【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道衬砌浇筑，具体涉及一种隧道拱顶脱空监测装置及方法。
技术介绍
1、隧道二次衬砌作为铁路、公路隧道的主要承载结构，其施工质量对铁路、公路隧道工程结构和运营安全具有至关重要的作用。以拱顶脱空为主的衬砌质量缺陷，既和铁路、公路隧道恶劣的施工环境和复杂的施工工艺有关，也与衬砌浇筑工装设备的性能、以及施工过程管理等因素密切相关。
2、拱顶脱空等缺陷一旦形成，后期整治的难度大、成本高、效果有限，后期采取注浆充填等措施很难对衬砌结构进行实质性的补强。
3、二次衬砌在钢模板与防水板内之间的狭窄空间内浇筑，由于钢模板的视觉阻隔和信号屏蔽，以及混凝土物相变化和流动特性复杂，实时、全面和准确掌握衬砌浇筑进程及质量面临很大技术困难，导致以衬砌拱顶脱空为主的质量缺陷时有发生。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种隧道拱顶脱空监测装置及方法。
2、本专利技术采用如下的技术方案实现：一种隧道拱顶脱空监测装置，包括控制箱和n个应变式压力传感器；
3、应变式压力传感器为片状导电弹簧结构，片状导电弹簧结构包括纵向高点和纵向低点，其中纵向高点与隧道拱顶下方的土工布连接，纵向低点与土工布下方的防水板连接，应变式压力传感器通过纵向高点和纵向低点的间距变化引起的电压变化获取拱顶浇筑的饱满度数据；
4、n个应变式压力传感器沿隧道长度方向间隔设置，控制箱通过n组检测信号线与对应的n个应变式压力传感器电性连
5、优选地，所述拱顶浇筑的饱满度数据包括初始间隙、浇筑间隙、注浆间隙；
6、所述初始间隙为隧道防水板安装到位后，未开始浇筑时防水板与土工布之间的初始间隙，基于应变式压力传感器的纵向高点和纵向低点间的初始距离获取；
7、所述浇筑间隙为结束混凝土浇筑时，防水板与隧道拱顶间的间隙，基于该时刻的应变式压力传感器的纵向高点和纵向低点间的实时距离获取；
8、所述注浆间隙为结束带模注浆时，防水板与隧道拱顶间的间隙，基于该时刻的应变式压力传感器的纵向高点和纵向低点间的实时距离获取。
9、优选地，所述拱顶浇筑的饱满度数据还包括第一实时间隙和第二实时间隙；
10、所述第一实时间隙指：在混凝土到达防水板初始安装位置之后与混凝土浇筑结束之前的时间段内，防水板与隧道拱顶间的间隙；
11、所述第二实时间隙指：在带模注浆开始后与带模注浆结束之前的时间段内，防水板与隧道拱顶间的间隙；
12、所述第一实时间隙和第二实时间隙基于应变式压力传感器的纵向高点和纵向低点间的实时距离获取。
13、优选地，所述应变式压力传感器的纵向高点和纵向低点间的实时距离通过应变式压力传感器输出的电压值反向求解得到。
14、优选地，所述应变式压力传感器的纵向高点和纵向低点间的距离范围为0-5cm；应变式压力传感器的数量为12个，沿隧道方向间隔0.8-1.0m布置。
15、优选地，控制箱的内部集成有plc控制器和电源，外部集成有警示灯、蜂鸣器和n个混凝土浇筑指示灯；n组检测信号线的输出端与plc控制器的n个信号输入端连接，plc控制器的n个信号输出端与n个混凝土浇筑指示灯对应连接，plc控制器的第n+1个信号输出端与警示灯、蜂鸣器连接；电源用于给控制箱的元器件提供电源，plc控制器的第n+2个信号输出端与终端显示器连接；控制箱设置在隧道衬砌台车上。
16、优选地，n个应变式压力传感器间通过软性绝缘线连接，用于防止应变式压力传感器错位。
17、本专利技术还提供一种隧道拱顶脱空监测方法，包括以下步骤：
18、安装并启动隧道拱顶脱空监测装置，基于纵向高点和纵向低点的初始间距获取防水板与土工布间的初始间隙；
19、开始二次衬砌的混凝土浇筑作业，持续进行混凝土的浇筑，当混凝土达到拱顶位置的防水板的初始安装位置后，混凝土挤压防水板朝向拱顶位置的土工布所在位置移动，基于纵向高点和纵向低点的间距变化持续获取拱顶浇筑过程中的第一实时间隙；
20、当n个混凝土浇筑指示灯全部亮起时，同时警示灯和蜂鸣器报警，提醒停止注入混凝土；混凝土浇筑到位，基于纵向高点和纵向低点的间距获取拱顶混凝土浇筑的浇筑间隙；
21、开始二次衬砌的带模注浆作业，浆液挤压防水板朝向拱顶位置的土工布所在位置移动，同时基于纵向高点和纵向低点的间距变化持续获取带模注浆过程中的第二实时间隙；
22、当带模注浆结束时，基于纵向高点和纵向低点的间距获取带模注浆的注浆间隙。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、本专利技术能够有效防止隧道二次衬砌混凝土拱顶出现空腔，能够提高衬砌抗力，有效降低成本，预防过量浇筑、注浆导致二衬台车顶部塌陷，确保施工安全。
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1.一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：所述拱顶浇筑的饱满度数据包括初始间隙、浇筑间隙、注浆间隙；
3.根据权利要求2所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：所述应变式压力传感器(2)的纵向高点和纵向低点间的距离范围为0-5cm；应变式压力传感器(2)的数量为12个，沿隧道方向间隔0.8-1.0m布置。
6.根据权利要求1所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：控制箱(1)的内部集成有PLC控制器和电源，外部集成有警示灯(6)、蜂鸣器(7)和N个混凝土浇筑指示灯(8)；N组检测信号线的输出端与PLC控制器的N个信号输入端连接，PLC控制器的N个信号输出端与N个混凝土浇筑指示灯(8)对应连接，PLC控制器的第N+1个信号输出端与警示灯(6)、蜂鸣器(7)连接；电源用于给控制箱(1)的元器件提供电源，PLC控制器的第N+2个信
7.根据权利要求6所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：N个应变式压力传感器(2)间通过软性绝缘线(13)连接，用于防止应变式压力传感器(2)错位。
8.一种隧道拱顶脱空监测方法，依托于如权利要求1至7任一项所述的隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：所述拱顶浇筑的饱满度数据包括初始间隙、浇筑间隙、注浆间隙；
3.根据权利要求2所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：所述应变式压力传感器(2)的纵向高点和纵向低点间的距离范围为0-5cm；应变式压力传感器(2)的数量为12个，沿隧道方向间隔0.8-1.0m布置。
6.根据权利要求1所述的一种隧道拱顶脱空监测装置，其特征在于：控制箱(1)的内部集成有plc控制器和电源，外部集成...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海生，王俊，鲁小斌，岳先龙，彭东，
申请(专利权)人：中铁十二局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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