面向沉管隧道用橡胶止水带实时监控方法及其橡胶止水带

摘要

本发明公开了一种通过实时采集在沉管隧道内的橡胶止水带的运行数据，并跟橡胶止水带的经验数据进行比对分析得出橡胶止水带的实时运行状态，实现对橡胶止水带的实时监控，一旦出现异常可以及时对出现故障的橡胶止水带进行维护或者更换，对保证隧道的安全运营具有重大的现实意义；本发明同时记载了一种可充气式的橡胶止水带，包括设置有中间气囊的橡胶主体，中间气囊的橡胶内部设置有用于增大橡胶止水带的抗压强度的加强帘布，中间气囊上设置气嘴，气嘴外设置气压表；中间气囊通过配有数显气压表的气嘴穿过止水带本体与外部保持连接，可进行相关的气体交换和内部压力的量化调节，从而实现橡胶止水带压缩量的定量调控。

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶止水带的实时监控方法，具体涉及一种面向沉管隧道用橡胶止水带的实时监控方法及其可充气式橡胶止水带。 

背景技术

目前混凝土按接缝止水结构型式通常有三道止水系统：接缝底部止水、接缝中部止水和接缝表部止水。一般针对重点工程的重点部位，通常三道止水系统同时使用，但很多工程通常只设置一道接缝中部止水系统；施工过程中结构的变形缝处结构复杂，在其内设置止水带施工难度较大，同时在施工过程中，也容易将安装好的止水带移位与变形，难以保证止水带的安装质量。 

在隧道的日常运营中，基本依靠人工进行日常监控和维护，对于橡胶止水带的检测以及更换都具有很大的难度，一般只能在查探到漏水情况后才会进行补救，这样不但效率低下，并且出现漏水情况时说明隧道的运营状况已经很差，存在巨大的安全隐患。如能对橡胶止水带进行实时监控，一旦出现异常及时对出现故障的橡胶止水带进行维护或者更换，对保证隧道的安全运营具有重大的现实意义。目前，国内外沉管隧道密封止水系统的第一道防护基本采用的是GINA橡胶止水带，该橡胶止水带虽然能够适应管段的不均匀沉降和大位移伸张引起的变形，能够起到较好止水效果，其缺点是： 

1、精度要求高，实际操作过程中无法定量控制，在安装过程中，由于对沉管隧道的管节沉放精度要求很高，但不能通过调节GINA橡胶止水带压缩高度的大小来实现沉管管节的对位连接，往往会造成安装过程中发生歪斜等。

2、过程功能比较单一，无法定量监测GINA橡胶止水带的压缩量大小，无法提前预判GINA橡胶止水带的止水运行情况， 

3、由于橡胶松弛量的存在，容易导致止水功能失效，且常规结构不具有恢复性，止水失效后无法完成修复。

4、同结构的GINA橡胶止水带成本较高，材料需用量大，必须依靠大量的橡胶来填充GINA橡胶止水带主体部分。 

综上所述，目前大量采用常规GINA橡胶止水带，主要有尖部、本体和底部三部分构成，通过压缩尖部窄小结构部分，达到沉管隧道的快速止水，继续压缩至本体，能够更好的维持长时间的止水要求，但该结构的局限性很大，功能比较单一，且对安装精度要求较高，运行中无法定量进行监测，长期运行中会因为橡胶松弛量的出现导致止水效果丧失。 

经过检索发现，名称为“一种条形密封止水气囊”的实用新型专利记载了一种条形密封止水气囊，其特征是：所述条形密封止水气囊上设有气囊嘴1，气囊的截面为扁平形，两端各有一个用于气囊搭接的过渡性斜面2，使气囊连接处密封可靠，能够有效地解决物件之间密封的问题，尤其是解决水中箱体桩孔与桩体之间的止水密封的难题，条形密封止水气囊不仅适用于各种形态的环缝的密封，还可以适用于直缝、平面的密封。名称为“中空可充气、水结构接缝防水橡胶带”的实用新型专利公开了一种中空可充气、水结构接缝防水橡胶带。它属于地下隧道建筑防水材料，可适用于目前常见的隧道建筑和地下工程。它的结构为椭圆形，断面结构分为密封面、消防水带和管接头，外侧平面密封面、内侧消防水带为一体、管接头穿过内外层植于侧翼；本实用新型其椭圆形橡胶止水带的断面结构使得在工作时密封面实现了可调节性，在地裂缝处上下盘主体结构之间产生500mm的垂直错动和50mm的水平错动时，防水橡胶的主体结构不被破坏，挡水面以椭圆形连接于两侧翼，在密封面主体上设置多道防水线，其主体以环形弯折于隧道主体预留接缝中，防水线可设置为一道或多道。上述两种结构都能实现简单条形缝和平面缝处的止水功能，但都不具有固定功能，会产生上浮，对安装面要求很高，压缩量比较小，不适合深水领域和沉管隧道用柔性接头领域的密封止水功能。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题提供一种通过采集橡胶止水带的实时数据与经验数据进行比对来实现对橡胶止水带的实时监控的面向沉管隧道用橡胶止水带实时监控方法。本发明还提供一种能定量调控与监测，能安全便捷地实现沉管隧道管段接头处止水功能的可充气式橡胶止水带，不但能满足沉管隧道管段接头处大位移的压缩量和剪切量，而且能通过调节中间气囊的膨胀与压缩状态从而定量调节橡胶止水带的压缩量。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为： 

一种面向沉管隧道用橡胶止水带的实时监控的方法，通过采集橡胶止水带的实时数据，并将采集到的实时数据与橡胶止水带运行经验曲线进行对比分析后获得橡胶止水带运行的实时状况，从而实现对橡胶止水带的实时监控；包括以下步骤：

S1：获取橡胶止水带运行经验曲线3；

S2：采集橡胶止水带的实时监控数据；

S3：将实时监控数据与经验曲线3进行比较，实现对橡胶止水带的实时监控；

其中，若实时监控数据与经验曲线3相吻合，则橡胶止水带运行稳定；

若实时监控数据与经验曲线3不相吻合，则通过气嘴向中间气囊加气补压，进行内部调节，直至实时监控数据与经验曲线3相吻合。

在上述步骤中所述的橡胶止水带包括橡胶主体、中间气囊和气嘴；所述中间气囊设置在所述橡胶主体中部；所述中间气囊上设置有穿出所述橡胶主体的气嘴。 

在本发明中，所述S1包括以下步骤： 

S21：对橡胶止水带进行软件模拟分析，确定橡胶止水带在不同承载力下中间气囊的气压与橡胶止水带压缩量的变化曲线1；

S22：对橡胶止水带进行型式试验，获得橡胶止水带在不同承载力下中间气囊的气压与橡胶止水带压缩量的变化关系曲线2；

S23：将变化曲线1与变化曲线2相对照，综合橡胶止水带的永久压缩变形和老化现象，将变化曲线1与变化曲线2进行拟合，并进行相应修正，获取橡胶止水带运行经验曲线3。

本发明所记载的监控方法通过实时采集在沉管隧道内的橡胶止水带的运行数据，并跟橡胶止水带的经验数据进行比对分析得出橡胶止水带的实时运行状态，实现对橡胶止水带的实时监控，一旦出现异常可以及时对出现故障的橡胶止水带进行维护或者更换，对保证隧道的安全运营具有重大的现实意义。 

本发明还提供一种能够应用上述监控方法的可充气式橡胶止水带，包括：所述橡胶主体中部设置中间气囊，中间气囊的橡胶内部设置有加强帘布，中间气囊上设置气嘴，气嘴外设置气压表；中间气囊的橡胶内部设置有加强帘布，用于增大橡胶止水带的抗压强度；中间气囊通过气嘴穿过止水带本体与外部保持连接，可进行相关的气体交换，从而实现橡胶止水带压缩量的调节；气嘴上配有数显气压表，可实现内部压力的量化调节，从而实现橡胶止水带压缩量的定量调控，这在沉管管节安装和运行过程中，对橡胶止水带的动态变化和有效监控具有很大的指导意义；同时，通过调节中间气囊的膨胀与压缩状态，可以有效恢复橡胶材料长期拉压工况下产生的松弛量，杜绝橡胶止水带由于松弛量变化而导致的止水失效问题，从而更大程度的达到密封止水效果，提高隧道运行的寿命和安全性；中间气囊是具有一定厚度的高弹性橡胶，厚度大小可根据产品使用工况进行设计，中间气囊内部设置有加强帘布用于增大气囊的抗压强度，帘布层数根据实际需要进行设置；中间气囊截面形状可以圆形，也可以是椭圆形等其它形状；由于橡胶止水带属于长条形橡胶产品，中间气囊和气嘴的数量可根据橡胶止水带长度进行分段设置，也可根据后期运行监测需要，对关键位置点进行定点设置。 

本发明中，止水带橡胶主体中部设置中间胶囊，中间气囊采用一定厚度的高弹性橡胶；中间气囊的橡胶内部设置有加强帘布，用于增大橡胶止水带的抗压强度，中间气囊上设置带有压力表的气嘴，通过调节压力表的数值，从而控制中间气囊的膨胀与压缩状态，定量控制橡胶止水带的压缩量，解决了上述定量调节问题。所述橡胶主体中部设置的中间气囊，截面图形可为圆形，也可为椭圆形等任意形状；所述的中间气囊上设置有气嘴，气嘴可根据实际需要设置在合适的位置。由于橡胶止水带属于长条形橡胶产品，中间气囊和气嘴的数量可根据橡胶止水带长度进行分段设置，也可根据后期运行监测需要，对关键位置点进行定点设置。 

本发明中，通过对中间气囊的补压，提高气囊内部的膨胀状态，从而达到橡胶止水带高度的定量提升，解决了上述存在的松弛量问题。 

本发明具有定量调控功能，止水带橡胶主体中部设置中间气囊，中间气囊采用一定厚度的高弹性橡胶制造；橡胶内部设置有一定层数的加强帘布，用于增大止水带抗压强度；中间气囊上设置带有压力表的气嘴，通过调节压力表的数值，从而控制中间气囊的膨胀与压缩状态，达到定量控制橡胶止水带的压缩量，并且可以通过读取压力表的数值实现对橡胶止水带运行状态的实时监控与数据采集。 

本发明具有修复功能，通过对中间气囊的补压，提高气囊内部的膨胀状态，从而达到橡胶止水带高度的定量提升。 

本发明所提供的可充气式橡胶止水带与现有技术相比，具有以下优点：其一，所述的止水带橡胶主体中部设置带有加强帘布的中间气囊，通过中间气囊的膨胀与压缩状态从而调节橡胶止水带的压缩量，可充分适应因温差、基体沉降等原因而出现的较大变形，使得可充气式橡胶止水带伸缩性能更好；其二，可充气式橡胶止水带的中间气囊上设置带有气压表的气嘴，可操作性强，且可轻松实现止水带的压缩量大小在安装和运行过程中的有效监测。 

综上所述，本发明提供了一种能够实现对橡胶止水带进行实时监控的方法，通过在橡胶止水带上设置数据采集点对橡胶止水带在沉管隧道内的工作情况进行实时监控，并且根据监控情况对橡胶止水带进行状态调整，保证橡胶止水带处在最佳的工作状态或者进行维护更换，本发明还针对传统的橡胶止水带结构做出较大的改进，通过在橡胶止水带内部设置可充气的中间气囊使止水带不但能承受沉管隧道节段缝的较大的位移和剪切，同时该可充气式橡胶止水带还便于现场施工安装。这种结构设计特别适用于有大位移压缩和剪切要求的沉管隧道管节接头的止水密封系统中，给此类工程提供了良好的技术支持，还能可靠的解决沉管隧道管节接头缝隙的密封问题，从而延长结构的安全和适用寿命。 

附图说明

图1为本发明的实时监控的方法的流程示意图； 

图2为本发明的橡胶止水带的结构示意图。

图中：1.橡胶主体，2.中间气囊，3.气压表，4.气嘴，5.加强帘布。 

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

在沉管隧道中，橡胶止水带的止水特性决定着沉管隧道的正常运行状况，橡胶止水带作为沉管隧道的最主要防水装置，其运行情况更是直接决定着隧道的运营；对于行业存在的“十隧九漏”，其主要原因是因为沉管隧道是水下施工、水下运营，橡胶止水带的安装和检测都具有很大的难度。在沉管隧道中，对橡胶止水带的防水作用起最主要的影响因素是橡胶止水带的压缩量，橡胶止水带的压缩量直接决定了沉管隧道防水的成功与否。因此，对沉管隧道中的橡胶止水带的运行状况进行监控是非常必要的，目前常用的监控手段是依据橡胶止水带的理论计算值对橡胶止水带在沉管隧道内的压缩量进行估算，从而对沉管隧道的运行状况进行预估。这种监控方法在理论上是可行的，但是在实际应用过称中往往出现计算结果显示橡胶止水带的压缩量能够满足沉管隧道正常运行的需要，但是沉管隧道已经出现漏水的问题。之所以会出现这种情况的根本原因就是因为上述计算方法本身存在较大的误差，并且一般都是在沉管隧道出现漏水情况之后才进行计算分析，计算出来的数据无法与橡胶止水带的实际运行数据进行对比，在实际应用中参考意义不大。 

因此，如附图1所示，本实施例提出一种面向沉管隧道用橡胶止水带的实时监控的方法，通过采集安装在沉管隧道内的橡胶止水带的实时数据进行统计分析，然后将采集到的实时数据与橡胶止水带运行经验曲线进行对比分析后获得橡胶止水带运行的实时状况，从而实现对橡胶止水带的实时监控；包括以下步骤： 

S1：获取橡胶止水带运行经验曲线3；

S2：采集橡胶止水带的实时监控数据；

S3：将实时监控数据与经验曲线3进行比较分析，获得橡胶止水带当前的运行状态，实现对橡胶止水带的实时监控。

其中，若实时监控数据与经验曲线3相吻合，则橡胶止水带运行稳定； 

若实时监控数据与经验曲线3不相吻合，则橡胶止水带处于非正常运行状态，需要及时对橡胶止水带进行维护更换，以保证隧道的安全。

在上述步骤中所述的橡胶止水带包括橡胶主体、中间气囊和气嘴；所述中间气囊设置在所述橡胶主体中部；所述中间气囊上设置有穿出所述橡胶主体的气嘴；当实时监控数据与经验曲线3不相吻合，通过气嘴向中间气囊加气补压，对橡胶止水带的压缩量进行内部调节，直至实时监控数据与经验曲线3相吻合。 

在本发明中，所述S1包括以下步骤： 

S21：对橡胶止水带进行软件模拟分析，确定橡胶止水带在不同承载力下中间气囊的气压与橡胶止水带压缩量的变化曲线1；

S22：对橡胶止水带进行型式试验，获得橡胶止水带在不同承载力下中间气囊的气压与橡胶止水带压缩量的变化关系曲线2；

S23：将变化曲线1与变化曲线2相对照，综合橡胶止水带的永久压缩变形和老化现象，将变化曲线1与变化曲线2进行拟合，并进行相应修正，获取橡胶止水带运行经验曲线3。

本发明通过在沉管隧道的橡胶止水带上设置数据采集点自动采集橡胶止水带的实时运行数据， 

该专利通过引入实时数据的采集，方便操作者任何时刻采集，而且采集过程简单方便，然后将数据与厂家提供的止水带运行经验曲线进行对照分析，从而判断止水带的运行情况。具体实施方法为：首先根据软件模拟分析，确定该橡胶止水带的在不同承载力下止水带中间气囊的气压与止水带压缩量变化曲线1，得到粗略的参考范围；然后通过对橡胶止水带产品的型式试验，得出在不同承载力下中间气囊气压与压缩量的关系曲线2，然后把两条曲线相对照，并考虑到产品的永久压缩变形和老化现象，将两条曲线进行拟合，并进行相应修正，从而得到比较准确气压与压缩量变化曲线，作为沉管隧道用橡胶止水带实时监控的参照指标，然后将实时监控数据与经验曲线3进行比较，判断运行情况，如果吻合，表示运行稳定，否则需要外部加气补压，进行内部调节，达到满足即可。

如附图2所示，本发明还提供一种可充气式的橡胶止水带，包括：橡胶主体1中部设置中间气囊2，中间气囊2的橡胶内部设置有加强帘布5，中间气囊2上设置气嘴4，气嘴4外设置气压表3；中间气囊2的橡胶内部设置有加强帘布5，用于增大橡胶止水带的抗压强度；中间气囊2通过气嘴4穿过止水带本体与外部保持连接，可进行相关的气体交换，从而实现橡胶止水带压缩量的调节；气嘴4上配有数显气压表3，可实现内部压力的量化调节，从而实现橡胶止水带压缩量的定量调控，这在沉管管节安装和运行过程中，对橡胶止水带的动态变化和有效监控具有很大的指导意义；同时，通过调节中间气囊2的膨胀与压缩状态，可以有效恢复橡胶材料长期拉压工况下产生的松弛量，杜绝橡胶止水带由于松弛量变化而导致的止水失效问题，从而更大程度的达到密封止水效果，提高隧道运行的寿命和安全性；中间气囊2是具有一定厚度的高弹性橡胶，厚度大小可根据产品使用工况进行设计，中间气囊2内部设置有加强帘布5用于增大气囊的抗压强度，帘布层数根据实际需要进行设置；中间气囊2截面形状可以圆形，也可以是椭圆形等其它形状；由于橡胶止水带属于长条形橡胶产品，中间气囊2和气嘴4的数量可根据橡胶止水带长度进行分段设置，也可根据后期运行监测需要，对关键位置点进行定点设置。 

本发明中，止水带橡胶主体1中部设置中间胶囊，中间气囊2采用一定厚度的高弹性橡胶；中间气囊2的橡胶内部设置有加强帘布5，用于增大橡胶止水带的抗压强度，中间气囊2上设置带有压力表的气嘴4，通过调节压力表的数值，从而控制中间气囊2的膨胀与压缩状态，定量控制橡胶止水带的压缩量，解决了上述定量调节问题。橡胶主体1中部设置的中间气囊2，截面图形可为圆形，也可为椭圆形等任意形状；的中间气囊2上设置有气嘴4，气嘴4可根据实际需要设置在合适的位置。由于橡胶止水带属于长条形橡胶产品，中间气囊2和气嘴4的数量可根据橡胶止水带长度进行分段设置，也可根据后期运行监测需要，对关键位置点进行定点设置。 

本发明中，通过对中间气囊2的补压，提高气囊内部的膨胀状态，从而达到橡胶止水带高度的定量提升，解决了上述存在的松弛量问题。 

本发明具有定量调控功能，止水带橡胶主体1中部设置中间气囊2，中间气囊2采用一定厚度的高弹性橡胶；橡胶内部设置有一定层数的加强帘布5，用于增大止水带抗压强度；中间气囊2上设置带有压力表的气嘴4，通过调节压力表的数值，从而控制中间气囊2的膨胀与压缩状态，达到定量控制橡胶止水带的压缩量。 

本发明具有修复功能，通过对中间气囊2的补压，提高气囊内部的膨胀状态，从而达到橡胶止水带高度的定量提升。 

本发明所提供的可充气式橡胶止水带与现有技术相比，具有以下优点：其一，的止水带橡胶主体1中部设置带有加强帘布5的中间气囊2，通过中间气囊2的膨胀与压缩状态从而调节橡胶止水带的压缩量，可充分适应因温差、基体沉降等原因而出现的较大变形，使得可充气式橡胶止水带伸缩性能更好；其二，可充气式橡胶止水带的中间气囊2上设置带有气压表3的气嘴4，可操作性强，且可轻松实现止水带的压缩量大小在安装和运行过程中的有效监测。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。