CN215367322U - 一种融合监测信息的边坡施工控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及道路工程技术领域，尤其是一种融合监测信息的边坡施工控制系统，包括GNSS设备、监测桩、基准桩、特征点标记装置，激光扫描全站仪，其中监测桩布置在边坡的顶点位置以监测边坡的顶点位移，GNSS设备与监测桩之间信号连接，特征点标记装置设置在边坡的顶点以下的边坡各施工区块内，激光扫描全站仪朝向特征点标记装置并以其为特征点获取位移数据，基准桩布置在边坡的外侧且与GNSS设备相信号连接。本实用新型的优点是：对施工过程中的施工状态、施工顺序及速率进行实时调整，弥补了原有施工模式的盲目性、随意性和不确定性，实现了监测信息反馈与施工的有效性、时效性，对于边坡施工的安全控制具有重大意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及道路工程技术领域，尤其是一种融合监测信息的边坡施工控制系统。
背景技术
传统的边坡工程建设存在一些隐患，首先在勘察设计阶段，依靠工程地质调研与专家经验难以完全探明隐藏在地下的边坡岩土体的工程性质，以此为依据所制定的施工进度及开挖顺序，具有一定的盲目性与不合理性。具体到施工环节，以爆破或机械开挖为主的施工工艺是一个应力、应变场不断调整的过程，调整的过程导致坡体内形成卸荷松弛带，卸荷带内岩土体的力学性质随着边坡的蠕变逐渐弱化，这些由施工过程造成的对边坡原有结构的扰动通常具有不确定性和随意性，这又进一步加剧了边坡施工过程中的安全隐患。随着科学技术的进步，边坡监测手段逐渐发展并完善，使实时获取边坡变形状态成为可能，但目前仍缺乏与之相适应的边坡施工过程控制方法。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种融合监测信息的边坡施工控制系统，通过对边坡信息进行监测并对检测信息进行计算与分析，合理反馈并应用于边坡施工的动态管理，使施工过程更加准确和安全，实现边坡施工过程的动态控制和风险防范。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
一种融合监测信息的边坡施工控制系统，其特征在于：包括GNSS设备、监测桩、基准桩、特征点标记装置，激光扫描全站仪，其中所述监测桩布置在边坡的顶点位置以监测所述边坡的顶点位移，所述GNSS设备与所述监测桩之间信号连接，所述特征点标记装置设置在所述边坡的顶点以下的边坡各施工区块内，所述激光扫描全站仪朝向所述特征点标记装置并以其为特征点获取位移数据，所述基准桩布置在所述边坡的外侧且与所述GNSS设备之间信号连接。
所述监测桩和所述基准桩均由蓄电池箱、太阳能板、GNSS基站以及避雷针构成，其中所述GNSS基站与所述GNSS设备相信号连接，所述太阳能板与所述蓄电池箱电性连接，所述避雷针设置在GNSS基站一侧。
所述特征点标记装置为反光棱镜或放光贴纸。
在所述边坡的一侧还设置有观测基准点，所述观测基准点与所述激光扫描全站仪相配合作为其基准。
本实用新型的优点是：对施工过程中的施工状态、施工顺序及速率进行实时调整，弥补了原有施工模式的盲目性、随意性和不确定性，实现了监测信息反馈与施工的有效性、时效性，对于边坡施工的安全控制具有重大意义；结构简单合理，施工方便，适于推广。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中GNSS监测基站的结构示意图；
图3为本实用新型的控制方法流程图；
图4为本实用新型中施工风险评价指标图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-4所示，图中标记1-11分别表示为：激光扫描全站仪1、特征点标记装置2、基准桩3、监测桩4、定位卫星5、观测基准点6、基站7、蓄电池箱8、太阳能板9、GNSS基站10、避雷针11。
实施例：如图1所示，本实施例中融合监测信息的边坡施工控制系统包括GNSS设备、监测桩3、基准桩4、特征点标记装置2，激光扫描全站仪1。其中GNSS设备为定位卫星5，监测桩3布置在边坡的顶点位置以监测边坡的顶点位移，定位卫星5与监测桩3之间信号连接，特征点标记装置2设置在边坡的顶点以下的各施工区块内，激光扫描全站仪1朝向特征点标记装置并以其为特征点2获取位移数据，基准桩3布置在边坡的外侧且与定位卫星5之间信号连接。在边坡的一侧还布置有观测基准点6，观测基准点6作为激光扫描全站仪1的基准。
如图2所示，基准桩3和监测桩4的结构相同，其主体为基站7，具体包括蓄电池箱8、太阳能板9、GNSS基站10以及避雷针11构成，其中GNSS基站10与定位卫星5相信号连接，太阳能板9与蓄电池箱8电性连接以为其蓄能，蓄电池向8则连接GNSS基站10为其供电，避雷针11设置在GNSS基站10一侧以提高监测时的安全性。
本实施例在具体实施时，应用本实施例中融合监测信息的边坡施工控制系统可对边坡施工进行监测并根据监测结果可对施工过程中的施工状态、施工顺序及速率进行实时调整，弥补了原有施工模式的盲目性、随意性和不确定性，实现了监测信息反馈与施工的有效性、时效性，对于边坡施工的安全控制具有重大意义。
具体而言，如图3所示，包括如下步骤：
步骤一：提出边坡施工风险评估指数，基于该指数进行施工区块划分，作为后续施工过程（即开挖过程）的独立单元；
步骤二：于边坡顶点进行边坡顶点位移监测，使用GNSS（Global NavigationSatellite System，全球导航卫星系统）设备，即定位卫星5，用于获取边坡顶点位移数据；
步骤三：顶点以下各施工区块交汇点进行特征点位移监测，其数量（即布设密度）由施工区块数量决定，使用激光扫描全站仪1获取各特征点位移数据；
步骤四：融合边坡顶点与各区块特征点位移数据，通过可靠度法判断边坡整体稳定状态，在进行边坡失稳风险预警的同时，决定边坡总体施工状态；
步骤五：整合某一施工区块各特征点位移数据，通过可靠度法判断该区块的稳定状态，用不同颜色的色块表示，带有特定信息的色块指导各个施工区块的施工顺序及施工进度。
在本实施例中，如图4所示，边坡施工风险评估指数由指标打分法构成，包括5个一级指标和12个二级指标，其中一级指标包括生产规模、地层岩性、工程环境、工程作用、灾害损失。
在本实施例中，生产规模的二级指标包括边坡高度、边坡坡率，地层岩性的二级指标包括岩土体力学参数、岩体结构面，工程环境的二级指标包括地应力、地震烈度、降雨量及地下水，工程作用的二级指标包括开挖强度、支护力度、排水能力，灾害损失的二级指标包括自然灾害、周边环境。
在本实施例中，施工区域的划分根据边坡施工风险评估指数确定。施工风险评估指数越低，对应的施工区块划分越细，所对应面积越小。
在本实施例中，监测方式包括GNSS定位系统和三维激光扫描仪系统。将两种设备结合在一起，对边坡施工安全进行动态控制，具体安装步骤如下：
（1）在边坡附近较完整基岩上开挖边长不小于50×50cm、深度不小于60cm的基坑，基坑底面和四壁要求平整，将基准桩3竖直放入，浇筑混凝土加固，桩上安装固定GNSS基站10；
（2）坡面顶端开挖边长不小于50×50cm、深度不小于60cm的基坑，基坑底面和四壁要求平整，将监测桩4竖直放入，浇筑水泥混凝土加固，桩上安装GNSS基站10；
（3）在被监测边坡各个施工区块的边界点和交汇点布设作为特征点标记装置2的反光贴片或反光棱镜，做监测特征点使用；
（4）在附近区域选取地基坚实稳定且利于标识长期保存的地点，安装作为观测基准点6的放光棱镜，激光扫描全站仪1的工作基点则选设在靠近监测区域且便于联测基准点的稳定区域。
在本实施例中，监测方式包括GNSS定位系统和三维激光扫描仪系统。具体监测方式及监测频率如下：
（1）在基准桩3和监测桩4上安装GNSS基站10及配套太阳能供电系统，经过组网调试后，即可以进行位移实时监测，为避免过高的采样频率造成数据冗余，将监测频率（采样频率）宜定为1次/天；
（2）在工作基点架设激光扫描全站仪1，对边坡监测区域进行精细扫描，获取整体位移的点云数据，并提取监测特征点的位移值，监测频率宜定为2-3次/月。
在本实施例中，顶点位移与特征点位移融合以误差分析原理为主，边坡整体稳定性计算方法为：
其中：F为边坡的整体稳定性；
在本实施例中，边坡的稳定状态变化ΔF>0，继续保持当前施工状态；ΔF<0，停止施工直至ΔF>0。
在本实施例中，边坡区块颜色信息取决于三维扫描点云数据计算的Hausdorff数。色块信息可由4种颜色组成，分别为蓝色、黄色、橙色、红色。施工顺序由区域色块信息的位置决定，施工速率由区域色块的颜色变化及深浅决定。
虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。
Claims (4)
1.一种融合监测信息的边坡施工控制系统，其特征在于：包括GNSS设备、监测桩、基准桩、特征点标记装置，激光扫描全站仪，其中所述监测桩布置在边坡的顶点位置以监测所述边坡的顶点位移，所述GNSS设备与所述监测桩之间信号连接，所述特征点标记装置设置在所述边坡的顶点以下的边坡各施工区块内，所述激光扫描全站仪朝向所述特征点标记装置并以其为特征点获取位移数据，所述基准桩布置在所述边坡的外侧且与所述GNSS设备之间信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种融合监测信息的边坡施工控制系统，其特征在于：所述监测桩和所述基准桩均由蓄电池箱、太阳能板、GNSS基站以及避雷针构成，其中所述GNSS基站与所述GNSS设备相信号连接，所述太阳能板与所述蓄电池箱电性连接，所述避雷针设置在GNSS基站一侧。
3.根据权利要求1所述的一种融合监测信息的边坡施工控制系统，其特征在于：所述特征点标记装置为反光棱镜或放光贴纸。
4.根据权利要求1所述的一种融合监测信息的边坡施工控制系统，其特征在于：在所述边坡的一侧还设置有观测基准点，所述观测基准点与所述激光扫描全站仪相配合作为其基准。
Priority Applications (1)
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| CN202022296732.3U CN215367322U (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 一种融合监测信息的边坡施工控制系统 |
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| CN202022296732.3U CN215367322U (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 一种融合监测信息的边坡施工控制系统 |
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| CN202022296732.3U Active CN215367322U (zh) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | 一种融合监测信息的边坡施工控制系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114396084A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-26 | 王子健 | 一种边坡测绘定位校准装置及其使用方法 |
| CN116147481A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-05-23 | 中交第三航务工程局有限公司 | 基于三维激光扫描仪的冲刷坑测量及数据处理方法 |
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- 2020-10-15 CN CN202022296732.3U patent/CN215367322U/zh active Active
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