CN114233299A - 一种盾构隧道管片位移监测方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构隧道管片位移监测方法与设备，旨在降低监测成本，提高监测效率。为此，本发明实施例一方面提供的盾构隧道管片位移监测设备，包括安装在盾构隧道底部轨道上的移动小车、设置于所述移动小车上的激光测距仪以及安装于盾构隧道壁面监测点管片上的反光片，所述移动小车能顺着所述轨道移动，所述移动小车上还设有带动所述激光测距仪沿着所述盾构隧道的周向方向转动的驱动机构以及对所述激光测距仪的转动角度进行测量的角度测量机构。

Description

一种盾构隧道管片位移监测方法与设备

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，尤其涉及一种盾构隧道管片位移监测方法与设备。

背景技术

隧道工程根据其所在的位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。其中，盾构法在城市隧道中的应用越来越多。在盾构隧道施工过程中，为了保证施工的安全性，盾构隧道盾构管片位移是需要重点关注的问题之一。盾构隧道管片位移监测共分为接触测量和非接触测量两类，采用接触测量时，隧道内立水准尺及悬挂钢尺困难，且隧道内照面较弱，不便于操作。采用非接触测量时，全站仪及水准仪的测量范围有限，且人工工作量较大，耗时长，效率低。且全站仪、水准仪等价格较贵，测量成本高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种盾构隧道管片位移监测方法与设备，旨在降低监测成本，提高监测效率。

为此，本发明实施例一方面提供的盾构隧道管片位移监测设备，包括安装在盾构隧道底部轨道上的移动小车、设置于所述移动小车上的激光测距仪以及安装于盾构隧道壁面监测点管片上的反光片，所述移动小车能顺着所述轨道移动，所述移动小车上还设有带动所述激光测距仪沿着所述盾构隧道的周向方向转动的驱动机构以及对所述激光测距仪的转动角度进行测量的角度测量机构。

具体的，所述驱动机构包括水平设置的转轴以及驱动所述转轴转动的电机。

具体的，所述角度测量机构包括安装在所述转轴上的角度传感器。

具体的，所述转轴上还设有角度刻度。

具体的，所述移动小车上还设有数据存储仪器，所述激光测距仪和所述角度测量机构均与所述数据存储仪器电性连接，所述数据存储仪器与电脑无线通信连接。

具体的，所述移动小车的底部设有与所述轨道配合的滚轮。

具体的，所述移动小车上还设有推手。

具体的，所述反光片沿着所述盾构隧道的轴向方向布置多个。

本发明实施例另一方面提供的盾构隧道管片位移监方法，采用上述盾构隧道管片位移监测设备进行测量，包括如下步骤：

步骤1、将反光片安装在待监测点管片上；

步骤2、将移动小车行驶到待监测断面处，驱动机构带动激光测距仪在待监测断面内转动，使得发射的激光对准反光片中心；同时，角度测量机构对激光测距仪的转动角度进行测量；

步骤3、利用激光测距仪测得的距离d和角度测量机构测量的转动角度θ，计算出监测点相对于移动小车的坐标，不同时间两次测量坐标之差即为该待监测点管片的位移值，计算公式如下：

其中，Δx为监测点的水平位移值，Δy为监测点的竖向位移值，d₁为激光测距仪第一次测得的距离，d₂为激光测距仪第二次测得的距离，θ₁为角度测量机构第一次测得的转动角度，θ₂为角度测量机构第二次测得的转动角度。

与现有技术相比，本发明至少一个实施例具有如下有益效果：当需要对管片的位移进行监测时，只需要在待监测点管片上安装反光片，将移动小车移动至待监测断面处，转动激光测距仪，使得发出的激光对准反光片的中心，即可利用激光测距仪和角度测量机构的测量数据得到待监测点管片的位移值，整个监测设备不仅结构简单，而且大大减轻了隧道监测人员的工作量，具有监测效率高，适于长期观测的优点。

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是本发明实施例提供的盾构隧道管片位移监测设备结构示意图；

图2是本发明实施例提供的盾构隧道管片位移监测设备测量原理图；

其中：1、盾构隧道；2、轨道；3、移动小车；4、激光测距仪；5、反光片；6、驱动机构；601、转轴；602、电机；7、角度测量机构；8、数据存储仪器；9、滚轮；10、推手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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1，一种盾构隧道管片位移监测设备，包括安装在盾构隧道1底部已铺设的轨道2上的移动小车3、设置于移动小车3上的激光测距仪4以及安装于盾构隧道1壁面监测点管片上的反光片5，移动小车3能顺着轨道2移动，移动小车3上还设有带动激光测距仪4沿着盾构隧道1的周向方向转动的驱动机构6以及对激光测距仪4的转动角度进行测量的角度测量机构7。

本实施例中，当需要对管片的位移进行监测时，只需要在待监测点管片上安装反光片5，将移动小车3移动至待监测断面处，转动激光测距仪4，使得发出的激光对准反光片5的中心，即可利用激光测距仪4和角度测量机构7的测量数据得到待监测点管片的位移值，整个监测设备不仅结构简单，而且大大减轻了隧道监测人员的工作量，具有监测效率高，适于长期观测的优点。

参见图1，在一些实施例中，驱动机构6包括水平设置的转轴601以及驱动转轴601转动的电机602，在移动小车3上还设有控制电机602启停的控制按键，角度测量机构7则包括安装在转轴601上的角度传感器，通过角度传感器测量出转轴601每次转动的角度，即可间接实现激光测距仪4转动角度的测量，至于角度传感器的具体结构，均为现有技术，在此不再赘述。当然，转轴601的转动也可以直接通过手动带动转动，此外，在转轴601上还可以增设角度刻度，通过角度刻度对转轴601转动角度进行测量。

参见图1，在另一些实施例中，移动小车3上还设有数据存储仪器8，激光测距仪4和角度测量机构7均通过数据传输线与数据存储仪器8电性连接，数据存储仪器8与电脑无线通信连接，激光测距仪4测得的距离d及角度测量机构7测得的转动角度θ通过数据存储仪器8存储，并通过仪器内置的无线传输模块传输至电脑。这样的设计使得，测得的数据可第一时间传输至电脑端自动处理，大大减轻了隧道监测人员的工作量，更有利于增加监测频率，减小人力成本。

参见图1，在另一些实施例中，移动小车的底部设有与轨道2配合的滚轮9，移动小车3上还设有推手10，通过设置推手10可以方便小车的移动，反光片5沿着盾构隧道1的轴向方向布置多个，当需要对盾构隧道1的对个管片进行监测时，只需要将移动小车3移动至对应管片的待监测断面处，并将激光测距仪4对准对应管片上的反光片5，即可通过一台移动小车3实现整个盾构隧道1内多个管片的位移监测。

参见图1和图2，一种盾构隧道管片位移监方法，采用上述盾构隧道管片位移监测设备进行测量，包括如下步骤：

步骤1、在开始监测前，将反光片安装在待监测点管片上；

步骤2、监测时，将移动小车行驶到待监测断面处，驱动机构带动激光测距仪在待监测断面内转动，使得发射的激光对准反光片中心；同时，角度测量机构对激光测距仪的转动角度进行测量；

步骤3、将激光测距仪测得的距离d及角度测量机构测得的转动角度θ通过数据存储仪器存储，并通过仪器内置的无线传输模块传输至电脑，通过三角函数可计算出监测点相对于移动小车的坐标，不同时间两次测量坐标之差即为该待监测点管片的位移值，计算公式如下：

其中，Δx为监测点的水平位移值，Δy为监测点的竖向位移值，d₁为激光测距仪第一次测得的距离，d₂为激光测距仪第二次测得的距离，θ₁为角度测量机构第一次测得的转动角度，θ₂为角度测量机构第二次测得的转动角度。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：包括安装在盾构隧道(1)底部轨道(2)上的移动小车(3)、设置于所述移动小车(3)上的激光测距仪(4)以及安装于盾构隧道(1)壁面监测点管片上的反光片(5)，所述移动小车(3)能顺着所述轨道(2)移动，所述移动小车(3)上还设有带动所述激光测距仪(4)沿着所述盾构隧道(1)的周向方向转动的驱动机构(6)以及对所述激光测距仪(4)的转动角度进行测量的角度测量机构(7)。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：所述驱动机构(6)包括水平设置的转轴(601)以及驱动所述转轴(601)转动的电机(602)。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：所述角度测量机构(7)包括安装在所述转轴(601)上的角度传感器。

4.根据权利要求3所述的盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：所述转轴(601)上还设有角度刻度。

5.根据权利要求1－3任一项所述的盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：所述移动小车(3)上还设有数据存储仪器(8)，所述激光测距仪(4)和所述角度测量机构(7)均与所述数据存储仪器(8)电性连接，所述数据存储仪器(8)与电脑无线通信连接。

6.根据权利要求1－3任一项所述的盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：所述移动小车的底部设有与所述轨道(2)配合的滚轮(9)。

7.根据权利要求1－3任一项所述的盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：所述移动小车(3)上还设有推手(10)。

8.根据权利要求1－3任一项所述的盾构隧道管片位移监测设备，其特征在于：所述反光片(5)沿着所述盾构隧道(1)的轴向方向布置多个。

9.一种盾构隧道管片位移监方法，采用权利要求1－8任一项所述的盾构隧道管片位移监测设备进行测量，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将反光片安装在待监测点管片上；

步骤2、将移动小车行驶到待监测断面处，驱动机构带动激光测距仪在待监测断面内转动，使得发射的激光对准反光片中心；同时，角度测量机构对激光测距仪的转动角度进行测量；

步骤3、利用激光测距仪测得的距离d和角度测量机构测量的转动角度θ，计算出监测点相对于移动小车的坐标，不同时间两次测量坐标之差即为该待监测点管片的位移值，计算公式如下：

其中，Δx为监测点的水平位移值，Δy为监测点的竖向位移值，d₁为激光测距仪第一次测得的距离，d₂为激光测距仪第二次测得的距离，θ₁为角度测量机构第一次测得的转动角度，θ₂为角度测量机构第二次测得的转动角度。

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