[发明专利]盾构施工地面沉降自动监测方法和系统

说明书

本发明公开了一种盾构施工地面沉降自动监测方法和系统，方法包括：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，全站仪站点上全站仪的测程范围覆盖临近位置的地面监测点；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地面监测点的监测坐标；结合设置地面监测点时的初始坐标，对监测坐标进行滤波处理，判断监测坐标是否符合对应的初始坐标，若符合则保存为沉降监测数据，否则予以剔除。本发明监测系统能随着盾构机施工推进，快速换站、布测点，自动化测量精度高。

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，尤其涉及一种盾构施工地面沉降自动监测方法和系统。

背景技术

随着城市的开发和建设，盾构法施工已经成为了市政工程建设中常用的一种施工工法，盾构机上方地面沉降监测作为盾构施工的关键技术之一，目前绝大多数采用人工精密水准测量，其缺点是效率不高，获取监测数据的时间很长，需要花费大量人力、实时性差、数据滞后、数据不够全面，而且通常用单点来代表大面积区域的沉降情况等。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种盾构施工地面沉降自动监测方法和系统，监测系统能随着盾构机施工推进，快速换站、布测点，自动化测量精度高。

本发明第一方面提供了一种盾构施工地面沉降自动监测方法，其包括：

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所述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。

作为本发明方法的实施方式，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。

作为本发明方法的实施方式，在隧道管片的每环位置均布设一个所述地面监测点。

作为本发明方法的实施方式，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。

作为本发明方法的实施方式，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；