CN111706333B - 应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统及方法，盾构机中部设置三个目标棱镜，测量机器人设置在盾构机台车上部的测量平台上，后视棱镜设置在测量机器人后方固定的测量平台上，盾构机推进时，测量机器人自动对目标棱镜进行不间断测量，实时监控盾构机姿态，盾构每环管片上部设置三个管片监测目标点，测量机器人设置在盾构管片上部测量平台上，测量机器人每天定时定点对管片上设置的监测目标点进行监测，将数据传输至计算机控制端，计算机控制端对数据进行处理，盾构土层探测装置分为区间内探测装置和地面探测装置，管片壁后探测配套机具安置在盾构机台车上，通过探地雷达对管片上半部分进行环向探测，探测数据传输至平板电脑进行数据处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于盾构隧道施工沉降预警技术领域，具体为一种应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统及方法。
背景技术
我国盾构隧道施工不断增加，施工工艺日趋成熟。为城市民生带来便捷的同时又暴露出许多问题，其中最重要问题就是如何在盾构隧道施工过程中控制好隧道沉降、地面周边构筑物及市政管网沉降及塌陷等问题。据统计，我国每年因隧道施工造成的隧道沉降、地面塌陷导致的经济损失达数十亿元人民币以上。
为确保隧道施工安全，顺利贯通。需在盾构区间施工同时对隧道进行的相关的监测。因此对施工中的盾构隧道建立一套自动化及网络实时监控测量及探测系统，能实时精确的掌握盾构隧道沉降趋势，对异常数据进行相关的诊断和预警，并让施工单位采取相应的预防措施，避免事故发生，是十分有必要的。目前，对盾构隧道的沉降监控均由人工进行，费时费力。当发现数据异常时，隧道已经发生沉降，未能做到提前预警。
发明内容
本发明就是为了克服上述的技术缺陷，而提供一种应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统及方法，能够对盾构施工过程中的盾构及管片姿态、管片沉降量及收敛、管片壁后注浆效果等数据自动化采集，并通过远程控制端进行诊断和分析，及时预警，采取相应的预防措施。在保障盾构隧道施工安全的同时为施工单位后续施工提供依据。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种应用于盾构隧道区间施工沉降安全预警测量系统，包括盾构姿态监测装置、盾构管片监测装置、盾构土层探测装置、计算机控制端，所述盾构姿态监测装置包括测量机器人、目标棱镜、后视棱镜；盾构机中部设置三个目标棱镜，测量机器人设置在盾构机台车上部的测量平台上，后视棱镜设置在测量机器人后方固定的测量平台上，在盾构机推进时，测量机器人自动对目标棱镜进行不间断测量，通过无线通讯装置将所监测的数据传输至计算机控制端，计算机控制端对数据进行处理，实时监控盾构机姿态，为盾构机姿态纠偏提供依据；所述盾构管片监测装置包括测量机器人、管片监测目标点、后视棱镜；盾构每环管片上部设置三个管片监测目标点，测量机器人设置在盾构管片上部测量平台上，测量机器人每天定时定点的对管片上设置的监测目标点进行监测，通过无线通讯装置将所监测的数据传输至计算机控制端，计算机控制端通过软件对数据进行处理，为盾构管片漏水、盾构区间土层沉降预警提供依据；所述盾构土层探测装置分为区间内探测装置和地面探测装置，包括探地雷达、管片壁后探测配套机具、GNSS接收机、平板电脑；所述区间内探测装置中的管片壁后探测配套机具安置在盾构机台车上，通过探地雷达对管片上半部分进行环向探测，探测数据传输至平板电脑，进行数据处理后，通过无线通讯装置将所探测的数据传输至计算机控制端；所述地面探测装置中通过探地雷达在地面的盾构轴线区域进行地面土层无损探测，利用GNSS接收机进行现场定位，探测数据传输至平板电脑，进行数据处理后，通过无线通讯装置将所探测的数据传输至计算机控制端，计算机控制端建立数据库，并自动更新数据成果图。
一种应用于盾构隧道区间施工沉降安全预警测量方法，采用应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统，所述的盾构土层探测装置采集盾构区间土层探测管片后同步注浆厚度数据，传输至计算机控制端后，计算机控制端对管片后注浆成果数据建立数据库，并自动形成数据成果图，并自动判断盾构管片后注浆厚度是否达到预设值，当未达到预设值时进行报警；通过数据成果图为盾构管片后注浆的二次注浆点位、二次注浆量提供依据；在盾构管片后二次注浆后，盾构区间土层探测装置采集盾构区间土层探测管片后二次注浆注浆厚度数据，传输至计算机控制端后，计算机控制端对管片后二次注浆成果数据建立数据库，并自动更新数据成果图；盾构区间土层探测装置利用GNSS接收机进行定位，在盾构姿态监测报警地面影响区域、盾构管片监测装置报警地面影响区域、管片后注浆探测报警影响区域进行土层无损探测，对报警区域地下土层发生的沉降及地下空洞进行探测，并将位置及范围传输至计算机控制端，建立隐患土层数据库，并与盾构监测报警作比较和分析，对盾构区间土层隐患重合的区域作土层隐患超前预警报警。
本发明同现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明能够自动监控盾构隧道内盾构机姿态变化趋势、盾构管片沉降量的变化趋势、盾构管片收敛位移量的趋势、盾构管片后注浆效果及注浆厚度是否均匀并达到预设值，通过数据分析，对异常数据进行相关诊断，并提前预警，提前采取相关避险措施，避免地面沉降及事故的发生。
附图说明
图1是本发明的应用于盾构隧道区间施工沉降安全预警测量系统示意图；
图2是本发明的装置示意图；
图3是本发明的工作流程图；
图中：盾构姿态监测装置1包括：后视棱镜11、测量机器人12、目标棱镜13；盾构管片监测装置2包括：后视棱镜21、测量机器人22、管片监测目标点23；盾构土层探测装置3包括：管片壁后探测配套机具31、探地雷达32、平板电脑33、GNSS接收机34、远程控制端4包括：计算机控制端41、无线传输装置42。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：本实施例的应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统，如图1所示，包括：盾构姿态监测装置1包括：后视棱镜11、测量机器人12、目标棱镜13；盾构管片监测装置2包括：后视棱镜21、测量机器人22、管片监测目标点23；盾构土层探测装置3包括：管片壁后探测配套机具31、探地雷达32、平板电脑33、GNSS接收机34。远程控制端包括4：计算机控制端41、无线传输装置42。
如图2所示，在盾构机中部设置三个目标棱镜13，测量机器人12设置在盾构机台车上部的测量平台上，后视棱镜11设置在测量机器人后方固定的测量平台上，在盾构机推进时，计算机控制端41通过无线传输装置42控制测量机器人22自动对目标棱镜13进行不间断测量，盾构姿态监测装置采集盾构姿态数据，传输至计算机控制端41后，当解算的数据有异常时，计算机控制端41运行数据重新采集进行确认，测量机器人12再次采集数据并传输至计算机控制端41，计算机控制端41对传输的盾构姿态数据建立数据库，并自动形成数据趋势图。自动判断盾构机实时姿态与设计的偏差，当偏差超限时进行报警。该监测成果能实时监控盾构机姿态，为盾构机姿态纠偏提供依据。
在盾构每环管片上部设置三个管片监测目标点23，测量机器人22设置在盾构管片上部测量平台上，计算机控制端41通过无线传输装置42控制测量机器人22每天定时定点的对管片上设置的监测目标点23进行监测，采集盾构管片姿态及沉降数据，传输至计算机控制端41后，当解算的数据有异常时，计算机控制端41运行数据重新采集进行确认，测量机器人22再次采集数据并传输至计算机控制端41，计算机控制端41对传输的盾构姿态、沉降数据建立数据库，并自动形成数据趋势图。自动判断盾构管片沉降、收敛位移量是否超限，当位移量超限时进行报警。该监测成果能为盾构管片漏水、盾构区间土层沉降预警提供依据。
盾构土层探测装置，分为区间内探测装置和地面探测装置，管片壁后探测配套机具31安置在盾构机台车上。利用探地雷达32，根据盾构施工进度对管片后注浆超过3天龄期及14天龄期的管片上半部分进行环向探测，采集盾构区间土层探测管片后注浆成果(注浆厚度)数据传至平板电脑33，利用平板电脑33进行数据处理并传输至计算机控制端41后，计算机控制端41对管片后注浆成果数据建立数据库，并自动形成数据趋势图。自动判断盾构管片后注浆厚度是否达到预设值，当未达到预设值时进行报警。通过数据成果图为盾构管片后注浆的二次注浆点位、二次注浆量提供依据，在盾构管片后二次注浆后，探地雷达32再次采集盾构区间土层探测管片后二次注浆成果(注浆厚度)数据传至平板电脑33，利用平板33进行数据处理并传输至计算机控制端41后，计算机控制端41对管片后二次注浆成果数据建立数据库，并自动更新数据成果图。
通过对盾构姿态监测报警、盾构管片监测装报警、管片后注浆探测报警进行统计，将区间内监测及探测报警的区域投射至地面，地面探测装置在报警地面影响区域进行土层无损探测，利用探地雷达32、GNSS接收机34对报警区域地下土层发生的沉降及地下空洞进行探测，GNSS接收机34进行现场定位，探测成果传输至平板电33脑，进行数据处理后将位置及范围等数据成果通过无线传输装置42传至计算机控制端41，建立隐患土层数据库，并与盾构监测报警作比较和分析，对盾构区间土层隐患重合的区域作土层隐患超前预警报警。
如图3所示，一种应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量方法，采用应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统，所述的盾构土层探测装置采集盾构区间土层探测管片后同步注浆厚度数据，传输至计算机控制端后，计算机控制端对管片后注浆成果数据建立数据库，并自动形成数据成果图，并自动判断盾构管片后注浆厚度是否达到预设值，当未达到预设值时进行报警；通过数据成果图为盾构管片后注浆的二次注浆点位、二次注浆量提供依据；在盾构管片后二次注浆后，盾构区间土层探测装置采集盾构区间土层探测管片后二次注浆注浆厚度数据，传输至计算机控制端后，计算机控制端对管片后二次注浆成果数据建立数据库，并自动更新数据成果图；盾构区间土层探测装置在盾构姿态监测报警地面影响区域、盾构管片监测装置报警地面影响区域、管片后注浆探测报警影响区域进行土层无损探测，对报警区域地下土层发生的沉降及地下空洞进行探测，并将位置及范围传输至计算机控制端，建立隐患土层数据库，并与盾构监测报警作比较和分析，对盾构区间土层隐患重合的区域作土层隐患超前预警报警。
Claims (2)
1.一种应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统，包括盾构姿态监测装置、盾构管片监测装置、盾构土层探测装置、计算机控制端，其特征在于：所述盾构姿态监测装置包括测量机器人、目标棱镜、后视棱镜；盾构机中部设置三个目标棱镜，测量机器人设置在盾构机台车上部的测量平台上，后视棱镜设置在测量机器人后方固定的测量平台上，在盾构机推进时，测量机器人自动对目标棱镜进行不间断测量，通过无线通讯装置将所监测的数据传输至计算机控制端，计算机控制端对数据进行处理，实时监控盾构机姿态，为盾构机姿态纠偏提供依据；所述盾构管片监测装置包括测量机器人、管片监测目标点、后视棱镜；盾构每环管片上部设置三个管片监测目标点，测量机器人设置在盾构管片上部测量平台上，测量机器人每天定时定点的对管片上设置的监测目标点进行监测，通过无线通讯装置将所监测的数据传输至计算机控制端，计算机控制端通过软件对数据进行处理，为盾构管片漏水、盾构区间土层沉降预警提供依据；所述盾构土层探测装置分为区间内探测装置和地面探测装置，包括探地雷达、管片壁后探测配套机具、GNSS接收机、平板电脑；所述区间内探测装置中的管片壁后探测配套机具安置在盾构机台车上，通过探地雷达对管片上半部分进行环向探测，探测数据传输至平板电脑，进行数据处理后，通过无线通讯装置将所探测的数据传输至计算机控制端；所述地面探测装置中通过探地雷达在地面的盾构轴线区域进行地面土层无损探测，利用GNSS接收机进行现场定位，探测数据传输至平板电脑，进行数据处理后，通过无线通讯装置将所探测的数据传输至计算机控制端，计算机控制端建立数据库，并自动更新数据成果图。
2.一种应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量方法，采用权利要求1所述的应用于盾构隧道区间施工沉降预警测量系统，其特征在于：所述的盾构土层探测装置采集盾构区间土层探测管片后同步注浆厚度数据，传输至计算机控制端后，计算机控制端对管片后注浆成果数据建立数据库，并自动形成数据成果图，并自动判断盾构管片后注浆厚度是否达到预设值，当未达到预设值时进行报警；通过数据成果图为盾构管片后注浆的二次注浆点位、二次注浆量提供依据；在盾构管片后二次注浆后，盾构区间土层探测装置采集盾构区间土层探测管片后二次注浆注浆厚度数据，传输至计算机控制端后，计算机控制端对管片后二次注浆成果数据建立数据库，并自动更新数据成果图；盾构区间土层探测装置在盾构姿态监测报警地面影响区域、盾构管片监测装置报警地面影响区域、管片后注浆探测报警影响区域进行土层无损探测，对报警区域地下土层发生的沉降及地下空洞进行探测，并将位置及范围传输至计算机控制端，建立隐患土层数据库，并与盾构监测报警作比较和分析，对盾构区间土层隐患重合的区域作土层隐患超前预警报警。
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