阅读说明：本技术 一种用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置及监测方法 (Pressure sensing device and monitoring method for monitoring thickness of tunnel secondary lining ) 是由 石少帅 范宏运 刘洪亮 胡杰 杨梓梁 秦承帅 金岩 张琦 崔兰玉 杨光宇 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置及方法,包括一个气压缸、活塞杆、压力传感器、悬浮标和监测仪,所述的气压缸头部为锥形,所述活塞杆设置在气压缸尾部,所述的活塞杆的一端位于气压缸内,另外一端延伸到气压缸外与所述的悬浮标相连；所述的压力传感器与一个连接板相连,所述的连接板、活塞杆的端部以及气压缸三者之间形成密闭空间,所述的压力传感器位于该空间内,压力传感器与位于气压缸外的检测仪相连。(The invention discloses a pressure sensing device and a pressure sensing method for monitoring the thickness of a tunnel secondary lining, wherein the pressure sensing device comprises a pneumatic cylinder, a piston rod, a pressure sensor, a suspension mark and a monitor, the head part of the pneumatic cylinder is conical, the piston rod is arranged at the tail part of the pneumatic cylinder, one end of the piston rod is positioned in the pneumatic cylinder, and the other end of the piston rod extends out of the pneumatic cylinder and is connected with the suspension mark; the pressure sensor is connected with a connecting plate, a closed space is formed among the connecting plate, the end part of the piston rod and the pneumatic cylinder, the pressure sensor is positioned in the space, and the pressure sensor is connected with a detector positioned outside the pneumatic cylinder.)

一种用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置及监测方法

技术领域

本发明涉及隧道二次衬砌厚度监测领域，具体的涉及一种用于隧道二次衬砌厚度监测的压力感应装置及监测方法。

背景技术

我国处于基础建设的大发展时期，无论在工民建建设，还是桥梁、隧道、道路等建设过程中，都需要对已完成工程进行检测验收，以保证工程质量安全。伴随着我国高速铁路的蓬勃发展，隧道已逐渐成为建设重点。在隧道建设过程中，为保障隧道长久的安全性，二次衬砌施工质量的好与坏已成为一个决定性因素。

发明人发现在隧道施工过程中，隧道二次衬砌因为二衬台车偏离隧道中线或者其他施工因素，常常造成隧道二次衬砌厚度不足等问题，极大地威胁了隧道的安全。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种操作简单、可用于精确监测隧道二次衬砌厚度的压力感应装置，有利于保证隧道长久安全性以及质量可靠性的新型隧道二次衬砌厚度监测装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置，包括一个气压缸、活塞杆、压力传感器、悬浮标和监测仪，所述的气压缸头部为锥形，所述活塞杆设置在气压缸尾部，所述的活塞杆的一端位于气压缸内，另外一端延伸到气压缸外与所述的悬浮标相连；所述的压力传感器与一个连接板相连，所述的连接板、活塞杆的端部以及气压缸三者之间形成密闭空间，所述的压力传感器位于该空间内，压力传感器与位于气压缸外的检测仪相连。

作为进一步的技术方案，所述的压力传感器通过导线与所述的监测仪相连。

作为进一步的技术方案，所述的连接板的面积略小于气压缸的面积，连接板固定在气压缸内。

作为进一步的技术方案，所述气压缸头部为实心的锥形结构。

本发明还提供了一种利用上述感应装置对隧道二衬厚度监测的方法，

A.根据二次衬砌设计厚度，利确定监测断面上拱顶、左右拱肩以及左右拱腰处二次衬砌上表面点的位置高程，在隧道初次衬砌上进行监测点位置标记；

B.根据所得出的监测点位置，在该处初次衬砌表面凿一定深度的洞口，将压力感应装置***洞口，利用锚固剂封住洞口，已固定压力感应装置；

C.将压力感应装置的传输线沿隧道开挖方向引出隧道二次衬砌区域，以便进行监测；

D.隧道二次衬砌在施工过程中，随着混凝土灌注，每间隔一段时间测量压力感应装置的压力值，待压力值发生变化时，即可确定隧道二次衬砌厚度达到设计要求，之后保持监测频率，待混凝土完全凝固后，停止监测，开始下一板二次衬砌施工。

本发明依据隧道设计图纸，利用全站仪确定某断面拱顶、左右拱肩以及左右拱腰处隧道二次衬砌上表面设计位置，在该位置布设压力感应装置，使悬浮标下表面达到该位置隧道二次衬砌上表面设计高度。隧道二次衬砌在施作过程中，随着混凝土的灌注，已固定监测频率监测压力感应装置压力值，当混凝土高度达到设计高度时，与悬浮标接触，推动悬浮标推动活塞杆向压力缸内移动，使压力感应装置内部压力增大，压力感应装置压力值突变，即说明灌注混凝土厚度达到设计要求，待混凝土凝固后，即可停止监测。根据压力感应装置的压力值变化，可以确定隧道二次衬砌是否达到设计厚度要求，保证对到二次衬砌的的安全性以及质量可靠性。

本发明解决了隧道二次衬砌厚度不足以及位置偏移的问题，具有以下优点：

1.本发明研究的用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置及使用方法，解决了隧道二次衬砌厚度检测难度大、精度低的问题，提高了隧道二次衬砌厚度监测效率。基于压力感应装置监测隧道二衬厚度及使用方法，与前任研究相比，与工程实践更接近，所得出的二次衬砌厚度更满足设计要求，提升了隧道建设的工程质量。

2、基于压力感应装置，造价成本低，监测效果更好；

3、避免了人工采用雷达检测隧道二次衬砌厚度的繁琐操作，提高了隧道施工的效率，加速隧道施工进度；

4、能够极好地保证隧道质量以及安全的长久性，在一定程度上延长了隧道的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明结构示意图。

图中：1锥形头部，2压力传感器，3气压缸，4监测仪,5悬浮标,6连接板，7活塞杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术所介绍的，发明人发现在隧道施工过程中，隧道二次衬砌因为二衬台车偏离隧道中线或者其他施工因素，常常造成隧道二次衬砌厚度不足等问题，极大地威胁了隧道的安全。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置及监测方法，解决了隧道二次衬砌厚度检测难度大、精度低的问题，提高了隧道二次衬砌厚度监测效率。基于压力感应装置监测隧道二衬厚度及使用方法，与前任研究相比，与工程实践更接近，所得出的二次衬砌厚度更满足设计要求，提升了隧道建设的工程质量。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置，包括一个气压缸3、活塞杆7、压力传感器2、悬浮标5和监测仪4，所述的气压缸3头部为锥形，优选的，所述气压缸头部为实心的锥形结构。

所述活塞杆7设置在气压缸尾部，所述的活塞杆7的一端位于气压缸3内，活塞杆7该端的面积与气压缸内径面积相等；另外一端延伸到气压缸3外与所述的悬浮标5相连；所述的压力传感器2与一个连接板4相连，所述的连接板4、活塞杆的端部以及气压缸三者之间形成密闭空间，所述的压力传感器位于该空间内，所述的压力传感器2通过导线与位于气压缸外的所述的监测仪4相连。

具体的，气压缸3和活塞杆7的连接方式与现有的活塞与气压缸的连接方式相同，本申请利用气压缸的原理进行厚度监测。

本实施例中，连接板的形状与气压缸的横截面形状相同，例如气压缸为圆柱形，则连接板的形状为圆形，连接板的外圈半径略小于气压缸的内径，连接板固定在气压缸内。或者气压缸的形状还可以是矩形、方形等形状。

进一步的，气压缸的材料优选的为钢材料。

本发明公开的隧道二衬厚度监测的压力感应装置，根据隧道设计图纸中隧道二次衬砌厚度等数据，在隧道初次衬砌上，按照要求布设多个压力感应装置，监测隧道二次衬砌是否达到设计厚度。该发明设计涉及的仪器主要是压力感应器、固定倒锥以及悬浮标，现场测量人员在隧道初次衬砌完成后，利用全站仪确定某断面二次衬砌上部表面的设计高度，在拱顶、左右拱肩以及左右拱腰处布设压力感应装置，在二次衬砌施作过程中，当水泥浆厚度达到设计厚度时，水泥浆与悬浮标接触，改变压力感应装置的压力值，即说明二次衬砌厚度达到设计要求。本发明研究了一种用于隧道二衬厚度监测的压力感应装置解及使用方法，决了隧道二次衬砌厚度不足的问题，提升了隧道二次衬砌施工质量。基于压力感应装置监测隧道二衬厚度及使用方法，与前任研究相比，与工程实践更接近，所得出的二次衬砌厚度更满足设计要求，提升了隧道建设的工程质量。

实施例2

本发明还提供了一种利用上述感应装置对隧道二衬厚度监测的方法，包括以下步骤：

A.根据二次衬砌设计厚度，测量人员利用全站仪确定监测断面上拱顶、左右拱肩以及左右拱腰处二次衬砌上表面点的位置高程，在隧道初次衬砌上进行标记；

B.根据测量人员所得出的监测点位置，施工人员在该处初次衬砌表面凿一定深度的洞口，将压力感应装置***洞口，利用锚固剂封住洞口，已固定压力感应装置；

C.将压力感应装置的传输线沿隧道开挖方向引出隧道二次衬砌区域，以便进行监测；

D.隧道二次衬砌在施工过程中，随着混凝土灌注，每间隔一定的的时间测量压力感应装置的压力值，待压力值发生变化时，即可确定隧道二次衬砌厚度达到设计要求，之后保持监测频率，待混凝土完全凝固后，停止监测，开始下一板二次衬砌施工。

本发明依据隧道设计图纸，利用全站仪确定某断面拱顶、左右拱肩以及左右拱腰处隧道二次衬砌上表面设计位置，在该位置布设压力感应装置，使悬浮标下表面达到该位置隧道二次衬砌上表面设计高度。隧道二次衬砌在施作过程中，随着混凝土的灌注，已固定监测频率监测压力感应装置压力值，当混凝土高度达到设计高度时，与悬浮标接触，推动悬浮标推动活塞杆向压力缸内移动，使压力感应装置内部压力增大，压力感应装置压力值突变，即说明灌注混凝土厚度达到设计要求，待混凝土凝固后，即可停止监测。根据压力感应装置的压力值变化，可以确定隧道二次衬砌是否达到设计厚度要求，保证对到二次衬砌的的安全性以及质量可靠性。

进一步的，上述实施例中的压力感应器、全站仪均为现有东西，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。