阅读说明：本技术 一种沉管隧道接头连接方法和智能监测装置 (Immersed tube tunnel joint connection method and intelligent monitoring device ) 是由 柯贤泽 黄宇杰 黄梅 王旭 信春雷 刘耘志 宋泓泽 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种沉管隧道接头连接方法和智能监测装置,其技术方案要点是两个衬砌管片接头处的突起型铰接件和位移监测装置组。所述突起型铰接件固定在两混凝土衬砌管的连接处,所述连接处内部设置硫化三元乙丙橡胶弹性密封垫,接头之间对应铰接螺栓外部涂有聚硫密封胶；所述位移监测装置组包括多个位移监测装置和监测主机,所述装置通过预埋方式设置在所述隧道管片上。本发明将突起型铰接件固定在两个混凝土衬砌管的连接处,通过扩大变形空间、缓冲、铰接综合设计,增强隧道的形变余度,可容纳较大量值的错动,通过增加智能监测系统实时监测位移程度进行风险预防,此外增加两道防水措施对渗水等问题具有一定参考价值,本发明涉及管道铺设领域。(The invention discloses a immersed tube tunnel joint connecting method and an intelligent monitoring device. The protruding hinge joint is fixed at the joint of the two concrete lining pipes, a vulcanized ethylene propylene diene monomer rubber elastic sealing gasket is arranged inside the joint, and polysulfide sealant is coated between the joints corresponding to the outside of the hinge bolt; the displacement monitoring device group comprises a plurality of displacement monitoring devices and a monitoring host, and the devices are arranged on the tunnel pipe piece in a pre-buried mode. The invention relates to the field of pipeline laying, in particular to a tunnel construction method for preventing the risk of water seepage, which fixes a protrusion type hinge at the joint of two concrete lining pipes, enhances the deformation redundancy of the tunnel by expanding a deformation space, buffering and hinge comprehensive design, can accommodate a large amount of dislocation, carries out risk prevention by increasing an intelligent monitoring system to monitor the displacement degree in real time, and has a certain reference value for water seepage and other problems by adding two waterproof measures.)

一种沉管隧道接头连接方法和智能监测装置

技术领域

本发明涉及管道铺设领域，具体为一种新型的沉管隧道接头的拼接技术与隧道接口处安装的智能检测装置及方法。

背景技术

沉管隧道接头是整个结构中最薄弱的环节,其刚度及变形特征对结构安全至关重，当隧道下卧地层刚度不均匀时,接头变形将更加复杂。我国地形结构复杂，地质灾害严重，隧道埋于地下，难免会穿过地裂缝或拥有较多结构面的复杂地质段，这些地段围岩结构面强度很低，力学性质不连续。这种复杂受力情况会导致隧道各处受力不均，而衬砌的刚性强度很大不易产生弹性形变，在这种情况下容易被破坏。

目前,沉管隧道水下距离测量方法通常采用可伸缩机械位移传感器来进行测量。但是,在最终接头与其两端沉管对接时,对接面之间的距离较小,而且测量精度要求高。而采用可伸缩机械位移传感器测量由于具有较多机械结构,可靠性不强,一旦出现故障或者距离测量出现偏差,极有可能使最终接头损坏，甚至造成无法修复的后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种沉管隧道接头连接方法和智能监测装置，具有提高隧道接缝处的应力和弹性，增强盾构隧道衬砌结构的稳定性，并实时监测管片位移程度和形变大小进行风险预防的作用，同时新型防水材料的添加对防止管片接缝渗水有帮助，解决了沉管隧道管片在受到地应力的情况下结构不稳定的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下两方面的技术方案得以实现的，本发明的第一方面是：

提供一种沉管隧道接头连接方法，包括多个相拼接的特殊地下衬砌管片、衬砌对接缝、铰接螺栓。所述特殊衬砌管片呈凹凸状，衬砌拼接单元的外侧是留有预应力孔洞铰接的凸起或凹槽，以铰接螺栓相连接，管片之间对应铰接螺栓外侧浸涂一层聚硫密封胶，在相邻的管片衬砌块的接缝处设置硫化三元乙丙橡胶弹性密封垫。

根据一种具体的实施方式，本发明一种沉管隧道接头连接方法中，突起型铰接件镶嵌在两个衬砌管片的接缝处突起，一方面，管片连接处接触面积增大，增加了应力的强度；另一方面，通过铰接设计可扩大连接处的变形空间，增强了隧道的形变余度和缓冲效果，可以容纳较大量值的错动以提升弹性。

优选的，铰接结构分别分布在两对位相接的衬砌管片上，铰接部分呈凹凸设计，衬砌拼接单元的外侧铰接凸起，都会有与凸起相匹配的铰接凹槽，通过铰接螺栓连接，使铰接件贴合。

优选的，所述管片接缝处通过接触面的凹凸部分设计，有效提高了盾构隧道衬砌结构的稳定性。

优选的，所述衬砌拼接单元的两侧分别对应固定在隧道底座的两侧隧道侧边承台上。

优选的相邻的管片衬砌块的接缝处设置硫化乙丙橡胶弹性密封垫，通过优质的粘性连接两管片。

优选的，所述管片之间对应铰接螺栓外侧浸涂一层聚硫密封胶。

本发明的第二方面是：

为接头增设一种智能监测装置，包括，

安装在接头侧面的由位移监测装置和监测主机共同组成的位移监测装置组，所述位移监测装置为声纳探头，通过预埋方式预制在管道接口处，所述监测主机包括数据采集终端和数据处理终端；其中，

所述数据采集终端，用于采集声纳探头发送的接口位移距离数据并传送到数据处理终端；

所述数据处理终端将收集到的距离数据与安全数据进行差值比较，当差值大于安全区间时，会进行警报提醒。

优选的，在最终接头的铰接件两端分别设置两个声纳探头，每个声纳探头均与所述监测主机连接，实时监测通过铰接设计扩大连接处的变形空间，所述监测主机采集各个声纳探头发送的距离数据，以检测位移变化情况，且当任意一个声纳探头发送的距离数据小于安全距离时，呈现报警提示。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1、本发明提供了给管片接缝处增加铰接的方法，有效提高管片接缝处的应力和弹性，并通过接触面的凹凸部分设计，有效提高了盾构隧道衬砌结构的稳定性，同时新型防水材料对渗水等问题具有参考价值，延长隧道使用寿命。

2、本发明为沉管隧道增设安装智能监测装置，通过位移监测装置和监测主机的协调运转，实时监控隧道情况，采集声纳探头发送的接口位移距离数据后进行处理及对比分析，当差值大于安全区间便会发出警报提醒，有效达到风险预防的作用。

3、通过铰接设计扩大了连接处的变形空间，增强了隧道的形变余度和缓冲效果，通过智能监测装置辅以配合，达到实时检测隧道接头位移情况，以保证在安全的情况下可以容纳较大量值的错动以最大限度的提升弹性。

附图说明

图1为本发明所述整体结构的示意图；

图2为本发明所述管片衔接结构剖面结构示意图；

图3为本发明所述接缝处结构示意图；

图4为本发明所述局部结构示意图；

图5为本发明所述智能监测装置流程图；

图6为本发明所述声纳探头示意图；

图中：1带凸起的管片、2带凹槽的管片、3预应力孔洞、4铰接螺栓、5硫化乙丙橡胶弹性密封垫、6聚硫密封胶、7声纳探头、8数据采集终端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

本发明一种沉管隧道接头连接方法和智能监测装置，其中突起型铰接件固定在两个混凝土衬砌管的连接处，衬砌管片的接头处内部设置硫化三元乙丙橡胶弹性密封垫，接头之间对应铰接螺栓外部涂抹一层聚硫密封胶；位移监测装置组包括多个位移监测装置和监测主机，接头的铰接件两端分别设置两个声纳探头，每个声纳探头均与所述监测主机连接。

如图1-4所示，一种沉管隧道接头连接方法，包括带凸起的管片1和带凹槽的管片2，所述带凸起的管片1凸起部分和带凹槽的管片2凹处均设置有预应力孔洞3，使带凸起的管片1与带凹槽的管片2呈现类的错位互补结构。

如图1-6所示，沉管隧道接头增设智能监测装置，包括括监测主机和若干个声纳探头7。其中，结合图4所示的声纳探头安装结构示意图，在如图2所示接头的铰接件两端分别安装两个声纳探头7，监测主机计算铰接件两端的声纳探头7之间距离数据的差值，并判断该差值是否超过设定的预警值，若该差值超过该预警值，则呈现报警提示。

在实施时，将铰接螺栓4同时穿过两个衬砌管片，以这种铰接形式连接，增强了隧道的形变余度，有效提高了接缝处的切应力与弹性，可以容纳较大量值的错动。在管段突起结构形成的空槽处设置硫化乙丙橡胶弹性密封垫5，在硫化乙丙橡胶具有热塑性弹性体的性质，能够有效防止水腐蚀之外，还能使隧洞具有一定弹性形变空间，铰接螺栓4外表面浸涂一层聚硫密封胶6，通过增加两道防水措施，从而使隧道可承受的隧洞围岩弹性应力与水应力更大，从而延长隧洞使用周期。

具体的，监测主机包括数据采集终端8和数据处理终端。其中，声纳探头7实时监测收集增大了量值的位移错动，数据采集终端8用于采集各个声纳探头7发送的距离数据，并将采集的距离数据发送给数据处理终端进行处理，将接口位移距离数据进行处理及对比分析，查看隧道接头位移情况，以保证在安全的情况下可以容纳较大量值的错动以最大限度的提升弹性，当差值大于安全区间便会发出警报提醒，有效达到风险预防的作用。数据采集终端8设置在预应力空洞3下方的空槽处，每个声纳探头7与该数据采集终端8连接，数据采集终端8通过预埋在管道接缝处的线缆与最终外部的监测主机连接。而且，本发明采用的声呐高度计的技术参数为：波束角3°，测程范围0.1m～100m,，分辨率1mm。

上面结合附图和实施例对本发明做了详细的说明，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。