【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道二衬施工，特别涉及一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统及其施工方法。
技术介绍
1、隧道的二次衬砌，简称二衬，是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌；二次衬砌和初期支护相对而言，指在隧道已经进行初期支护的条件下，用混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用，以适应现代化高速道路隧道建设的要求。
2、由于隧道混凝土施工缺陷的影响和混凝土自身的收缩率，隧道拱顶浇筑的二衬混凝土和防水板之间不可避免的会出现空隙甚至空洞，也就是隧道二衬拱顶的脱空，而隧道的二衬拱顶的脱空是隧道在施工过程中比较常见的施工缺陷。国内隧道二衬混凝土浇筑过程中，大多使用人工在二衬台车端头拱顶处肉眼观察，施工人员凭经验判断二衬混凝土是否浇筑充分，耗费人工，且作业空间狭小，容易导致施工人员受伤，且这种方法往往无法保证二衬施工的质量和效率。在此基础上，在该
目前也有一些技术改进，包括在拱顶安装探头，当混凝土接触到探头时触发报警，从而判断是否存在脱空缺陷，然而该类技术也存在一些缺陷：
3、第一，现有防脱空预警系统因其布设位置、预警原理的固有缺陷，存在大量的误报警现象；
4、第二，现有防脱空预警系统无法及时监测、及时反馈拱顶混凝土浇筑过程中初支界面与浇筑混凝土之间的状态，当混凝土硬化收缩后，密贴隧道初支界面的混凝土会再次与其分离，此时预警系统无法再次监测；
5、第三，现有防脱空预警系统
6、第四，现有拱顶带模注浆技术无法对脱空区域针对性进行注浆，且无法合理结合预警系统指导注浆操作；如果注浆过程操作不当，还常会导致二衬台车及其模板变形。
技术实现思路
1、本专利技术提供了预制管节拼装设备，用以解决现有二衬防脱空预警系统工作过程误报警，监测预警不及时、不精准，无法指导后期带模注浆以及导致二衬台车及其模板变形等技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，包括隧道初期支护结构，隧道初期支护结构下端面设置土工布，土工布下端面设置间隔分布的压密传感器，压密传感器通过线缆连接设置有声光报警装置；压密传感器下端面设置有防水板，防水板下端面设置多个用于注浆的预埋rpc注浆管，预埋rpc注浆管与防水板平行，防水板下部还设置二衬混凝土待浇筑区和二衬已浇筑混凝土；二衬混凝土待浇筑区划分为六个监测区域，每个监测区域的横截面均为矩形；每个监测区域均设置有至少8个压密传感器和1个声光报警装置，监测区域的中部至少设置2个压密传感器，每个监测区域的一组长边分别设置3个压密传感器，其中，相邻的监测区域共用3个压密传感器；每个监测区域内的压密传感器之间通过导线电性串联连接，将压密传感器串联后的导线通过线缆与声光报警装置并联连接；压密传感器包括电路元器件，电路元器件下端面设置用于复位的复位弹簧，复位弹簧底端设置用于感知压力的感应元器片；预埋rpc注浆管设置6个，预埋rpc注浆管在二衬混凝土待浇筑区内部延伸至监测区域内，6个预埋rpc注浆管的端部分别对应设置于6个监测区域内；rpc注浆管在检测区域内部的管身设置有梅花型溢浆孔；预埋rpc注浆管伸出二衬混凝土待浇筑区的端部设置外接接头，用于连接注浆软管以进行注浆。
3、优选的，压密传感器电路连通的触发条件为：持续压力且不小于8kpa。
4、优选的，压密传感器与土工布粘接固定。
5、优选的，预埋rpc注浆管通过固定条热熔固定在防水板的下端面。
6、优选的，预埋rpc注浆管的溢浆孔孔径为1cm，溢浆孔在管身上的分布间距为10cm。
7、优选的，预埋rpc注浆管的外接接头伸出二衬混凝土待浇筑区的长度不小于20cm。
8、优选的，二衬混凝土待浇筑区总长度为12m，每个监测区域的长边长度为3m，短边长度为2m。
9、本专利技术还提供上述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统的施工方法，包括如下步骤：
10、s1，隧道二衬施工到土工布后、防水板前，划分监测区域，并根据划分好的监测区域将压密传感器逐个粘贴到土工布上的相应点位，将每个监测区域内的压密传感器串联起来然后与线缆并联连接，然后铺设防水板；
11、s2，将从防水板的搭接间隙中引出的每个监测区域的线缆接线头接入声光报警装置，声光报警装置置于二衬台车上；
12、s3，等待施工工序到浇筑二衬混凝土最后一个窗口，当二衬混凝土开始接触防水板时，即有压密传感器陆续满足压力条件，当单一串联的监测区域同时满足条件时，进行单监测区域报警提示；继续观察，直到6个监测区域的声光报警装置全部报警或台车压力报警，此时停止混凝土浇筑；
13、s4，等待至少2h，等待期间由于混凝土重力作用逐渐流动，且混凝土凝固后会收缩，混凝土的顶面会逐渐降低、脱离拱顶，此时压密传感器的感应元器片感知不到压力，声光报警装置的报警灯熄灭；
14、s5，根据划分的6个区域的报警情况，综合判断二衬混凝土浇筑的空洞区域，然后按空洞区域的报警灯熄灭顺序，对先灭灯的区域进行注浆操作，然后依次对后续灭灯的监测区域进行注浆操作，直至全部监测区域均报警，然后停止注浆。
15、优选的，s4中，混凝土顶面脱离拱顶的过程中，混凝土给压密传感器施加的压力逐渐变小，此时复位弹簧因受力变小而逐渐伸长时压密传感器恢复至混凝土浇筑前的状态，在进行后续的注浆操作时，复原的压密传感器能重新监测预警。
16、优选的，在s5中的注浆工作完成后，至少再观察2h，如有声光报警装置的报警灯熄灭则继续进行相应监测区域的补充注浆工作；如全部声光报警装置的报警灯均保持常亮则结束注浆工作。
17、本专利技术的有益效果体现在：
18、1）本专利技术提供的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，对压密传感器结构进行了改进，通过设置复位弹簧以使传感器可以及时监测、及时反馈混凝土与初支界面之间的状态关系；将改进优化后的压密传感器布设在土工布与防水板之间，可避免防水板褶皱、掉落产生的误报警影响，还可保证监测预警的即时性；通过改变压密传感器的布设方式，将监测区域内的压密传感器先串联再并联方式的采用，可保证监测预警的全面性与准确性；
19、2）本专利技术提供的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统的施工方法，通过设计rpc注浆管按监测预警区域的划分预留埋设，可保证带模注浆的精准度和针对性；预留rpc注浆管埋设在防水板下部，既可辅助固定防水板，在一定程度上可避免浇筑边墙混凝土时影响拱顶区域防水板褶皱、掉落，还可使整个二衬混凝土底部表面不存在注浆管封堵问题，确保混凝土凝结硬化后的表面没有外观、质量缺陷；
20、3）本专利技术提供的一种隧道二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，包括隧道初期支护结构（1），隧道初期支护结构（1）下端面设置土工布（2），土工布（2）下端面设置间隔分布的压密传感器（3），压密传感器（3）通过线缆（4）连接设置有声光报警装置（5）；压密传感器（3）下端面设置有防水板（6），防水板（6）下端面设置多个用于注浆的预埋RPC注浆管（7），预埋RPC注浆管（7）与防水板（6）平行，防水板（6）下部还设置二衬混凝土待浇筑区（8）和二衬已浇筑混凝土（9）；
2.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，压密传感器（3）电路连通的触发条件为：持续压力且不小于8kPa。
3.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，压密传感器（3）与土工布（2）粘接固定。
4.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，预埋RPC注浆管（7）通过固定条热熔固定在防水板（6）的下端面。
5.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，预埋RPC注浆管（7）的溢浆
6.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，预埋RPC注浆管（7）的外接接头伸出二衬混凝土待浇筑区（8）的长度不小于20cm。
7.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，二衬混凝土待浇筑区（8）总长度为12m，每个监测区域的长边长度为3m，短边长度为2m。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.如权利要求8所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统的施工方法，其特征在于，S4中，混凝土顶面脱离拱顶的过程中，混凝土给压密传感器（3）施加的压力逐渐变小，此时复位弹簧（32）因受力变小而逐渐伸长时压密传感器（3）恢复至混凝土浇筑前的状态，在进行后续的注浆操作时，复原的压密传感器（3）能重新监测预警。
10.如权利要求8所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统的施工方法，其特征在于，在S5中的注浆工作完成后，至少再观察2h，如有声光报警装置（5）的报警灯熄灭则继续进行相应监测区域的补充注浆工作；如全部声光报警装置（5）的报警灯均保持常亮则结束注浆工作。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，包括隧道初期支护结构（1），隧道初期支护结构（1）下端面设置土工布（2），土工布（2）下端面设置间隔分布的压密传感器（3），压密传感器（3）通过线缆（4）连接设置有声光报警装置（5）；压密传感器（3）下端面设置有防水板（6），防水板（6）下端面设置多个用于注浆的预埋rpc注浆管（7），预埋rpc注浆管（7）与防水板（6）平行，防水板（6）下部还设置二衬混凝土待浇筑区（8）和二衬已浇筑混凝土（9）；
2.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，压密传感器（3）电路连通的触发条件为：持续压力且不小于8kpa。
3.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，压密传感器（3）与土工布（2）粘接固定。
4.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，预埋rpc注浆管（7）通过固定条热熔固定在防水板（6）的下端面。
5.如权利要求1所述的一种隧道二衬拱顶防脱空预警和注浆系统，其特征在于，预埋rpc注浆管（7）的溢浆孔孔径为1cm，溢浆孔在管身上的分布间距为10cm。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卓鹏，吕柏行，敖长江，刘斌，曹家乐，
申请(专利权)人：中国建筑土木建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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