[发明专利]一种盾构管片上浮监测装置及监测方法

说明书

一种盾构管片上浮监测装置,包括监测装置和盾构管片，监测装置设置于盾构管片内壁上侧；所述的监测装置包括设置于保护盒内部的传感器模块、处理器模块、电源管理模块，传感器模块包括加速度传感器和倾角传感器，处理器模块包括微处理单元和无线通讯单元，加速度传感器和倾角传感器与微处理单元电连接，微处理单元的输出端与无线通讯单元电连接，无线通讯单元与上位监测终端实现通讯；采用上述装置测监测方法不需要后视点，对于周围监测环境要求不高，可以在条件较恶劣的场地使用，不会受到施工期间各个工序之间的干扰，体积较小，也不会影响其他工序施工；对于各类需要监控上浮下沉的地下或地上建筑通用，适用性较好。

技术领域

本发明属于隧道与地下工程技术领域，具体涉及到一种一种盾构管片上浮监测装置及监测方法。

背景技术

随着我国城市地下轨道交通及水利水电的建设发展，盾构隧道以其独特的优势逐渐成为地下空间开发的主要技术手段，但其施工过程中管片上浮是比较普遍的现象。而管片上浮会导致盾构隧道线型与设计出现偏差及后期管片质量问题等一系列问题。盾构管片上浮的原因有很多，为了研究盾构隧道管片上浮机理，管片位移精准、连续的监测显得尤为重要。

传统的管片上浮监测仪器主要有水准仪或全站仪，目前也有基于连通器原理的设备。以上仪器对于测量环境要求比较高，易受隧道施工设备及人员操作影响。此外，在盾构隧道内使用传统的测量方法测量管片上浮、下沉值的效率较低。且这类方法必须使用基准点，随着转点增多，测量误差逐渐增大，测量耗时较长。为了进一步全面深入地研究盾构隧道管片上浮规律，设计一种实时、动态、高效、简便、独立操作、全过程监控管片上浮系统非常有必要。本发明旨在提供一种基于实时加速度的盾构管片上浮监测及预测方法，可以对管片上浮值进行实时、动态、精准监控同时自动记录数据，这些数据对于进一步研究盾构管片施工及运营期的上浮规律、盾构施工工法改进起到重要作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种设计合理、结构简单、基于管片实时加速度和环向倾角判断管片上浮状态的盾构管片上浮监测装置及方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：一种盾构管片上浮监测装置，包括监测装置和盾构管片，监测装置设置于盾构管片内壁上侧；

所述的监测装置包括设置于保护盒内部的传感器模块、处理器模块、电源管理模块，电源管理模块为传感器模块和处理器模块提供供电，传感器模块包括加速度传感器和倾角传感器，处理器模块包括微处理单元和无线通讯单元，加速度传感器和倾角传感器与微处理单元电连接，微处理单元的输出端与无线通讯单元电连接，无线通讯单元与上位监测终端实现通讯。

本发明的监测装置通过热熔胶片固定于盾构管片内侧壁上。

本发明的一种盾构管片上浮监测装置的监测方法，包括以下步骤：

S1、上浮监测装置组装：将监测装置的各个配件组装成型；

S2、上浮监测装置编号：按照顺序给监测装置编号，以便后续数据储存与分析；

S3、上浮监测装置安装：通过加热热熔胶片将监测装置固定于待监测的盾构管片内壁顶部，并确人加速度传感器和倾角传感器处于正常工作状态；

S4、数据采集及传输：加速度传感器和倾角传感器自动采集数据，测得某环盾构管片竖向加速度数据为a(t)、扭转倾角数据为α(t)，将数据传输给微处理单元，经过微处理单元处理的数据由无线通讯单元实时传送至上位监测终端；

S5、上浮量计算及预测：上位监测终端接收数据，实时计算监测盾构管片的真实上浮量H(t)，判断盾构管片上浮状态，并对下一阶段盾构管片上浮进行预测；

S6、设定报警阈值：在上位监测终端分别设定盾构管片的真实上浮量H(t)、上浮速率v(t)和错台量L的报警阈值，超过该阈值时自动发出预警，以便及时采取控制措施；