一种基于渗透结晶和聚合物固化理论的高性能补强方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，更具体地说，涉及一种基于渗透结晶和聚合物固化理论的高性能补强方法。


背景技术：

[0002]“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，赋予了新时期治水的新内涵、新要求、新任务。其中，“空间均衡”主要为通过各类水资源配置工程改善我国水资源空间分布不均的情况，未来各类流域内、跨流域的调水、配水和城市给水排水工程均具有广泛的发展空间。而此类的工程的重要载体之一即为地下管网，该类工程结构不仅为地区社会稳定与经济发展带来了重要保障，同时也带来了一定的运行安全风险。因此，其服役期间的安全性、可靠性均需要给予高度重视。
[0003]
目前，根据管道损伤类型的不同，常采用的修复方法可分为内部和外部修复加固技术两种。内部修复加固技术包括内衬钢管、内部粘贴碳纤维布以及滑动内衬高密度聚乙烯法；外部修复加固技术包括外包混凝土、外部钢绞线后张预应力以及加强钢带补强等。针对损伤较严重管段，可整段移除更换管道。此外，针对内部浅层损伤，可通过机械移除损伤后采用高强度砂浆进行抹面修复，针对混凝土层内部材料损伤，可采用加压注浆法等。各种传统的典型加固方法各有利弊，通常根据实际情况进行修复加固方案选择，但均属于“事后修复”，未能做到“主动防御”，对于地下管网的使用问题无法起到预防的作用，往往都是在出现问题之后进行补救，人力物力损耗过大。


技术实现要素：

[0004]
1.要解决的技术问题
[0005]
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于渗透结晶和聚合物固化理论的高性能补强方法，它可以实现根据管道服役期内的损伤状态，及时进行适时修复，不仅将避免事后修复过程中可能产生的安全风险，也可以降低运维成本，采用少量资本增长管道的服役时间。
[0006]
2.技术方案
[0007]
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0008]
一种基于渗透结晶和聚合物固化理论的高性能补强方法，包括地下管网数值仿真计算体系、地下管网检测评估综合体系和地下管网运行安全监测体系；
[0009]
所述地下管网检测评估综合体系包括管网综合检测系统和劣化与缺陷评估理论系统，
[0010]
所述管网综合检测系统包括cctv内部缺陷检测、脱空检测、变形检测以及外环境检测，
[0011]
所述劣化与缺陷评估理论系统包括人工智能分析、图像智能识别以及缺陷结构材料分析；
[0012]
所述地下管网运行安全监测体系包括管网长期监控系统和监测数据处理与预警系统，
[0013]
所述管网长期监控系统包括分布式光纤监测、光纤光栅监测以及声发射监测等，
[0014]
所述监测数据处理与预警系统包括监测数据清洗、监测数据粗差判别以及各级预警阈值体系；
[0015]
所述方法是通过所述地下管网数值仿真计算体系得出地下管网超标准变形、渗漏、开裂等多类型损伤以及结构安全问题，并利用渗透结晶型修复补强材料和聚合物固化型修复补强材料对相关问题进行修复。
[0016]
进一步的，所述cctv内部缺陷检测为人工检查，辅助以管道闭路电视检测系统等机器检查手段进行检测，且当管道内积水较多情况下，管道淤泥可采用图像声呐等方式开展检测。
[0017]
进一步的，所述变形检测为采用断面激光扫描等设备开展检测。
[0018]
进一步的，所述脱空检测采用基于弹性波动理论的“冲击映像法”开展检测工作。
[0019]
进一步的，所述外环境检测为人工检查，辅助以管道闭路电视检测系统等机器检查手段进行检测。
[0020]
进一步的，所述光纤监测包括环向传感光纤和纵向传感光纤，所述纵向传感光纤位于隧道的拱顶及两侧的拱腰部位，且沿隧道的长度方向全长布置，所述环向传感光纤沿隧道的拱圈布置有若干条，相邻的所述环向传感光纤之间通过位于隧道的拱脚部位沿隧道的长度方向布置的过渡段传感光纤衔接。
[0021]
进一步的，所述光纤光栅监测包括第一传感器、第二传感器以及温度补偿光纤，所述第一传感器位于隧道的拱顶及底部，且沿隧道的长度方向全长布置，用于监测隧道的沉降，所述第二传感器沿隧道衬砌结构的内表面环向布置，用于监测隧道的直径变化，所述温度补偿光纤嵌于隧道衬砌内，用于消除温度对结构应变测量的影响。
[0022]
进一步的，所述声发射监测包括声发射传感器，所述声发射传感器安装于隧道内部，且沿隧道纵向等间距布置，并沿隧道环向等间距布置，直至布满一环。
[0023]
进一步的，所述地下管网数值仿真计算体系与所述地下管网检测评估综合体系包括反调节检测系统和监测预警阈值系统，所述反调节检测系统用于将检测内容和重点检测部位反馈给所述管网综合检测系统，所述监测预警阈值系统用于将预警阀值标准反馈给所述各级预警阈值体系。
[0024]
3.有益效果
[0025]
相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0026]
本方案可结合数值仿真预测成果，根据管道服役期内的损伤状态，及时进行实时修复，不仅将避免事后修复过程中可能产生的安全风险，也可以降低运维成本，采用少量资本增长管道的服役时间，同时利用渗透结晶型修复补强材料和聚合物固化型修复补强材料进行修复，施工便捷，且通过自主渗透等方式，对混凝土材料实现主动增强，起到了“主动防御”的作用。
附图说明
[0027]
图1为本发明的系统结构示意图；
[0028]
图2为本发明的管道变形检测结构示意图；
[0029]
图3为本发明的管道变形检测结构示意图；
[0030]
图4为本发明的管壁脱空检测结构示意图；
[0031]
图5为本发明的管壁脱空检测结构示意图；
[0032]
图6为本发明的光纤监测传感光纤铺设结构示意图；
[0033]
图7为本发明的光纤监测传感光纤铺设结构示意图。
[0034]
图中标号说明：
[0035]
1、第一管道；2、激光测距仪；3、三脚架；4、水流方向；5、管道基础；6、第二管道；7、测线点；8、回填不密实区；9、检波器；10、敲击锤；11、隧道；12、环向传感光纤；13、纵向传感光纤。
具体实施方式
[0036]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0037]
实施例：
[0038]
请参阅图1-7，一种基于渗透结晶和聚合物固化理论的高性能补强方法，包括地下管网数值仿真计算体系、地下管网检测评估综合体系和地下管网运行安全监测体系；
[0039]
地下管网检测评估综合体系包括管网综合检测系统和劣化与缺陷评估理论系统，
[0040]
管网综合检测系统包括cctv内部缺陷检测、脱空检测、变形检测以及外环境检测，
[0041]
劣化与缺陷评估理论系统包括人工智能分析、图像智能识别以及缺陷结构材料分析；
[0042]
地下管网运行安全监测体系包括管网长期监控系统和监测数据处理与预警系统，
[0043]
管网长期监控系统包括分布式光纤监测、光纤光栅监测以及声发射监测等，
[0044]
监测数据处理与预警系统包括监测数据清洗、监测数据粗差判别以及各级预警阈值体系；
[0045]
该方法是通过地下管网运行安全监测体系来监测地下管网的实时状态，在出现异常状态时发出预警信号至地下管网数值仿真计算体系，并利用地下管网数值仿真计算体系将异常状态信息反馈至地下管网检测评估综合体系，对地下管网的预警位置和重点检测位置进行检测，并在得出地下管网问题之后，利用渗透结晶型修复补强材料和聚合物固化型修复补强材料对相关问题进行修复。
[0046]
参阅图1，其中，cctv内部缺陷检测为人工检查，辅助以管道闭路电视检测系统等机器检查手段进行检测，且当管道内积水较多情况下，管道淤泥可采用图像声呐等方式开展检测。
[0047]
参阅图2和图3，其中，变形检测为采用断面激光扫描等设备开展检测，在检测时，通过三脚架3将激光测距仪2固定在第一管道1内部圆心处，通过多角度环绕测量的方式，并结合第一管道1的水流方向4来判定第一管道1的形变情况，进而做出适当的预防措施。
[0048]
参阅图4和图5，其中，脱空检测采用基于弹性波动理论的“冲击映像法”开展检测
工作，冲击映像法是利用检波器9和敲击锤10相配合，在第二管道6内三点、九点以及十二点位置分别设置测线点7，通过敲击锤10在检波器9定距离处敲击第二管道6，利用声波在不同结构层内的传播方式不同的原理，来经过检波器9测定声波之后，判断第二管道6与管道基础5之间是否存在脱空现象，同时判断脱空的结构类型，便于及时进行补救。
[0049]
参阅图1，其中，外环境检测为人工检查，辅助以管道闭路电视检测系统等机器检查手段进行检测。
[0050]
参阅图6和图7，光纤监测包括环向传感光纤12和纵向传感光纤13，纵向传感光纤12位于隧道11的拱顶及两侧的拱腰部位，且沿隧道11的长度方向全长布置，环向传感光纤13沿隧道11的拱圈布置有若干条，相邻的环向传感光纤13之间通过位于隧道11的拱脚部位沿隧道的长度方向布置的过渡段传感光纤衔接，进而可实现对隧道11整体进行状态监测。
[0051]
参阅图1，光纤光栅监测包括第一传感器、第二传感器以及温度补偿光纤，通过将第一传感器位于隧道的拱顶及底部，且沿隧道的长度方向全长布置，可用于监测隧道的沉降，同时第二传感器沿隧道衬砌结构的内表面环向布置，可用于监测隧道的直径变化，并且温度补偿光纤嵌于隧道衬砌内，用于消除温度对结构应变测量的影响，从而实时对隧道情况进行监测，启动预防作用。
[0052]
参阅图1，声发射监测包括声发射传感器，声发射传感器安装于隧道内部，且沿隧道纵向等间距布置，并沿隧道环向等间距布置，直至布满一环，便于对隧道的各个位置进行监测，并将检测信号传输至地下管网数值仿真计算体系，方便进行监测预警。
[0053]
参阅图1，其中，地下管网数值仿真计算体系与地下管网检测评估综合体系包括反调节检测系统和监测预警阈值系统，反调节检测系统用于将检测内容和重点检测部位反馈给管网综合检测系统，监测预警阈值系统用于将预警阀值标准反馈给各级预警阈值体系。
[0054]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。