隧道初支用分布式监测光缆布设方法

本发明属于隧道监测，具体涉及一种隧道初支用分布式监测光缆布设方法。

背景技术：

1、隧道初期支护(初支)是在进行隧道暗挖施工时的一项安全的施工保护措施，并作为隧道的永久承载结构，不仅可以控制围岩应力适量释放和变形，而且为隧道的结构和施工安全提供了有力保障。因此，为了了解并掌握隧道初支结构的受力状态及变形，常采传统的常规点式传感器，如电阻式、振弦式应变计、应力计、温度计及分布式监测光缆等，对隧道初支结构进行应力、应变及温度监测，对隧道施工安全监测预警提供了重要信息。其中，分布式光纤传感技术具有分布式测量、寿命长、抗电磁干扰、动态响应快、灵敏度和测试精度高、耐久性强及可实现远距离全域分布式监测等优点，特别适合长大隧道结构全寿命实时监测。

2、现有技术中，钻爆法隧道初支段工序复杂、环境恶劣，爆破、出渣等工序短步距交替进行，在此过程中布设分布式监测光缆不便于布设，而且光缆需要随着隧道的开挖逐渐向前推进，这就需要光缆线轴一直处于掌子面处，后一段隧道段开挖过程中，即将被布设的光缆极易被破坏。因此分布式光缆的布设主要用在二衬监测，鲜有初支结构成功应用的案例。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种隧道初支用分布式监测光缆布设方法，旨在能够解决现有的隧道开设过程中监测光缆布设方式实用性差的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种隧道初支用分布式监测光缆布设方法，包括如下步骤：

3、隧道支护结构搭建，在开挖的隧道中连续设置多个钢拱架，且围绕各所述钢拱架所形成的外缘面安装钢筋网片；各所述钢拱架和所述钢筋网片形成支护结构；

4、放置光缆线轴，将光缆线轴设置在完成初支施工的隧道中；

5、光缆初始布线，将所述光缆线轴上的光缆拉出，使光缆端部固定在完成初支施工的隧道中；随后拉动光缆，且由所述钢筋网片背面通过所述支护结构，使光缆形成监测段、自由段及转向段；将所述监测段绑扎在所述钢筋网片上；设置辅助套管，且使所述辅助套管套设在所述自由段上；在所述支护结构靠近掌子面的一端设置防护套管，且使所述防护套管套设在所述转向段上；

6、喷射混凝土，向所述支护结构上喷射混凝土；

7、光缆循环布线，随着后一段隧道的开挖，重复所述隧道支护结构搭建步骤；取下所述防护套管，通过所述转向段拉动所述自由段及所述光缆线轴中的光缆，使光缆通过新搭建的所述支护结构，形成新的监测段、自由段及转向段；随后将新形成的所述监测段绑扎在所述钢筋网片上，将新的所述辅助套管套设在新形成的所述自由段上，再将取下的所述防护套管套设在新形成的所述转向段上；随后重复所述喷射混凝土步骤。

8、在一种可能的实现方式中，每个所述辅助套管上设有贯通所述辅助套管管腔的第一长条豁口。

9、在一种可能的实现方式中，所述辅助套管为pvc材质。

10、在一种可能的实现方式中，每个所述辅助套管套设在光缆上后再与所述钢筋网片相连，每个所述辅助套管对光缆进行套设后，通过胶带对所述第一长条豁口进行封堵；相邻的两个所述辅助套管通过带有开口的接头进行对接。

11、在一种可能的实现方式中，所述防护套管为u型管，所述u型管上设有贯通所述u型管管腔的第二长条豁口，所述第二长条豁口位于所述u型管的凹侧。

12、在一种可能的实现方式中，所述u型管为橡胶材质。

13、在一种可能的实现方式中，所述防护套管设在光缆上后，所述防护套管的一端套设在对应的所述辅助套管端部上。

14、在一种可能的实现方式中，所述防护套管的两端均与所述钢筋网片绑扎固定。

15、在一种可能的实现方式中，所述光缆初始布线步骤中还采用导向管，所述导向管设有两个，两个所述导向管并排设置，每个所述导向管的一端均伸入至所述钢筋网片的背面；

16、其中，在所述光缆初始布线步骤中，光缆端部由其中一个所述导向管穿入至所述钢筋网片的背面，换向后再由另一个所述导向管穿出。

17、在一种可能的实现方式中，所述导向管为橡胶材质。

18、本实现方式中，在各钢拱架上安装钢筋网片，并且将光缆的监测段固定在钢筋网片上，钢筋网片灵敏的感应到隧道的变化，通过钢筋网片的形变可保证光缆对钢筋网片区域的应力、应变及温度变化监测，因钢筋网片所感应的范围大，进而保证提高光缆的监测范围。通过光缆初始布线步骤及光缆循环布线步骤，可保证对辅助套管中的光缆进行灵活抽动，使光缆线轴远离掌子面，同时在转向段上设置防护套管，可避免光缆在后一段隧道开挖过程中因爆破而受到一定的伤害，可有效的对光缆进行防护，提高分布式光缆在初支中的成活率，实用性强。

技术特征：

1.隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，每个所述辅助套管上设有贯通所述辅助套管管腔的第一长条豁口。

3.如权利要求2所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，所述辅助套管为pvc材质。

4.如权利要求2所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，每个所述辅助套管套设在光缆上后再与所述钢筋网片相连，每个所述辅助套管对光缆进行套设后，通过胶带对所述第一长条豁口进行封堵；相邻的两个所述辅助套管通过带有开口的接头进行对接。

5.如权利要求1所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，所述防护套管为u型管，所述u型管上设有贯通所述u型管管腔的第二长条豁口，所述第二长条豁口位于所述u型管的凹侧。

6.如权利要求5所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，所述u型管为橡胶材质。

7.如权利要求5所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，所述防护套管设在光缆上后，所述防护套管的一端套设在对应的所述辅助套管端部上。

8.如权利要求7所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，所述防护套管的两端均与所述钢筋网片绑扎固定。

9.如权利要求1-8任一项所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，所述光缆初始布线步骤中还采用导向管，所述导向管设有两个，两个所述导向管并排设置，每个所述导向管的一端均伸入至所述钢筋网片的背面；

10.如权利要求9所述的隧道初支用分布式监测光缆布设方法，其特征在于，所述导向管为橡胶材质。

技术总结
本发明提供了一种隧道初支用分布式监测光缆布设方法，依次包括隧道支护结构搭建、放置光缆线轴、光缆初始布线、喷射混凝土以及光缆循环布线步骤。光缆线轴上放出的光缆穿过支护结构形成监测段、自由段及转向段，并将监测段绑扎在支护结构上。将辅助套管套设在自由段。将防护套管套设在转向段；随着后一段隧道的开挖，向前拉动转向段，并在新的支护结构处形成自由段上套设新的辅助套管，同时将前面的防护套管拆卸后套设在新形成的转向段上，再重复安置走线结构及喷射混凝土步骤。本发明提供的隧道初支用分布式监测光缆布设方法可实现在隧道初支过程中对分布式光缆的布设，有效的提高分布式光缆在初支中布设的成活率，实用性强。

技术研发人员：许红彬,杜彦良,任伟新,张君臣,李惟简,冀泽佳,郑晨,李林超,李峰,马阳冉,王俊芳,田秀淑
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17