CN115638758A - 一种沉管隧道水平位移监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种沉管隧道水平位移监测方法，其步骤如下：步骤一：布设监测点；步骤二：安装监测传感器；在接合腔内左右两侧分别对称安装左位移传感器、右位移传感器，在接合腔内上下两侧分别对称安装上位移传感器、下位移传感器；步骤三：管节二首端位移监测；步骤四：管节二尾端位移监测。本发明监测精度高，监测精度可达mm级；无需人工监测，可实时监测数据，节省大量的人工成本；通过系统全自动计算，无需人工处理数据，不会产生粗差，不会产生误报警等情况；能实时反映出沉管的位移情况，实时保障沉管的结构安全。

Description

一种沉管隧道水平位移监测方法

技术领域

本发明涉及沉管隧道施工领域，尤其涉及一种沉管隧道水平位移监测方法。

背景技术

目前沉管隧道水平位移监测主要方法为采用全站仪人工进行观测，采用全站仪人工监测有以下缺点：

监测时间长，沉管位移监测需在洞外布设稳定的监测基准点，沉管监测时，均需采用支导线的形式从洞外引至管节内，再进行沉管位移监测，监测时间较长。随着沉管的安装，沉管进洞导线的里程增加，以大连湾海底隧道工程中沉管安装为例，安装至E15管节时，洞外至暗埋段长度大约500m，沉管内为2700m，总计3200m，进洞导线时间约8h，位移监测时间约3h，外业工作量大，监测外业作业时间较长。

监测精度低，沉管位移监测进洞导线均为支导线，导线精度受管节长度的影响，仍以上述E15管节为例，在左右行车道均布设交叉支导线的情况下，分析进洞导线E15管节横向误差约为7mm，无法精确反应管节的位移情况；另外，受管内粉尘、湿度大等恶劣作业环境的影响，造成管节位移监测时全站仪测量误差偏大。

数据分析计算量大，采用全站仪测量，人工进行数据的分析工作，分析数据量较大，易产生粗差，数据异常导致报警错误。

无法实时反映出沉管位移的情况，无法实时保证沉管结构的安全。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种沉管隧道水平位移监测方法，以解决类似上述情况中的问题，丰富沉管隧道水平位移监测手段，提高沉管隧道水平位移的检测精度。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种沉管隧道水平位移监测方法，其步骤如下：

步骤一：布设监测点；

监测点布设在相邻安装的管节一和管节二的接合腔内；

步骤二：安装监测传感器；

在接合腔内左右两侧分别对称安装左位移传感器、右位移传感器，在接合腔内上下两侧分别对称安装上位移传感器、下位移传感器；

步骤三：管节二首端位移监测；

根据上位移传感器和下位移传感器的测量数值，得出管节二平移的△x和△y的数值，即：

管节二首端纵向位移为：X_首=△x；

管节二首端横向位移为：Y_首=△y；

步骤四：管节二尾端位移监测；

管节二旋转角度为α，左位移传感器测量数值为x1，右位移传感器测量数值为x2，左位移传感器和右位移传感器平面间距为a，管节二长度为b，即：

α=arcsin（（ x1 -x2）/a）；

管节二尾端纵向位移为：X_尾=△x；

管节二尾端横向位移为：Y_尾=△y+ b×sinα。

特别的，左位移传感器和右位移传感器安装在接合腔左右侧壁中部。

特别的，上位移传感器和下位移传感器安装在接合腔上下侧壁中部。

特别的，左位移传感器、右位移传感器、上位移传感器、下位移传感器与施工处的后台数据处理中心连接。

特别的，还包括报警终端，报警终端与后台数据处理中心连接。

特别的，左位移传感器、右位移传感器、上位移传感器、下位移传感器、报警终端与后台数据处理中心无线连接。

本发明的有益效果是：本发明通过设置上下左右四个位移传感器，以及管节首端和尾端的位移计算公式，使得监测精度高，位移计监测精度可达mm级；无需人工监测，可实时监测数据，节省大量的人工成本；通过系统全自动计算，无需人工处理数据，不会产生粗差，不会产生误报警等情况；能实时反映出沉管的位移情况，实时保障沉管的结构安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的左位移传感器和右位移传感器位置示意图；

图3为本发明监测管节二位移示意图；

图4为图3中A处放大示意图；

图5为图3中B处放大示意图；

图中：1-管节一；2-管节二；3-接合腔；4-左位移传感器；5-右位移传感器；6-上位移传感器；7-下位移传感器；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

如图1-图5所示，一种沉管隧道水平位移监测方法，其步骤如下：

步骤一：布设监测点；

监测点布设在相邻安装的管节一1和管节二2的接合腔3内；

步骤二：安装监测传感器；

在接合腔3内左右两侧分别对称安装左位移传感器4、右位移传感器5，在接合腔3内上下两侧分别对称安装上位移传感器6、下位移传感器7；

左位移传感器4和右位移传感器5安装在接合腔3左右侧壁中部，上位移传感器6和下位移传感器7安装在接合腔3上下侧壁中部，左位移传感器、右位移传感器、上位移传感器、下位移传感器与施工处的后台数据处理中心连接，施工处还安装有报警终端，报警终端与后台数据处理中心连接，左位移传感器、右位移传感器、上位移传感器、下位移传感器、报警终端与后台数据处理中心无线连接；

步骤三：管节二2首端位移监测；

管节二2的位移情况可以拆分为管节二2的平移及管节二2的旋转两部分，管节二2首端的位移仅需考虑管节二2的平移部分；沿管节二2里程方向的位移为纵向位移，沿管节二2宽度方向的位移为横向位移。

管节二2的平移通过上位移传感器6和下位移传感器7进行测量，根据上位移传感器6和下位移传感器7的测量数值，得出管节二2平移的△x和△y的数值，即：

管节二2首端纵向位移为：X_首=△x；

管节二2首端横向位移为：Y_首=△y；

步骤四：管节二2尾端位移监测；

管节二2尾端的位移需考虑管节二2的平移及旋转两部分，管节二2的旋转体现在管节二2的左右两侧的位移传感器数据不一致，从而得知管节二2旋转；

假定管节二2旋转角度为α，左位移传感器4测量数值为x1，右位移传感器5测量数值为x2，左位移传感器4和右位移传感器5平面间距为a，管节二2长度为b，即：

α=arcsin（（ x1 -x2）/a）；

管节二2尾端纵向位移为：X_尾=△x；

管节二2尾端横向位移为：Y_尾=△y+ b×sinα。

由此，在上下左右四个位移传感器的作用下便于实时监测沉管位移情况，并将数据传输至后台数据处理中心进行计算，若超出规定范围，则报警终端发出警报，以便及时修正。

本发明通过设置上下左右四个位移传感器，以及管节首端和尾端的位移计算公式，使得监测精度高，位移监测精度可达mm级；无需人工监测，可实时监测数据，节省大量的人工成本；通过后台数据处理中心的系统全自动计算，无需人工处理数据，不会产生粗差，不会产生误报警等情况；能实时反映出沉管的位移情况，实时保障沉管的结构安全。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种沉管隧道水平位移监测方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：布设监测点；

监测点布设在相邻安装的管节一（1）和管节二（2）的接合腔（3）内；

步骤二：安装监测传感器；

在接合腔（3）内左右两侧分别对称安装左位移传感器（4）、右位移传感器（5），在接合腔（3）内上下两侧分别对称安装上位移传感器（6）、下位移传感器（7）；

步骤三：管节二（2）首端位移监测；

根据上位移传感器（6）和下位移传感器（7）的测量数值，得出管节二（2）平移的△x和△y的数值，即：

管节二（2）首端纵向位移为：X_首=△x；

管节二（2）首端横向位移为：Y_首=△y；

步骤四：管节二（2）尾端位移监测；

管节二（2）旋转角度为α，左位移传感器（4）测量数值为x1，右位移传感器（5）测量数值为x2，左位移传感器（4）和右位移传感器（5）平面间距为a，管节二（2）长度为b，即：

α=arcsin（（ x1 -x2）/a）；

管节二（2）尾端纵向位移为：X_尾=△x；

管节二（2）尾端横向位移为：Y_尾=△y+ b×sinα。

2.根据权利要求1所述的一种沉管隧道水平位移监测方法，其特征在于，左位移传感器（4）和右位移传感器（5）安装在接合腔（3）左右侧壁中部。

3.根据权利要求2所述的一种沉管隧道水平位移监测方法，其特征在于，上位移传感器（6）和下位移传感器（7）安装在接合腔（3）上下侧壁中部。

4.根据权利要求3所述的一种沉管隧道水平位移监测方法，其特征在于，左位移传感器（4）、右位移传感器（5）、上位移传感器（6）、下位移传感器（7）与施工处的后台数据处理中心连接。

5.根据权利要求4所述的一种沉管隧道水平位移监测方法，其特征在于，还包括报警终端，报警终端与后台数据处理中心连接。

6.根据权利要求5所述的一种沉管隧道水平位移监测方法，其特征在于，左位移传感器（4）、右位移传感器（5）、上位移传感器（6）、下位移传感器（7）、报警终端与后台数据处理中心无线连接。

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