CN112798045A - 隧道建造检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道建造检测系统，包括压力检测单元，用于检测隧道初期支护拱架与开挖围岩之间的压力，并输出压力信号；位移检测单元，用于检测隧道开挖掘进围岩、二次衬砌收敛即拱顶下沉的位移，并输出位移信号；控制器，用于接收压力检测单元发出的压力信号和位移检测单元发出的位移信号，并根据接收到的压力信号、位移信号判断隧道的安全性；采用该结构的检测系统，不仅能实现实时监测、多级预警，安全施工建造，为隧道施工的提供科学的数据支撑，关注工程的全寿命安全状态，将运维安全管理与施工阶段安全管理相结合统筹考虑，构建隧道工程设计、施工安全管理系统，确保隧道工程建造及运维安全，实现隧道工程的低成本、全寿命、安全建造。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程施工及运维安全管理装置领域，具体涉及一种隧道建造检测系统。
背景技术
我国城市化的发展，大量的市政、交通、公共设施项目投入建设，如何有效提高工程项目建造管控水平，保证质量、安全，减少环境影响，提升管控质量和效率是项目建造管控努力的方向。重庆及西南地区为山区丘陵地貌，市政道路、城际铁路及城市轨道隧道工程占比较大，隧道施工及运维安全管理是施工单位及运维管理部门的首要任务。但隧道工程地质复杂，现有勘察技术在隧道开挖之前难以尽知隧道穿越的地质情况，现隧道施工时，虽采取了超前地质预报技术，但隧道未开挖段地质仍有极大不确定性，加之，施工时的支护措施不合理或施工不到位，使得隧道施工依然面临极大风险，塌方、突水(泥)、地面塌陷等事故时有发生，威胁人们生命安全，造成财产巨大损失。隧道施工扰民问题更为突出，钻爆法开挖施工时，爆破震动对周边建筑物的影响或造成的地下水泄漏问题频发，隧道施工造成的路面塌陷等问题引起群体事件时有发生。隧道运维期事故也时有发生，隧道渗漏水问题、衬砌掉块脱落或坍塌问题、隧道内隧道底板隆起路面变形等问题影响工程的正常使用，造成交通中断，甚至酿成重大事故。总之，隧道工程施工及运维期间均面临较大的安全风险，隧道施工及运维安全管控是施工单位及运维管理单位的主要任务和职责，面临巨大安全管理压力。
现阶段，智能建造管控技术在国内目前尚无成熟技术或产品，多地探索的智慧工地建设试点，也多以独立数据为主，并未实现真正的建设工程项目建造智慧管控。智慧交通系统仅关注了车辆通行安全，没有关注隧道工程自身的安全。隧道建造和运维安全管控技术仍以传统管理方式为主。为落实国家和地方的大数据、人工智能相关政策，行业内研发的智慧工地平台系统及智慧交通系统，也仅是单一平台，功能尚不完善。隧道施工与运维安全管控一体化管理平台未开展相关研究探索。
因此，为解决以上问题，需要一种隧道建造检测系统，能起到对隧道施工及完成后的压力及位移量进行检测，从而提高隧道施工的安全性，还具有对隧道的质量进行监控。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，对隧道施工及完成后的压力及位移量进行检测，从而提高隧道施工的安全性，还具有对隧道的质量进行监控。
本发明的隧道建造检测系统，包括
压力检测单元，用于检测隧道初期支护拱架与开挖围岩之间的压力，并输出压力信号；
位移检测单元，用于检测隧道开挖掘进围岩、二次衬砌收敛即拱顶下沉的位移，并输出位移信号；
控制器，用于接收压力检测单元发出的压力信号和位移检测单元发出的位移信号，并根据接收到的压力信号、位移信号判断隧道的安全性。
进一步，所述压力检测单元至少包括设置于支护拱架与开挖围岩之间的压力传感器、用于安装压力传感器的传感器安装盒和用于安装传感器安装盒的支架，所述支架安装于支护拱架。
进一步，所述传感器安装盒包括硬质环和四块隔板，通过所述四块隔板沿硬质环高度方向将硬质环分成三个空腔，所述压力传感器设置于中间的空腔内。
进一步，所述靠上侧与下侧的空腔内填充有细沙。
进一步，所述隔板为无纺布。
进一步，所述硬质环的材料为钢板。
进一步，所述压力传感器为振弦式传感器。
进一步，所述压力传感单元的外侧还设置有维护罩，所述维护罩内还填充有砂浆，并且该砂浆填满于压力传感单元与隧道开挖围岩之间。
进一步，所述位移检测单元包括用于隧道开挖掘进围岩、二次衬砌收敛即拱顶下沉的位移的激光测距仪、用于接收激光测距仪的接收靶标和用于安装固定激光测距仪的激光测距仪安装支架，所述激光测距仪安装支架预埋在隧道断面的初砌混凝土中。
进一步，所述激光测距仪安装支架包括支架座和可转动的连接于支架座的支架本体，所述激光测距仪固定设置于支架本体。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种隧道建造检测系统，采用该结构的检测系统，不仅能实现实时监测、多级预警，安全施工建造，为隧道施工的提供科学的数据支撑，关注工程的全寿命安全状态，将运维安全管理与施工阶段安全管理相结合统筹考虑，构建隧道工程设计、施工安全管理系统，确保隧道工程建造及运维安全，实现隧道工程的低成本、全寿命、安全建造。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明压力检测单元安装的示意图；
图2为本发明压力检测单元的结构示意图；
图3为本发明位移检测单元安装的示意图；
图4为本发明位移检测单元的示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为本发明压力检测单元的结构示意图，图3为本发明位移检测单元安装的示意图，图4为本发明位移检测单元的示意图，如图所示，本实施例中的隧道建造检测系统，包括压力检测单元3，用于检测隧道初期支护拱架2与开挖围岩6之间的压力，并输出压力信号；在支护拱架2与开挖围岩6间设置压力检测单元，使得在开挖围岩6对支护拱架2产生压力时，通过压力检测单元检测，并将检测到的压力转换为压力信号输出。
位移检测单元7，用于检测隧道开挖掘进围岩、二次衬砌9收敛及拱顶下沉的位移，并输出位移信号；在施作完成初期支护后安装，用于监测开挖围岩的变形，待隧道二次衬砌完成后，在二衬表面同一位置安装监测装置，用于隧道运维期间隧道衬砌的变形；所述位移检测单元设置于隧道断面的初砌混凝土8并成对设置，从而构成三角形的测试结构，当然所述位移检测单元可设置一对或多对，在此不再赘述，这里选择设置两对，提高检测质量。
控制器，用于接收压力检测单元3发出的压力信号和位移检测单元7发出的位移信号，并根据接收到的压力信号、位移信号判断隧道的安全性；通过接收压力信号，从而判断支护拱架2与开挖围岩6之间的压力，当压力过大(超出安全设定值)时，通过控制器驱动蜂鸣器报警；通过接收位移信号，从而判定隧道开挖掘进围岩的位移值、二次衬砌收敛值及拱顶下沉值的大小，当该数值超过设定安全数值时，控制器驱动蜂蜜器进行报警；并且所述控制器会定时对压力信号及位移信号进行记录储存，便于工作人员检查。
采用该结构的检测系统，不仅能实现实时监测、多级预警，安全施工建造，为隧道施工的提供科学的数据支撑，关注工程的全寿命安全状态，将运维安全管理与施工阶段安全管理相结合统筹考虑，构建隧道工程设计、施工、运维一体化管理系统，确保隧道工程建造及运维安全，实现隧道工程的低成本、全寿命、安全建造。
该结构的系统可以BIM技术的综合应用为基础，将人工智能融入隧道工程建造过程，将隧道施工超前地质预报、围岩监控量测及支护应力应变监测技术集成于安全管理平台，模拟隧道工程现有施工流程和逻辑，围绕人、机、料、法、环五大要素，综合应用物联网、云计算、大数据和智能设施设备等技术，对建造及运维全寿命周期人员、设备、作业过程及监测信息等进行集成研发。实现管理指令自动推送，安全应急处置自动启动、安全预警等功能，达到信息共享共用，指导隧道工程开挖施工及运维安全管理。
本实施例中，所述压力检测单元3至少包括设置于支护拱架2与开挖围岩6之间的压力传感器31、用于安装压力传感器的传感器安装盒32和用于安装传感器安装盒的支架33，所述支架33安装于支护拱架2；通过将所述压力传感器31设置于支护拱架2与开挖围岩6之间，使得开挖围岩6可直接作用于压力传感器31，便于压力传感器31对开挖围岩6与支护拱架2之间的压力检测，从而保证检测的可靠性，通过设置传感器安装盒32和支架33，不仅具有对压力传感器进行保护的作用，从而提高了压力传感器工作的安全性，同时还便于压力传感器的安装，从而提高了压力传感器的安装效率和安装牢固性。
本实施例中，所述传感器安装盒32包括硬质环32b和四块隔板32a，通过所述四块隔板32a沿硬质环高度方向将硬质环32b分成三个空腔，所述压力传感器31设置于中间的空腔内；采用该结构，不仅具有结构简单，成本低廉的优点，通过将所述压力传感器31设置于中间的空腔中，还具有对压力传感器31的保护作用，避免压力传感器设置于两端的空腔而对压力传感器造成损坏；两端的空腔内设置有用于对压力传感器进行保护的保护物，所述保护物可为细沙，还可为海绵或其它具有保护功能的物品，在此不再赘述。
本实施例中，所述靠上侧与下侧的空腔内填充有细沙3a；通过填充细沙3a，对压力传感器起到保护作用，还具有便于装配、成本低廉的优点；通过填入细沙，使得开挖围岩6产生的压力直接作用于上侧空腔中的细沙，再通过上侧空腔中的细沙作用于压力传感器，并通过下侧空腔中的细沙对压力传感器进行支撑的作用；所述上侧、下侧为沿隧道高度方向靠拱顶一侧为上侧，靠地底一侧为下侧。
本实施例中，所述隔板32a为无纺布32a；通过将所述隔板设置为无纺布，不仅具有成本低廉，便于制造的优点，在细沙充入空腔内时，可对压力传感器周围形成完全填充，无纺布在起到保护压力传感器的同时，还不会影响细沙的填充，不会影响压力的传递，从而保证压力传感器检测的可靠性。
本实施例中，所述硬质环32b的材料为钢板32b；通过采用钢板，具有较高的结构强度，从而能起到对传感器的保护作用，同时还具有便于制造的优点；当然还可采用硬质塑料或其它具有较高结构强度的材料，在此不再赘述。
本实施例中，所述压力传感器31为振弦式传感器31；采用振弦式传感器，不仅具有数字传感器的优点，还具有长距离传输可靠的优点，从而保证对压力检测的准确性。
本实施例中，所述压力传感单元3的外侧还设置有维护罩4，所述维护罩4内还填充有砂浆5，并且该砂浆5填满于压力传感单元3与隧道开挖围岩6之间；采用该结构，不仅能起到对压力传感器的进一步保护作用，还使得开挖围岩产生的压力作用于砂浆，通过砂浆作用于压力传感器；所述维护罩的侧面还开设有灌注砂浆的入口，砂浆该入口灌注。
本实施例中，所述位移检测单元7包括用于隧道开挖掘进围岩、二次衬砌收敛及拱顶下沉的位移的激光测距仪72、用于接收激光测距仪的接收靶标73和用于安装固定激光测距仪的激光测距仪安装支架71，所述激光测距仪安装支架预埋在隧道断面的初砌混凝土8；通过采用该结构设置，不仅具有结构简单，成本低廉的优点，还具有安装牢固，测量精度高的好处。
本实施例中，所述激光测距仪安装支架71包括支架座71a和可转动的连接于支架座的支架本体71b，所述激光测距仪72固定设置于支架本体；通过将所述激光测距仪安装支架座预埋在隧道断面的初砌混凝土8内起到安装固定，并通过激光测距仪随着支架本体转动可实现不同角度的检测，从而提高了检测的实用性；所述支架本体与支架座之间的转动连接为本领域技术人员常用技术，在此不再赘述。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种隧道建造检测系统，其特征在于：包括
压力检测单元，用于检测隧道初期支护拱架与开挖围岩之间的压力，并输出压力信号；
位移检测单元，用于检测隧道开挖掘进围岩、二次衬砌收敛即拱顶下沉的位移，并输出位移信号；
控制器，用于接收压力检测单元发出的压力信号和位移检测单元发出的位移信号，并根据接收到的压力信号、位移信号判断隧道的安全性。
2.根据权利要求1所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述压力检测单元至少包括设置于支护拱架与开挖围岩之间的压力传感器、用于安装压力传感器的传感器安装盒和用于安装传感器安装盒的支架，所述支架安装于支护拱架。
3.根据权利要求2所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述传感器安装盒包括硬质环和四块隔板，通过所述四块隔板沿硬质环高度方向将硬质环分成三个空腔，所述压力传感器设置于中间的空腔内。
4.根据权利要求3所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述靠上侧与下侧的空腔内填充有细沙。
5.根据权利要求4所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述隔板为无纺布。
6.根据权利要求5所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述硬质环的材料为钢板。
7.根据权利要求6所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述压力传感器为振弦式传感器。
8.根据权利要求1所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述压力传感单元的外侧还设置有维护罩，所述维护罩内还填充有砂浆，并且该砂浆填满于压力传感单元与隧道开挖围岩之间。
9.根据权利要求1所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述位移检测单元包括用于隧道开挖掘进围岩、二次衬砌收敛即拱顶下沉的位移的激光测距仪、用于接收激光测距仪的接收靶标和用于安装固定激光测距仪的激光测距仪安装支架，所述激光测距仪安装支架预埋在隧道断面的初砌混凝土中。
10.根据权利要求9所述的隧道建造检测系统，其特征在于：所述激光测距仪安装支架包括支架座和可转动的连接于支架座的支架本体，所述激光测距仪固定设置于支架本体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210514 |
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