[发明专利]一种隧道结构的自动监测系统、自动监测方法及其用途

摘要

本发明提供了一种隧道结构的自动监测系统，包括测量工具和监控平台；其中，测量工具包括隧道水平收敛检测单元、隧道拱部沉降检测单元、轨道竖向位移检测单元、隧道衬砌横向应力检测单元、隧道衬砌纵向应力检测单元、现场爆破检测单元和全站仪。监控平台设置在隧道外，与上述测量工具一一电连接。本发明的自动监测系统，利用测量工具实时获取监测断面中体现的隧道结构变形、应力变化和震动速度的信息，以准确掌握既有隧道的运营状况。在此基础上，本发明还提供了一种隧道结构的自动监测方法，采用上述自动监测系统，以准确获得新建隧道施工对既有隧道持续产生影响的完整数据，反映既有隧道运营安全的实时信息，准确指导新建隧道的施工。

主权项

1.一种隧道结构的自动监测方法，其特征在于，用于新建隧道上跨既有隧道施工时利用自动监测系统对既有隧道的监测，其中，自动监测系统包括：测量工具和监控平台；测量工具包括隧道水平收敛检测单元、隧道拱部沉降检测单元、轨道竖向位移检测单元、隧道衬砌横向应力检测单元、隧道衬砌纵向应力检测单元、现场爆破检测单元和全站仪；隧道沿自身长度方向设置多个监测断面，隧道水平收敛检测单元设置于任一监测断面的拱腰；隧道拱部沉降检测单元设置于任一监测断面的拱顶；轨道竖向位移检测单元设置于任一监测断面的道床顶面；隧道衬砌横向应力检测单元设置于任一监测断面的拱腰；隧道衬砌纵向应力检测单元设置于监测断面的边墙内壁；现场爆破检测单元设置于监测断面的边墙内壁；全站仪浮动设置于隧道内一槽腔的液面，与隧道水平收敛检测单元和隧道拱部沉降检测单元光连接；监控平台设置在隧道外，分别与全站仪、轨道竖向位移检测单元、隧道衬砌横向应力检测单元、隧道衬砌纵向应力检测单元和现场爆破检测单元电连接；槽腔设置有自动补水装置，以确保槽腔内液面位于设定的高度；还包括透明保护罩；透明保护罩将全站仪密封罩设在槽腔内；还包括不少于三个稳定基准点；三个稳定基准点设置在新建隧道施工的影响范围之外，分别与全站仪光连接；还包括数据采集控制装置；数据采集控制装置一端连接电源，另一端电连接隧道水平收敛检测单元、隧道拱部沉降检测单元、轨道竖向位移检测单元、隧道衬砌横向应力检测单元、隧道衬砌纵向应力检测单元、现场爆破检测单元和全站仪；数据采集控制装置设置于隧道拱腰，距离地面高度大于等于1.5米，且进行防水防潮处理；数据采集控制装置通过无线信号和/或实体导线与监控平台连接；包括如下步骤：步骤一：在新建隧道施工前，测量工具获取全部监测断面的初始数据，并存储到监控平台；步骤二：在新建隧道施工过程中，监控平台持续收集监测范围内的全部监测断面的实时数据；步骤三：监控平台设置预警值，当任一监测断面的实时数据与其初始数据的差距达到预警值时，监控平台向外发出警报；在步骤二中，测量工具的监测频率设定如下：新建隧道掌子面与最接近的监测断面的距离小于或等于5米时，监测频率为2小时一次；新建隧道掌子面与最接近的监测断面的距离大于5米小于或等于15米时，监测频率为5小时一次；新建隧道掌子面与最接近的监测断面的距离大于15米小于或等于30米时，监测频率为12小时一次；新建隧道掌子面与最接近的监测断面的距离大于30米时，监测频率为一天一次；还包括自检装置；自检装置与测量工具电连接；自检装置在测量工具启动前进行自我检查，且每间隔设定的时间段即启动一次自检；利用市电和备用电源两套能源系统向数据采集控制装置提供电源；还包括与监控平台连接的报警器；监控平台能够通过报警器向外界发出警报；还包括与监控平台无线连接的移动终端；还包括动检车和轨检车；动检车和轨检车根据运行要求对既有轨道实施检查并将数据输送到监控平台。