一種自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，包括依次首尾連接的端部鉆進段、加強透水段、壓力傳感段和尾部緊固段，端部鉆進段包括相互連接的前部的鉆頭和后部的桿體；加強透水段包括管壁上設有多個透水通孔的透水外管和設于透水外管內的過濾層；壓力傳感段包括外壁上設有螺紋的傳感外管，傳感外管內設有承壓空腔和壓力傳感元件；尾部緊固段包括外壁上設有螺紋的緊固外管和套裝于緊固外管上的螺母。本發(fā)明將具有鉆進功能的端部鉆進段、具有透水過濾功能的加強透水段、具有壓力檢測功能的壓力傳感段和具有緊固連接功能的尾部緊固段集成于一體，一方面能保證傳感器信號線的安全，另一方面能保障水壓力測試的準確性和有效性。
【專利說明】
一種自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種圍巖孔隙水壓力傳感裝置，尤其涉及一種自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，屬于隧道和地下工程監(jiān)測領域。
【背景技術】
[0002]盾構法隧道在施工安全、快速和經(jīng)濟等方面的優(yōu)勢，使得其在城市富水軟弱地層、尤其在江湖河海水下隧道工程中應用日益增多，精確考慮水壓力對隧道管片襯砌結構安全的影響越來越有必要。為此，需要對襯砌壁后圍巖孔隙水壓力進行實時精確監(jiān)測。
[0003]當前，盾構隧道壁后圍巖孔隙水壓力測試主要采用埋入式，即在澆筑管片混凝土之前，將孔隙水壓力傳感器遮蓋保護后固定在管片外側鋼筋上，待澆筑混凝土和管片養(yǎng)護完成后，去掉傳感器上的遮蓋保護層，使得圍巖孔隙水壓力傳感器接觸地下水的部位處于管片外表面上;利用盾構機，將埋設有圍巖孔隙水壓力傳感器的管片拼裝安裝在設計位置，進行壁后同步注漿填充盾尾間隙并穩(wěn)定好管片，管片到位穩(wěn)定后即可進行水壓力測量。
[0004]然而，埋入式水壓力傳感器存在以下問題:一是預埋圍巖孔隙水壓力傳感器時，混凝土振搗容易改變其位置和方向，同時，混凝土振搗也容易損壞傳感器導線，導致傳感器失效;二是即使圍巖孔隙水壓力傳感器正確安裝到位，但由于盾構同步注漿漿液對管片外側的覆蓋，硬化后的漿液將在傳感器外側形成一層硬殼，阻礙圍巖地下水與傳感器外表面的連通，從而引起傳感器測讀數(shù)據(jù)嚴重失實甚至無效。
[0005]所以，為了解決上述問題，有必要開發(fā)一種新的圍巖孔隙水壓力傳感裝置，一方面能保證傳感器信號線的安全，另一方面?zhèn)鞲卸芜€能穿過盾構同步注漿漿液硬化層深入圍巖內部，從而保障水壓力測試的準確性和有效性。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種測量精確且便于安裝的自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置。
[0007]本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的:
[0008]—種自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，包括依次首尾連接的端部鉆進段、加強透水段、壓力傳感段和尾部緊固段，所述端部鉆進段包括相互連接的前部的鉆頭和后部的桿體;所述加強透水段包括透水外管和設于所述透水外管內的過濾層，所述透水外管的管壁上設有多個透水通孔;所述壓力傳感段包括傳感外管，所述傳感外管的外壁上設有螺紋，所述傳感外管內的前部設有承壓空腔，所述傳感外管內的后部設有壓力傳感元件;所述尾部緊固段包括緊固外管和螺母，所述緊固外管的外壁上設有螺紋，所述螺母套裝于所述緊固外管上;所述桿體的后端與所述透水外管的前端相通密封連接，所述透水外管的后端與所述傳感外管的前端相通密封連接，所述傳感外管的后端與所述緊固外管的前端相通密封連接，所述壓力傳感元件的信號線穿過所述緊固外管后置于所述緊固外管外。
[0009]根據(jù)實際應用需要，所述桿體、所述透水外管、所述傳感外管和所述緊固外管為一體成型的同一管體;或者，所述桿體、所述透水外管和所述傳感外管各自獨立且相互之間通過螺紋連接，所述緊固外管與所述傳感外管為一體成型的同一管體。這兩種結構中，前者結構穩(wěn)定但加工難度較大，后者易于加工但穩(wěn)定性差一些;兩種結構在現(xiàn)有技術基礎上均能實現(xiàn)并均能滿足應用需求，具體根據(jù)應用需要和施工條件而定。
[0010]具體地，所述過濾層為均勻填充于所述透水外管內的尼龍過濾網(wǎng)。
[0011 ]所述透水外管內的后端由前而后依次設有土工布透水層和透水石層，所述透水石層為碳化硅粉末、氧化鋁粉末或陶瓷制成的透水石層。
[0012]所述土工布透水層和所述透水石層在前后方向的厚度均為3?5mm。
[0013]所述透水外管上的多個透水通孔呈梅花形分布于所述透水外管的管壁上。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]本發(fā)明將具有鉆進功能的端部鉆進段、具有透水過濾功能的加強透水段、具有壓力檢測功能的壓力傳感段和具有緊固連接功能的尾部緊固段集成于一體，一方面能保證傳感器信號線的安全，另一方面能保障水壓力測試的準確性和有效性;其具體優(yōu)點如下:
[0016]利用端部鉆進段能確保加強透水段避開壁后注漿層以便于順利透水，同時，其加強透水段的多層濾水構造可以有效阻隔泥沙，保證圍巖孔隙水順利流入壓力傳感段的承壓空腔，確保測試結果的精度和有效性;本發(fā)明所述自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置還具有設計合理、安裝簡便、易于實施的特點；相對于埋入式傳感器，本發(fā)明所述自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置的存活率更大、測讀結果更有效、測讀數(shù)據(jù)精度更高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置的主視結構示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明所述端部鉆進段、加強透水段、壓力傳感段的主視結構示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明所述自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置安裝應用時的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0021]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明所述自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置包括依次首尾連接的端部鉆進段1、加強透水段2、壓力傳感段3和尾部緊固段4，端部鉆進段I包括相互連接的前部的鉆頭Ia和后部的鋼制桿體Ib;加強透水段2包括透水外管2a、均勻填充于透水外管2a內的尼龍過濾網(wǎng)2c、依次設于透水外管2a后端的土工布透水層2d和透水石層2e，透水石層2e為碳化硅粉末、氧化鋁粉末或陶瓷制成的透水石層，土工布透水層2d和透水石層2e在前后方向的厚度均為3?5mm，透水外管2a的管壁上設有多個呈梅花形分布的透水通孔2b;壓力傳感段3包括傳感外管(圖中未標記)，所述傳感外管的外壁上設有螺紋3a，所述傳感外管內的前部設有承壓空腔3b，所述傳感外管內的后部設有壓力傳感元件3c，壓力傳感元件3c的壓力感應端與承壓空腔3b的后端相連;尾部緊固段4包括緊固外管(圖中未標記)和螺母4a，所述緊固外管與所述傳感外管為一體成型且外壁上設有螺紋3a的同一管體，螺母4a套裝于所述緊固外管上;桿體Ib的后端與透水外管2a的前端相通密封連接，透水外管2a的后端與所述傳感外管的前端相通密封連接，壓力傳感元件3c的信號線5穿過所述緊固外管后置于所述緊固外管外;根據(jù)應用需要，桿體lb、透水外管2a和所述傳感外管之間可以一體成型，也可以各自獨立且相互之間通過螺紋連接。
[0022]如圖3所示，為便于本發(fā)明所述自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置9(下稱“自進式傳感裝置”)不因鉆進破壞混凝土管片7且進入預先設定位置，需在混凝土管片7澆筑過程中埋設中空圓形配套鑄鐵預埋件(下稱“預埋件”)6，預埋件6預制在混凝土管片7的厚度方向，預埋件6的內側(背向圍巖一側)與混凝土管片7之間設置拉筋6b固定，預埋件6的外側(面向圍巖一側)設置一定厚度的遇水膨脹橡膠保護層6a供自進式傳感裝置9穿越并進入圍巖，遇水膨脹橡膠保護層6a可防止地下水進入混凝土管片7內腐蝕鋼筋，同時防止地下水進入預埋件6流入隧道。
[0023]結合圖1-圖3，自進式傳感裝置9的安裝步驟與工作原理如下:
[0024]在預制混凝土管片7之前，需在恰當位置埋設預埋件6;待混凝土管片7拼裝完成、壁后注漿漿液硬化以后，借助小型鉆機，從混凝土管片7的內側向圍巖體內通過預埋件6旋轉打入自進式傳感裝置9，自進式傳感裝置9通過表面螺紋3a與預埋件6的內壁螺紋相互配套，先后穿過預埋件6外側的遇水膨脹橡膠保護層6a和混凝土管片7的壁后漿液硬化層8，最終達到圍巖預定深度后通過螺母4a進行固定，將外圍電纜與壓力傳感元件3c的信號線5連接，即完成自進式傳感裝置9的安裝。
[0025]自進式傳感裝置9安裝完成后，圍巖體內孔隙水依次通過密集布孔的透水外管2a上的透水通孔2b、尼龍過濾網(wǎng)2c、土工布透水層2d和透水石層2e后進入承壓空腔3b，流體壓強觸發(fā)壓力傳感元件3c轉化為電信號通過信號線5輸出。
[0026]雖然自進式傳感裝置9安裝完成以后，自進式傳感裝置9的感知部位水壓力與管片襯砌外表面水壓力并非同一位置水壓力，但通過計算傳感部位與管片外壁的相對高差并加上這一部分的水壓力差之后，測試結果的誤差可控制在非常小的范圍。
[0027]從上述實施例可以看出，本發(fā)明提出的自進式傳感裝置9設計合理;相比于目前的埋入式圍巖孔隙水壓力傳感器，所具有的自進式殼體結構能使自進式傳感裝置9快速深入圍巖體內，其加強透水段2避免了壁后漿液硬化層8的包裹和干擾，其加強透水段2中多層透水、濾水構造設置能充分隔離鉆進和地下水滲透過程中的泥沙、保證孔隙水正常流入承壓空腔3b，因此確保了圍巖孔隙水壓力測試數(shù)據(jù)的準確性；同時，由于壓力傳感段3的壓力傳感元件3c在所述傳感外管的內部，在預埋件6的配合下，鉆進過程中基本不會受到損壞，保證了自進式傳感裝置9的存活率和有效性。
[0028]上述實施例只是本發(fā)明的較佳實施例，并不是對本發(fā)明技術方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現(xiàn)的技術方案，均應視為落入本發(fā)明專利的權利保護范圍內。
【主權項】
1.一種自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，其特征在于:包括依次首尾連接的端部鉆進段、加強透水段、壓力傳感段和尾部緊固段，所述端部鉆進段包括相互連接的前部的鉆頭和后部的桿體;所述加強透水段包括透水外管和設于所述透水外管內的過濾層，所述透水外管的管壁上設有多個透水通孔;所述壓力傳感段包括傳感外管，所述傳感外管的外壁上設有螺紋，所述傳感外管內的前部設有承壓空腔，所述傳感外管內的后部設有壓力傳感元件；所述尾部緊固段包括緊固外管和螺母，所述緊固外管的外壁上設有螺紋，所述螺母套裝于所述緊固外管上;所述桿體的后端與所述透水外管的前端相通密封連接，所述透水外管的后端與所述傳感外管的前端相通密封連接，所述傳感外管的后端與所述緊固外管的前端相通密封連接，所述壓力傳感元件的信號線穿過所述緊固外管后置于所述緊固外管外。2.根據(jù)權利要求1所述的自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，其特征在于:所述桿體、所述透水外管、所述傳感外管和所述緊固外管為一體成型的同一管體;或者，所述桿體、所述透水外管和所述傳感外管各自獨立且相互之間通過螺紋連接，所述緊固外管與所述傳感外管為一體成型的同一管體。3.根據(jù)權利要求1或2所述的自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，其特征在于:所述過濾層為均勻填充于所述透水外管內的尼龍過濾網(wǎng)。4.根據(jù)權利要求3所述的自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，其特征在于:所述透水外管內的后端由前而后依次設有土工布透水層和透水石層，所述透水石層為碳化硅粉末、氧化鋁粉末或陶瓷制成的透水石層。5.根據(jù)權利要求1或2所述的自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，其特征在于:所述透水外管內的后端由前而后依次設有土工布透水層和透水石層，所述透水石層為碳化硅粉末、氧化鋁粉末或陶瓷制成的透水石層。6.根據(jù)權利要求5所述的自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，其特征在于:所述土工布透水層和所述透水石層在前后方向的厚度均為3?5_。7.根據(jù)權利要求1或2所述的自進式圍巖孔隙水壓力傳感裝置，其特征在于:所述透水外管上的多個透水通孔呈梅花形分布于所述透水外管的管壁上。
【文檔編號】G01N33/24GK106052946SQ201610599841
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610599841.8, CN 106052946 A, CN 106052946A, CN 201610599841, CN-A-106052946, CN106052946 A, CN106052946A, CN201610599841, CN201610599841.8
【發(fā)明人】晏啟祥, 徐亞軍, 杜彬, 楊俊哲, 何川
【申請人】西南交通大學