一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测装置及检测方法与流程

涉及本公开一般涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测装置及检测方法。

背景技术：

目前在隧道工程施工中，通过在隧道拱顶布设排气管及注浆管等管道，已经发明了预防隧道二衬拱顶脱空的装置，但是在实际施工过程中，管道容易被混凝土堵塞，且人为影响因素较多，需要较多的工程经验才能实施。

隧道衬砌的带模注浆工艺也已经较为成熟，但是带模注浆在注浆过程中只根据注浆压力及是否溢浆来判断二衬注浆是否饱满，有时由于排气管堵塞等原因，造成注浆压力虽然较高，但是个别部位仍存在不密实的情况，对注浆效果的检验无有效的检测手段。

在二衬施工完成后，通过使用地质雷达对衬砌背后进行无损检测后才能知道二衬背后是否有空洞，但是当钢筋网比较密集时，雷达检测效果较差，很多空洞无法有效识别。并且，发现空洞后，后期再处理会耗费较多的人力及物力，且由于是二次注浆，导致注浆体与原先的衬砌顶面存在明显的接缝，注浆仅能填补空洞，对提高衬砌的整体承载能力没有什么益处，有时可能是适得其反，造成衬砌承受更大的压力。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测方案。

第一方面，本申请实施例提供了一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测装置，包括：

若干防水板固定装置，所述防水板固定装置在拱顶位置处连接防水板和初期支护；

位于在所述防水板下表面的固定在至少部分所述防水板固定装置上的若干检测反馈体，所述检测反馈体沿隧道纵向之间的布置间距为0.8-1.5m，所述检测反馈体用以与检测仪器通信连接，当对应位置的二衬混凝土灌注密实时，所述检测仪器进行拱顶浇筑密实指示。

在本申请的某些实施例中，所述检测反馈体包括壳体，所述壳体内设有呈断路状态的电路，所述电路包括两个支线路，两个所述支线路的一端设有触头，所述电路的断开部分通过两个所述触头引出至所述壳体，当所述触头之间充满导电体后，所述电路形成电流回路，并与所述检测仪器通信连接、使所述检测仪器进行拱顶密实指示。

进一步的，在某些实施例中，两个所述支线路的另一端伸出所述壳体，分别接入所述检测仪，所述电路中包括设于所述检测仪上的指示灯，当所述电路形成电流回路时，所述指示灯亮起，并实现检测反馈体与指示灯一一对应；在另一些实施例中，。所述电路的整体均设于所述壳体内，所述电路中包括无线通信模块，当所述电路形成电流回路时，所述无线通信模块向所述检测仪器传输信号，使所述检测仪进行拱顶浇筑密实指示。

在本申请的某些实施例中，所述检测反馈体为压力传感器，所述检测仪器包括显示屏，当所述压力传感器的压力值超过阈值时，所述显示屏显示该所述压力传感器的信息。由于压力传感器与位置一一对应，从而确定灌注密实的位置。

在本申请的某些实施例中，所述检测反馈体设有引出至外部的用以与所述检测仪器通过电路连接的接头。

第二方面，本申请实施例提供了一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测方法，包括以下步骤：

在隧道初期支护的拱顶位置沿隧道纵向安装若干防水板固定装置；

铺设防水板；

在所述防水板固定装置的对应位置安装若干检测反馈体，将检测仪器与所述检测反馈体进行连接；

浇筑二衬混凝土，所述检测仪器根据所述检测反馈体的检测进行各个所述检测反馈体所在位置的拱顶浇筑密实的指示。

在本申请的某些实施例中，当浇筑的混凝土充满拱顶的设定区域，与所述设定区域对应的所述检测反馈体检测到混凝土，此时电路连通，检测仪器进行该设定区域拱顶浇筑密实的指示。

在本申请的某些实施例中，当混凝土浇筑完成时，如果所述检测仪器显示存在拱顶未浇筑密实的脱空区域，利用与所述脱空区域对应的预留注浆孔继续进行二次带模注浆。

在本申请的某些实施例中，浇筑二衬混凝土前，在所述检测反馈体附近预留注浆孔。

当所述检测反馈体检测到已经浇筑到所在位置的二衬混凝土时，所述检测仪器与所述检测反馈体对应的指示灯改变颜色。

第三方面，本申请实施例提供了一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测装置，其特征在于，包括：

用以与检测仪器通信连接的检测反馈体，所述检测反馈体包括壳体，所述壳体内设有呈断路状态的电路，所述电路包括两个支线路，两个所述支线路的一端设有触头，所述电路唯一的断开部分通过两个所述触头引出至所述壳体。

在本申请的某些实施例中，两个所述支线路的另一端伸出所述壳体，分别接入所述检测仪。

进一步的，所述电路中包括设于所述检测仪上的指示灯。

在本申请的某些实施例中，所述电路的整体均设于所述壳体内，所述电路中包括用以与所述检测仪器进行通信的无线通信模块。

本申请实施例提供的预防隧道二衬拱顶脱空的检测方案，通过在隧道拱顶设置的检测反馈体，当出现脱空时，可以判断脱空层的具体位置，然后通过在脱空层附近的预留注浆孔进行带模注浆，在衬砌混凝土初凝前及时进行注浆，避免传统衬砌注浆浆液与衬砌“两层皮”的现象，使衬砌结构整体性更好，并在施工中能让工人更容易掌握该施工方法，从而保证隧道二衬施工时混凝土浇筑的质量，在保证施工安全的前提下，尽量一次浇筑成型，避免拱顶脱空的出现。

通过在隧道拱顶部位设置多个检测反馈体，能检测在混凝土浇筑过程中的浇筑质量，能准确定位在浇筑时未能达到标准的部位，并在混凝土终凝前完成带模注浆，使衬砌形成一个整体，提高衬砌的整体承载能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本申请实施例的纵剖面图；

图2示出了本申请实施例的横剖面图；

图3示出了检测反馈体示意图；

图4示出了本申请实施例的施工流程图。

元件标号说明

1 初期支护

2 防水板

3 二次衬砌

4 射钉

5 检测反馈体

6 检测反馈体接头

7 仪器接头

8 检测仪器

9 探头

10 保护盒

11 连接线缆

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，通常在此附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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。

如背景技术中所提到的，目前绝大多数施工单位未对隧道二衬施工时的浇筑效果进行有效的检测，主要是未出现行之有效的检测手段，二衬施工完成后因为不知道具体的脱空位置，带模注浆的效果也不理想，只能在二衬施工完成后，通过使用地质雷达对衬砌背后进行无损检测后才能知道二衬背后是否有空洞，但是当钢筋网比较密集时，雷达检测效果较差，很多空洞无法有效识别。

发现空洞后，后期再处理会耗费较多的人力及物力，且由于是二次注浆，导致注浆体与原先的衬砌顶面存在明显的接缝，注浆仅能填补空洞，对提高衬砌的整体承载能力没有什么益处，有时可能是适得其反，造成衬砌承受更大的压力。

由于隧道衬砌背后的浇筑质量属于隐蔽工程，目前行业内对该隐蔽工程的重视程度还主要集中在发现后进行处理，事前控制进行的较少，进行事前控制的手段也主要为根据预埋的管道是否溢浆等进行判断，无法全面把控质量。

鉴于现有技术的上述缺陷，本申请实施例提供了一种预防隧道二衬拱顶脱空的检测装置，检测装置共有5部分组成：防水板固定装置、检测反馈体5、检测反馈体接头6、仪器接头7、检测仪器。

其中，防水板2覆盖在隧道初期支护1的表面，防水板固定装置为沿隧道纵向布置在拱顶处的射钉4，用以穿过防水板2打入初期支护1中，从而以实现防水板2的加密固定。检测反馈体5固定在防水板2的下表面，其固定位置与射钉4的位置对应，具体的，可以设置射钉4的外表面。检测反馈体5之间的布置间距为0.8-1.5m。检测反馈体5通过检测反馈体接头6与检测仪器连接，连接方式可以是多样的，比如可以是无线传输，也可以是通过引出至外部的检测反馈体接头6与检测仪器连接。

检测反馈体可以采用如下原理：检测反馈体5根据电流的连通原理设计，当混凝土接触至探头9后，通过连接线缆11、检测反馈体接头6、仪器接头7至检测仪器8形成一个电流回路，探头9未接触混凝土前，电流回路未形成，检测仪器8上的指示灯呈熄灭状态，当探头9接触混凝土后，电流回路形成，检测仪器8上的指示灯亮起。检测反馈体的具体结构形式可以为：每个检测反馈体包括保护盒10，保护盒10的壳体内设有呈断路状态的电路，该电路包括两个支线路，两个支线路的一端设有触头9，触头9从保护盒的内部伸出，两个支线路的从保护盒10引出的另一端均包裹于连接线缆11内，并在接入检测仪时再次分成两个独立支线路，分别接入检测仪的电路的两端。

当两个触头之间充满混凝土时，由于混凝土是导电体，两个触头之间电路连通，并使整个电路连通、形成电流回路。进一步的，在每个连接检测反馈体的电路上均设有设于检测仪器上的指示灯，当形成电流回路时，指示灯亮起。值得注意的是，检测仪器的每一个向检测反馈体引出的电路都是相互独立的，从而实现检测反馈体与指示灯一一对应。

此外，检测反馈体也可以采用与检测仪无线通讯的方式，对于这种情况，检测反馈体同样包括两个相互独立的触头，电路的断开部分通过两个触头引出至所述壳体，整个电路均设于壳体内，设于壳体内的电路包括无线通信模块和电池，当两个触头之间充满混凝土时，电路形成电流回路，无线通信模块向检测仪器传输信号，使检测仪进行拱顶浇筑密实指示。

值得注意的是，检测反馈体的具体结构也可以采用其他形式，比如检测反馈体也可以采用压力传感器，检测仪器与压力传感器连接，当某个压力传感器的压力值超过阈值时，检测仪器显示该压力传感器的指示信息，比如可以是该压力传感器的编号和/或相应的压力值，由于压力传感器的编号指示相应的位置，从而可以确定二衬混凝土灌注密实的位置。

可以理解的是，检测仪器进行指示的方式可以是多样的，比如，检测仪器可以设置与检测反馈体5一一对应的指示灯，当检测仪器接收到检测反馈体5的信号时，与该检测反馈体5对应的指示灯会亮起。另一种实施方式是，检测仪器也可以设置显示屏，将每个检测反馈体设置不同的编号，当检测仪器接收到某个检测反馈体的信号时，显示屏上将会突出显示该检测反馈体的编号，从而说明该检测反馈体所对应的区域已经浇筑密实。

本申请实施例提供的预防隧道二衬拱顶脱空的检测方法其施工的具体方式如下：

目前隧道内二次衬砌3施工时，二衬台车长度大部分为12m，根据工程经验，检测反馈体检测点布置间距设置为1m，台车两端堵头处各设置一个，共设置13个检测反馈体，并根据台车前进方向将检测反馈体依次编号为1#、2#、3#、……、13#，并与仪器上显示的编号顺序一致。

由于隧道防水板2的固定点设置间距一般为3m，在两个固定点之间，防水板2会有下垂，通常不会紧贴初期支护1的表面，为了保证检测反馈体能紧贴初期支护1的表面，隧道初期支护1施工完成后，在挂设防水板2之前，在拱顶处加密射钉4，间距设置为1m，共设置13个固定点。事实上，间距1m仅为一个较佳的实施例，当间距为0.8m-1.5m时，均能起到较好的检测效果。

射钉4设置完成后，采用热熔焊接的方法挂设防水板2，挂设完防水板2后，在拱顶射钉4处，依次粘贴检测反馈体5，并将检测反馈体接头6接出至二衬台车外部。

二衬台车移动到位后，开始浇筑混凝土前，将检测反馈体接头6与仪器接头7连接，在浇筑混凝土过程中观察检测仪器8各个指示灯的情况，红灯亮说明对应的检测反馈体位置处拱顶未完全注满混凝土，绿灯亮说明拱顶混凝土已注满，并做好记录。待混凝土浇筑完成后，若还存在绿灯未亮的点，再在相应的点位附近进行带模注浆，注浆时观察指示灯的情况，待绿灯亮后即可停止注浆。具体流程如图4所示。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。