隧道衬砌拱顶脱空监测装置及检测方法与流程

本发明涉及隧道施工，尤其是涉及隧道衬砌拱顶脱空监测装置及检测方法。

背景技术：

1、二次衬砌背后脱空是隧道施工中常见的质量通病之一。衬砌背后脱空会造成衬砌厚度不足，改变围岩受力分布，影响结构承载，严重时可能造成拱顶掉块、垮塌，威胁结构和运营安全。衬砌拱顶形成空洞原因主要有：初期支护平整度不达标、混凝土和易性及浇筑时的供应问题、混凝土浇筑工艺、衬砌台车的设计是否合理及质量、施工人员经验及施工管理等等，总之，既有材料、设备原因，也有人的因素；既有施工方自身因素，也有道路运输等外界因素，影响因素较多。

2、公开号为cn110045094a提供了一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测装置及检测方法，装置通过设置的检测反馈体监测混凝土是否冲顶完成以及是否填充饱满，但其仍存在以下问题：

3、1、在采用脉冲式输送泵输送混凝土的过程中，可能瞬间触发预警器报警，但当混凝土流动到低位后，该处并未灌注饱满；2、因探测器安装在悬空的防水板上，防水板在混凝土挤压作用下，局部受拉时可能脱落，此时形成误报警，错误地处理为混凝土已灌注饱满而停止灌注，从而易导致隧道二衬拱顶脱空。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出隧道衬砌拱顶脱空监测装置及检测方法，解决现有技术中隧道衬砌拱顶脱空监测装置易产生误报警，从而导致隧道二衬拱顶脱空的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种隧道衬砌拱顶脱空监测装置及检测方法，包括：

4、接触传感单元，接触传感单元具有多个设置在二次衬砌的浇筑空间内的拱顶位置、并沿隧道拱顶的长度方向布置的接触点，供以接触二次衬砌时到达拱顶的混凝土并向一直显终端传递信号；

5、压触检测单元，压触检测单元用于设于隧道的拱顶位置、并置于土工布与防水板之间，土工布用于铺设在隧道的初期支护上，压触检测单元包括多个沿隧道拱顶的长度方向布置的监测点，当向浇筑空间内浇筑混凝土时，混凝土通过防水板传递挤压力以挤压监测点，供监测点检测到压力达到反应混凝土已浇筑密实的阈值时向直显终端反馈。

6、在一些实施例中，压触检测单元包括若干接触芯片及铜膜，铜膜沿隧道拱顶的延伸线布置；若干接触芯片沿铜膜的长度方向均布；在混凝土未浇筑至测点时，接触芯片与铜膜处于分离状态，当监测点处混凝土浇筑密实时，混凝土挤压监测点处的接触芯片使其与铜膜接触。

7、在一些实施例中，压触检测单元还包括若干绝缘垫块，绝缘垫块设于接触芯片与铜膜之间以分隔接触芯片与铜膜，每个接触芯片上均对应配置两个绝缘垫块，绝缘垫块分别设于接触芯片端部的两侧且其一部分设于接触芯片与铜膜之间、另一部分突出于接触芯片。

8、在一些实施例中，压触检测单元还包括第一导轨及第一连接带，第一导轨与土工布相连，铜膜布置在第一导轨内的顶端，若干接触芯片部分内置于第一导轨、且其下端突出于第一导轨的下端；第一导轨内与绝缘垫块对应位置均开设有定位槽；当接触芯片的底端受压将其挤压至第一导轨内时，接触芯片抵于铜膜上，绝缘垫块经接触芯片挤压进入定位槽内；第一连接带在若干接触芯片及铜膜的外侧包裹若干接触芯片及铜膜，若干接触芯片及铜膜均与第一连接带固定连接，绝缘垫块部分内置于定位槽，绝缘垫块的厚度大于定位槽的高度。

9、在一些实施例中，直显终端包括若干指示灯，各指示灯依次与相对应的接触点及监测点处设置的检测件通过电线进行电连接。

10、在一些实施例中，接触传感单元包括若干均匀布置的液位传感器，液位传感器的检测端设于二次衬砌的浇筑空间内，接触传感单元还包括第二导轨及第二连接带，第二导轨与防水板连接，各液位传感器滑动布置于第二导轨内，各个液位传感器之间通过第二连接带相连。

11、第二方面，提供了一种隧道衬砌拱顶脱空监检测方法，适用于隧道衬砌拱顶脱空监测装置，方法包括以下步骤：

12、s100：首先在铺设于隧道的初期支护的土工布上安装压触检测单元，将第一导轨置于隧道的拱顶位置并将第一导轨与土工布固定连接，接触芯片及铜膜间隔设置在第一导轨内；

13、s200：在土工布内侧铺设防水板；

14、s300：再对接触传感单元进行安装，将第二导轨置于隧道的拱顶位置并将第二导轨与防水板固定连接，再将液位传感器通过第二连接带滑动式安装于第二导轨内，使液位传感器依次与对应的接触芯片交错布置；

15、s400：随后利用灌浆管浇筑混凝土，在混凝土未浇筑至测点时，接触芯片与铜膜处于分离状态，指示灯显示为红灯；当混凝土浇筑拱顶时，混凝土挤压监测点处接触芯片使其与铜膜接触，此处敏感元器件在≥10kpa且持续的压力下、以及收到对应的液位传感器接触混凝土液面时发出的信号才能够联通电路，使指示灯显示绿灯，则可判定该部位浇筑密实；若浇筑中存在混凝土回落，压力消失则指示灯会重新显示为红灯。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过设置接触传感单元及压触检测单元，结合接触式及压触式传感对混凝土的浇筑进行实时监控，在压触检测单元检测到灌注的混凝土到达拱顶位置、同时压触检测单元检测到混凝土浇筑到合适压力，才能够判断出监测点处混凝土已浇筑密实，主动监测系统操作简单方便，实用性强，不仅加强了拱顶脱空监测的准确性，还减少因脉冲带来的误判；

17、通过将压触检测单元布置在土工布与防水板之间，可避免压触检测单元在局部受拉时脱落，防止出现误报警的情况，其监测精准度高。

技术特征：

1.一种隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述压触检测单元包括若干接触芯片及铜膜，

3.根据权利要求2所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述压触检测单元还包括若干绝缘垫块，所述绝缘垫块设于所述接触芯片与所述铜膜之间以分隔所述接触芯片与所述铜膜。

4.根据权利要求3所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，每个所述接触芯片上均对应配置两个所述绝缘垫块，所述绝缘垫块分别设于所述接触芯片端部的两侧且其一部分设于所述接触芯片与所述铜膜之间、另一部分突出于所述接触芯片。

5.根据权利要求3所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述压触检测单元还包括第一导轨及第一连接带，所述第一导轨与所述土工布相连，所述铜膜布置在所述第一导轨内的顶端，若干所述接触芯片部分内置于所述第一导轨、且其下端突出于所述第一导轨的下端；

6.根据权利要求5所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述绝缘垫块部分内置于所述定位槽，绝缘垫块的厚度大于所述定位槽的高度。

7.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述直显终端包括若干指示灯，各所述指示灯依次与相对应的所述接触点及所述监测点处设置的检测件通过电线进行电连接。

8.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述接触传感单元包括若干均匀布置的液位传感器，所述液位传感器的检测端设于二次衬砌的浇筑空间内。

9.根据权利要求8所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述接触传感单元还包括第二导轨及第二连接带，所述第二导轨与所述防水板连接，各所述液位传感器滑动布置于所述第二导轨内，各个所述液位传感器之间通过第二连接带相连。

10.一种隧道衬砌拱顶脱空监检测方法，适用于如权利要求1～9任一项所述的隧道衬砌拱顶脱空监测装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种隧道衬砌拱顶脱空监测装置及检测方法，属于隧道施工技术领域，包括接触传感单元及压触检测单元，接触传感单元具有多个设置在二次衬砌的浇筑空间内的拱顶位置、并沿隧道拱顶的长度方向布置的接触点，供以接触二次衬砌时到达拱顶的混凝土并向一直显终端传递信号；压触检测单元用于设于隧道的拱顶位置、并置于土工布与防水板之间，土工布用于铺设在隧道的初期支护上，压触检测单元包括多个沿隧道拱顶的长度方向布置的监测点；本发明主动监测系统操作简单方便，实用性强，监测精准度高，不仅加强了拱顶脱空监测的准确性，还减少因脉冲或检测单元的脱落带来的误判。

技术研发人员：程畅,王剑林,罗华松,王雪强,靳壮,余美祖,殷昌海,陈仁,刘建学,穆伟强
受保护的技术使用者：中铁七局集团武汉工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15