隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，在我國(guó)中東部沖積平原、河流三角洲及近海地區(qū)相繼建成或規(guī)劃了大量長(zhǎng)大隧道。沉管隧道為上述隧道中一種常見的形式，沉管隧道對(duì)地基要求較低，特別適用于軟基、河床或海床較淺易于用水上疏浚設(shè)施進(jìn)行基槽開挖的工程地點(diǎn)。由于其埋深小，包括連接段在內(nèi)的隧道線路總長(zhǎng)較采用礦山法和盾構(gòu)法修建的隧道顯著縮短。沉管斷面形狀可圓可方，選擇靈活?；坶_挖、管段預(yù)制、浮運(yùn)沉放和內(nèi)部鋪裝等各工序可平行作業(yè)，彼此干擾較少。管段預(yù)制質(zhì)量易于控制。沉管隧道在施工時(shí)將隧道管段分段預(yù)制，每段兩端設(shè)置臨時(shí)止水頭部，然后浮運(yùn)至隧道軸線處，沉放在預(yù)先挖好的地槽(基槽)內(nèi)，完成管段間的水下連接，移去臨時(shí)止水頭部，回填基槽保護(hù)沉管，鋪設(shè)隧道內(nèi)部設(shè)施，從而形成一個(gè)完整的水下通道。

雖然沉管隧道有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在接頭處理的過程中仍然存在很多難點(diǎn)，管節(jié)接頭是沉管隧道的重要部位，同時(shí)也是最薄弱的部位，所以管節(jié)接頭必須具備良好的水密性。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用GINA止水帶作為第一道防水，然后在形成水密性的沉管隧道內(nèi)，在各接頭上安裝OMEGA止水帶，從而實(shí)現(xiàn)管節(jié)接頭的防水。但是上述沉管隧道的接頭連接結(jié)構(gòu)在防水抗震方面存在一些缺陷。例如：沉管隧道管節(jié)對(duì)接后管節(jié)截面受力不均勻可能導(dǎo)致抗震整體性能降低；長(zhǎng)期使用過程中由于海底波浪等外力作用下導(dǎo)致管節(jié)間微小的變形或者錯(cuò)動(dòng)進(jìn)而影響防水性能；無(wú)法得知GINA止水帶與OMEGA止水帶之間是否有積水，進(jìn)而無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)先采取防水措施。

本申請(qǐng)中針對(duì)上述技術(shù)方案中的不足，提供了一種智能防水抗震的沉管隧道管節(jié)，能夠針對(duì)管節(jié)接頭處的位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)根據(jù)所監(jiān)控的位移數(shù)值對(duì)管節(jié)間的拉應(yīng)力進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，從而提升沉管隧道的抗震能力，并保證防水要求。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為：一種智能防水抗震的沉管隧道管節(jié)，至少包括依次鋪設(shè)連接的節(jié)段，相鄰的節(jié)段之間在接頭部位設(shè)置有Gina止水帶和Omega止水帶，還設(shè)置有：智能位移傳感器，安裝于接頭部位的安裝孔內(nèi)，且在接頭部位均勻分布，用于監(jiān)測(cè)相鄰的節(jié)段之間的位移；預(yù)埋卡槽，在接頭部位均勻分布；調(diào)節(jié)單元，與預(yù)埋卡槽的位置一一對(duì)應(yīng)，且兩者分別位于相鄰的兩節(jié)段接頭部位的兩側(cè)，包括調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)電機(jī)和電動(dòng)千斤頂，調(diào)節(jié)桿的頂部設(shè)置有能夠活動(dòng)插入預(yù)埋卡槽內(nèi)部的卡舌，卡舌插入后調(diào)節(jié)桿與預(yù)埋卡槽之間能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)且兩者的軸向相對(duì)位移被鎖死，調(diào)節(jié)電機(jī)和電動(dòng)千斤頂固定安裝于節(jié)段接頭部位的安裝孔內(nèi)，調(diào)節(jié)桿的尾部與電動(dòng)千斤頂通過螺紋連接，電動(dòng)千斤頂在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下控制調(diào)節(jié)桿旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)相鄰兩節(jié)段之間的間距；控制單元，包括接收模塊、存儲(chǔ)模塊以及計(jì)算模塊和控制模塊，接收模塊與智能位移傳感器連接并接收智能位移傳感器的編號(hào)信息和所采集的位移數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)有與智能位移傳感器的編號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置信息和容許位移閾值數(shù)據(jù)，以及與調(diào)節(jié)單元的編號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置信息；計(jì)算模塊根據(jù)智能位移傳感器中所反饋的位移信息計(jì)算出具體調(diào)節(jié)單元所需要調(diào)節(jié)的具體調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)；控制模塊與調(diào)節(jié)單元連接，用于發(fā)送具體調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)至對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元并控制此調(diào)節(jié)單元完成調(diào)節(jié)。

本發(fā)明中同時(shí)還提供了一種基于上述沉管隧道管節(jié)的智能防水抗震方法，包括以下步驟：

(1)、沉管隧道管節(jié)中的節(jié)段在澆筑環(huán)節(jié)預(yù)留智能位移傳感器和調(diào)節(jié)單元的安裝孔，同時(shí)設(shè)置預(yù)埋卡槽；

(2)、沉管隧道全部管節(jié)中的節(jié)段沉放完畢并完成水下連接后，將智能位移傳感器和調(diào)節(jié)單元安裝至對(duì)應(yīng)的安裝孔內(nèi)并與控制單元連接，同時(shí)將調(diào)節(jié)裝置中調(diào)節(jié)桿的卡舌部位插入至預(yù)埋卡槽中，并通過電機(jī)和電動(dòng)千斤頂使調(diào)節(jié)桿預(yù)拉緊；

(3)、沉管隧道在正常運(yùn)行期間，智能位移傳感器監(jiān)測(cè)相鄰節(jié)段之間的位移，并將編號(hào)信息和所采集的位移信息傳輸至接收模塊并存儲(chǔ)至存儲(chǔ)模塊中，存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)有與智能位移傳感器的容許位移閾值信息，若某個(gè)位移數(shù)值超出容許位移閾值數(shù)據(jù)，則及時(shí)報(bào)警并自動(dòng)觸發(fā)計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算；

(4)、計(jì)算模塊根據(jù)位移數(shù)值，以及對(duì)應(yīng)的智能位移傳感器的位置信息，結(jié)合調(diào)節(jié)單元的具體位置信息從而計(jì)算出具體的調(diào)節(jié)單元的調(diào)節(jié)距離值，并根據(jù)調(diào)節(jié)單元中調(diào)節(jié)桿的螺距進(jìn)一步計(jì)算出調(diào)節(jié)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，再結(jié)合調(diào)節(jié)電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速及電動(dòng)千斤頂?shù)膫鲃?dòng)比，最后計(jì)算出調(diào)節(jié)電機(jī)的調(diào)節(jié)時(shí)間，并將調(diào)節(jié)時(shí)間與對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元的編號(hào)信息發(fā)送至控制單元；

(5)、控制單元根據(jù)所接收的編號(hào)信息以及調(diào)節(jié)時(shí)間，控制對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元啟動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電機(jī)啟動(dòng)并按照調(diào)節(jié)時(shí)間進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，完成自動(dòng)作業(yè)。

本發(fā)明提供的智能防水抗震的沉管隧道管節(jié)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本專利中由于節(jié)段與節(jié)段之間通過均勻設(shè)置的調(diào)節(jié)桿與預(yù)埋卡槽進(jìn)行連接，在安裝完畢后，通過調(diào)節(jié)電機(jī)和電動(dòng)千斤頂將調(diào)節(jié)桿和預(yù)埋卡槽之間進(jìn)行預(yù)拉緊，能夠有效的提高管節(jié)的整體性，進(jìn)而提升沉管隧道整體的抗震能力。

2、本專利中節(jié)段與節(jié)段之間設(shè)置有智能位移傳感器，能夠?qū)λ淼乐械漠惓Ｎ灰七M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，感應(yīng)精度可精確至微米級(jí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)沉管隧道中因外界的因素(地震、海嘯、風(fēng)浪等)而導(dǎo)致的微小形變，并且能夠在形變超出容許位移閾值數(shù)據(jù)時(shí)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。一旦管節(jié)中的形變超過容許位移閾值數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)能夠自動(dòng)啟動(dòng)計(jì)算模塊，通過計(jì)算模塊計(jì)算出調(diào)節(jié)數(shù)值，并通過控制控制模塊和調(diào)節(jié)單元完成自動(dòng)調(diào)節(jié)，加大異常位移處節(jié)段與節(jié)段之間的拉應(yīng)力，從而保證防水要求。

3、本專利中智能位移傳感器為周期性采集位移數(shù)據(jù)；同時(shí)計(jì)算模塊以及控制模塊常態(tài)下處于休眠狀態(tài)，只有當(dāng)存儲(chǔ)模塊中產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)后才會(huì)激活計(jì)算模塊以及控制模塊，因此整個(gè)系統(tǒng)的能耗并不高。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)中的供電和通信直接接入沉管隧道中的電力系統(tǒng)，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置，因此成本可控。

4、本專利中預(yù)埋卡槽的數(shù)量可設(shè)置多個(gè)(數(shù)量多于調(diào)節(jié)單元的數(shù)量)，同時(shí)接頭部位中智能位移傳感器的安裝孔數(shù)量以及調(diào)節(jié)單元的安裝孔數(shù)量均留有空余以供后期置換。

5、本專利中還預(yù)埋有抽水管道，所述預(yù)埋抽水管道的一端通向Omega止水帶，另一端設(shè)置有抽水裝置。當(dāng)某個(gè)節(jié)段與節(jié)段之間發(fā)生了異常位移時(shí)，需要考慮到是否已經(jīng)發(fā)生了漏水情形(由于沉管隧道在施工過程中會(huì)進(jìn)行回填，通常漏水都是發(fā)生在隧道頂部)，GINA止水帶與OMEGA止水帶之間可能存有水。此時(shí)能夠利用本專利中所設(shè)置的抽水管道將OMEGA止水帶上方的積水吸出，避免此處的積水向隧道內(nèi)部泄露。