一种可大规模高精度在线监测盾构隧道错台的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种监测盾构隧道错台的系统，尤其涉及一种可大规模高精度在 线监测盾构隧道错台的系统，属于隧道工程技术领域。
【背景技术】
[0002] 盾构隧道，具有施工时间短，对环境影响小的特点，成为现在地铁、过江、过海等交 通隧道的主要施工形式，但是，盾构隧道衬砌由预制的钢筋混凝土管片通过高强螺栓拼接 而成，管片之间存在着接缝，在外部荷载作用下，接缝处易发生剪切变形，使管片之间形成 错台，一方面使螺栓产生较大的剪切应力，另一方面带来防水隐患，易引起螺栓锈蚀，带来 安全隐患，严重时还会影响隧道净空，威胁交通安全，因此，对管片错台实施监测对于隧道 安全具有重要作用。
[0003] 在实际工程中，由于管片接缝数量非常多，既有的监测或检测技术手段无法实现 大规模接缝的长期在线监测，因此，有必要设计一种适合在线监测大规模接缝错台的系统。
[0004] 1989年Horiguchi等人首次提出了利用布里渊光的频移特性作为分布式应变 和温度传感以来，该技术受到工程研究人员的广泛关注，其主要具有以下几个优点：1、分 布式测量，理论上光纤每点的应变、温度都可以测量，实际可每5cm采样，空间分解能达到 2cm-10cm ;2、长距离传感，可测量的光纤长度达到50km以上；3、测试精度高，目前应变测试 精度可达到2 μ ε -10 μ ε，温度测试精度为0. 1°C ;4、测试长期稳定，不受电磁场等环境干 扰；因此，本实用新型基于布里渊分布式光纤传感的技术设计了一种可大规模高精度在线 监测盾构隧道错台的系统。 【实用新型内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，本实用新型提供一种可大规模高精度在线监测盾构隧道 错台的系统，结构简单，监测精度高，实现大规模盾构隧道管片错台的低成本在线监测。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案为：
[0007] -种可大规模高精度在线监测盾构隧道错台的系统，包括若干个变形感应装置， 所述若干个变形感应装置经光纤传感回路与分布式光纤解调仪连通，所述分布式光纤解调 仪与计算机连通，所述变形感应装置包括变形梁体和传感光纤，所述变形梁体的一端固定 连接在接缝一侧的盾构隧道管片上，另一端定向固定连接在所述接缝另一侧的盾构隧道管 片上，所述变形梁体连接处的上下两面设有夹持螺帽，且所述定向固定端的变形梁体与上 下夹持螺帽之间存有空隙；所述传感光纤沿变形梁体上下表面的中轴线布置，且在中轴线 上形成有自由传感光纤；所述光纤传感回路通过串联若干个变形感应装置上的传感光纤与 分布式光纤解调仪连通形成通光回路后与计算机连通。
[0008] 进一步，所述变形梁体通过锚固在盾构隧道管片上的螺杆与接缝两侧的盾构隧道 管片连接，所述变形梁体的其中一端通过两个螺孔与两个锚固在接缝一侧的盾构隧道管片 上的螺杆固定连接，另一端通过变形梁体上的条形孔与一根锚固在接缝另一侧盾构隧道管 片上的螺杆定向连接。
[0009] 进一步，由于空间分解内应变的不均匀程度会严重影响应变监测精度，因此，所述 变形梁体为等强度、等厚度的变截面梁，为了保证应变传感的灵敏度和精度，所述变形梁体 长度为 30cm-50cm。
[0010] 进一步，为了提高变形感应装置的长期耐久性能，所述变形梁体、螺杆和螺帽均为 不锈钢材质。
[0011] 进一步，所述空隙为〇. 1-0. 5_，保证在接缝发生张开或闭合时变形梁体可以沿轴 向自由移动而无应变，在错台情况发生时，变形梁体产生弯曲应变，〇. l-o. 5_的空隙不影 响变形感应装置对错台变形感应的敏感度，但是在变形解析计算时，需要将空隙大小作为 错台变形的初始项考虑进去。
[0012] 进一步，所述传感光纤为单模光纤，在所述单模光纤外表面还包覆有尼龙材料的 光纤外包层，且在光纤外包层还编织有纤维层，尼龙材料具有良好的性能，对环境要求低， 且能够与纤芯良好粘结，编织的纤维层可以提高光纤外包层的强度和耐腐蚀性能。
[0013] 进一步，所述传感光纤通过粘贴剂沿变形梁体上下表面的中轴线全面粘贴布置， 可同时监测拉、压应变；所述粘贴剂为改型环氧树脂，改型环氧树脂具有较高的耐久性能。
[0014] 进一步，所述自由传感光纤大于等于20cm，自由传感光纤不受变形梁体的影响，只 对温度变化敏感，用来实施变形感应的温度补偿。
[0015] 本实用新型的有益效果在于：
[0016] 1、本实用新型中采用了可大规模分布式监测的布里渊散射技术，解决了盾构隧道 管片错台以目测或检测手段为主，无法实现在线监测的困境，提升了隧道工程的安全监测 水平，具有较强的适用性及市场竞争力；
[0017] 2、本实用新型中通过合理的结构设计，使得盾构隧道管片错台变形监测转变为变 形梁体的应变监测，同时梁体的轴向应变为均匀应变，大幅提升了应变传感和错台变形解 析的精度，为进一步实施工程结构的安全评估提供了有效依据；
[0018] 3、本实用新型中传感设施结构简单，实现了大规模盾构隧道管片错台的低成本在 线监测，市场竞争力强，为保障国家基础设施安全产生有益效果。
【附图说明】：
[0019] 图1为本实用新型的变形感应装置结构不意图一；
[0020] 图2为本实用新型的变形感应装置结构示意图二；
[0021] 图3为本实用新型各部件连接示意图；
[0022] 图中主要附图标记含义如下：
[0023] 1、接缝，2、盾构隧道管片，3、变形梁体，4、螺杆，5、螺帽，6、传感光纤，7、粘贴剂，8、 螺孔，9、条形孔，10、变形感应装置，11、分布式光纤解调仪，12、计算机。
【具体实施方式】：
[0024] 下面结合附图对本实用新型做具体的介绍。
[0025] 图1为本实用新型的变形感应装置结构示意图一；图2为本实用新型的变形感应 装置结构示意图二；图3为本实用新型各部件连接示意图；
[0026] 如图3所示：本实施例是一种可大规模高精度在线监测盾构隧道错台的系统，包 括若干个变形感应装置10,若干个变形感应装置10经光纤传感回路与分布式光纤解调仪 11连通，分布式光纤解调仪11与计算机12连通，如图1和2所示：变形感应装置10包括 变形梁体3和传感光纤6,变形梁体3的一端固定连接在接缝1 一侧的盾构隧道管片2上， 另一端定向固定连接在所述接缝1另一侧的盾构隧道管片2上，变形梁体3连接处的上下 两面设有夹持螺帽5,且所述定向固定端的变形梁体3与上下夹持螺帽5之间存有空隙；传 感光纤6沿变形梁体3上下表面的中轴线布置，且在中轴线上形成有自由传感光纤；本实 施例自由传感光纤长度为20cm，自由传感光纤不受变形梁体3的影响，只对温度变化敏感， 用来实施变形感应的温度补偿，为了更好的温度补偿，自由传感光纤也可以根据变形梁体3 设置长度大于20cm ;所述光纤传感回路通过串联若干个变形感应装置10上的传感光纤6 与分布式光纤解调仪11连通形成通光回路后与计算机12连通。
[0027] 本实施例中，变形梁体3通过锚固在盾构隧道管片2上的螺杆4与接缝1两侧的 盾构隧道管片2连接，变形梁体3的其中一端通过两个螺孔8与两个锚固在接缝1 一侧的 盾构隧道管片2上的螺杆4固定连接，另一端通过变形梁体3上的条形孔9与一根锚固在 接缝1另一侧盾构隧道管片2上的螺杆3定向连接。
[0028] 由于空间分解内应变的不均匀程度会严重影响应变监测精度，因此，本实施例中 变形梁体3为等强度、等厚度的变截面梁，为了保证应变传感的灵敏度和精度，本实施例变 形梁体3长度为50cm，当然也可以在30cm-5〇Cm范围中选用；为了提高变形感应装置10的 长期耐久性能，本实施例所述变形梁体3、螺杆4和螺帽5均为不锈钢材质。
[0029] 本实施例在定向固定端的变形梁体3与上下夹持螺帽5之间存有的空隙为0. 5mm， 保证在接缝1发生张开或闭合时变形梁体3可以沿轴向自由移动而无应变，在错台情况发 生时，变形梁体3产生弯曲应变，0. 5_的空隙不影响变形感应装置10对错台变形感应的敏 感度，但是在变形解析计算时，需要将空隙大小作为错台变形的初始项考虑进去，当然，也 可以根据实际情况将空隙设置在〇. 1-0. 5_范围内。
[0030] 本实施例中传感光纤6为单模光纤，在所述单模光纤外表面还包覆有尼龙材