，两个光纤光栅分别设置在悬臂梁的上下两侧，所述弹簧远离滑移管端与悬臂梁连接，所述光纤与光纤光栅连接；在土体发生沉降变化时，沉降环带动滑移杆在沉降管滑移，弹簧的形变量产生改变，使得悬臂梁的弯曲量改变，此时两个光纤光栅所受的外力发生变化，从而引起波长漂移，光纤将各光纤光栅上的波长漂移信号反馈至监测装置，工作人员通过监测装置收到的信号的变化就能知道土体的沉降变化。
但是上述技术方案中，该土体沉降传感器的部件较多，生产时较为麻烦，经济性较差。
技术实现要素：
本发明的目的一在于提供一种机场加筋挡土墙光纤光栅监测系统，具有结构简单，经济性高的优点。
本发明的上述目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种机场加筋挡土墙光纤光栅监测系统,包括土体沉降跟踪标记构件和光纤解调仪,所述土体沉降跟踪标记构件包括若干根保护管和将各保护管沿其轴向依次对接的固定套管，所述固定套管上垂直于其轴向设置有沉降压板，所述固定套管内均设有光纤光栅位移传感器；所述保护管套设在所述光纤光栅位移传感器外，所述固定套管与插接在其端部的保护管之间设置有弹簧，所述光纤光栅位移传感器与所述光纤解调仪连接。
实施上述技术方案，光纤光栅位移传感器利用光纤的紫外波长敏感特性，在一定长度内，在光纤纤芯蚀刻使折射率发生周期性变化的刻痕，光纤纤芯内部形成芯内光栅；光纤光栅位移传感器埋设在土体内，当加筋土挡墙的填筑土体结构发生变化时，沉降压板发生位移，此时弹簧产生形变，保护管与管内的光纤光栅位移传感器将产生轴向应变，此时光纤光栅位移传感器的工作波长发生变化，使得反射波长同时发生变化，并将反射光波长的变化信号反馈至光纤解调仪处，通过光纤解调仪将该测量点的变化转化为电信号以实现易读化以及可视化，即可得知该点结构的应变变化，该土体沉降跟踪标记构件结构简单、生产方便、经济性高且紫外线波长敏感，使得该光纤光栅检测系统的检测精度也高。
进一步，位于底部的保护管远离所述固定套管端连接有底座，所述底座内设有光纤光栅位移传感器，所述保护管罩设于所述光纤光栅位移传感器外。
实施上述技术方案，底座的设置增加了位于底部的保护管与填筑土体的接触面积，使得在将底部的保护管埋入填筑土体内时，更加稳固。
进一步，所述固定套管及所述底座上均设有固定支座，所述固定支座上设置有安装管，所述安装管插接在所述保护管内，所述保护管的端部与所述固定支座抵接，所述光纤光栅位移传感器固定在所述安装管内。
实施上述技术方案，安装保护管时，使得光纤光栅位移传感器穿过安装管，然后将光纤光栅位移传感器固定在固定支座内，使得安装管插接在保护管内，此时保护管的端部与固定支座抵接；这样在安装保护管时，将保护管插接在安装管外即可，此时安装管能够起到限位和引导作用，更便于安装保护管。
进一步，所述固定套管一端为所述固定支座，另一端设有弹簧管，所述弹簧管套设于所述保护管外，所述弹簧位于所述弹簧管内并抵接于所述弹簧管底部与保护管端面之间。
实施上述技术方案，固定支座与弹簧管分别为固定套管的不同端部，使得结构更加简单，更便于生产。
进一步，所述光纤光栅位移传感器的端部均设置有光纤引线，所述光纤引线外均套设有引线保护管，所述固定支座的侧壁上均开设有供光纤引线引出的引出孔，所述光纤引线从引出孔引出与所述光纤解调仪连接。
实施上述技术方案，将光纤光栅位移传感器安装至固定支座内后，将光纤引线从引出孔内引出，并使得光纤引线与光纤解调仪连接在一起，以将光纤光栅位移传感器处反射光波长的变化信号反馈至光纤解调仪处；引线保护管的设置用于保护光纤引线，阻止光纤引线受损。
进一步，每个所述光纤光栅位移传感器端部的光纤引线上均连接有钢绳，所述钢绳从位于其连接的光纤光栅位移传感器上方的固定套管穿出，并与所述固定套管锁定连接。
实施上述技术方案，固定时，拉动钢绳至将光纤光栅位移传感器拉至满量程，即光纤光栅位移传感器呈竖直状态，然后将钢绳从位于与钢绳连接的光纤光栅位移传感器上方的固定套管穿出并与固定套管连接，这样不仅使得光纤光栅位移传感器能够保持满量程状态，始终保持最大的测量范围，且能够避免固定套管与保护管分离；且钢绳位于土体沉降跟踪标记构件内，不易磨损或生锈。
本发明的目的二在于提供一种基于机场加筋挡土墙光纤光栅监测系统的施工方法，具有施工方便的优点。
本发明的上述目的二是通过以下技术方案得以实现的：
包括以下步骤：
s1：开挖基槽：对施工范围内进行清表、场地平整，将覆盖土层全部挖除后，然后将出露的基岩面开挖成台阶；
s2：浆砌块石基础施工：以墙顶(场平边线平面位置、高程)为起点，按挡墙墙面设计坡度向下反算确定砌石挡墙基础起砌位置，然后开始砌墙；
s3：砌筑挡墙：使用浆砌块石砌筑挡墙，挡墙沿纵向间隔设置多道变形缝，每道变形缝间用沥青杉板填塞；
s4：铺设土工格栅：使得锚固段土工格栅沿长度覆盖整个砌石挡墙，然后将加筋段土工格栅张紧并进行铺设，使得加筋段土工格栅在主要受力方向通长布置，然后将锚固段土工格栅和加筋段土工格栅采用搭接、绑扎牢固；
s5：填料压实：在基槽内填筑块碎石，并将块碎石压实；
s6：安装监测系统；
s7：重复s3、s4、s5、s6至完成加筋层施工；
s8：砌筑无加筋层浆砌块石挡墙；
s9：分层填筑土石方；
s10：设置挡墙压顶。
实施上述技术方案，步骤s4中，需要铺设土工格栅的区域分为锚固段和加筋段，在锚固段时，使得土工格栅沿长度方向覆盖整个砌石挡墙并将土工格栅锚固在挡土墙上，在加筋段，则需要将土工格栅张紧并进行铺设，使得加筋段土工格栅在主要受力方向通长布置，最后将锚固段的土工格栅和加筋段的土工格栅采用搭接、绑扎牢固，以形成一个整体；步骤s5中，在加筋段的土工格栅上填筑块碎石，以形成加筋土，因为一般土体在自动或外力作用下易产生严重的变形或倒塌，若在土中沿应变方向埋置有挠性的筋带材料，如土工格栅，则土与筋带材料即土工格栅将会产生摩擦，使加筋土具有了某种程度的粘着性，从而改良了土的力学性质，增加了土的抗剪强度、减少了沉降变形，使得该浆砌加筋土挡墙结构更稳固，且因为使用土工格栅作为加筋材料的挡土结构是柔性的，能够吸收更多的额能量而不产生功能上的破坏，使得该浆砌加筋土挡墙抗争性能更好；在步骤s7中，重复s3、s4、s5、s6即可完成加筋层的施工，这样工艺流程清晰，且能够形成程序化、标准化作业，使得施工方便且施工进度较快。
进一步，所述步骤s6包括以下步骤：
s61：安装光纤光栅位移传感器：将光纤光栅位移传感器固定锁死在安装管内，并将光纤光栅位移传感器底部的光纤引线从固定支座侧壁的引出孔引出；
s62：安装底座：在土体表面开坑，将装好光纤光栅位移传感器的底座放入坑内，调平后，向坑内浇筑水泥；
s63:在地面开槽至挡墙位置，将从固定支座侧引出的光纤引线穿入引线保护管内，然后放入到槽内，回填松散沙土掩埋后，将光纤引线一直引出到挡土墙外边；
s64:预埋管件：采用钢管树立在填筑土体上，将钢管的底部先用土压实，使得钢管竖直在土层中，然后在钢管周围填土；
s65：安装保护管：将保护管插入钢管内部，套在安装管外部，并将光纤光栅位移传感器顶端的光纤引线与钢绳从保护管顶端引出；
s66：钢管拔管：在步骤s64中的钢管周围填土，填筑完一层填土后，向上拔动钢管，并对填土进行夯实，夯实一部分，填筑一部分土体，直至填平周围土面；
s67：安装上固定板：将钢管拔出，将弹簧放入弹簧管内，使得弹簧管插接在保护管的端部；将光纤光栅位移传感器顶端的光纤引线从位于其上方的固定支座侧壁的引出孔引出，将钢绳从位于其上方的固定套管顶端穿出，拉伸钢绳以将光纤光栅位移传感器拉至满量程，并将钢绳与固定套管锁定连接；
s68：循环步骤s61-s67至其它层位深度处的光纤光栅位移传感器安装完成;
s69：连接光纤解调仪：将步骤s63、s67中的光纤引线引出墙体后连接至光纤解调仪上。
实施上述技术方案，在步骤s64中，预埋钢管用于为后期的保护管和光纤光栅位移传感器的安装提供通道，在步骤s68中，根据填筑土体的深度，循环步骤s61-s67至光纤光栅位移传感器安装到需要的高度，这样重复施工使得安装过程程序化，更加方便。
进一步，所述步骤s2中，将浆砌块石挡墙基础顶面砌成反坡，在基础顶面内侧铺设一层碎石渗水层，并在墙体上开设泄水孔，并在导水盲沟内设置透水管，外包无纺土工布。
实施上述技术方案，浆砌块石挡墙基础砌成反坡、铺设碎石渗水层并在挡墙的墙体上开设泄水孔均用于排水，以使得浆砌块石挡墙及填筑土体更加稳固，不易塌方；导水盲沟用于将水排离施工现场，无纺土工布的设置使得透水管在排水过程中不易被土或其他杂志堵塞。
进一步，所述步骤s65中，将保护管插入钢管后，在钢管与位保护管之间回填细砂。
实施上述技术方案，细砂用于将钢管与保护管之间的缝隙填充满，避免在步骤s66中拔钢管时导致保护管摇晃，造成保护管倾斜，影响测量结果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
一、该土体沉降跟踪标记构件结构简单、生产方便、经济性高且紫外线波长敏感，使得该光纤光栅检测系统的检测精度也高;
二、工艺流程清晰，且能够形成程序化、标准化作业，施工方便且施工进度较快。
附图说明
图1是本发明实施例土体沉降跟踪标记构件的整体结构示意图；
图2是本发明实施例土体沉降跟踪标记构件的剖视图。
附图标记：1、底座；11、固定支座；111、安装管；12、保护管；121、引出孔；2、固定套管；21、弹簧管；211、弹簧；22、沉降压板；3、光纤光栅位移传感器；31、光纤引线；311、引线保护管；32、钢绳；4、光纤解调仪。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。
如图1所示，一种机场加筋挡土墙光纤光栅监测系统,包括土体沉降跟踪标记构件和光纤解调仪4,其中，土体沉降跟踪标记构件包括若干根保护管12和将各保护管12沿其轴向依次对接的固定套管2，固定套管2上垂直于其轴向设置有沉降压板22，随着填筑土体的变化，沉降压板22将会使得固定套管2发生位移。
如图2所示，固定套管2及底座1上均设有固定支座11，其中，固定套管2一端为固定支座11、另一端设有弹簧管21，弹簧管21套设在保护管12的端部外，且弹簧管21内设置有弹簧211并抵接于弹簧管21底部与保护管12端面之间。
如图2所示，固定支座11上设置有安装管111，安装管111插接在保护管12远离弹簧管21端内且保护管12的端部与固定支座11抵接，安装管111内通过自攻螺丝连接有端部均设置有光纤引线31的光纤光栅位移传感器3，光纤引线31外套设有用于保护光纤引线31的引线保护管311，引线保护管311为pvc管，固定支座11的侧壁上均开设有供光纤引线31引出的引出孔121，光纤引线31穿过引出孔121与光纤解调仪4连接，光纤解调仪4为武汉理工光科股份有限公司生产bgd-4002光纤光栅解调器；保护管12套设在光纤光栅位移传感器3外，且位于底部的保护管12远离固定套管2端连接有底座1，以增加底部的保护管12端部与填筑土体的接触面积。
如图2所示，每个光纤光栅位移传感器3端部的光纤引线31上均连接有钢绳32，钢绳32从位于其连接的光纤光栅位移传感器3上方的固定套管2穿出，固定时，拉动钢绳32至将光纤光栅位移传感器3拉至满量程，即光纤光栅位移传感器3呈竖直状态，然后将钢绳32从位于与钢绳32连接的光纤光栅位移传感器3上方的固定套管2穿出并与固定套管2通过钢丝绳扣锁定连接，这样不仅使得光纤光栅位移传感器3能够保持满量程状态，始终保持最大的测量范围，且能够避免固定套管2与保护管12分离；且钢绳32位于土体沉降跟踪标记构件内，不易磨损或生锈。
工作过程：光纤光栅位移传感器3利用光纤的紫外波长敏感特性，在一定长度内，在光纤纤芯蚀刻使折射率发生周期性变化的刻痕，光纤纤芯内部形成芯内光栅；光纤光栅位移传感器3埋设在土体内，当加筋土挡墙的填筑土体结构发生变化时，沉降板21受到土体的挤压，使得固定套管2发生位移，此时弹簧211发生形变，使得位于固定套管2上方的保护管12与管内的光纤光栅位移传感器3将产生轴向应变，此时光纤光栅位移传感器3的工作波长发生变化，使得反射波长同时发生变化，然后光纤引线31将反射光波长的变化信号反馈至光纤解调仪4处，通过光纤解调仪4将该测量点的变化转化为电信号以实现易读化以及可视化，即可得知该点结构的应变变化，该土体沉降跟踪标记构件结构简单、生产方便、经济性高且紫外线波长敏感，使得该光纤光栅33检测系统的检测精度也高。
一种基于机场加筋挡土墙光纤光栅监测系统的施工方法，包括以下步骤：
s1：开挖基槽，对施工范围内进行清表、场地平整，基础土方采用挖掘机开挖，自卸车运输，当加筋挡墙设置范围内基岩埋深较小，即不大于5m时，将加筋挡墙坐落在基岩上，此时要求按基岩段进行开挖，将覆盖土层全部挖除后，将出露的基岩面开挖成台阶状，台阶面要求内倾2％坡度，且每隔5.om设置一道宽度0.3m、外倾2％坡度的渗水槽，开挖后经过验收合格才能进行下一道工序施工；
s2：浆砌块石基础施工，以墙顶(场平边线平面位置、高程)为起点，按挡墙墙面设计坡度向下反算确定砌石挡墙基础起砌位置，然后将浆砌块石挡墙基础顶面砌成反坡，并在基础顶面内侧铺设一层碎石渗水层，在挡墙的墙体上开设泄水孔，并在挡墙的墙体外挖设导水盲沟，在泄水孔内插接透水管，使得透水管伸入在导水盲沟内,并在透水管外包无纺土工布；
s3：使用浆砌块石砌筑挡墙，挡墙沿纵向每隔10m设置一道变形缝，缝宽2cm，每道变形缝间用沥青杉板填塞；
s4：铺设土工格栅，使得锚固段土工格栅沿长度方向覆盖整个砌石挡墙，然后将加筋段土工格栅张紧并进行铺设，使得加筋段土工格栅在主要受力方向通长布置，然后将锚固段土工格栅和加筋段土工格栅采用搭接、绑扎牢固；
s5：填料压实，在基槽内填筑块碎石，并将块碎石压实；
s6：安装监测系统；
s7：重复s3、s4、s5、s6至完成加筋层施工；
s8：砌筑无加筋层浆砌块石挡墙；
s9：分层填筑土石方；
s10：设置挡墙压顶。
步骤s5中，在加筋段的土工格栅上填筑块碎石，以形成加筋土，因为一般土体在自动或外力作用下易产生严重的变形或倒塌，若在土中沿应变方向埋置有挠性的筋带材料，如土工格栅，则土与筋带材料即土工格栅将会产生摩擦，使加筋土具有了某种程度的粘着性，从而改良了土的力学性质，增加了土的抗剪强度、减少了沉降变形，使得该浆砌加筋土挡墙结构更稳固，且因为使用土工格栅作为加筋材料的挡土结构是柔性的，能够吸收更多的额能量而不产生功能上的破坏，使得该浆砌加筋土挡墙抗争性能更好。
步骤s6包括以下步骤：
s61：安装光纤光栅位移传感器3：将光纤光栅位移传感器3固定锁死在安装管111内，并将光纤光栅位移传感器3底部的光纤引线31从固定支座11侧壁的引出孔121引出；
s62：安装底座1：在土体表面开坑，将装好光纤光栅位移传感器3的底座1放入坑内，调平后，向坑内浇筑水泥；
s63:在地面开槽至挡墙位置，将从安装管111侧引出的光纤引线31穿入引线保护管311内，然后放入到槽内，回填松散沙土掩埋后，将光纤引线31一直引出到挡土墙外边；
s64:预埋管件：采用钢管树立在填筑土体上，将钢管的底部先用土压实，使得钢管竖直在土层中，然后在钢管周围填土；
s65：安装保护管12：将保护管12插入钢管内部，套在安装管111外部，并将光纤光栅位移传感器3顶端的光纤引线31与钢绳32从保护管12顶端引出，将保护管12插入钢管后，在钢管与位保护管12之间回填细砂；
s66：钢管拔管：在步骤s64中的钢管周围填土，填筑完一层填土后，向上拔动钢管，并对填土进行夯实，夯实一部分，填筑一部分土体，直至填平周围土面；
s67：安装固定套管2：将钢管拔出，将弹簧211放入弹簧管21内，使得弹簧管21插接在保护管12的端部，将光纤光栅位移传感器3顶端的光纤引线31从位于其上方的固定支座11侧壁的引出孔121引出，将钢绳32从位于其上方的固定套管2顶端穿出，拉伸钢绳32以将光纤光栅位移传感器3拉至满量程，并将钢绳32与固定套管2锁定连接；
s68：循环步骤s61-s67至其它层位深度处的光纤光栅位移传感器3安装完成;
s69：连接光纤解调仪4：将步骤s63、s67中的光纤引线31引出墙体后连接至光纤解调仪4上。