一种盾构管片外土压力监测快速安装装置

1.本实用新型涉及盾构隧洞安全监测领域，具体而言，涉及一种盾构管片外土压力监测快速安装装置。


背景技术：

2.盾构隧洞在地下掘进中使得复杂多变的岩体原有结构性态发生变化，可能导致盾构管片外侧土体压力对拼装后的盾构管片结构产生挤压，当挤压力达到盾构管片承受力后，管片结构受损后导致盾构机盾尾密封失效、隧洞不均匀上浮变形及后续盾构掘进引起前已施工隧洞管片位移等，产生涌水、涌砂、漏水、漏浆、透水等各种不良后果。
3.传统的盾构管片外侧土体压力，在实施时存在以下问题：
4.只能在管片预制时安装，固定在管片外侧，在管片拼接完成后进行注浆将直接将土体监测传感器浇筑到混凝土中，但此种方式会导致监测传感器损坏或受影响，而导致监测传感器无法正常工作或监测数据不够准确。
5.而盾构管片预装，需开展外侧土体压力监测，监测传感器安装，既不能损坏管片结构，也不能影响传感器的监测效果。
6.由此，如何设计一种盾构管片外土压力监测快速安装装置是我们目前迫切需要解决的。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种盾构管片外土压力监测快速安装装置，以解决上述背景技术中存在的问题。
8.本实用新型的实施例是这样实现的：
9.一方面，本技术实施例提供了一种盾构管片外土压力监测快速安装装置，其包括依次连接的：
10.监测组件，作用端伸出盾构管片外并与外土层抵接；
11.定位组件，与所述监测组件相连，且定位组件与所述监测组件之间留有注浆孔；
12.连接部，与所述定位组件背离监测组件的一端可拆卸连接；
13.注浆部，与所述连接部背离定位组件的一端可拆卸连接；
14.所述定位组件、连接部和注浆部的内部均贯穿后注浆通道，且当所述监测组件、所述定位组件、所述连接部和所述注浆部依次相连时，其注浆通道相通，并能够由注浆孔排出至外。
15.在本实用新型的一些实施例中，上述所述监测组件包括相互连接的土体压力传感器和安装平板；所述安装平板与土体压力传感器的安装端面相抵接，且形状大小一致。
16.在本实用新型的一些实施例中，上述所述定位组件包括定位柱，所述定位柱与所述安装平板的端面垂直，且定位柱的圆心与所述安装平板的圆心重合；
17.所述定位柱与所述安装平板的一端通过若干三角加强钢片相连；若干所述三角加
强钢片沿所述安装平板的圆周方向均匀分布，且相邻所述三角加强钢片之间留有间隙；所述定位柱与所述安装平板的端面垂直，且定位柱与安装平板之间留有间隙并形成上述注浆孔。
18.在本实用新型的一些实施例中，上述所述连接部与所述定位柱套接，且所述连接部的内壁与所述定位柱的外壁抵接；
19.所述定位柱的外壁设置有用于抵接所述连接部端口的限位部；
20.所述连接部的外壁还设置有环形的止水钢板。
21.在本实用新型的一些实施例中，上述所述注浆部的一端与所述连接部背离定位柱的一端可拆卸连接；
22.所述注浆部的外壁设置有外螺纹，所述定位柱的内壁设置有与外螺纹配合的内螺纹；所述注浆部背离定位柱的一端还设置有注浆连接螺纹。
23.在本实用新型的一些实施例中，上述所述注浆部靠近注浆连接螺纹的一端设置有若干辅助钢柱，若干所述辅助钢柱沿所述注浆部的圆周反向均匀分布。
24.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
25.本实用新型的结构简单、安装快速、便于操作，减少了对管片结构的损坏，对现场安装条件影响小，安装快速；
26.本实用新型的结构简单、安装快速、便于操作，通过螺纹伸缩设置的注浆部，使传感器受力面真正受力均匀的接触到掘进面外侧土体，监测数据真实有效；
27.本实用新型的结构简单、安装快速、便于操作，从而实现盾构管片外侧土体压力监测，为盾构隧洞施工期盾构管片结构是否安全，提供评定和决策依据。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1为本实用新型实施例中快速安装装置整体的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例中监测组件的结构示意图；
31.图3为本实用新型实施例中监测组件另一角度的结构示意图；
32.图4为本实用新型实施例中连接部的结构示意图；
33.图5为本实用新型实施例中注浆部的结构示意图；
34.图6为图1中a处的放大图；
35.图7为本实用新型实施例中快速安装装置应用时的示意图。
36.图标：1、连接部；2、注浆部；3、注浆通道；4、注浆孔；5、土体压力传感器；6、安装平板；7、定位柱；8、三角加强钢片；9、限位部；10、止水钢板；11、外螺纹；12、内螺纹；13、辅助钢柱。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新
型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
42.在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
43.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.实施例1
45.请参照图1-图7，图1所示为本实用新型实施例中快速安装装置整体的结构示意图；
46.图2所示为本实用新型实施例中监测组件的结构示意图；
47.图3所示为本实用新型实施例中监测组件另一角度的结构示意图；
48.图4所示为本实用新型实施例中连接部1的结构示意图；
49.图5所示为本实用新型实施例中注浆部2的结构示意图；
50.图6所示为图1中a处的放大图；
51.图7所示为本实用新型实施例中快速安装装置应用时的示意图。
52.一方面，本技术实施例提供了一种盾构管片外土压力监测快速安装装置，其包括依次连接的：
53.监测组件，作用端伸出盾构管片外并与外土层抵接；
54.定位组件，与监测组件相连，且定位组件与监测组件之间留有注浆孔4；
55.连接部1，与定位组件背离监测组件的一端可拆卸连接；
56.注浆部2，与连接部1背离定位组件的一端可拆卸连接；
57.定位组件、连接部1和注浆部2的内部均贯穿后注浆通道3，且当监测组件、定位组
件、连接部1和注浆部2依次相连时，其注浆通道3相通，并能够由注浆孔4排出至外。
58.在本实施例中，上述监测组件包括相互连接的土体压力传感器5和安装平板6；安装平板6与土体压力传感器5的安装端面相抵接，且形状大小一致。
59.如图2以及图3所示，大小、形状相同的安装平板6和土体压力传感器5，能够达到全面支撑土体压力传感器5的目的，并且土体压力传感器5的受力端能够完全抵接外土层，而外土层的压力也不会直接施加在安装平板6上，使得检测数据更加的真实、有效。
60.而在本实施例中，安装平板6也是采用4mm厚的钢板。
61.在本实施例中，上述定位组件包括定位柱7，定位柱7与安装平板6的端面垂直，且定位柱7的圆心与安装平板6的圆心重合。
62.定位柱7与安装平板6的一端通过若干三角加强钢片8相连；若干三角加强钢片8沿安装平板6的圆周方向均匀分布，且相邻三角加强钢片8之间留有间隙；定位柱7与安装平板6的端面垂直，且定位柱7与安装平板6之间留有间隙并形成上述注浆孔4。本实施例中采用8个三角加强钢片8，8个三角加强钢片8按间距45
°
的角度均匀焊接在定位柱7外径较大的一端外侧，焊接时定位柱7的顶端焊接在距三角加强钢片8的直角6mm的部位，形成一个错开凹槽，即为后期的注浆孔4。
63.再将三角加强钢片8焊接在安装平板6上，确保定位柱7的圆心与安装平板6的圆心一致，而定位柱7与安装平板6之间留有6mm的空隙，并且三角加强钢片8不超出钢板外。三角加强钢片8由3mm厚钢板折边u型，加工成类似三角形，用于加强安装平板6上钢板的强度，使传感器受力更均匀。
64.定位柱7、连接部1以及注浆部2的结构即是采用钢管的形式，如图1所示，监测组件、定位柱7、连接部1以及注浆部2是依次连接的，而在定位柱7与连接部1之间是相互套接的，如图6所示，两者之间通过限位部9限制定位柱7继续伸入连接部1内。
65.在本实施例中，上述连接部1与定位柱7套接，且连接部1的内壁与定位柱7的外壁抵接；
66.定位柱7的外壁设置有用于抵接连接部1端口的限位部9；
67.连接部1的外壁还设置有环形的止水钢板10。如图1和图7所示，为防止定位柱7在管片中滑动或漏水，增加定位器的受力，在连接部1的外侧满焊连接有一个厚度4mm、环宽50mm的圆环钢板，作为固定和止水的钢板，即是止水钢板10。
68.在本实施例中，上述注浆部2的一端与连接部1背离定位柱7的一端可拆卸连接；
69.注浆部2的外壁设置有外螺纹11，定位柱7的内壁设置有与外螺纹11配合的内螺纹12；注浆部2背离定位柱7的一端还设置有注浆连接螺纹。
70.在本实施例中，上述注浆部2靠近注浆连接螺纹的一端设置有若干辅助钢柱13，若干辅助钢柱13沿注浆部2的圆周反向均匀分布。
71.实施例2
72.请参照图1-图7，图1所示为本实用新型实施例中快速安装装置整体的结构示意图；
73.图2所示为本实用新型实施例中监测组件的结构示意图；
74.图3所示为本实用新型实施例中监测组件另一角度的结构示意图；
75.图4所示为本实用新型实施例中连接部1的结构示意图；
76.图5所示为本实用新型实施例中注浆部2的结构示意图；
77.图6所示为图1中a处的放大图；
78.图7所示为本实用新型实施例中快速安装装置应用时的示意图。
79.另一方面，本技术实施例提供了一种盾构管片外土压力监测快速安装装置的应用方法，应用于上述任一项外土压力监测快速安装装置，其包括以下步骤：
80.s1、在监测组件作用端的外壁涂抹混凝土脱模剂，并将注浆孔4通过柔性材质密封；而将土体压力传感器5安装平板6之间通过粘接即可，如图1所示。
81.s2、将监测组件、定位组件以及连接部1依次相连，并在输送通道的内部填充流体介质，且在输送通道中充满流体介质后，将连接部1的另一端口进行封堵；也即是依次组装装置，将已粘接好的传感器和安装平板6由定位柱7插入连接部1中，然后用细砂将安装平板6、连接部1和定位柱7的钢管中填充，连接部1的另外一端用堵头进行封堵，防止管片安装、浇筑时漏入水泥砂浆。
82.需要说明的是，整体的安装可以是在浇筑盾构管片前安装，也可以是在盾构管片浇筑完成后，与盾构管片共同进行安装，即是将其安装在隧道的内壁。
83.s3、将组装完成的结构安装到盾构管片指定的监测点，并将监测组件的输出线缆放入预留的线缆盒中，并在线缆盒中填充流体介质；也即是将传感器的线缆沿预制管片钢筋绑扎，在线缆盒中需要预留200mm长的传感器线缆，然后用细砂填充、密封，防止浇筑时漏入水泥砂浆。
84.s4、盾构管片和组装完成的结构安全到隧道的指定位置后，通过监测组件的输出线缆对监测组件进行测试；
85.s5、敲击或推动连接部1，使监测组件的作用端脱模，并使输送通道中的流体介质由端口排出；即是将线缆盒的线缆拉出，将定位柱7与连接部1中的沙子清除，用金属棍在钢管内敲击，使传感器的安装平板6脱模，也即是使其发生松动。而在盾构管片养护期间定期对传感器进行测试。
86.而在浇筑盾构管片前安装检测装置时，还需要用钢丝绳穿过传感器安装平板6的金属环将粘接有传感器的安装平板6固定在盾构管片上，防止在运输、拼接盾构管片时传感器的安装平板6脱落；而采用此方式，在盾构管片拼接完成后，需要抽出固定钢丝，将注浆部2与连接部1相连，旋转到定位柱7的钢管中，也即是连接部1中，将混凝土注浆部2连接到注浆部2的另一端，防止旋转顶开传感器的安装平板6后外水涌入。
87.s6、将注浆部2与连接部1相连，并将注浆部2的另一端与混凝土注浆部2相连；
88.s7、将监测组件的输出线缆接入读数仪，转动并推动注浆部2使监测组件的作用端向掘进后土体的接触面移动，直至读数仪的监测值发生变化，达到监测组件安装规范许可的测值范围；在推动注浆部2时，也即是使传感器的检测端达到真正与外土层接触的目的；并通过上面步骤，整体装置已脱模，便能够将其推动。而在传感器能够监测真实的外土层压力时，再通过后期的注浆将其固定，从而达到提高检测精度的目的，以使检测的数据真实有效，为盾构隧洞施工期盾构管片结构是否安全，提供评定和决策依据。
89.s8、通过混凝土注浆部2向注浆通道3中注入混凝土，直至填充满监测组件推出后留下的空腔。即启动混凝土注浆泵，沿注浆部2向内注浆，直至填充满传感器安装平板6推出后留下的空腔。
90.在本实施例中，上述在输送通道的内部填充流体介质和在线缆盒中填充流体介质的步骤中，流体介质为细砂。
91.在本实施例中，上述将注浆孔4通过柔性材质密封的步骤中，柔性材质为泡沫。
92.当然，需要说明的是，为使注浆部2能够与连接部1螺纹连接，连接部1在安装后需要伸出盾构管片的另一侧，如图7所示。
93.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。