[发明专利]一种综合管廊信息预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于建设工程信息化技术领域，具体涉及一种综合管廊信息预警系统及方法。

背景技术

市政综合管廊的建设在我国还处于起步阶段，由于其独有的优势得到了越来越多设计人员的关注。传统管廊二维设计包含管廊平剖面图，完全由设计人员依靠想象绘制，由于管线众多且穿插频繁，会在调整管线标高时产生连锁反应，即调整一处碰撞又会产生新的碰撞，这种错误在二维设计中很容易被忽略。设计人员仅靠想象来设计绘制平剖面，极易出现错漏并造成施工过程中的困扰，即便设计人员思路清晰，复杂的二维图纸在汇报时也会带来困扰，业主无法快速理解设计人的意愿，造成沟通上的不便。

综合管廊传统建造过程信息化程度低，施工现场与设计技术人员相对脱节，对于施工现场出现的突发情况，技术人员无法及时获取信息进行处理，使得出现的工程问题无法及时解决，造成一定的损失。对于地下结构，由于技术人员难以获得地下情况，地基土层和结构的物理力学参数未知，造成施工质量难以保证，对出现的质量事故难以修复等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种综合管廊信息预警系统及方法。

本发明的技术方案是：

一种综合管廊信息预警系统，包括：

应变传感器：铺设在管廊垫层与地基土层之间，实时采集地基土层顶部的应变值；

应力传感器：铺设在管廊衬砌结构顶板上表面和下表面、管廊衬砌结构竖板内表面和外表面，实时采集管廊衬砌结构顶板的应力值和竖板的应力值；

土压力盒：安装在综合管廊施工开挖基坑底部和侧壁，实时采集基坑土压力值；

钢筋应力计：安装在管廊衬砌结构内的受力钢筋上，实时采集管廊衬砌结构的钢筋应力值；

水压力传感器：铺设在管廊垫层底部，实时采集管廊垫层的水压力值；

水位计：安装在管廊垫层底部，实时采集管廊垫层底部的地下水位；

计算机：根据建造工艺要求和建造场地条件建立地基土层三维模型、管廊垫层三维模型、管廊衬砌结构三维模型，将各三维模型拼装生成综合管廊整体三维模型，根据综合管廊施工过程中土压力值、地基土层顶部的应力值、管廊衬砌结构顶板的应力值和竖板的应力值、地基土层顶部的应变值、管廊衬砌结构的钢筋应力值，对综合管廊进行信息预警。

所述计算机中设有：

地基土层预警单元：建立基于数据驱动的地基土层三维模型，根据地基土的重度、含水率、内摩擦角、黏聚力，计算土压力理论值，施工过程中根据基坑土压力值对地基土层三维模型进行标识，数值越大标识的颜色越深，基坑土压力值超过土压力理论值时，则将地基土层三维模型中对应位置高亮显示预警；

管廊垫层预警单元：建立基于数据驱动的管廊垫层三维模型，根据采集的地基土层顶部的应变值，判断管廊垫层是否有应变值突变，是，则综合管廊有发生不均匀沉降的风险，在管廊垫层三维模型中的突变处高亮显示预警，并输出突变处位置信息，否则，没有发生不均匀沉降的风险；当管廊垫层某处地下水位超过管廊底部标高时，根据水压力值进行抗浮验算，若验算不合格，将该处在管廊垫层三维模型高亮显示预警，并输出位置信息；

管廊衬砌结构预警单元：根据管廊断面形状、仓位数目、沉降缝位置信息构建不同的基于数据驱动的管廊衬砌结构三维模型，管廊衬砌结构顶板的应力、竖板的应力、或者钢筋应力值超过设定阈值，则管廊衬砌结构三维模型相应部位高亮显示预警。

利用所述的综合管廊信息预警系统进行综合管廊信息预警的方法，包括：

建立地基土层三维模型、管廊垫层三维模型、管廊衬砌结构三维模型，将各三维模型拼装生成综合管廊整体模型；

地基土层施工过程中，根据地基土的重度、含水率、内摩擦角、黏聚力，计算土压力理论值，在综合管廊施工开挖基坑底部和侧壁安装土压力盒，实时采集基坑土压力值；地基土层施工过程中根据基坑土压力值对地基土层三维模型进行标识，数值越大标识的颜色越深；基坑土压力值超过土压力理论值时，则将地基土层三维模型中对应位置高亮显示预警，否则开展管廊垫层施工过程；

管廊垫层施工过程中，在管廊垫层与地基土层之间铺设应变传感器，在管廊垫层底部铺设水压力传感器、水位计，实时采集管廊垫层的水压力值、管廊垫层底部的地下水位；根据采集的地基土层顶部的应变值，判断管廊垫层是否有应变值突变，是，则综合管廊有发生不均匀沉降的风险，在管廊垫层三维模型中的突变处高亮显示预警，并输出突变处位置信息，否则，没有发生不均匀沉降的风险；