[发明专利]盾构隧道管片错位变形自动监测预警装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道管片错位变形自动监测预警装置、系统及方法，其中装置包括可伸缩固定杆、倾角传感器、第一控制器、第一报警器；倾角传感器水平固定于可伸缩固定杆上，倾角传感器、第一报警器均与第一控制器电连接；可伸缩固定杆用于水平固定在两个纵向相邻的盾构管片的纵向连接螺栓上；倾角传感器用于采集可伸缩固定杆的倾斜角度值并传输至第一控制器；第一控制器用于接收倾斜角度值，当倾斜角度值超过预设预警值时，第一控制器向第一报警器发出报警信号，第一报警器用于接收报警信号并进行报警。可实时监测盾构管片的错位情况，而且监测精确，并能自动提醒作业人员；相对于传统方法，工作难度大大减少，工作成本大大降低。

技术领域

本发明涉及盾构隧道监测领域，尤其涉及一种盾构隧道管片错位变形自动监测预警装置、系统及方法。

背景技术

随着城市化建设的发展，隧道工程成为缓解城市交通的主要方式，随着地铁成为城市交通的主要方式，城市隧道数量越来越多，城市隧道主要采用盾构施工法进行开挖施工。大量工程经验表明，在盾构隧道施工过程中，盾构管片在脱离盾尾时容易发生上浮。盾构管片的上浮容易发生隧道渗水、盾构管片的破坏、环间螺栓的剪断，隧道轴线的改变。

导致隧道管片上浮的原因很多，如地下水压力过大、浆液的浮力过大、注浆的压力过大和施工扰动。因此对盾构隧道管片错位变形与地下水压力的监测显得尤为重要。

目前大多数关于管片上浮的监测都是使用全站仪进行测量，采用全站仪测量具有不准确性和不及时性，而且操作比较繁琐。因此缺少一种能够快速、准确判断盾构管片是否发生上浮的方法。

发明内容

本发明提供了一种盾构隧道管片错位变形自动监测预警装置、系统及方法，以解决现有的盾构管片错位监测不精确且不及时的问题。

第一方面，提供了一种盾构隧道管片错位变形自动监测预警装置，包括可伸缩固定杆、倾角传感器、第一控制器、第一报警器；

所述倾角传感器水平固定于所述可伸缩固定杆上，所述倾角传感器、第一报警器均与所述第一控制器电连接；所述可伸缩固定杆用于水平固定在两个纵向相邻的盾构管片的纵向连接螺栓上；

所述倾角传感器用于采集所述可伸缩固定杆的倾斜角度值并传输至所述第一控制器；

所述第一控制器用于接收倾斜角度值，当倾斜角度值超过预设预警值时，所述第一控制器向所述第一报警器发出报警信号，所述第一报警器用于接收报警信号并进行报警。

实施时，可伸缩固定杆水平固定在两个纵向相邻的盾构管片的纵向连接螺栓上，可保证可伸缩固定杆与盾构管片的位移保持一致，当盾构管片发生上浮时，纵向相邻的两片盾构管片会发送错位变形，可伸缩固定杆会随之倾斜，通过倾角传感器可采集可伸缩固定杆的倾斜角度，倾斜角度反映了错位位移的大小，当倾斜角度超过预设预警值时，第一控制器控制第一报警器报警，以提醒作业人员及时处理。该装置可实时监测盾构管片的错位情况，而且监测精确，并能自动提醒作业人员处理。

进一步地，还包括水平固定于所述可伸缩固定杆上的位移传感器，所述可伸缩固定杆上标有刻度及对应所述刻度安装的滑动变阻器，所述滑动变阻器、所述第一控制器均与所述位移传感器连接，所述位移传感器用于采集所述可伸缩固定杆的拉伸长度值并传输至所述第一控制器，所述第一控制还用于接收拉伸长度值，当拉伸长度值超过预设长度预警值时，所述第一控制器向所述第一报警器发出报警信号，所述第一报警器用于接收报警信号并进行报警。可伸缩固定杆随着盾构管片的拉伸而变化，同时与连接在位移传感器上的滑动变阻器阻值发生变化，位移传感器将阻值变化转化为拉伸长度值变化。

进一步地，还包括与所述第一控制器电连接的第一信号发射器，所述第一信号发射器用于将所述第一控制器接收的倾斜角度值、拉伸长度值及产生的报警信号发送至外部的信号接收器。通过第一信号发射器可及时将倾角传感器采集的倾斜角度值、位移传感器采集的拉伸长度值和报警信号发送到外部的信号接收器，以便外部的工作人员进行监控和数据保存。