CN106556376A - 一种监测地下空间及地下管线变形的装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种监测地下空间及地下管线变形的装置及其测量方法，该装置包括：固定件、变形测量套管装置、数据采集系统、数据综合处理（计算）系统以及公共无线网路通信发射装置等。测量方法通过测量变形测量套管因地下空间及地下管线沉降等变形而产生的转角变化来监测地下空间变形及地下管线的相对沉降和侧向相对变形。通过引入大地测量基准点便可以得到地下空间及地下管线的绝对沉降和侧向绝对变形。本发明的测量方法及其装置简单经济实用，可以很可靠地解决地铁隧道施工、地下建筑结构施工及基坑开挖等带来的附近区域内部土体及管线沉降难以测量的技术问题，并且可以连通无线网络实时播报测量数据进行连续自动监测，减小安全事故发生率。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测地铁隧道施工、地下建筑结构施工及基坑开挖等诱发地下管线及周边土体沉降和侧向变形的装置及测量方法，属于土木工程技术领域。
背景技术
在目前在城市基础设施建设中存在大量的地铁隧道施工、地下建筑结构施工及基坑开挖。由于地下管线错综复杂，大多数情况下施工现场周边也会存在大量建筑，因此施工时会遇到大量沉降及侧向变形问题，严重时会产生重大安全事故。例如地铁及道路下穿隧道等线路沿城市主干道方向布设，在地下管线密布的情况下，无论怎样做好防护措施，修建地铁和道路等城市下穿隧道时将面临邻近施工现场地下管线的沉降变形问题，严重的会影响到地下管线的正常使用，甚至造成重大灾难；地下建筑结构施工及基坑开挖时会影响周边建筑的安全稳定性同时基坑自身也存在稳定性要求。如何选择有效可靠的沉降变形监测方法对受施工影响的地下管线及土体进行监测已经引起该技术领域的重大关注。一般的地下建筑结构及基坑监测采用人工监测，耗费大量人力。一般的监测地下管线沉降时必须将上覆土层挖开，这对于周边环境的影响很大并且测量结果并不精确。其原因是地下管线沉降变形的测量需要一个相对稳定的基准作为参考，地下管线沉降监测点直接布设在地表，用地表沉降代替地下管线沉降，无法准确掌握地下管线的真实沉降，也就无法做出科学合理的评价。研发一种变形测量装置，通过此装置可以测量地下管线与基准线之间的相对位移来监测地下管线的变形，并且可以连续自动监测地下建筑结构及基坑的沉降及侧向变形便具有很强的实用意义。
发明内容
在本发明的目的在于研发一种变形测量装置，可以连续自动测量地下管线及土体的沉降及侧向变形。本发明成功的解决地下管线难以准确测量的问题以及建筑工程施工时耗费大量人力物力进行测量的问题。
本发明的技术解决方案如下：一种监测地下空间变形及地下管线沉降的装置，包括：固定件（1）、数据采集系统（19）、数据综合处理（计算）系统以及公共无线网路通信发射装置等。其特征在于：
所述的变形数据采集系统包括变形测量套管装置（2）、数据采集仪、无线数据传输装置，采集系统之间的系统采用数字信号以避免管线内部电磁干扰造成的误差。变形测量装置的数据无线网络传输是将经过计算处理后的综合沉降和侧向变形数据发送，没有返馈信息需求。其中变形测量套管装置（2）包括变形测量套管（3）、活动铰（4）、竖向角度传感器（8）、水平角度测量传感器（9）、螺纹接杆（10）、数据线（11）、以及传感器保护盒（12）。
所述的竖向角度测量传感器（8），其特征在于可以是倾角传感器或者陀螺仪，所述的水平角度测量传感器（9），其特征在于可以是陀螺仪等。
所述的螺纹接杆（10），其特征在于任意改变变形测量套管（3）的长度后，通过在变形测量套管（3）端部制作螺纹接（10）与其它变形测量套管（3）连接为整体来测量变形。
所述的公共无线网络通信发射装置，其特征在于公共无线网路通信发射装置可将采集处理后的信息共享至公共网络供用户查看，同时，在测量管线变形时可安装在专门加工制造的竖井盖里便于使用和不影响路面交通。
所述的变形测量装置来测量地下管线沉降变形的测量方法，其特征在该测量方法包括下列步骤：
第一步，在地铁隧道及道路下穿隧道等穿过地下管线（6）时，在对地下管线（6）影响较小的范围外取参考点（大地测量网坐标点），并通过固定件（1）引入到地下管线（6）内部作为管线变形测试的基准点；
第二步，按现场实际情况需要组装变形测量套管装置（2）并预留数据线（11），将变形测量套管装置（2）的一端安装在固定件（1）上，其他部分放置在需要测量沉降和侧向变形的管线区域底部，变形测量套管装置（2）的另一端也安装在另一固定件（1）上；
第三步，连接好数据采集系统（19），通过采集变形测量套管因管线变形而产生的转角变化数据来测算地下管线相对于固定件的沉降和侧向变形；
第四步，利用全站仪（7）测量得到固定件（1）的变形数据，然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到所测地下管线的绝对变形曲线。
所述的变形测量装置来测量隧道上部土体沉降变形的测量方法，其特征在于该测量方法包括下列步骤：
第一步，在需要测量土体沉降变形的区域未开挖隧道前在两个工作井（18）之间沿隧道行进方向即纵向布置几道变形测量套管装置（2），同时可以在垂直于隧道行进方向横向布置变形测量套管装置（2）组成网络来对隧道上部土体沉降变形进行实时监控，横向变形测量套管装置布置于纵向变形测量套管装置上方或者下方且相隔一定距离，且纵向变形测量套管装置（2）安置在隧道上方土体中并距土体表面一定距离。纵向与横向变形测量套管装置（2）的数量、变形测量套管装置（2）距土体表面的距离及横向与纵向变形测量套管装置之间的距离根据工程特征取用；
第二步，通过扩展变形测量套管装置（2）将第一步中已经布置好的变形测量套管装置（2）引入受隧道开挖影响较小的工作井中或者隧道两侧的土体，变形测量套管装置两端分别用固定件（1）固定，并利用全站仪（7）记录固定件（1）处变形测量套管装置（2）端部坐标与标高；
第三步，连接好数据采集系统，通过采集变形测量套管因土体变形而产生的转角变化数据经过数据综合处理系统来测算隧道上部土体相对于固定件的沉降和侧向变形；
第四步，利用全站仪（7）再次测量固定件处（1）变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，得到变形测量套管装置（2）端的变形数据，然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到所测隧道上部土体的分别沿纵向和沿横向的绝对变形曲线或者绝对变形曲面。
所述的变形测量装置来测量基坑周边土体沉降及侧向变形的测量方法，其特征在于该测量方法包括下列步骤：
第一步，在需要测量土体沉降及侧向变形的基坑周边土体中（支护桩外）可布置一道或几道环形变形测量套管装置（2），布置的位置一般可以是基坑的上部且距离土体表面一定距离，环形变形测量套管装置的数量及布置位置根据实际情况取用；
第二步，通过扩展变形测量套管装置（2）将第一步中已经布置好的变形测量套管装置（2）引入受已开挖基坑影响较小的区域土体中用固定件（1）与扩展的变形测量套管装置固定，并利用全站仪（7）记录固定件（1）处变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，扩展变形测量套管装置可以沿环形变形测量套管装置的四个角进行扩展，当基坑周围存在建筑物也可以沿环形变形测量套管装置的一个角进行扩展；
第三步，连接好数据采集系统，通过采集变形测量套管因基坑周边土体的沉降和侧向变形的影响而产生的转角变化数据通过数据综合处理系统来测算基坑周边的土体相对于固定件（1）的变形；
第四步，利用全站仪（7）再次测量固定件处（1）变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，得到变形测量套管装置（2）端的变形数据，然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到基坑周边土体水平向和竖直向的绝对变形曲线或者绝对变形曲面。
所述的变形测量方法测量地下管线沉降时的基准点，其特征在于：在地下管线（6）外影响较小的范围外取参考点（大地测量网坐标点），利用全站仪（7）等仪器由参考点确定变形测量套管装置（2）安装在地下管线（6）中的位置和标高，作为该测量系统的基准参考。
所述的变形测量方法是通过测量变形测量套管（3）因管线变形或土体沉降变形而产生的转角变化来监测地下管线（6）或土体的沉降和侧向变形，其特征在于可以通过测量变形测量套管（3）因管线（6）变形或土体变形而产生的竖向方向转角变化来监测地下管线的沉降变形，通过测量变形测量套管（3）因管线（6）变形或土体变形而产生的横向转角变化来监测地下管线的侧向变形，竖向和横向转角分别通过竖向角度测量传感器（8）和横向角度测量传感器（9）得到。具体测量沉降变形/侧向变形的算法如下：通过测量变测量形套管装置(2)第i时刻在第n节变形测量套管处竖直/横向方向的夹角αi,n，再通过测量变形测量套管装置(2)第j时刻在第n节变形测量套管竖直/横向方向的夹角αj,n，结合第n节变形测量套管（3）的长度Ln可得到第i时刻到第j时刻时第n+1位置处的管线（6）沉降/侧向变形dij,n+1与第n位置处的管线沉降/侧向变形dij,n关系公式：dij,n+1=dij,n+(tanαj,n-tanαi,n)Ln，再带入第i时刻到第j时刻第1位置初始的管线沉降变形dij,1
(在固定情况下dij,1=0)，经过迭代运算，可得到任意时刻任意位置处的管线沉降/侧向变形。
附图说明
图1布置在地下管线内的变形测量装置示意图
图2地铁隧道上部土体沉降监测示意图（仅布置纵向变形测量套管）
图3地铁隧道上部土体沉降监测示意图（纵向与横向变形测量套管均布置）
图4 地铁隧道上部土体沉降监测剖面图
图5基坑示意图
图6基坑监测变形测量套管布置示意图（沿四个角进行扩展）
图7基坑监测变形测量套管装置示意图（沿一个角进行扩展）
图8布置在竖井或土体内的测量装置固定件示意图
图9地下管线沉降变形测量原理图
图10变形测量套管装置示意图
图11变形测量套管装置与软管组合图
图中标记说明：1—固定件； 2—变形测量套管装置； 3—变形测量套管； 4—活动铰；5—竖井；6—地下管线；7—全站仪；8—竖向角度测量传感器；9—水平角度测量传感器；10—螺纹接杆；11—数据线；12—传感器保护盒；13—隧道；14—软胶管；15—基坑；16—土体；17—支护桩；18—工作井；19—数据采集系统
具体实施方式
下面结合附图对本发明的直接测量监控地下管线及土体沉降变形方法作进一步说明。
实施例
1
：地下管线沉降变形测量
如图1所示，在城市基础实施建设期间，如果一条地下管线（6）横穿隧道，当隧道在施工中有Δ变形，将会影响到地下管线（6）的沉降变形，会形成沉降变形曲线，由此会影响到地下管线（6）内的设施与线路的正常使用。对于这样的事实，本发明引进了地下管线（6）的变形测量套管装置（2），直接测量监控地下管线（6）的沉降变形，为隧道施工管理提供报警数据；
第一步，在地铁隧道及道路下穿隧道等穿过地下管线（6）时，在对地下管线（6）影响较小的范围外取参考点（大地测量网坐标点），并通过固定件（1）引入到地下管线（6）内部作为管线变形测试的基准点；如图1所示，利用在竖井（5）内的固定件（1），建立地下管线变形测试基准点，首先在地下管线外（6）影响较小的范围外取大地测量网的参考坐标点，并引入到地下管线（6）内部作为地下管线（6）变形测试的基准点。实际上是通过全站仪（7）等仪器确定该点位置和标高。在地下管线（6）两端管井（5）处竖立一标尺，上端延伸至地面与参考点建立联系，下端作为地下管线（6）内部测试的基准点，标尺由固定件（1）固定。采用固定件（1）固定变形测量套管装置（2）的一端，将参考点引入到地下管线（6）内部作为管线变形测试的基准点。如图8所示，竖井内固定件（1）是由钢框架组成的结构，可通过螺栓/焊接等其他方式牢固地固定在竖井（5）的内壁上；
第二步，按现场实际情况需要组装变形测量套管装置（2）并预留数据线（11），将变形测量套管装置（2）的一端安装在固定件（1）上，其他部分放置在需要测量沉降和侧向变形的管线区域底部，变形测量套管装置（2）的另一端也安装在另一固定件（1）上，如图10所示，变形测量套管（2）内安装有竖直角度测量传感器（8）、水平角度测量传感器（9）等部件，实现地下管线（6）的变形精确测量；
第三步，连接好数据采集系统（19），通过采集变形测量套管因管线变形而产生的转角变化数据，使用数据综合处理系统测算地下管线相对于固定件的沉降和侧向变形。数据采集系统包括变形测量套管装置（2）、数据采集仪、无线数据传输装置，数据采集仪通过无线网络将测量数据传递到计算机终端上。数据采集系统、数据综合处理（计算）系统，公共无线网路通信发射装置安装在专门加工制造的竖井盖里，便于使用和不影响路面交通；
第四步，利用全站仪（7）测量得到固定件（1）的变形数据，然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到所测地下管线的绝对变形曲线。如图9所示，地下管线（6）沉降和侧向变形的测量，在管线需要测量变形的位置处放置若干变形测量套管装置（2），通过测量变形测量套管（3）因管线变形而产生的转角变化来监测地下管线的沉降和侧向变形。可以通过测量相应角度的变化来换算测量侧向变形；具体测量沉降变形/侧向变形的算法如下：通过测量变测量形套管装置(2)第i时刻在第n节变形测量套管处竖直/横向方向的夹角αi,n，再通过测量变形测量套管装置(2)第j时刻在第n节变形测量套管竖直/横向方向的夹角αj,n，结合第n节变形测量套管（3）的长度Ln可得到第i时刻到第j时刻时第n+1位置处的管线（6）沉降/侧向变形dij,n+1与第n位置处的管线沉降/侧向变形dij,n关系公式：dij,n+1=dij,n+(tanαj,n-tanαi,n)Ln，再带入第i时刻到第j时刻第1位置初始的管线沉降变形dij,1
(在固定情况下dij,1=0)，经过迭代运算，可得到任意时刻任意位置处的管线沉降/侧向变形。
实施例
2
：开挖隧道时，隧道上方土体沉降变形测量
第一步，在需要测量土体沉降变形的区域未开挖隧道前沿隧道行进方向布置一道或几道变形测量套管装置（2），安装方式是将变形测量套管装置（2）放在钢管（13）里,钢管里还套有软胶管（14），钢管和软管之间涂润滑剂保证光滑，将钢管送入所需测量的土体区域内，待钢管放置在合适位置时，抽走钢管，装置就放置到合适位置了，如图11所示即为变形测量套管装置在软管中的示意图；同时可以在垂直于隧道行进方向横向布置变形测量套管装置（2），变形测量套管装置（2）安置在隧道上方土体中并距土体表面一定距离，横向与纵向变形测量套管装置之间相隔一定距离从而避免相互影响，如图4所示。变形测量套管装置（2）的数量以及变形测量套管装置（2）距土体表面的距离根据需要取用；
第二步，通过扩展变形测量套管装置（2）将第一步中已经布置好的变形测量套管装置（2）引入受隧道影响较小的区域土体中，两端分别用固定件（1）固定，如图2、图3中所示变形测量装置的两端分别通过扩展变形测量套管装置（2）引入受开挖隧道影响较小的区域土体中并分别用固定件（1）固定，并利用全站仪（7）记录固定件（1）处变形测量套管装置（2）端部坐标与标高；
第三步，连接好数据采集系统，通过采集变形测量套管因土体变形而产生的转角变化数据来测算隧道上部土体相对于固定件的沉降和侧向变形。数据采集系统与数据综合处理系统与实施例1中类似；
第四步，利用全站仪（7）再次测量固定件处（1）变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，得到变形测量套管装置（2）端的变形数据，然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到所测隧道上部土体的分别沿纵向和沿横向的绝对变形曲线或者绝对变形曲面。
实施例
3
：基坑开挖后，基坑周边土体变形测量
第一步，在需要测量土体沉降及侧向变形的基坑周边土体中可布置一道或几道环形变形测量套管装置（2），布置的位置为基坑的上部且距土体表面一定距离，环形变形测量套管装置的数量及布置位置根据实际情况取用。如图5所示为一典型基坑，基坑周围存在支护桩。待基坑按设计要求开挖后将变形测量套管装置（2）放在钢管（13）里,钢管里还套有圆软管（14），钢管和软管之间涂润滑剂保证光滑，将钢管送入所需测量的土体区域内，待钢管放置在合适位置时，抽走钢管，装置就放置到合适位置了；
第二步，如图5所示，通过从环形测量套管装置四个角扩展变形测量套管装置（2）将第一步中已经布置好的变形测量套管装置（2）引入受已开挖基坑影响较小的区域土体中，并且用固定件（1）与扩展的变形测量套管装置固定，并利用全站仪（7）记录固定件（1）处变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，当基坑周围存在建筑物等特殊情况不能从四个角扩展变形测量套管装置（2）时，可从其中便于扩展的一个角进行扩展，如图7所示；
第三步，连接好数据采集系统，通过采集变形测量套管因基坑周边土体的沉降和侧向变形的影响而产生的转角变化数据来测算基坑周边的土体相对于固定件（1）的变形；
第四步，利用全站仪（7）再次测量固定件处（1）变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，得到变形测量套管装置（2）端的变形数据，然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到基坑周边土体水平向和竖直向的绝对变形曲线或者绝对变形曲面。
Claims (9)
1.所述的一种监测地下空间变形及地下管线沉降的装置，包括：固定件（1）、数据采集系统（19）、数据综合处理（计算）系统以及公共无线网路通信发射装置等，其特征在于：所述的变形数 据采集系统包括变形测量套管装置（2）、数据采集仪、无线数据传输装置，其中变形测量套管装置（2）包括变形测量套管（3）、活动铰（4）、竖向角度传感器（8）、水平角度测量传感器（9）、螺纹接杆（10）、数据线（11）、以及传感器保护盒（12）。
2.根据权利要求1所述的竖向角度测量传感器（8），其特征在于可以是倾角传感器或者陀螺仪，所述的水平角度测量传感器（9），其特征在于可以是陀螺仪等。
3.根据权利1所述的螺纹接杆（10），其特征在于任意改变变形测量套管（3）的长度后，通过在变形测量套管（3）端部制作螺纹接（10）与其它变形测量套管（3）连接为整体来测量变形。
4.根据权利要求1所述的公共无线网络通信发射装置，其特征在于公共无线网路通信发射装置可将采集处理后的信息共享至公共网络供用户查看，同时，在测量管线变形时可安装在专门加工制造的竖井盖里便于使用和不影响路面交通。
5.根据权利1所述的变形测量装置来测量地下管线沉降变形的测量方法，其特征在该测量方法包括下列步骤：
第一步，在地铁隧道及道路下穿隧道等穿过地下管线（6）时，在对地下管线（6）影响较小的范围外取参考点（大地测量网坐标点），并通过固定件（1）引入到地下管线（6）内部作为管线变形测试的基准点；
第二步，按现场实际情况需要组装变形测量套管装置（2）并预留数据线（11），将变形测量套管装置（2）的一端安装在固定件（1）上，其他部分放置在需要测量沉降和侧向变形的管线区域底部，变形测量套管装置（2）的另一端也安装在另一固定件（1）上；
第三步，连接好数据采集系统（19），通过采集变形测量套管因管线变形而产生的转角变化数据来测算地下管线相对于固定件的沉降和侧向变形；
第四步，利用全站仪（7）测量得到固定件（1）的变形数据，然后加上由第三步得到的管线转角变化数据（当基准点离开地下管线沉降影响范围时，此步骤可以省略），利用数据综合处理（计算）系统得到所测地下管线的绝对变形曲线。
6.根据权利1所述的变形测量装置来测量隧道上部土体沉降变形的测量方法，其特征在于该测量方法包括下列步骤：
第一步，在需要测量土体沉降变形的区域未开挖隧道前在两个工作井（18）之间沿隧道行进方向即纵向布置几道变形测量套管装置（2），同时可以在垂直于隧道行进方向横向布置变形测量套管装置（2）组成网络来对隧道上部土体沉降变形进行实时监控，横向变形测量套管装置布置于纵向变形测量套管装置上方或者下方且相隔一定距离，且纵向变形测量套管装置（2）安置在隧道上方土体中并距土体表面一定距离，纵向与横向变形测量套管装置（2）的数量、变形测量套管装置（2）距土体表面的距离及横向与纵向变形测量套管装置之间的距离根据工程特征取用；
第二步，通过扩展变形测量套管装置（2）将第一步中已经布置好的变形测量套管装置（2）引入受隧道开挖影响较小的工作井中或者隧道两侧的土体，变形测量套管装置两端分别用固定件（1）固定，并利用全站仪（7）记录固定件（1）处变形测量套管装置（2）端部坐标与标高；
第三步，连接好数据采集系统，通过采集变形测量套管因土体变形而产生的转角变化数据经过数据综合处理系统来测算隧道上部土体相对于固定件的沉降和侧向变形；
第四步，利用全站仪（7）再次测量固定件处（1）变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，得到变形测量套管装置（2）端的变形数据（当基准点离开隧道上部土体沉降变形影响范围时，此步骤可以省略），然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到所测隧道上部土体的分别沿纵向和沿横向的绝对变形曲线或者绝对变形曲面。
7.根据权利1所述的变形测量装置来测量基坑周边土体沉降及侧向变形的测量方法，其特征在于该测量方法包括下列步骤：
第一步，在需要测量土体沉降及侧向变形的基坑周边土体中（支护桩外）可布置一道或道环形变形测量套管装置（2），布置的位置一般是基坑的上部，据土体表面一定距离，环形变形测量套管装置的数量及布置位置根据实际情况取用；
第二步，通过扩展变形测量套管装置（2）将第一步中已经布置好的变形测量套管装置（2）引入受已开挖基坑影响较小的区域土体中用固定件（1）与扩展的变形测量套管装置固定，并利用全站仪（7）记录固定件（1）处变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，扩展变形测量套管装置可以沿环形变形测量套管装置的四个角进行扩展，当基坑周围存在建筑物也可以沿环形变形测量套管装置的一个角进行扩展；
第三步，连接好数据采集系统，通过采集变形测量套管因基坑周边土体的沉降和侧向变形的影响而产生的转角变化数据通过数据综合处理系统来测算基坑周边的土体相对于固定件（1）的变形；
第四步，利用全站仪（7）再次测量固定件处（1）变形测量套管装置（2）端部坐标与标高，得到变形测量套管装置（2）端的变形数据（当基准点离开基坑周边土体沉降及侧向变形影响范围时，此步骤可以省略），然后加上由第三步得到的管线转角变化数据，利用数据综合处理（计算）系统得到基坑周边土体水平向和竖直向的绝对变形曲线或者绝对变形曲面。
8.根据权利5所述的变形测量方法测量地下管线沉降时的基准点，其特征在于：在地下管线（6）外影响较小的范围外取参考点（大地测量网坐标点），利用全站仪（7）等仪器由参考点确定变形测量套管装置（2）安装在地下管线（6）中的位置和标高，作为该测量系统的基准参考。
9.根据权利5、6、7所述的变形测量方法是通过测量变形测量套管（3）因管线变形或土体沉降变形而产生的转角变化来监测地下管线（6）或土体的沉降和侧向变形，其特征在于可以通过测量变形测量套管（3）因管线（6）变形或土体变形而产生的竖向方向转角变化来监测地下管线的沉降变形，通过测量变形测量套管（3）因管线（6）变形或土体变形而产生的横向转角变化来监测地下管线的侧向变形，竖向和横向转角分别通过竖向角度测量传感器（8）和横向角度测量传感器（9）得到，具体测量沉降变形/侧向变形的算法如下：通过测量变测量形套管装置(2)第i时刻在第n节变形测量套管处竖直/横向方向的夹角αi,n，再通过测量变形测量套管装置(2)第j时刻在第n节变形测量套管竖直/横向方向的夹角αj,n，结合第n节变形测量套管（3）的长度Ln可得到第i时刻到第j时刻时第n+1位置处的管线（6）沉降/侧向变形dij,n+1与第n位置处的管线沉降/侧向变形dij,n关系公式：dij,n+1=dij,n+(tanαj,n-tanαi,n)Ln，再带入第i时刻到第j时刻第1位置初始的管线沉降变形dij,1 (在固定情况下dij,1=0)，经过迭代运算，可得到任意时刻任意位置处的管线沉降/侧向变形。
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