[发明专利]一种盾构下穿结构物形变的激光自动化分析系统及方法

说明书

本发明涉及一种盾构下穿结构物形变的激光自动化分析系统，包括：激光测量单元：其能够利用激光光程差测量结构物的位移和/或位移变化率，自动分析单元：将位移和/或位移变化率分别与数据库中对应的设定阈值进行比较并输出比较结果；激光测量单元包括附于结构物的用于反射激光的楔形靶板，其中，楔形靶板具有对应不同施工阶段的至少两个各异的反射角，至少两个各异的反射角分别对应各自的设定阈值，从而自动分析单元能够根据不同施工阶段的结构物的沉降规律读取各自的设定阈值并与位移和/或位移变化率进行比较；其中，至少两个各异的反射角能够在盾构不同的施工阶段改变激光光程差的变化率。

技术领域

本发明涉及隧道建设技术领域，尤其涉及一种盾构下穿结构物形变的激光自动化分析系统及方法。

背景技术

盾构下穿是一项构建市政地下空间的重要工程技术。其采用盾构机在地层浅表进行掘进形成能够铺设市政管道、地铁等的隧道。但是，城市表面或者地层以下均建设有既有结构物，例如地表的建筑物、地层中已建的隧道等。对于地表的结构物而言，盾构下穿对其最重要的损害是由于地表沉降导致其出现整体沉降。因此，如何对盾构下穿过程中的地表结构物的位移进行监测是有待急需解决的技术问题。

公开号为CN10632292A的中国专利公开的一种盾构隧道施工引起建筑物沉降的计算方法。包括以下步骤：在不考虑建筑物，先对盾构隧道施工引起的地表沉降进行计算，计算出建筑物所在处以及其周围一定范围内各点的位移；通过温克尔弹性地基梁地基反力的计算；绘制出考虑建筑物时的地表沉降曲线；将计算出的不考虑建筑物时的地表沉降与计算出的考虑建筑物时的地表沉降绘制在同一张图上，可知该发明方法对于考虑建筑物的刚度对盾构隧道引起的建筑物沉降的影响反映在了计算出的地表沉降计算结果中；将上述计算结果与沉降基准相比较可以判断建筑物的安全性；因此，本发明用于预测出建筑物在盾构隧道开挖的影响下的附加沉降量，对建筑物的安全评估有着重要的意义。

例如，公开号为CN108999612A公开的中国专利公开的一种基于互联网的地铁隧道施工安全监测系统。安全监测系统包括：地面沉降监测模块、地面建筑物沉降及倾斜监测模块、地下管线监测模块、桩基托换监测模块、联络通道及泵房施工监测模块、地中垂直位移和水平位移的监测模块、地下水位的监测模块、岩土与隧道结构相互作用监测模块、管片变形监测模块。本发明的监测方案以安全检测为目的，根据不同的工程项目确定监护对象，针对监测对象安全稳定的主要指标进行方案设计。监测点的布置能够全面地反映监测对象的工作状态。本发明在满足监测性能和精度的前提下，降低测量频率，减少检测元件，以节约监测费用。

例如，公开号为CN106295057B的中国专利公开的一种土压平衡盾构土仓进排土引起的地表沉降预测方法。根据盾构在初始掘进阶段的掘进数据和地表沉降数据，通过推导盾构掘进参数(N/v)与盾构排土引起的地层损失的关系式，反算出螺旋输送机排土效率η和地表沉降槽宽度i，建立盾构在下一环掘进时的地表沉降预测公式：选择下一环掘进参数，代入公式计算，从而实现对地表沉降值的预测。

例如，公开号为CN106949877A的中国专利公开的一种多维度盾构隧道上方地表沉降的监测方法。包括对建筑物位移、路面位移和土体自身位移三个维度的监测；在地表沉降范围内选择监测对象与对应的监测断面；使用全站仪和棱镜对建筑物位移进行监测；使用全站仪和螺钉对路面位移进行监测；使用测斜仪与沉降仪对土体自身位移进行监测；将监测数据传输至数据库中，对建筑物、道路和土体自身的沉降趋势进行分析，当监测值超过预设警戒值时系统发出报警信息。与现有技术相比，本发明通过对三种对象的沉降进行监测，有利于工程人员全方位了解在施工过程中盾构工作对地表沉降的影响，以便及时采取相应措施，保证施工过程中的安全。

结构物的形变与施工阶段密切相关。但是，在现有技术中结构物的形变测量均是按照一定的人为经验而进行的，例如结构物的沉降位移的最大值如何监控，其沉降位移的变化率如何监控。因此，其测量可能存在如下不足：无法在各个施工阶段有针对性地对结构物的形变进行测量，例如各个施工阶段结构物的沉降位移规律是不同的，其无法实施针对性测量和监控。