[发明专利]深部隧道装配式通风竖井的自动化监测预警系统及施工方法

说明书

本发明提供一种深部隧道装配式通风竖井的自动化监测预警系统，包括设备感知层、网络传输层、数据分析层和运维管理层；所述的设备感知层包括数据采集传感器，数据采集传感器用于采集竖井支护结构周围围岩及支护结构本身的受力和变形参数，并上传采集数据至网络传输层。基于上述深部隧道装配式通风竖井的自动化监测预警系统，本发明还提供了一种深部隧道装配式通风竖井的施工方法。本发明的全自动化监测系统，具有信号自动采集、实时传输和阈值预警功能；本发明的施工方法通过施工过程中的动态监测了解结构及围岩的受力状态，进行动态调整，具有极高的安全性和效率，并且对于不同的围岩地质条件，可建立一套与之相适应的评价指标，指导安全施工。

技术领域

本发明属于隧道施工技术，尤其涉及深部隧道装配式通风竖井的施工技术，具体是一种深部隧道装配式通风竖井的自动化监测预警系统及施工方法。

背景技术

为了监测围岩及支护结构的动态规律，竖井监控量测也是竖井施工管理的重要组成部分，不仅能监测各施工阶段围岩动态，确保施工安全，而且通过现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信息(数据)，为修正初期支护参数，确定二衬施做时间提供信息依据，还能为隧道竖井工程设计与施工积累资料，为今后的设计和施工提供类比依据。

由于竖井的深度较大，且施工过程中需要配合吊盘进行运输施工人员和出渣，工序复杂且操作空间较小，竖井内部无网络信号，无法实现无线传输。现场往往由于施工进度的要求，使得人工监测困难重重，对后期围岩的动态规律很难获得实时的数据，很容易造成施工阻碍，对地下工程灾害预警能力远远不够，同时由于数据的采集、传输、分析和处理量较大，时效性很难得到保证，不利于指导现场施工。因此，如何实现竖井在正井法机械化施工中自动化实时监测预警，是目前急需解决的一个技术难题。

应用于深部隧道的装配式通风竖井，属于正在开发的新技术，由于通风竖井的支护结构采用波纹钢拼装支护，使得竖井施工期以及运营期中的监测布局相对于传统的施工方法发生了很大改变，也因此，建立一种适用于深部隧道通风竖井的自动化监测预警系统成为可能，而自动化监测预警系统的实现，必需要有相应的施工方法与之相适应，以此，才能极大的提高竖井施工的安全性和施工效率。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的就是提出一种深部隧道装配式通风竖井的自动化监测预警系统及施工方法，本发明结合装配式通风竖井技术，不仅能够实现对竖井支护结构的建设期和运营期全自动实时监测，还解决了大埋深竖井监控量测人工测量难度大，安全评价系统不规范的难题，同时，基于自动化监测预警系统的施工方法具有更高的安全性和施工效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种深部隧道装配式通风竖井的自动化监测预警系统，包括设备感知层、网络传输层、数据分析层和运维管理层；

所述的设备感知层包括数据采集传感器，数据采集传感器用于采集竖井支护结构周围围岩及支护结构本身的受力和变形参数，并上传采集数据至网络传输层；

所述的网络传输层包括光纤、采集仪、保护箱和天线，保护箱设置在竖井井壁上，采集仪放置在保护箱中，采集仪的输入端通过测量电缆线连接数据采集传感器，采集仪的输出端通过光纤连接设置在竖井井口的天线并向无线网发射信号，将采集的数据发送至后台服务器；

所述的数据分析层用于将后台服务器储存的监测数据进行计算分析，并形成时程曲线或效应曲线图，以得到竖井支护结构及周围围岩随竖井开挖的时间变化情况，对施工期和运营期的变化趋势进行预测预警；