[发明专利]盾构隧道管片间接触应力测试装置及测试方法

说明书

本发明一种盾构隧道管片间接触应力测试装置及测试方法，装置包括压电气压传感器，封装于橡胶薄膜内，橡胶薄膜上留有气孔并安装气门；限位框架，与橡胶薄膜紧密相连，限制橡胶薄膜的膨胀方向，只允许橡胶薄膜沿传感器厚度方向膨胀；扁平状导线，一端穿过所述橡胶薄膜与所述压电气压传感器连接，另一端与数据采集器连接，数据采集器通过数据传输装置将压电信号传输至数据中心；所述压电气压传感器、橡胶薄膜、限位框架以及扁平状导线共同构成嵌入式压电传感器。本发明可直观、准确测量出盾构隧道管片间接触应力，用于已建成盾构隧道管片拼装质量的检测，同时在施工阶段，对已建成的盾构隧道区间进行测量，辅助指导盾构隧道的施工。

技术领域

本发明涉及盾构隧道健康监测领域，具体涉及一种盾构隧道管片间接触应力测试装置及测试方法，应用于已建成地铁盾构隧道及越江盾构隧道的拼装质量检测。

背景技术

随着现代工业的迅速发展和城市规模的不断扩大，城镇人口急剧增加，轨道交通工程已成为大中型城市公共客运交通网络的骨干。在城市轨道交通区间建设中，盾构法是使用最为广泛的工法，具有不受地形环境的限制，在地下掘进速度快，在地表占地面积小并且几乎不影响地面交通等优点。

在盾构隧道的建设过程中，管片拼装质量影响着工程完成质量甚至是后期地铁的运营，所以盾构管片的拼装控制是决定盾构隧道顺利施工的关键。管片拼装质量不好会导致隧道漏水、管片局部因受力过大而出现破损现象、盾构机盾尾刷挤压破坏造成油脂消耗等严重问题。但在地铁施工盾构掘进过程管片拼装经常出现偏差过大的问题，因此为了最大程度降低因管片拼装质量问题带来的不利影响，必须采取相应的应对措施加以 严格控制。

经过相关领域专利的检索，存在一种在盾构隧道密封垫间布置压力传感器的方法，可以用于检测盾构隧道拼装质量，但该方法仅适用于在建隧道，当隧道建成后，盾构隧道密封垫间无法再放置传感器，无法用于已建成隧道管片拼装质量的检测，同时该方法是否会对盾构隧道的止水性能产生影响，也难以验证。

目前大量已建成盾构隧道存在着管片拼装质量不佳的问题，针对已建成的盾构隧道，目前检测拼装质量的方法为人工巡检与三维扫描，仅能从外观检测管片拼装质量，亟需一种可以检测已建成盾构隧道间接触应力的测量方法，用以判定盾构隧道拼装质量，从而采取相应的措施。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出盾构隧道管片间接触应力测试装置及测试方法，以解决背景技术中存在的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种盾构隧道管片间接触应力测试装置，包括：

压电气压传感器，封装于橡胶薄膜内，所述橡胶薄膜上留有气孔并安装气门；

限位框架，与橡胶薄膜紧密相连，限制橡胶薄膜的膨胀方向，只允许橡胶薄膜沿传感器厚度方向膨胀；

扁平状导线，一端穿过所述橡胶薄膜与所述压电气压传感器连接，另一端与数据采集器连接，数据采集器通过数据传输装置将压电信号传输至数据中心；

所述压电气压传感器、橡胶薄膜、限位框架以及扁平状导线共同构成嵌入式压电传感器。

所述压电气压传感器的外部包裹有屏蔽胶带。

所述限位框架包括前端楔形部分与后端框架部分，其中，前端楔形部分用于辅助嵌入式压电传感器嵌入盾构隧道环缝间，后端框架部分起到限制橡胶薄膜膨胀方向的作用，具体地，后端框架部分在限位方向穿过橡胶薄膜，并采用胶水将橡胶薄膜固定于后端框架部分。

一种基于所述盾构隧道管片间接触应力测试装置判定盾构隧道管片间接触应力的方法，

判定盾构隧道管片间接触应力：

所述嵌入式压电传感器布置于已建成盾构隧道环缝间任意部位，使用打气筒从气门处向嵌入式压电传感器内部打入空气，在保证嵌入式压电传感器与密封垫紧密接触且不会发生渗漏后停止，并关闭气门保证密封，密封后需扯动嵌入式压电传感器，且嵌入式压电传感器不发生位移后，视为安装成功；