一种盾构隧道道床-管片结构剥离量变化动态监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种盾构隧道道床

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道道床
‑
管片结构剥离量变化动态监测系统


[0001]本技术属于盾构隧道道床
‑
管片剥离量实时态监测
，尤其涉及一种盾构隧道道床
‑
管片结构剥离量变化动态监测系统。

技术介绍

[0002]随着城市化进程加快，地铁隧道建设正在快速地发展，在地铁隧道建成通车后，运营期间出现了大量的道床剥离病害，剥离病害会导致排水沟流水渗入道床底部，在列车动荷载作用下进一步造成裂缝翻浆冒泥和道床脱空，从而直接影响列车行驶稳定性和地铁运营安全，是重大的安全隐患。列车振动被认为是造成剥离病害的主要影响因素，在列车振动作用下管片与道床的整体性受到影响，当振动荷载超过粘接力大小时，管片与道床的振动变形不协调，从而产生剥离病害，缩短使用寿命，影响安全。因此，确定剥离裂缝在列车动荷载作用下的变化规律对于病害研究有着重要意义。
[0003]剥离病害的现场自动监测有一种采用静力水准仪的方法，在所选监测断面盾构隧道管片拱腰处和整体道床上分别安装静力水准仪，长期监测静力水准仪在监测周期内发生的竖向位移，以盾构管片和道床的位移之差反映道床
‑
管片在监测周期中产生的剥离量。这种方法已经在现场监测中验证了其可行性，但是静力水准仪的监测数据采集频率低，只能表示剥离量的长期变化，无法反映列车通过断面时剥离量的变化规律。
[0004]现有的现场监测道床
‑
管片剥离量的方法主要是是以静力水准仪为基础，将静力水准仪分别固定在管片和道床上，按照指定的频率读取铅垂位移数据，以在监测周期内读取到的道床和管片的位移数据之差间接反映剥离量的变化。这种监测方法主要存在以下缺点：1)监测频率很低，无法直观反映列车通过监测断面时剥离量的变化规律；2)数据采集频率只能提前预设并固定，无法根据洞内情况智能控制数据采集的启动和停止，会记录到大量无效数据，增加后期数据处理工作量。3)采集得到的数据需要进行差值计算才能反映剥离量的变化，数据不够直观，可能会造成误差的叠加。
[0005]术语解释：
[0006]列车动荷载：列车在行驶过程中，对轨道结构产生的荷载作用。
[0007]道床
‑
管片结构剥离量：地铁盾构隧道建成通车后，在列车振动作用下管片与道床的整体性受到影响，当振动荷载超过粘接力大小时，管片与道床的振动变形不协调，产生相对位移，该相对位移量即为道床
‑
管片结构剥离量。
[0008]剥离量变化动态监测方法：对列车驶过已产生剥离病害的监测断面时，该剥离量变化规律的监测方法。

技术实现思路

[0009]为克服上述问题，本技术提供一种盾构隧道道床
‑
管片结构剥离量变化动态监测系统。
[0010]本技术的一种盾构隧道道床
‑
管片结构剥离量变化动态监测系统，包括传感
系统、信号传输系统和数据采集系统。
[0011]传感系统包括弹簧自复位直线位移计和电阻式表面应变计。
[0012]弹簧自复位直线位移计固定在保护外壳内部，保护外壳通过支架固定在道床排水沟上；弹簧自复位直线位移计尾部连接柔性拉弦，柔性拉弦绕过定滑轮，沿铅垂方向深入剥离裂缝内部，并紧绷通过螺栓固定在盾构管片上。
[0013]电阻式表面应变计粘贴在钢轨跨中位置紧贴轨底上表面边缘两边。
[0014]信号传输系统包括MO信号变送模块、毫伏信号变送器和联测信号隔离转换器；弹簧自复位直线位移计和电阻式表面应变计分别连接MO信号变送模块和毫伏信号变送器，将其输出电压分别转换电流信号；再通过100m长的电缆屏蔽线连接地铁联络通道内的联测信号隔离转换器，将电流信号转换为电压信号。
[0015]数据采集系统包括数据采集卡和数据采集软件，数据采集卡将电压信号转化为数字信号，再由数据采集软件采集储存。
[0016]进一步的，弹簧自复位直线位移计为米朗KTR12弹簧自复位直线位移计；电阻式表面应变计为XHZ
‑
212电阻式表面应变计；联测信号隔离转换器为SIN
‑
502联测信号隔离转换器；数据采集卡为USB6005数据采集卡。
[0017]进一步的，弹簧自复位直线位移计在发现剥离病害的位置处连续布置5组。
[0018]本技术的有益技术效果为：
[0019]本技术能够满足高频率监测且能智能控制数据采集的启动与停止，且数据可直接反映剥离量的变化，保证了监测数据的准确性和可靠性，直观反映了列车动荷载作用对剥离病害的影响，为今后的病害机理和整治方法的研究提供依据。
附图说明
[0020]图1为本技术盾构隧道道床
‑
管片结构剥离量变化动态监测系统示意图。
[0021]图2为弹簧自复位直线位移计安装和结构示意图。
[0022]图3为电阻式表面应变计布置位置示意图。
[0023]图4为数据采集软件系统界面。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方法对本技术做进一步详细说明。
[0025]本技术的一种盾构隧道道床
‑
管片结构剥离量变化动态监测系统如图1所示，包括传感系统、信号传输系统和数据采集系统。
[0026]传感系统：包括弹簧自复位直线位移计1和电阻式表面应变计8。传感系统即现场传感器的布置，现场监测分为两部分，一部分为剥离量的变化监测，由于需要系统能自动感知到列车通过断面，则需要增加另一部分列车动荷载的监测，这里用到的原理是，列车通过监测断面时，该断面钢轨的表面应变发生变化，通过测量该应变来确定列车动荷载，以此反映钢轨通过监测断面。
[0027]弹簧自复位直线位移计1安装如图2所示，弹簧自复位直线位移计1固定在保护外壳2内部，保护外壳2通过支架5固定在道床6排水沟上，保护外壳2和固定支架5可以保护弹簧自复位直线位移计1不受排水沟流水及其他外界环境的影响，并使其与道床保持相对静
止。弹簧自复位直线位移计1尾部连接柔性拉弦3，柔性拉弦3绕过定滑轮4，沿铅垂方向深入剥离裂缝内部，并紧绷通过螺栓固定在盾构管片7上。列车通过监测断面时，道床6和盾构管片7发生相对位移，剥离量变化，柔性拉弦3和与其连接的弹簧自复位直线位移计1发生位移变化，输出电压信号变化。弹簧自复位直线位移计1在发现剥离病害的位置处连续布置5组，以便监测完成后的数据分析减小误差。
[0028]电阻式表面应变计布置位置如图3所示，电阻式表面应变计8粘贴在钢轨9跨中位置紧贴轨底上表面边缘两边。图3中10为轨枕，11为钢轨扣件。结合数值模拟计算和实验室标定实验，该测点的应变随作用在钢轨跨中表面的垂向力线性增加，因此应变计输出电压可直接反映列车通过断面时，列车动荷载的大小。
[0029]信号传输系统：包括MO信号变送模块、毫伏信号变送器和联测信号隔离转换器。由于弹簧自复位直线位移计1和电阻式表面应变计8自身输出的电压为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道道床
‑
管片结构剥离量变化动态监测系统，其特征在于，包括传感系统、信号传输系统和数据采集系统；所述传感系统包括弹簧自复位直线位移计(1)和电阻式表面应变计(8)；所述弹簧自复位直线位移计(1)固定在保护外壳(2)内部，保护外壳(2)通过支架(5)固定在道床(6)排水沟上；弹簧自复位直线位移计(1)尾部连接柔性拉弦(3)，柔性拉弦(3)绕过定滑轮(4)，沿铅垂方向深入剥离裂缝内部，并紧绷通过螺栓固定在盾构管片(7)上；所述电阻式表面应变计(8)粘贴在钢轨(9)跨中位置紧贴轨底上表面边缘两边；所述信号传输系统包括MO信号变送模块、毫伏信号变送器和联测信号隔离转换器；弹簧自复位直线位移计(1)和电阻式表面应变计(8)分别连接MO信号变送模块和毫伏信号变送器，将其输出电压分别转换电流信号；再通过100m长的电缆屏蔽线连...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭玥锴，何剑，崔忠东，俞丰平，朱映丞，赵养基，张勇，李加洋，
申请(专利权)人：中铁城市发展投资集团有限公司，
类型：新型
国别省市：