[發明專利]一種盾構隧道扭轉變形監測系統及其方法

在審

• 申請號: 202211275181.X
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115839703A
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 劉穎彬;廖少明;王永志;劉浩;門燕青;楊魏隆
• 申請（專利權）人: 同濟大學;濟南軌道交通集團有限公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;G01C9/02;H04L67/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 廖程

本發明涉及一種盾構隧道扭轉變形監測系統及其方法，該系統包括測斜裝置，測斜裝置與數據采集終端連接，數據采集終端通過網絡傳輸模塊連接至云端，云端連接有客戶端，測斜裝置沿著盾構隧道的兩側腰部進行鋪設安裝，用于實時測量傾角數據；數據采集終端用于將測量的傾角數據通過網絡傳輸模塊上傳至云端；云端根據接收的傾角數據，計算得到對應的豎向位移和扭轉變形數據，并傳輸至客戶端進行展示。與現有技術相比，本發明針對受擾動的盾構隧道，能夠實時自動可靠地檢測盾構隧道扭轉變形情況，且減少了人力和資金的成本，具有操作簡單的優點，有利于提高隧道的施工控制效果。

技術領域

本發明涉及地鐵隧道安全監測技術領域，尤其是涉及一種盾構隧道扭轉變形監測系統及其方法。

背景技術

隨著城市軌道交通的發展，盾構隧道的應用越來越廣泛。盾構隧道是在縱向及環向通過螺栓將管片拼接而成的筒體結構，由于接頭和管片的剛度差異較大，隧道整體剛度在接縫處會有較大的削弱。外部作用可能會導致盾構隧道產生縱向不均勻沉降，甚至縱向不均勻扭轉。盾構隧道不均勻扭轉往往伴隨著外部非對稱荷載的出現而產生，這種非對稱荷載來源包括附近土體開挖、地面偏載作用、地裂縫以及附近車站不均勻沉降的帶動等工況下。

盾構隧道在受到非對稱荷載的擾動作用后，將呈現非對稱且不斷變化的特性，極易產生斷面扭轉變形及縱向相對扭轉，這會對隧道結構受力以及地鐵營運安全產生不利影響，因此有必要對盾構隧道的扭轉變形進行有效監測。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種盾構隧道扭轉變形監測系統及其方法，針對受擾動的盾構隧道，能夠實時自動可靠地檢測盾構隧道扭轉變形情況。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種盾構隧道扭轉變形監測系統，包括測斜裝置，所述測斜裝置與數據采集終端連接，所述數據采集終端通過網絡傳輸模塊連接至云端，云端連接有客戶端，所述測斜裝置沿著盾構隧道的兩側腰部進行鋪設安裝，用于實時測量傾角數據；

所述數據采集終端用于將測量的傾角數據通過網絡傳輸模塊上傳至云端；

所述云端根據接收的傾角數據，計算得到對應的豎向位移和扭轉變形數據，并傳輸至客戶端進行展示。

進一步地，所述測斜裝置包括導管，所述導管固定于盾構隧道的拱腰位置，所述導管內設置有用于測量導管傾角數據的傾角傳感器。

進一步地，所述導管的兩端通過固定架連接安裝于盾構隧道的拱腰位置。

進一步地，所述固定架上連接安裝有固定螺栓。

進一步地，所述客戶端包括但不限于手機、電腦、平板。

一種盾構隧道扭轉變形監測方法，包括以下步驟：

S1、針對盾構隧道受擾動區域進行劃分，確定出主要監測區域以及擾動區域外的基準點；

S2、進一步確定加密布置點區域以及各測斜裝置中導管的長度；

S3、在盾構穿越之前，沿著盾構隧道兩側拱腰位置分別布置安裝測斜裝置；

S4、各測斜裝置實時測量相應導管的傾角數據，并傳輸至數據采集終端，再通過網絡傳輸模塊上傳至云端；

S5、云端根據接收的傾角數據，計算得到隧道的豎向位移和扭轉變形數據，并傳輸至客戶端進行展示。

進一步地，所述步驟S1中主要監測區域具體為開挖隧道兩側6倍既有隧道直徑D的范圍、總長度為12D；

所述基準點具體為開挖隧道兩側7D范圍的邊界點。

進一步地，所述主要監測區域與基準點之間通過兩個導管相連接。

進一步地，所述步驟S2具體包括以下步驟：