[发明专利]盾构施工地面沉降自动监测方法和系统

权利要求书

1.一种盾构施工地面沉降自动监测方法，其特征在于，包括：

在盾构始发之前，在施工变形区域以外的区域设置至少两个全站仪站点及后视参考点，沿隧道设计轴线的地表对应位置设置多个地面监测点，所述全站仪站点上全站仪的测程范围覆盖临近位置的所述地面监测点；

在盾构推进过程中，利用至少两个全站仪站点上的全站仪交替换站，跟随着盾构推进实时采集所述地面监测点的监测坐标；

结合设置所述地面监测点时的初始坐标，对所述监测坐标进行滤波处理，判断所述监测坐标是否符合对应的所述初始坐标，若符合则保存为沉降监测数据，否则予以剔除；

所述滤波处理为粗差滤波，若假设某个地面监测点A第N次的监测坐标为(X_n,Y_n,Z_n)，粗差滤波包括：

步骤1：若X_n＝Y_n＝Z_n＝0，则该第N次监测坐标含有粗差，不参与后续计算，按时间序列向前找到A点上一个无粗差监测坐标参与计算，并显示计算结果；否则进入步骤2；

步骤2：将该监测坐标与A点初始坐标(X₁,Y₁,Z₁)进行比较，计算平面偏差

步骤3：如果D_n≥1m，则该第N次监测坐标含有粗差，不参与后续计算，按时间序列向前找到A点上一个无粗差监测坐标参与计算；否则进入步骤4；

步骤4：将该监测坐标与A点初始坐标(X₁,Y₁,Z₁)进行比较，计算高程偏差ΔH＝Z_n-Z₁；

步骤5：如果ΔH≥±150mm，则该第N次监测坐标含有粗差，不参与后续计算，按时间序列向前找到A点上一个无粗差监测坐标参与计算；否则进入步骤6；

步骤6：计算第N次监测与第N-1次监测之间的时间间隔Δt＝t_n-t_n-1；

步骤7：与第N-1次测量A点高程H_n-1比较，如果Δt≥2h，则计算沉降变化速率进入步骤8；否则计算高程差Δh＝H_n-H_n-1进入步骤9；

步骤8：如果K≥±2.5mm/h，则该第N次监测坐标含有粗差，不参与后续计算，按时间序列向前找到A点上一个无粗差观测坐标参与计算；否则进入步骤10；

步骤9：如果Δh≥±6mm，则该第N次监测坐标含有粗差，不参与后续计算，按时间序列向前找到A点上一个无粗差观测坐标参与计算；否则进入步骤10；

步骤10：判断该第N次观测值为无粗差观测坐标，参与后续计算。

2.如权利要求1所述的盾构施工地面沉降自动监测方法，其特征在于，所述全站仪为扫描型全站仪，配合棱镜对所述地面监测点进行监测，所述棱镜放置在所述扫描型全站仪实时放样出的位置，供获取所述监测坐标。

3.如权利要求1所述的盾构施工地面沉降自动监测方法，其特征在于，在隧道管片的每环位置均布设一个所述地面监测点。

4.如权利要求1所述的盾构施工地面沉降自动监测方法，其特征在于，在盾构始发之前，设置两个所述全站仪站点，每个所述全站仪站点上通过强制对中装置设置有一台全站仪，两个所述全站仪站点以一定间距沿着盾构轴线方向布置；

并且在盾构推进距离超过前一个全站仪的测程范围时，利用后一个全站仪继续监测并将前一个所述全站仪沿着盾构轴向方向移动至后一个所述全站仪之后，保持两个所述全站仪之间的间距不变，重复交替两个所述全站仪的前后位置关系，进行所述交替换站。

5.如权利要求1所述的盾构施工地面沉降自动监测方法，其特征在于，还包括：将保存的沉降监测数据上传至网络云端数据库，将盾构实时施工数据与所述沉降监测数据进行比对显示。