[发明专利]盾构法环缝错台自动监测系统

说明书

本发明提供一种盾构法环缝错台自动监测系统，通过对应盾构隧道中需要监测的各管片分别设置错台监测部以及无线数据采集网关对各管片对应的盾构法环缝错台变化数据进行测量，实现了所述盾构隧道的盾构法环缝错台变化数据高精度、稳定以及自动化监测，解决现有技术中检测仪器人工读数效率低、自动化程度差、体积大、安装复杂和不易维护等问题。

技术领域

本发明涉及一种建筑工程施工监测与管理领域，特别是涉及一种盾构法环缝错台自动监测系统。

背景技术

为了保证大型城市交通出行，为减少对城市地面的影响，越来越多地采用了盾构法进行地铁、各种隧道和地下道路的工程建设；由于盾构法采用了大量的预制管片工艺与技术，这些地下工程的建构体通常是拼装完成，各管片连接缝很多，在施工与运维过程中常常出现环缝错台问题。

环缝错台是由于管片环间产生剪切力使相邻管片环内弧面不平整的现象。环缝错台产生的通常有三个原因；(1)管片拼装不规范：在管片拼装过程中，管片拼装前盾尾的杂物没有彻底清除；管片拼装顺序没有按照由下至上左右交叉的顺序；管片拼装没有均匀摆布，螺栓难以插入；管片拼装完成及管片脱出盾尾后没有及时将螺栓拧紧；封顶块强行插入；管片内翻外翻等不规范的管片拼装作业，是导致管片错台不可忽视的直接因素。(2)管片上浮：管片上浮有时可造成管片连续环缝错台，尤其在软弱地层中；壁后浆液往往初凝时间较长而产生大于管片自重的上浮力，此时如果没有立即采取防止隧道管片上浮的措施，隧道管片的上部就会发生连续的“叠瓦式”错台。(3)盾构姿态控制不佳：盾构机实际掘进轴线是围绕设计轴线呈蛇形前进，如果盾构机的姿态控制不好，盾构机的运动轨迹波动幅度过大，盾尾因急纠、猛纠而产生较大的径向位移，而在连接螺栓的作用力下管片的空间形态已基本由上环管片所决定，这就必然导致管片与盾尾之间的间隙不均匀，甚至某个方向无间隙。若盾尾间隙过小，盾尾的径向运动趋势将以力的形式通过盾尾刷传递给管片，从而导致盾尾前后的管片产生错台。

环缝错台除了影响盾构隧道管片外观质量外，还会造成管片破损、渗漏水、盾尾刷磨损等不良影响。为了保证施工质量，按照《盾构法隧道施工及验收规范》(GB50446-2017)规定成型隧道衬砌环间错台允许偏差分别为15mm(地铁隧道)、17mm(公路隧道)、17mm(铁路隧道)，因此，在盾构施工过程中，有必要对环缝错台进行测量，并通过测量结果去改善施工，从而达到控制错台量的目的；目前，盾构隧道错台一般通过人工尺量的方法进行测量(《盾构法隧道施工及验收规范》(GB50446-2017)16.0.5条检验方法是“尺量”)，鉴于隧道通常直径在5米以上，人工测量环缝错台极为不方便，效率低，也有一定风险；如何实现有效地完成环缝错台的监测，并将监测数据及时供盾构操控人员使用是一个难题。

表面上看，错台就是两个结构件之间的高差，通过传统的直线位移传感器可以实现，但实际上在使用直线位移计时，需要在安装结构上进行重新设计，将直线位移计的感应方向调整到错台变化方向一致，这个工作量大；直线位移传感器安装于被检测体表面，需要配合其他自动化监测采集仪、通信终端等，才能实现错台自动测量。使用全站仪、激光全息扫描等方法能够准确测量错台变化，但受施工场地、综合成本的多要素影响，将这些技术用于施工期间错台监测明显不合适；同样光纤传感和双目视觉测量技术用于环缝错台测量时，同样受设备体积、安装方式和成本的限制，也不用合适在施工期间使用。

目前的错台自动化测量技术存在问题如下：产品结构复杂，安装复杂，成本高等；使用低成本方法有效进行错台自动测量仍然是个难题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种盾构法环缝错台自动监测系统，用于解决现有技术中出现的以上技术问题。