一种多功能地下结构预埋管

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是涉及一种多功能地下结构预埋管。

背景技术

随着时代的进步及社会的发展，隧道和地下工程愈来愈受到人们的重视，被广泛地运用于交通物流、市政设施、水利水电、资源存储、矿产开发、国防建设等多个领域。

隧道和地下工程项目具有隐蔽性大、技术复杂、作业循环性强、作业空间有限等特点，结构的力学状态在施工过程中不断变化，存在诸多不确定的风险因素。为确保施工安全，一般采用在结构内部埋设传感器、应变片、应力计等手段对地下结构进行实时监测。近年来，光纤传感器以其体积小、重量轻、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等众多优势，在地下工程健康监测系统中受到高度关注，并推广应用至国内外工程实践。

地下工程多为大体积混凝土，在混凝土浇筑过程中大量的水化热导致不均匀温度变形和温度应力，在混凝土内部或表面产生裂缝。为减少水化热对混凝土质量的影响，一般在混凝土内部设置冷冻管。

为减少或避免地下水渗入，一般在混凝土内部预埋注浆管，待混凝土养护结束后通过注入浆液对混凝土裂隙进行封堵，以提高混凝土密实性和耐久性。

光纤技术属于监测领域，冷却管为一种施工措施，注浆管则属防排水工程，三者很难被联系在一起，因此，各专业间各自为政，光纤、冷却管和预埋注浆管“各司其职”。

在地下工程中，分布式光缆布设分为全面布设和定点布设。全面布设指粘贴、开槽或者预埋入结构内部等形式固定在结构表面或内部，适用于现浇连续性结构，如地下连续墙、二次衬砌等；定点布设指通过骑马卡、定制夹片、定制圆盘等方式固定在结构表面，适用于预制非连续性结构，如盾构管片等。然而，在分布式光纤对地下工程进行施工动态监测和使用阶段结构内部应力应变监测的过程中，由于光纤不紧贴、断裂等原因，调解和接受信号困难，且监测数据精确度低，误差较大。

另一方面，冷却管、注浆管的布设和钢筋难免出现交叉冲突，混凝土内部空间难以合理利用，且造成不必要的浪费。

发明内容

本发明的目的是：本发明提供了一种多功能地下结构预埋管，以解决现有技术采集数据、冷却和注浆功能分别需要单独结构实现，难以合理利用预埋结构混凝土内部空间的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多功能地下结构预埋管，包括：

管体，其沿周向及轴向设有若干个注浆孔；

光纤，其埋设于所述管体内；

套管，其套设于所述管体的外壁，且其沿周向及轴向设有若干个凹槽。

本申请一些实施例中，所述注浆孔的排列规律为：沿所述管体的周向等间隔地设有四个所述注浆孔成一行，并沿所述管体的轴向等间隔地设有多行所述注浆孔。

本申请一些实施例中，沿周向相邻的两个所述注浆孔之间的间隔长度与所述注浆孔沿周向的长度之比介于0.9－1。

本申请一些实施例中，所述注浆孔沿轴向的长度与沿轴向相邻的两个所述注浆孔之间的间隔长度之比介于0.7－1。

本申请一些实施例中，所述凹槽的深度与所述套管的厚度与之比介于0.85－0.95。

本申请一些实施例中，所述凹槽的排列规律为：沿所述套管的周向等间隔地设有多个所述凹槽成一行，并沿所述套管的轴向等间隔地设有多行所述凹槽，且偶数行的所述凹槽与奇数行的沿周向相邻的两个所述凹槽之间的间隔处对应。

本申请一些实施例中，沿周向相邻的两个所述凹槽之间的间隔为沿轴向相邻的两行所述凹槽之间的间隔的两倍。

本申请一些实施例中，所述套管的厚度为2mm，所述凹槽的深度为1.8mm；沿周向相邻的两个所述凹槽之间的间隔为6mm，沿轴向相邻的两行所述凹槽之间的间隔为3mm。

本申请一些实施例中，所述凹槽为十字槽。

本申请一些实施例中，所述管体及所述套管均采用0.94－0.97g/cm

本发明实施例一种多功能地下结构预埋管与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明提出的一种多功能地下结构预埋管，兼有采集数据、冷却和注浆功能，一体化设计，合理利用混凝土内部空间，有效提高工作效率，并且有效保护光纤，便于批量生产、运输以及现场布设。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种多功能地下结构预埋管的横截面示意图；

图2是本发明实施例一种多功能地下结构预埋管的正视图；

图3是图2中A处放大图；

图4是多功能地下结构预埋管的布设示意图；

图5是图4中B处放大图；

图中，01、钢筋；02、变形缝；1、管体；2、光纤；3、套管；4、注浆孔；5、埋线槽；6、凹槽；7、卡扣；8、注入口；9、注出口；10、部分管体；100、完整预埋管；11、外套管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1及图2，分别是本发明优选实施例的一种多功能地下结构预埋管的横截面示意图及主视图，包括管体1、光纤2及套管3。

其中，管体1沿周向及轴向设有若干个注浆孔4。注浆孔4的排列规律为：沿管体1的周向等间隔地设有四个注浆孔4成一行，并沿管体1的轴向等间隔地设有多行注浆孔4。进一步的，参见图1，沿周向相邻的两个注浆孔4之间的间隔长度X1与注浆孔4沿周向的长度X2之比介于0.9－1。进一步的，参见图3，注浆孔4沿轴向的长度L1与沿轴向相邻的两个注浆孔4之间的间隔长度L2之比介于0.6－1。本实施例中，X1与X2相同，L1与L2之比为0.88，注浆孔4为矩形孔。

参见图1，光纤2埋设于管体1内。具体的，可在加工管体1时预设埋线槽5，且加工过程中边埋入光纤2边成管。

套管3套设于管体1的外壁，且其沿周向及轴向设有若干个凹槽6。进一步的，凹槽6的深度与套管3的厚度与之比介于0.85－0.95。进一步的，凹槽6的排列规律为：沿套管3的周向等间隔地设有多个凹槽6成一行，并沿套管3的轴向等间隔地设有多行凹槽6，且偶数行的凹槽6与奇数行的沿周向相邻的两个凹槽6之间的间隔处对应。进一步的，沿周向相邻的两个凹槽6之间的间隔N1为沿轴向相邻的两行凹槽6之间的间隔N2的两倍。进一步的，凹槽6为十字槽。本实施例中，套管3的厚度为2mm，凹槽6的深度为1.8mm，沿周向相邻的两个凹槽6之间的间隔为6mm，沿轴向相邻的两行凹槽6之间的间隔为3mm，即相邻的凹槽6间距为6mm×6mm，呈梅花状布置。

本申请一些实施例中，管体1及套管2均采用0.94－0.97g/cm

参见图4，图4中，01为地下结构的钢筋；02为地下结构的变形缝；8为注入口，用于注浆或注水；9为注出口，用于止浆或出水；10为预埋有光纤2但不含套管3的部分管体；100为包含有管体1、光纤2及套管3的完整预埋管。

实际施工时，多功能地下结构预埋管的布设流程如下：

首先，在预埋管起、始端和中间连接位置(绕变形缝02的位置)，需对预埋管进行修剪，留出含光纤2的部分管体10的1/4管壁，主要有三个用途：一、方便在部分管体10的管口处安装注入口8；二、方便连接外部监测仪器并发出或接受光信号；三、方便光纤2在施工处熔接。

然后，将完整预埋管100合理布设在地下结构上，并可间隔地使用卡扣7将完整预埋管30固定于钢筋01上，完成布设。

实际使用时，当向预埋管注入冷却水时，使冷却水从注入口8进入，从注出口9流出。向预埋管注入冷却水降低混凝土水化热时，由于冷却水压力小以及混凝土充满管壁周围，预埋管处于封闭状态。

当向预埋管注入浆液时，先将注出口9堵住，再将浆液从注入口8注入。向预埋管注入浆液封堵混凝土微裂缝时，由于注浆压力较大，若混凝土存在缺陷，此处十字槽在注浆压力的作用下会被冲破打开，这时浆液可通过破开的十字槽顺利进入缺陷处，起到封堵混凝土裂缝的作用。

进一步的，参见图5，为避免起始两端出现漏水(浆)的情况，可在进出口位置安装一段外套管11。

综上，本发明提出了一种多功能地下结构预埋管，其有益效果包括：

第一、一体化设计，一管多用，工作效率高。混凝土结构预埋管兼有采集数据、冷却和注浆功能，可用于隧道和地下工程施工和监测。具体的，通过在地下结构内部预埋多功能注浆管完成分布式光纤的布设，以实现施工动态监测和使用阶段结构应力应变监测，以及采集各阶段的多种数据，确保施工安全；向预埋管通入冷却水，冷却混凝土，降低水化热，提高混凝土浇筑质量；向预埋管通入浆液，封堵裂缝，提高混凝土密实度，减少使用阶段渗漏水病害。工程技术人员需综合考虑地下工程施工、监测与维修加固，对预埋管布设进行一体化设计，这一定程度上避免了各工种交叉重复作业，除提高工作效率外，还合理利用混凝土内部空间。

第二、可实现工厂批量生产，质量保证。一般情况下，光纤、冷却管、注浆管布设需在现场完成，外界干扰因素多，各种接头不可避免，质量难以保证。而对多功能预埋管而言，工厂加工完成后，可直接运至工地进行布设安装，有效控制产品质量和安装效率。

第三、有效保护光纤，耐久性好。光纤可被一次性埋于管中，接头少，不易发生磨损和断裂。另外，预埋管采用高密度聚乙烯(HDPE)制成，高密度聚乙烯(HDPE)材料具备良好的防腐蚀能力，对光纤具有保护作用，可避免受到外界复杂环境因素的影响。

第四、易塑形，便于现场安装。高密度聚乙烯(HDPE)管和光纤易弯曲和易熔接的特点使预埋管间连接方便、可靠，并可通过卡扣绑扎紧贴固定在钢筋上，现场安装极为方便。

第五、质量轻，经济实惠。与传统的冷却管和注浆管不同，预埋管采用导热高密度聚乙烯(HDPE)材料加工制作，质量轻，价格低，且可以成捆包装，方便运输和安装。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范。