一种用于芯模振动成型顶管的集线槽及其安装方法、芯模振动成型顶管及传感器安装方法与流程

本发明涉及芯模振动制管技术领域，具体涉及一种用于芯模振动成型顶管的集线槽及其安装方法、芯模振动成型顶管及传感器安装方法。

背景技术：

随着我国基础建设步伐的加快,地下结构施工方法也日新月异,顶管施工作为一种新型地下结构施工方法，随着其在城市地下管道、天然气输送管道、输水隧道等中的应用，在公路隧道中也开始逐步使用，如在港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道曲线管幕中的成功应用，使其越来越多的受到人们的关注。

顶管法施工用钢筋混凝土顶管管节通常采用高强度干硬性混凝土材料，并结合芯模振动制管工艺制作，该工艺实现高度机械化和半自动化生产，同时简化施工工序、降低施工成本和保证管道强度、精度满足长距离硬岩顶管施工要求，可提高预制管道在硬岩顶管施工中的适应性和顶进效率。

在顶管施工过程中，为了深入掌握集线槽筒状本体受力状况、管节四周外水压力情况、管岩接触压力和顶管顶力传递规律等，常需在顶管集线槽筒状本体预制过程中安装一系列传感器采集相应的监测数据，安装的传感器包括：钢筋应变片、混凝土内部应变计、土压力盒、渗压计、水压力计、钢筋应力计等。但在上述顶管管节制作工艺条件下，集线槽筒状本体四周在制作过程中会封闭，预埋的传感器导线并没有合适的导线引出口，且没有相关说明的文献参考。例如，中国发明专利cn208489529u的集线槽是设置在室外，而没有针对传感器设置在混凝土内部的集线槽设置方式进行研究。因此，有必要发明一种预埋在集线槽筒状本体内部的集线装置，用以解决预埋传感器导线引出问题。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种用于芯模振动成型顶管的集线槽及其安装方法、芯模振动成型顶管及传感器安装方法，以解决预埋传感器导线引出的问题。

一种用于芯模振动成型顶管的集线槽，包括：

支架；及

集线槽本体，安装于所述支架上，所述集线槽本体用于存储放置传感器的导线，所述集线槽本体两端的端口分别为第一端口和第二端口；

第一防水布，包裹于所述集线槽本体的第一端口；及

封口板，密封安装于所述集线槽本体的第二端口，且所述封口板设有多个集线孔，传感器的导线通过所述集线孔引入到所述集线槽本体内。

在其中一个实施例中，所述封口板上固定有端部钢筋，且所述端部钢筋的末端与所述支架连接，自所述集线孔引出的导线捆绑在所述端部钢筋上。

在其中一个实施例中，位于所述集线槽本体内的导线通过第二防水布包裹并捆绑为一束。

一种芯模振动成型顶管，包括：

顶管；及

如上述任意一项所述的用于芯模振动成型顶管的集线槽，支架与所述顶管管片的钢筋连接，集线槽本体的第二端口设于所述顶管的侧壁内，所述集线槽本体的第一端口位于所述顶管的内部。

在其中一个实施例中，所述顶管的外壁安装有渗压计和/或土压力盒，所述顶管的侧壁内安装有应变计和钢筋应变片；

所述渗压计、所述土压力盒、所述应变计及所述钢筋应变片的导线沿着管片的纵向钢筋和环形钢筋延伸，并通过封口板上的集线孔归集到所述集线槽本体内。

一种芯模振动成型顶管集线槽的安装方法，包括以下步骤：

将支架与顶管顶片的钢筋笼焊接，以将集线槽本体固定于所述顶管顶片上；

采用封口板将集线槽本体的第二端口封口，然后将传感器的导线穿过封口板的集线孔进入到集线槽本体内，采用第一防水布将集线槽本体的第一端口包裹；

顶管顶片浇筑的混凝土采用芯模振动，在浇筑完毕后即进行脱模；及

顶管顶入土体后开始监测时，凿开集线槽本体第一端口前面的混凝土，将集线槽本体第一端口的第一防水布划开，最后抹平集线槽本体周边的混凝土。

在其中一个实施例中，所述采用第一防水布将集线槽本体的第一端口包裹的步骤之前还包括：

将所述集线槽本体内的导线通过第二防水布密封，将所述封口板外的导线捆绑在端部钢筋上，在所述集线槽本体内部空隙填充柔性填充物；

在其中一个实施例中，所述将集线槽本体第一端口的防水布划开的步骤之后还包括：

将集线槽本体内的柔性填充物去掉，且将包裹导线的第二防水布去掉。

一种传感器安装方法，包括以下步骤：

在顶管管片的外壁安装传感器；

按照上述任意一项所述的芯模振动成型顶管集线槽的安装方法安装集线槽，将集线槽本体内的导线与传感器数据采集箱连接，进而开始采集数据。

在其中一个实施例中，所述在顶管管片的外壁安装传感器的步骤具体为：

将钢护具预先与顶管顶片的钢筋笼焊接；

将所述传感器的外侧壁粘贴双面胶，且双面胶外表面的防护层保留；

将传感器安装到钢护具内，且在钢护具内预留部分导线，传感器的导线自钢护具的导线通孔引出，然后导线贴着管片的纵向钢筋和环向钢筋延伸，并通过集线孔进入到集线槽本体内；

将带有透水孔的保护罩固定于钢护具的外周壁，并且用防水布包裹钢护具的外端口，且将防水布的外围捆绑在钢护具的外周壁，即得到检测装置；

采用混凝土将检测装置浇筑于顶管管片的侧壁内；

在混凝土初凝前，即对检测装置进行脱模，将钢护具的后端口的混凝土凿除；

检测装置脱模完成后，先划开防水布，将传感器从钢护具中取出，然后将双面胶的防护层撕掉，再将传感器装进钢护具内与钢护具粘贴连接，且使传感器与管片的外壁平齐；

去除防水布，采用混凝土在钢护具和脱模区的缝隙间二次浇筑。

采用上述技术方案，与现有技术相比，至少具有以下优点：

第一，本申请首次给出了预埋在集线槽本体内部的集线装置，解决了芯模振动成型工艺下混凝土管片的传感器的导线如何集线的问题。

第二，本申请提出的传感器安装方法，涉及到传感器的安装设计，其核心构思在于“先预埋，后期脱模后处理方式，杜绝了混凝土入侵造成的危害”。

第三，本发明装置简便可行，安装牢固，保证了传感器导线的清洁完好，为后续数据采集提供了可靠保证。

附图说明

图1为一实施方式中用于芯模振动成型顶管的集线槽的主视图；

图2为图1所示用于芯模振动成型顶管的集线槽的侧视图；

图3为一实施方式中芯模振动成型顶管集线槽的安装方法的流程图；

图4为一实施方式中传感器安装方法的流程图；

图5为图4中步骤s210的具体步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1及图2，一实施方式中用于芯模振动成型顶管的集线槽，包括支架100、集线槽本体200、第一防水布300和封口板(图未示)。

集线槽本体200安装于支架100上。本实施方式中，支架100包括矩形框架110、顶部钢筋120及两根中部钢筋130。矩形框架110包括底边、顶边和两个侧边。其中，集线槽本体200与矩形框架110的底边固定连接，顶部钢筋120的两端连接矩形框架110的两个侧边，顶部钢筋120与矩形框架110的底边平行，顶部钢筋120与集线槽本体200的顶部连接进行加固。中部钢筋130的一端与集线槽本体200连接，中部钢筋130的另一端与顶管管片的纵向钢筋连接，且两根中部钢筋130关于集线槽本体200的中心对称。

集线槽本体200为筒状结构，集线槽本体200用于存储放置传感器的导线。集线槽本体200截面的形状可以根据需要具体设置，如圆形、方形或者正六边形等，本实施方式优选为圆形。集线槽本体200两端的端口分别为第一端口210和第二端口220，第一防水布300包裹于集线槽本体200的第一端口210，封口板密封安装于集线槽本体200的第二端口220。

封口板设有多个集线孔，传感器的导线可以通过集线孔引入到集线槽本体200内。具体地，封口板可以为钢板或者混凝土板等，封口板可以为圆形或者方形，以与集线槽本体200的形状相匹配，且集线孔位于封口板中心左下侧45°和右下侧45°的位置，方便导线的经过。

进一步地，封口板上固定有端部钢筋140，且端部钢筋140的末端向下连接支架100，自集线孔引出的导线可以通过铁丝150捆绑在端部钢筋140上，保证导线整齐有序。位于集线槽本体200内的导线通过第二防水布500包裹，并通过铁丝150捆绑为一束，避免导线进水和便于后续的连接。当然，在其他实施方式中，导线也可以通过其他结构捆绑固定，如塑料绳等。集线槽本体200内填充有柔性填充物400，可以在运输和浇筑混凝土中保护导线，避免导线受到损坏。

本发明还提供一种芯模振动成型顶管，该芯模振动成型顶管包括顶管和上述集线槽。顶管包括多个管片，多个管片串联形成顶管。支架100与顶管顶片的钢筋笼连接。具体地，矩形框架110与管片的钢筋笼连接，中部钢筋130与管片的纵向钢筋连接。集线槽本体200的第二端口220设于顶管的侧壁内，集线槽本体200的第一端口210位于顶管的内部，集线槽本体200的轴线与顶管的轴线相垂直。本实施方式中，集线槽本体200的第一端口210与顶管内壁的距离为5-10mm，集线槽本体200的第二端口220与顶管外壁的距离为20-30mm。

顶管的外壁安装有渗压计和/或土压力盒，顶管的侧壁内安装有应变计和钢筋应变片。其中，渗压计、土压力盒、应变计及钢筋应变片的导线可以贴着管片的纵向钢筋和环向钢筋一直延伸到集线槽处，然后通过封口板上的集线孔归集到集线槽筒状本体内。

请参阅图3，本发明还提供一种芯模振动成型顶管集线槽的安装方法，为实现该安装方法，其采用上述集线槽和顶管。具体地，该安装方法包括如下步骤：

步骤s110：将支架100与顶管管片的钢筋笼焊接，以将集线槽主体固定于顶管管片上。

具体地，顶管管片的环形钢筋为两层，即内层环向钢筋和外层环向钢筋，外层环向钢筋的直径大于内层环向钢筋的直径。使集线槽本体200的第二端口220位于内层环向钢筋和外层环向钢筋之间，且使集线槽本体200的第一端口210位于顶管的内部，集线槽本体200的轴线与顶管的轴线相垂直。将矩形框架110四条边与管片的钢筋笼焊接，中部钢筋130与管片的纵向钢筋焊接，完成集线槽本体200的固定。

步骤s120：采用封口板将集线槽本体200的第二端口220封口，然后将传感器的导线穿过封口板的集线孔进入到集线槽本体200内，采用第一防水布300将集线槽本体200的第一端口210包裹。

具体地，封口板安装于集线槽本体200的第二端口220上后，即可将集线槽本体200的第二端口220密封。传感器的导线通过集线孔穿入到集线槽本体200内，然后采用第一防水布300将集线槽本体200的第一端口210包裹密封即可，第一防水布300可以通过铁丝150捆绑在集线槽本体200上，避免第一防水布300脱落。

本实施方式中，采用第一防水布300将集线槽本体200的第一端口210包裹的步骤之前还包括：集线槽本体200内的导线可以通过第二防水布500密封，避免导线进水影响后续连接。集线槽本体200内部可以填充柔性填充物400，可以保护导线，避免导线损坏。封口板外的导线通过扎丝捆绑在端部钢筋140上，保证导线整齐有序。

步骤s130：顶管顶片浇筑的混凝土采用芯模振动，在浇筑完毕后即进行脱模。

具体地，顶管的顶片浇筑混凝土的过程中，混凝土采用芯模振动，保证管片的成型质量。混凝土浇筑完毕即脱模，而本工艺针对的是干硬性混凝土，几乎没有塌落度。

步骤s140：顶管顶入土体后开始监测时，凿开集线槽本体200第一端口210前面的混凝土，将集线槽本体200第一端口210的防水布划开，最后抹平集线槽本体200周边的混凝土。

具体地，在顶管顶入土体后，开始监测时，凿开集线槽本体200的第一端口210前面的混凝土，然后将集线槽本体200第一端口210的第一防水布300划开。本实施方式中，由于集线槽本体200内填充有柔性填充物400，且导线包裹有第二防水布500，因此需要将柔性填充物400去除，将第二防水布500去掉。最后，抹平集线槽筒状本体周边的混凝土，集线槽本体200内部不用浇筑混凝土。

请参阅图3，本发明还提供一种传感器安装于芯模振动成型顶管上的方法，为实现该安装方法，其采用上述芯模振动成型顶管。具体地，该安装方法包括如下步骤：

步骤s210：在顶管管片的外壁安装传感器。

具体地，传感器可以为渗压计、土压力盒、应变计和钢筋应变片中的一种或者多种。渗压计和土压力盒安装在顶管的外壁上，而应变计和钢筋应变片安装在顶管的侧壁内。

请一并参阅图5，渗压计和土压力盒两种传感器安装在顶管外壁上的方法相同，具体如下：

步骤s211：将钢护具预先与顶管顶片的钢筋笼焊接。

具体地，钢护具预先与顶管顶片的钢筋笼焊接，钢护具的外端口朝向顶管的外壁。钢护具用于收纳传感器，避免浇筑混凝土和混凝土凝固过程中损坏传感器。

步骤s212：将传感器的外侧壁粘贴双面胶，且双面胶外表面的防护层保留。

具体地，在传感器的外侧壁粘贴双面胶，且保持双面胶面向钢护具表面的防护层保留，避免此时传感器与钢护具粘贴固定。

步骤s213：将传感器安装到钢护具内，且在钢护具内预留部分导线，传感器的导线自钢护具的导线通孔引出，然后导线贴着管片的纵向钢筋和环向钢筋延伸，并通过集线孔进入到集线槽本体200内。

具体地，将传感器通过钢护具的外端口装入到钢护具内，传感器的导线自钢护具的导线通孔引出到钢护具外，然后导线贴着管片的纵向钢筋以及换环向钢筋一直延伸，最后导线通过集线孔进入到集线槽本体200内，最后这些导线通过第二防护布包裹成一束。其中，需要使传感器在钢护具内预留一段导线，方便后续取出传感器。

步骤s214：将带有透水孔的保护罩固定于钢护具的外周壁，并且用防水布包裹钢护具的外端口，且将防水布的外围捆绑在钢护具的外周壁，即得到检测装置。

具体地，将带有透水孔的保护罩固定于钢护具的外端口，并且用防水布包裹钢护具的外端口，同时用绑扎带将防水布的外围捆绑在钢护具的外周壁，即得到检测装置。

步骤s215：将检测装置用混凝土浇筑于顶管管片的侧壁内。

步骤s216：在混凝土初凝前，即对检测装置进行脱模，将钢护具后端口的混凝土凿除。

步骤s217：检测装置脱模完成后，先划开防水布，将传感器从钢护具中取出，然后将双面胶的防护层撕掉，再将传感器装进钢护具内与钢护具粘贴连接，且使传感器与管片的外壁平齐。

具体地，传感器在钢护具有一段导线在内部，就是作为取出预留长度。传感器与管片的外壁齐平，即传感器的表面与管片的外壁相切。

步骤s218：去除防水布，采用混凝土在钢护具和脱模区的缝隙间二次浇筑。

步骤s220：按照上述所述的集线槽安装方法安装集线槽，将集线槽本体200内的导线与传感器数据采集箱连接，进而开始采集数据。

综上，采用上述技术方案，具有以下优势：

1、渗压计预埋在顶管管节外壁内部，能够准确测量顶管管壁外的水压力，克服了传统的方法只适用于浅埋，且隧道上方无建筑物情况，安装的位置精确。

2、本申请提出的试验装置具有结构简单、操作方便、试验费用低且工程效果好等优点。

3、本方法对试验装置进行了一定的保护，对不良地质条件具有一定的适应性。

4、传统的预埋方法多数未能解决混凝土入侵造成渗压计以及土压力盒丧失工作能力，本发明采用先预埋，后期脱模后处理方式，杜绝了混凝土入侵造成的危害。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。