CN114964350A - 一种超大型沉井基础施工监测系统 - Google Patents

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郭辉
许兆军
魏峰
冯传宝
范余华
甄宗标
吕大财
高昊
潘桂林
朱斌典
肖鑫
施洲
董亮
向琪芪
乐思韬
李彬洋
苏朋飞
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China Railway Shanghai Group Co Ltd
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China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
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China State Railway Group Co Ltd
CCCC SHEC Fourth Engineering Co Ltd
China Railway Shanghai Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种超大型沉井基础施工监测系统，属于大型桥梁沉井基础施工技术领域。所述施工监测系统包括数据采集组和上位机；数据采集组用于采集监测点组的数据信息，包括沉井结构应力采集组件、沉井几何姿态采集组件和沉井控制参数采集组件；数据采集组还包括全站仪，用于周期性测量基准点组的数据信息并校核测量监测点组的数据信息。上位机用于接收数据采集组的数据信息，并对所采集的数据信息进行计算处理及存储。本发明所述施工监测系统智能采集沉井基础施工过程中几何变形、结构应力、地基土压、泥面高程等参数，同时结合全站仪校核测量，避免了自动监测异常数据干扰沉井状态评判，在监测数据的基础上实现即时监测、自动预警。

Description

一种超大型沉井基础施工监测系统
技术领域
本发明涉及一种超大型沉井基础施工监测系统，属于大型桥梁沉井基础施工技术领域。
背景技术
桥梁大型沉井基础具有自身刚度大、整体性强、能够承受巨大的垂直和水平荷载等优点，现如今在大跨径桥梁工程中广泛采用。随沉井平面面积的不断增大，其施工过程的沉井受力复杂性及其下基底土相对不均匀性骤增，沉井施工区域多为地层深厚且松软、水文条件复杂的软土地质区域，同时由于沉井面积庞大，沉井下沉施工不均匀性突出，极易出现突沉、偏斜、涌水、涌砂以及滞沉等状况。因此，如何反应沉井工程施工状态，针对性采取控制措施，确保沉井安全顺利下沉，成为目前沉井施工过程中亟待解决的现实问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超大型沉井基础施工监测系统，并提升所述监控系统的准确性和可靠性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种超大型沉井基础施工监测系统，包括：
数据采集组，用于采集监测点组的数据信息，包括沉井结构应力采集组件、沉井几何姿态采集组件和沉井控制参数采集组件；其中所述沉井结构应力采集组件包括布置在沉井底部钢壳上的钢板应变计、布置在沉井底部的钢筋应变计及混凝土应变计，所述沉井几何姿态采集组件包括设置在沉井四个角点的北斗或GPS定位器、设置在沉井顶部的自动挠度仪，所述沉井控制参数采集组件包括设置在沉井内部用于监测刃脚埋深的3D声呐装置、布置在沉井底部及井壁四周的土压力盒以及安装在沉井内外侧的激光液位计及渗压计；所述数据采集组还包括全站仪，所述全站仪周期性测量基准点组的数据信息并校核测量监测点组的数据信息，其中所述基准点组固定设置于远离所述沉井基础的稳定处；
上位机，用于接收数据采集组的数据信息，并对所采集的数据信息进行计算处理及存储；其中数据采集组和上位机通过通讯转换装置实现通信连接。
进一步的，还包括报警仪，所述报警仪与上位机连接，待测量数据超过阈值区间时，所述报警仪发出预警。
进一步的，所述通信连接包括有线连接和无线连接。
进一步的，所述数据采集组通过电缆与所述上位机通信连接；或，所述数据采集组通过蓝牙、电台、GPRS/3G/4G/5G或LoRa与所述上位机通信连接。
进一步的，所述上位机为智能手机、PC机或ipad。
进一步的，所述监测点组包括有多个监测点，多个监测点分别固定设置于沉井基础各个方向上。
进一步的，所述基准点组为沉井基础施工监测的坐标参考点，包括第一基准点和第二基准点，所述第一基准点设置于远离沉井基础一侧的稳定处，第二基准点设置于远离沉井基础另一侧的稳定处。
本发明的有益效果为：
本发明所提供的超大型沉井基础施工监测系统，智能采集沉井基础施工过程中监测点位置的倾斜、扭转、下沉速度、下沉位置、几何变形、结构应力、地基土压、泥面高程等参数，同时结合全站仪校核测量，避免了自动监测异常数据干扰沉井状态评判，再通过自动化的沉井监测数据分析处理，在监测数据的基础上实现即时监测、自动预警，可更好的用于指导现场施工，确保施工质量与安全。
附图说明
图1为本发明所述超大型沉井基础施工监测系统结构示意图；
图2为本发明所述超大型沉井基础施工监测系统现场应用示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种超大型沉井基础施工监测系统，如图1所示，主要包括数据采集组和上位机。
数据采集组，用于采集监测点组和基准点组的数据信息，同时还包括校核测量监测点组的数据信息。
具体的，所述监测点组包括有多个监测点，分别固定设置于沉井基础各个方向上，并通过沉井结构应力采集组件、沉井几何姿态采集组件和沉井控制参数采集组件采集所述监测点组的数据信息。如所述沉井结构应力采集组件包括布置在沉井底部钢壳上的钢板应变计、布置在沉井底部的钢筋应变计及混凝土应变计，分别用于测量包括钢板应力、钢筋应力和混凝土应力在内的沉井结构应力；所述沉井几何姿态采集组件包括设置在沉井四个角点的北斗或GPS定位器、设置在沉井顶部的自动挠度仪，分别用于测量平面扭转、沉井中心偏位、沉井四角高差、沉井挠度在内的几何姿态；所述沉井控制参数采集组件包括设置在沉井内部用于监测刃脚埋深的3D声呐装置、布置在沉井底部及井壁四周的土压力盒以及安装在沉井内外侧的激光液位计及渗压计，分别用于测量刃脚埋深、下沉系数和沉井内外水位差在内的沉井控制参数。
参考图1和图2，基准点组的数据信息通过全站仪采集，所述基准点组为沉井基础施工监测的坐标参考点，包括第一基准点和第二基准点，所述第一基准点设置于远离沉井基础一侧的稳定处，第二基准点设置于远离沉井基础另一侧的稳定处。所述全站仪周期性测量基准点组的数据信息并校核测量监测点组的数据信息。
上位机，用于接收数据采集组的数据信息，并对所采集的数据信息进行计算处理及存储，实时解算出沉井基础施工过程中监测点位置的倾斜、扭转、下沉速度、下沉位置、几何变形、结构应力、地基土压、泥面高程等数据信息。
进一步的，还包括报警仪，所述报警仪与上位机连接，待测量数据超过阈值区间时，所述报警仪发出预警。
数据采集组和上位机通过通讯转换装置实现通信连接，所述通信连接包括有线连接和无线连接。如所述数据采集组通过电缆与所述上位机通信连接；或，所述数据采集组通过蓝牙、电台、GPRS/3G/4G/5G或LoRa与所述上位机通信连接。所述上位机可选为智能手机、PC机或ipad，一方面可实时接收现场测量端的数据信息，对现场测量端进行参数配置，另一方面自动的周期性地发送控制指令给现场测量端的全站仪。数据采集组周期性的测量基准点组、监测点组，后经上位机可解算出监测点的三维方向上的变化数据，通过监测点三维方向上的变化数据实时解算出沉井基础施工过程中监测点位置的倾斜、扭转、下沉速度、下沉位置、几何变形、结构应力、地基土压、泥面高程等数据信息，并配以超限预警、超限报警、图形化显示等功能。
本发明的测量过程及原理如下：
首先结合实际大型沉井基础施工现场的具体方便需要，选择施工监测坐标，安装好各监测点的数据采集组件；然后，在远程控制端的上位机控制下，完成全站仪的方位角置北，建立施工监测空间坐标系；坐标系确定好后，完成对基准点组、监测点组的初始位置的学习测量，并把初始位置学习数据存入数据库；后对现场测量端进行参数配置，包括设置监测频率、监测预警值等；待大型沉井基础施工监测装置完成监测点组初始位置学习测量、监测参数配置完成后，监测装置投入运行开始自动监测；上位机实时接收各监测点的数据信息，另一方面上位机自动的周期性地发送控制指令给现场测量端的全站仪，通过数据采集组的数据信息，上位机可解算出监测点的三维方向上的变化数据，通过监测点组三维方向上的变化数据实时解算出大型沉井基础下沉施工过程中监测点组位置的倾斜、扭转、下沉速度、下沉位置、几何变形、结构应力、地基土压、泥面高程等数据信息；同时全站仪周期性的测量基准点、监测点的三维坐标，并与初始位置坐标数据相比较，同样通过上位机解算出监测点的三维方向上的变化数据，通过监测点组三维方向上的变化数据实时解算出大型沉井基础下沉施工过程中监测点组位置的倾斜、扭转、下沉速度、下沉位置、几何变形等数据信息，进行校核测量，从而避免数据采集组自动监测的异常数据干扰沉井状态评判，最终配以超限预警、超限报警、图形化显示功能，以用于指导现场施工，确保施工质量与安全。
本发明所提供的超大型沉井基础施工监测系统，智能采集几何变形、结构应力、地基土压、泥面高程等参数，同时结合全站仪校核测量，避免了自动监测异常数据干扰沉井状态评判，再通过自动化的沉井监测数据分析处理，在沉井下沉施工中实现测点保护，在沉井接高施工中实现测点无缝转接，在监测数据的基础上实现即时监测、自动预警。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超大型沉井基础施工监测系统，其特征在于，包括：
数据采集组，用于采集监测点组的数据信息，包括沉井结构应力采集组件、沉井几何姿态采集组件和沉井控制参数采集组件；其中所述沉井结构应力采集组件包括布置在沉井底部钢壳上的钢板应变计、布置在沉井底部的钢筋应变计及混凝土应变计，所述沉井几何姿态采集组件包括设置在沉井四个角点的北斗或GPS定位器、设置在沉井顶部的自动挠度仪，所述沉井控制参数采集组件包括设置在沉井内部用于监测刃脚埋深的3D声呐装置、布置在沉井底部及井壁四周的土压力盒以及安装在沉井内外侧的激光液位计及渗压计；所述数据采集组还包括全站仪，所述全站仪周期性测量基准点组的数据信息并校核测量监测点组的数据信息，其中所述基准点组固定设置于远离所述沉井基础的稳定处；
上位机，用于接收数据采集组的数据信息，并对所采集的数据信息进行计算处理及存储；其中数据采集组和上位机通过通讯转换装置实现通信连接。
2.根据权利要求1所述的超大型沉井基础施工监测系统，其特征在于，还包括报警仪，所述报警仪与上位机连接，待测量数据超过阈值区间时，所述报警仪发出预警。
3.根据权利要求1所述的超大型沉井基础施工监测系统，其特征在于，所述通信连接包括有线连接和无线连接。
4.根据权利要求3所述的超大型沉井基础施工监测系统，其特征在于，所述数据采集组通过电缆与所述上位机通信连接；或，所述数据采集组通过蓝牙、电台、GPRS/3G/4G/5G或LoRa与所述上位机通信连接。
5.根据权利要求1所述的超大型沉井基础施工监测系统，其特征在于，所述上位机为智能手机、PC机或ipad。
6.根据权利要求1所述的超大型沉井基础施工监测系统，其特征在于，所述监测点组包括有多个监测点，多个监测点分别固定设置于沉井基础各个方向上。
7.根据权利要求1所述的超大型沉井基础施工监测系统，其特征在于，所述基准点组为沉井基础施工监测的坐标参考点，包括第一基准点和第二基准点，所述第一基准点设置于远离沉井基础一侧的稳定处，第二基准点设置于远离沉井基础另一侧的稳定处。
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