[發明專利]一種盾構隧道管片表面伸縮變形量測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202110930650.6
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113686254A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 肖明清;薛光橋;王少鋒
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;E21F17/18
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 鄭飛

一種盾構隧道管片表面伸縮變形量測量方法及裝置，所述方法包括：步驟1，在管片拼裝前，測量計算管片上兩測量標志點之間的弦長L_前；步驟2，根據隧道施工組織安排，完成被測量管片的拼裝，直至管片變形穩定；步驟3，在管片變形穩定后，再次測量計算管片上兩測量標志點之間的弦長L_后；步驟4，基于L_前和L_后的差值，計算得出被測量管片拼裝前后的伸縮變形值。本發明取消了大量預埋高精度的基點的做法，極大方便了施工，并降低了工程造價，可對建成后盾構隧道任意管片進行測量，適用范圍更加廣泛。

技術領域

本發明涉及隧道工程領域，具體涉及一種盾構隧道管片表面伸縮變形量測量方法及裝置。

背景技術

盾構法隧道采用管片拼裝式襯砌結構，對其結構受力狀態進行監測是保證運營安全的重要手段。目前結構受力監測有兩種途徑：

1、利用管片內預埋傳感器的方法測量，該方法存在以下問題：

1)難以對最危險、最需要監測的部位進行監測，設計中，一般根據隧道所處地質條件、周邊環境條件、遠期規劃條件等因素，選取設計過程中認為最不利、最危險的部位進行監測，在該部位的管片內預埋好水土壓力、鋼筋應力、混凝土應力、螺栓應力等測試元器件，現場拼裝后即可進行監測。但從結構長久健康來看，對結構內力，真正最危險、最需要長久監測的斷面往往是施工中因各種原因引起的沉降或上浮、開裂、嚴重錯臺的部位(簡稱“缺陷部位”)，或者是施工后周邊環境發生較大改變的部位(簡稱“環境變化部位)，由于施工因素具有隨機性，這些“缺陷部位”位置難以預料，環境改變因素也因規劃變化或各種特殊原因同樣難以預料，因而也難以進行元器件預埋。

2)預埋傳感器電子元件易老化，成活率低下，長期穩定性等較差，且基本上無法實現更換。

3)難以實現全隧道斷面預埋元器件監測。一般情況下僅對少數不利斷面預埋元器件監測，對所有管片都預埋的成本非常高，工程量大。

2、利用非預埋式監測技術，例如激光自動跟蹤儀測量、圖像測量與識別技術等。該方法需對隧道管片表面的伸縮變形量進行測量，這種測量精度要求非常高，需要達到0.02mm左右，現有測量方法存在以下技術問題：

1)對于激光自動跟蹤儀測量，優點是精度高，缺點是：①需要大量預埋高精度測量所用的基點，預埋工作量大，造價高；②每次測量工序復雜，需要有足夠的通視條件，現場實施十分困難。

2)圖像測量與識別技術，在高精度測量方面的應用具有較好的效果，精度可達0.002mm，缺點是測量精度與單次測量面積成反比，即測量面積越大則精度越低，因此一次采集范圍很小。對于大尺寸構件的測量通常采用圖像拼接方法，即通過對大尺寸構件的局部采集具有重疊區域的數個圖像，采用基于區域相關或者特征相關的拼接算法實現圖像拼接，根據圖像算法得到構件的幾何參數，對于盾構隧道管片這類大型構件，其管片塊弧長可達5m以上，該方法過程中需要移動拍照設備，進行多次拍照，圖像精度受到設備移動、拼接算法等因素影響，精度無法保證0.02mm。

發明內容

鑒于現有技術中存在的技術缺陷和技術弊端，本發明實施例提供克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種盾構隧道管片表面伸縮變形量測量方法及裝置，具體方案如下：

作為本發明的第一方面，提供一種盾構隧道管片表面伸縮變形量測量方法，所述方法包括：

步驟1，在管片拼裝前，測量計算管片上兩測量標志點之間的弦長L_前；

步驟2，根據隧道施工組織安排，完成被測量管片的拼裝，直至管片變形穩定；

步驟3，在管片變形穩定后，再次測量計算管片上兩測量標志點之間的弦長L_后；