一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌

1.本实用新型涉及让压技术领域，尤其是涉及一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌。


背景技术：

2.目前,铁路隧道预制装配式衬砌技术作为一种新型建造方法,已经逐步得到国内外工程界的重视。但目前来说，在装配式让压方面的研究仍是一片空白。隧道让压支护的重点在于对围岩及衬砌的监测。由于大型隧道项目越来越多，对大型工程隧道施工过程中由于现代施工方法对围岩监测的要求越来越高，而工人素质参差不齐，可能导致隧道的监控量测出现各式各样的问题。一旦数据不准确，可能会造成支护的失效，严重的甚至会导致隧道坍塌。
3.综上所述，现有的装配式衬砌存在无法全方位监测以及无法通过监测对让压程度进行调整的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，以解决上述背景技术中现有的装配式衬砌无法全方位监测以及无法通过监测对让压程度进行调整的问题。
5.本实用新型的核心技术思路是：在装配式衬砌中集成监测元件和能够调整变形程度的让压结构，通过监测数据实时调整让压结构的变形。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，包括六个衬砌块，还包括监测元件3和能够调整变形程度的让压结构，让压结构设于侧面两个相邻衬砌块之间且与六个衬砌块形成一个闭环，监测元件3分别设于五个衬砌块中。
7.进一步的，六个衬砌块包括一个拱顶块、两个拱肩块、两个侧边块和一个仰拱块。
8.进一步的，拱肩块的下端面和侧边块的上端面均设有凹槽，凹槽的底面设有螺栓孔。
9.进一步的，让压结构为千斤顶，千斤顶设于凹槽中且与凹槽螺栓连接。
10.进一步的，拱顶块和拱肩块以及仰拱块和侧边块相邻的两个端面上分别设有斜螺栓孔一和斜螺栓孔二，斜螺栓孔一和斜螺栓孔二配合形成锁紧孔，并在锁紧孔上配设有螺栓。
11.进一步的，六个衬砌块的外围设有结构层。
12.进一步的，结构层的外围设有锚杆。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
14.1.在装配式衬砌中集成监测元件，通过初期支护传感器以及衬砌本身存有的传感器对隧道进行全方位的监控，便于从隧道施工到隧道运营过程中收集大量数据，在隧道的施工运营过程中基于bim对数据进行分析调整，降低事故发生率，减少安全隐患，提升效率，
并且便于建立数据信息库，为今后施工提供工程案例；
15.2.设置千斤顶，便于调整让压程度，并且与监测元件联动，通过监测得到的数据来对衬砌让压的程度进行实时调整，使围岩的承载能力最大限度地发挥；
16.3.施工完成后，监测元件仍在运作，监测数据可用于保证运营过程中隧道的安全。
附图说明
17.图1为本实用新型一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌总体结构示意图；
18.图2为装配衬砌分段示意图；
19.图3为拱顶块示意图；
20.图4为拱肩块示意图；
21.图5为侧边块示意图；
22.图6为仰拱块示意图；
23.图7为装配式衬砌连接方式截面图；
24.图8为拱肩块、千斤顶和侧边块水平布设示意图；
25.图9为凹槽俯视图；
26.图中：1.锚杆，2.结构层，3.监测元件，4.拱顶块，5.拱肩块，6.千斤顶，7.侧边块，8.仰拱块，9.斜螺栓孔一，10.斜螺栓孔二，11.安装孔，12.凹槽，13.螺栓孔。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型的实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.如图1-图9所示，本实施例的带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，包括一个拱顶块4、两个拱肩块5、两个侧边块7和一个仰拱块8，还包括能够调整变形程度的让压结构。
29.拱顶块4和拱肩块5以及仰拱块8和侧边块7相邻的两个端面上分别设有两个斜螺栓孔一9和两个斜螺栓孔二10，其中每个斜螺栓孔一9和每个斜螺栓孔二10分别配合形成两个倾斜的锁紧孔，并在两个锁紧孔上分别配设有螺栓，在两个斜螺栓孔二10一侧还分别设有安装孔11，安装孔11为豁口，豁口宽度为5cm，安装孔11与斜螺栓孔二10连通，由于衬砌块形状不同，两个锁紧孔和豁口之间的距离不定，但分别靠近衬砌边缘两侧，将螺栓从安装孔11插入倾斜的锁紧孔中，从而对安装好之后的拱顶块4、拱肩块5、仰拱块8和侧边块7进行固定。
30.拱顶块4、拱肩块5和侧边块7中均设有监测元件3，主要为混凝土应变计，若预制衬砌含有钢筋上则布设钢筋应力计，若有其他需求位移计，可自行添加。本方案中监测元件3包括钢筋应力计和混凝土应变计，钢筋应力计型号为yl-gj200，混凝土应变计型号为xb-160，初期支护的过程中,预留监控所需的传感器,并且预制衬砌时预留安装钢筋应力计和混凝土应变计的接口，衬砌完成安装后在衬砌外部将线路连通，在预制衬砌内部还埋设相应的接收器，通过初期支护传感器以及衬砌本身存有的传感器对隧道进行全方位的监控。
31.进一步的，本方案中的让压结构为千斤顶6，位于拱肩块5和侧边块7之间，能够通
过监测元件3的监测调整变形程度，将千斤顶6设置在此处，使让压部件只承受压力，每侧设置两个，一环节的装配式衬砌共设置四个千斤顶6，拱肩块5的下底面和侧边块7的上底面均设有凹槽12，凹槽12为圆形，直径与千斤顶6底面直径一致，凹槽12高度为2-3cm，凹槽12的底面设有螺栓孔13，千斤顶6的两端分别放置在拱肩块5下底面和侧边块7上底面的凹槽12中，保证衬砌闭环的稳定性与强度，用螺栓固定。
32.拱顶块4、拱肩块5、仰拱块8和侧边块7的外围还设有结构层2，用于喷射混凝土，结构层2的外围设有锚杆1，锚杆1可调节，初期支护施加锚杆1，在保证可以发生大变形的前提下，适当喷混凝土，或混凝土喷涂不闭合，能够继续让围岩发生变形，可以自稳即可。
33.实施例1：
34.在施工之前首先对隧道进行地质勘探，根据围岩的性质，计算合适的变形余量，为保证安全，变形余量适当减小，不完全发挥围岩的自承作用；同时需要计算衬砌所需承担的荷载，设计合适的分块点，将衬砌的分块点尽可能设置在零弯矩处。拱肩块5与侧边块7的交界处设在零弯矩处，在交界处设置千斤顶6，保证装配式衬砌与千斤顶6完美闭合，不合格者重新安装。
35.隧道进行断面开挖，在进行初期支护时安装监测元件3，包括在锚杆1上的钢筋计以及混凝土层之间监测围岩的土压力盒和孔隙水压力计，监测元件3为有线连接；工厂预制衬砌块，在衬砌的预制过程中，在拱顶块4、拱肩块5和侧边块7的中间位置布设混凝土应变计，钢筋上布设钢筋应力计。
36.将拱顶块4、拱肩块5、仰拱块8和侧边块7在装配式衬砌洞内运输和吊装，进行防水处理后进行安装。对衬砌的拼装间隙进行检查，不合格重新进行安装，合格后将螺栓从安装孔11插入倾斜的锁紧孔中进行固定，以六片一组，安装好一个环节。对预制衬砌背后进行回填，检查回填效果，不合格者返工。
37.当回填合格后就可以对预制衬砌进行变形监测，通过计算机接受实时监测数据，对数据进行处理分析，来对衬砌的分段和千斤顶6的高度进行调整，当监测数据发现变形衬砌应力过大，使千斤顶6适当下放，在保证安全的前提下，让围岩在允许的范围内进行变形，发挥围岩的自承能力。
38.实施例2：
39.实施例1中的监测元件3可设置为无线连接，使用更方便，其余工作原理和方法与实施例1一致。
40.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，包括六个衬砌块，其特征是：还包括监测元件(3)和能够调整变形程度的让压结构，让压结构设于侧面两个相邻衬砌块之间且与六个衬砌块形成一个闭环，监测元件(3)分别设于五个衬砌块中。2.根据权利要求1所述的一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，其特征是：六个衬砌块包括一个拱顶块(4)、两个拱肩块(5)、两个侧边块(7)和一个仰拱块(8)。3.根据权利要求2所述的一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，其特征是：拱肩块(5)的下端面和侧边块(7)的上端面均设有凹槽(12)，凹槽(12)的底面设有螺栓孔(13)。4.根据权利要求3所述的一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，其特征是：让压结构为千斤顶(6)，千斤顶(6)设于凹槽(12)中且与凹槽(12)螺栓连接。5.根据权利要求4所述的一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，其特征是：拱顶块(4)和拱肩块(5)以及仰拱块(8)和侧边块(7)相邻的两个端面上分别设有斜螺栓孔一(9)和斜螺栓孔二(10)，斜螺栓孔一(9)和斜螺栓孔二(10)配合形成锁紧孔，并在锁紧孔上配设有螺栓。6.根据权利要求5所述的一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，其特征是：六个衬砌块的外围设有结构层(2)。7.根据权利要求6所述的一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，其特征是：结构层(2)的外围设有锚杆(1)。

技术总结
本实用新型公开了一种带有监控系统的可调节让压装配式衬砌，涉及让压技术领域，包括六个衬砌块，还包括监测元件和能够调整变形程度的让压结构，让压结构设于侧面两个相邻衬砌块之间且与六个衬砌块形成一个闭环，监测元件分别设于五个衬砌块中，六个衬砌块包括一个拱顶块、两个拱肩块、两个侧边块和一个仰拱块，拱肩块的下端面和侧边块的上端面均设有凹槽，凹槽的底面设有螺栓孔，让压结构为千斤顶，千斤顶设于凹槽中且与凹槽螺栓连接。本实用新型结构简单操作简便，可有效解决现有的装配式衬砌无法全方位监测以及无法通过监测对让压程度进行调整的问题。进行调整的问题。进行调整的问题。


技术研发人员：宋战平 高永吉 孙引浩 谢江胜 潘红伟 王军保 刘乃飞 张玉伟 田小旭 郑方
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/7/28