[發明專利]一種軟土已運營地鐵車站結構位移實時監測系統及測試方法

在審

• 申請號: 201710199881.8
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106871868A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 丁智;王達;張霄
• 申請（專利權）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01C15/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司33101
• 代理人: 張羽振

技術領域

本發明涉及地鐵車站基礎設施結構安全健康監測領域，具體而言是軟土已運營地鐵車站結構位移實時監測系統及測試方法。

背景技術

隨著我國城市化進程不斷加快，城市人口越來越多，這給城市交通帶來了巨大的壓力，地鐵因其快速、便捷、載客量大的優勢而應運得到推廣應用。目前各大城市都在大力建設地鐵，根據軌道交通中長期發展規劃，十二五期間，將建設2500公里的軌道交通線路，十三五期間將建設3000公里，到十三五末，全國軌道交通運營里程將達到7000公里，然而目前國內地鐵建設多呈現“重建不重養”的現狀，尤其在我國地鐵建設尚屬發展中階段，這會給地鐵的日后運營及周圍建筑的穩定埋下安全隱患。

現代地鐵隧道數量多、相互交叉以及高密集等特點對地鐵施工提出了嚴格的要求，現代軌道交通運營速度不斷提高，地鐵對軌道的動力作用越來越大，這又對軌道行車安全提出了更高的要求。并且隨著城市化的推進，地鐵口的地塊成為房地產業的必爭之地，而在地鐵口進行工程建設，勢必對地鐵車站結構有所影響。因此，針對此類近地鐵工程項目建設對地鐵車站的影響研究相當重要。

目前對于軟土地鐵的監測多以監測盾構區間的變形監測為主，而對于地鐵車站的變形監測則比較少，因此有必要開發一套針對地鐵車站變形監測的系統及其測試方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種穩定性好、測量精度高、環境適應能力強的基于物聯網的軟土已運營地鐵車站結構位移實時監測系統及測試方法。

已運營暗挖山嶺地鐵隧道結構位移實時監測系統，包括位移監測機器人工作站、監測棱鏡和自動化監測遠程主機；所述位移監測機器人工作站由位移監測機器人、強制對中托架、電源通信箱、隧道內已有220V電源及相關電纜線組成；

所述監測棱鏡包括后視圓棱鏡和L形小棱鏡，所述L形小棱鏡安裝在地鐵的軌道板；所述后視圓棱鏡上下錯開安裝在襯砌處；位移監測機器人工作站通過后視圓棱鏡建立球坐標系作為監測控制網，并基于控制網坐標實時測量L形小棱鏡坐標變化；

所述位移監測機器人與電源通信箱內的通訊模塊相連，所述通訊模塊將實時球坐標無線反饋至計算機遠程端；

所述計算機遠程端包括：動態基準實時測量模塊，可用于遠程控制位移監測機器人的測量作業，亦可核查比對每個監測棱鏡的坐標位置；

變形點監測分析模塊，用于將位移監測機器人測量的球坐標轉換成三維坐標，計算道床沉降值、道床差異沉降值、道床水平位移、隧道水平收斂，并按時間順序整理存儲。

作為優選：所述電源通信箱包含一個通訊模塊、一個位移監測機器人電源適配器、一個通訊模塊電源適配器及其相應電纜線。

軟土已運營暗挖山嶺地鐵隧道結構位移實時監測系統的測試方法，包括如下步驟：

1)于地鐵車站軌行區內，安裝位移監測機器人工作站；

2)依據需要進行監測斷面的劃分，一側共2個基準后視斷面，每個基準后視斷面布設錯開的2個后視圓棱鏡；每個監測斷面僅布設2個L形小棱鏡于軌道兩側；后視圓棱鏡均布設于相接盾構區間的隧道兩腰位置，形成空間控制網；

3)第一次測量采集的初始值由人工依次操作位移監測機器人采集后視圓棱鏡坐標，繼而建立監測控制網，進行多個位移監測機器人聯合作業，再采集所有L形小棱鏡坐標；

4)導入第一次人工采集的坐標，通過計算機遠程端的動態基準實時測量模塊與隧道內通訊模塊的網絡連通，達到實時控制位移監測機器人監測的目的，而后續位移監測機器人監測成果也經由通訊模塊發送至計算機遠程端；

5)通過變形點監測分析模塊，查看經過自動換算的監測小棱鏡坐標；變形點監測分析模塊可以將位移監測機器人反饋得到的監測小棱鏡水平角、豎直角及斜距等球坐標換算為三維坐標；

6)將得到的模塊自動換算的三維坐標進行人工換算成各個監測項目的指標數值，所述監測項目包括道床沉降、道床差異沉降、道床水平位移。

本發明的有益效果主要表現在：(1)測試場地不需要人員駐守，為自動化測量；(2)監測機器人的有效測量長度大，涵蓋多個傳統位移測量項目；(3)多點測量，點組位移組合比對可以分析得出整個地鐵車站的位移變化；(4)本軟土已運營地鐵車站結構位移實時監測系統通過計劃測量任務、即時測量任務等方式對地鐵隧道進行多點位實時監測，可以全天候、長時間的測試地鐵車站結構的位移狀況。

附圖說明

圖1為地鐵車站結構位移實時監測系統工作原理示意圖。

圖2為位移監測機器人工作站在地鐵車站的安裝布局示意圖。

圖3為位移監測機器人工作站的電源通信箱結構布局示意圖。