地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法及系统，属于土木工程技术领域，其方法包括：1)将水敏材料研磨后与防水材料混合，形成显色剂；2)以隧道衬砌的施工缝和/或变形缝为中心线，向两边延伸涂覆显色剂，形成显色层；3)获取显色层的显色特征，基于显色特征对渗水情况进行识别。本发明专利技术可以根据隧道衬砌的施工缝和/或变形缝周围显色层的显色特征可以判断渗水量的大小，便于对施工缝和/或变形缝周围的渗水量进行监测，也可以为维修操作人员提供指导。操作人员提供指导。操作人员提供指导。

【技术实现步骤摘要】
地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法及系统


[0001]本专利技术属于土木工程
，涉及地铁盾构技术，具体为地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法及系统。

技术介绍

[0002]地铁盾构隧道管片接头处易发生局部渗水，成为了地铁盾构隧道的主要病害之一，会影响地铁盾构隧道的正常运营，渗流的发生会导致隧道衬砌内力发生改变，对隧道自身来说，渗水会影响隧道结构稳定和行车安全；对依附于隧道的设施设备来说，渗水会加速设备腐蚀，导致设备故障和寿命缩短；对隧道外部结构来说，渗水会对地面建筑和地下管线长期造成威胁。
[0003]目前我国已建的很多地铁盾构隧道都出现了比较严重的渗水现象，隧道区间渗水已占隧道长度的30％左右。长期渗水会使隧道由渐进式破坏演变为突发式破坏，影响隧道的健康运营和使用寿命。目前现有的地铁盾构渗水的监测方法主要有以下几种：(1)采用红外线等采集隧道管片的图像，对采集的图像进行分析处理得到渗水的相关信息，其成本高，且不能防止渗水的进一步恶化。(2)采用在隧道内壁铺设电极阵列，通过检测其电阻率来得知渗漏水相关信息；这种方法虽然可以省去大量人力的消耗，但由于电导体长期接触有腐蚀性的渗漏水，会导致测量数据出错甚至破坏电导体，半导体在维修过程中也需要耗费巨大的资金。因此，对于隧道管片渗水目前还无法达到既能够防止渗水恶化，又能够监测的目的。

技术实现思路

[0004]针对上述对于隧道管片渗水目前还无法达到既能够防止渗水恶化，又能够监测的目的问题，本专利技术提出了地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法及系统。
[0005]本专利技术主要是将防水材料与水敏材料混合后喷涂在相邻两个隧道管片接缝附近形成显色层，在渗水时，显色层遇水后会由蓝色变为粉红色，进行显色表征，采集该表征现象，对隧道管片接缝处的渗水情况进行判断，其具体技术方案如下：
[0006]地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法，包括以下步骤：
[0007]1)将水敏材料研磨后与防水材料混合，形成显色剂；
[0008]2)以隧道衬砌的施工缝和/或变形缝为中心线，向两边延伸涂覆显色剂，形成显色层；
[0009]3)获取显色层的显色特征，基于显色特征对渗水情况进行识别；
[0010]显色特征的获取过程为：采集显色的图像信息，利用目标识别算法提取图像信息的显色特征。
[0011]进一步限定，所述水敏材料为氯化钴或无水硫酸铜。
[0012]进一步限定，所述水敏材料为氯化钴时；所述步骤3)中显色特征与渗水情况的关系为：
[0013]当显色特征为蓝色，对应的显色层含水量＜7％，渗漏水等级为0级；
[0014]当显色特征为浅蓝色，对应的显色层含水量≥7％且＜31.5％，渗漏水等级为1级；
[0015]当显色特征为蓝紫色，对应的显色层含水量≥31.5％且＜42％，渗漏水等级为2级；
[0016]当显色特征为紫色，对应的显色层含水量≥42％且＜52.5％，渗漏水等级为3级；
[0017]当显色特征为浅紫色，对应的显色层含水量≥52.5％且＜66.5％，渗漏水等级为4级；
[0018]当显色特征为浅粉色，对应的显色层含水量≥66.5％，渗漏水等级为5级。
[0019]进一步限定，所述水敏材料为无水硫酸铜时，所述步骤3)中显色特征与渗水情况的关系为：
[0020]当显色特征为无色，对应的显色层含水量＜10％，渗漏水等级为0级；
[0021]当显色特征为淡蓝色，对应的显色层含水量≥10％且＜18.4％，渗漏水等级为1级；
[0022]当显色特征为浅蓝色，对应的显色层含水量≥18.4％且＜25.2％，渗漏水等级为2级；
[0023]当显色特征为靛蓝色，对应的显色层含水量≥25.2％且＜31％，渗漏水等级为3级；
[0024]当显色特征为蓝色，对应的显色层含水量≥31％且＜45.3％，渗漏水等级为4级；
[0025]当显色特征为深蓝色，对应的显色层含水量≥45.3％，渗漏水等级为5级。
[0026]进一步限定，所述防水材料与水敏材料的重量比为1:5
‑
15。
[0027]进一步限定，所述显色层沿着隧道衬砌施工缝和/或变形缝的中心线向外延伸30
㎝
。
[0028]进一步限定，所述显色层中的防水材料与水敏材料之间夹杂有空气。
[0029]进一步限定，所述水敏材料研磨后的粒径为纳米级。
[0030]进一步限定，所述防水材料为单组分聚氨酯防水涂料或纯丙烯酸聚合物乳液或硅烷浸渍涂料；所述水敏材料为氯化钴或无水硫酸铜。
[0031]基于上述的地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法所形成的地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别系统，包括设置在隧道衬砌施工缝和/或变形缝的中心线周围的显色层，所述显色层沿着施工缝和/或变形缝向外延伸30
㎝
。
[0032]进一步限定，所述显色层包括沿着施工缝和/或变形缝的中心线由内向外依次并列设置的密封显色层、中间显色层以及封边显色层，所述密封显色层的厚度为4
‑5㎜
，所述中间显色层的厚度是密封显色层厚度的80％，所述显色层沿着施工缝和/或变形缝的中心线向外延伸30
㎝
。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0034]1、本专利技术地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法，其将防水材料与水敏材料形成显色剂，防水材料不仅起到了对隧道衬砌的施工缝和/或变形缝进行密封防水的作用，还起到了对水敏材料固形的作用，将显色剂涂覆在隧道衬砌的施工缝和/或变形缝周围，使得隧道衬砌的施工缝和/或变形缝周围可以根据渗水量大小变化形成不同的显色特征，继而判断施工缝和/或变形缝周围是否渗水以及渗水量大小；便于对施工缝和/或变形
缝周围的渗水量进行监测，也可以为维修操作人员提供指导。
[0035]2、显色层沿着隧道衬砌施工缝和/或变形缝的中心线向外延伸30
㎝
，其在刚开始可以起到很好的密封、防水作用，在后期出现渗水时，可以根据不同部位的显色特征判断渗水的主要区域。
[0036]3、显色层中的防水材料与水敏材料之间夹杂有空气，形成小气泡，为水提供一定的容纳空间，增大水敏材料与水分的接触面积，即充分接触，有利于增大水敏材料和水分之间反应的灵敏度。
[0037]4、水敏材料研磨后的粒径为纳米级，水敏材料的粒径越细，其变色灵敏度越大，显色精度越大。
[0038]5、显色层包括沿着施工缝和/或变形缝的中心线由内向外依次并列设置的密封显色层、中间显色层以及封边显色层，其中，密封显色层、中间显色层以及封边显色层的厚度依次减小，这样设置可以保证施工缝和/或变形缝的密封、防水的同时可以在一定程度上节省材料。
附图说明
[0039]图1为聚氨酯与氯化钴形成显色层的显微图；
[0040]图2为显色层喷涂的工作示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将水敏材料(2)研磨后与防水材料(1)混合，形成显色剂；2)以隧道衬砌的施工缝和/或变形缝为中心线，向两边延伸涂覆显色剂，形成显色层；3)获取显色层的显色特征，基于显色特征对渗水情况进行识别；所述显色特征的获取过程为：采集显色的图像信息，利用目标识别算法提取图像信息的显色特征。2.如权利要求1所述的地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法，其特征在于，所述水敏材料(2)为氯化钴或无水硫酸铜。3.如权利要求2所述的地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法，其特征在于，所述水敏材料(2)为氯化钴时；所述步骤3)中显色特征与渗水情况的关系为：当显色特征为蓝色，对应的显色层含水量＜7％，渗漏水等级为0级；当显色特征为浅蓝色，对应的显色层含水量≥7％且＜31.5％，渗漏水等级为1级；当显色特征为蓝紫色，对应的显色层含水量≥31.5％且＜42％，渗漏水等级为2级；当显色特征为紫色，对应的显色层含水量≥42％且＜52.5％，渗漏水等级为3级；当显色特征为浅紫色，对应的显色层含水量≥52.5％且＜66.5％，渗漏水等级为4级；当显色特征为浅粉色，对应的显色层含水量≥66.5％，渗漏水等级为5级。4.如权利要求2所述的地铁盾构隧道管片接头渗水自动监测与识别方法，其特征在于，所述水敏材料(2)为无水硫酸铜时，所述步骤3)中显色特征与渗水情况的关系为：当显色特征为无色，对应的显色层含水量＜10％，渗漏水等级为0级；当显色特征为淡蓝色，对应的显色层含水量≥10％且＜18.4％，渗漏水等级为1级；当显色特征为浅蓝色，对应的显色层含水量≥18.4％且＜25.2％，渗漏水等级为2级；当显色特征为靛蓝...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡指南，孟硕朋，周建诚，刘栋梁，孙亚东，柴文凯，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：