[发明专利]一种盾构隧道整体变形监测方法与设备

说明书

本发明公开了一种盾构隧道整体变形监测方法与设备，所述设备包括：激光发射器，通过固定支架安装在管片结构上，用于发射光电信号，以及接收从感光屏反射回来的光电信号，并计算和记录激光发射器至感光屏的距离；感光屏，通过固定支架安装在管片结构上，用于接收激光发射器发射的光电信号，并记录光电信号发射至屏幕的位置坐标。本发明通过分析激光发射器发射至感光屏的光电信号的位置坐标变化，可以得到管片之间在盾构隧道横剖面上的相对位移，将这种相对位移进行累加则可以得到隧道整体的变形形态；设备的制造成本低，又可以对监测结果进行无线传送，既方便对隧道变形的长期监测，又可大大降低监测成本。

技术领域

本发明涉及盾构隧道变形监测技术领域，具体涉及一种盾构隧道整体变形与管片错动变形、张开变形的监测设备，还涉及一种盾构隧道整体变形与管片错动变形、张开变形的监测方法。

背景技术

近年来，盾构隧道在我国尤其是城市地铁工程中得到越来越为广泛的应用。不论是在施工期，还是在运营期，盾构隧道变形都是建设各方高度关注的问题之一，变形监测也是保障施工及运营安全的重要手段之一。其中，及时掌握盾构隧道的整体变形形态，对于保障隧道施工安全、线路精准铺设以及隧道长期稳定性等都是非常重要的，但是限于目前的监测技术与成本，目前施工阶段的盾构隧道变形监测，主要针对的是局部的管片结构变形(收敛变形)，无法获取隧道的整体变形情况。通过在隧道洞口外设置基准点，全站仪可以进行隧道的整体变形监测，但对于目前动辄十几千米、几十千米长的盾构隧道而言，其监测工作量是非常大的，且可能影响施工；在运营期采用自动化全站仪也可进行盾构隧道的整体变形监测，但自动化全站仪测量范围有限，一般约两三百米，对于整条隧道可能要配置数十台或上百台仪器设备以及数以千计的棱镜，由于自动化全站仪价格昂贵，这对于监测费用的提升是非常显著的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种盾构隧道整体变形监测设备，设备的制造成本低，可以对监测结果进行无线传送，方便对隧道变形的长期监测，大大降低监测成本。

本发明的另一个目的在于提供了一种盾构隧道整体变形监测方法，通过分析激光发射器发射至感光屏的光电信号的位置坐标变化，可以得到管片之间在盾构隧道横剖面上的相对位移，将这种相对位移进行累加则可以得到隧道整体的变形形态。

为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种盾构隧道整体变形监测设备，包括

激光发射器，通过固定支架安装在管片结构上，用于发射光电信号，以及接收从感光屏反射回来的光电信号，并计算和记录激光发射器至感光屏的距离；

感光屏，通过固定支架安装在管片结构上，用于接收激光发射器发射的光电信号，并记录光电信号发射至屏幕的位置坐标。

进一步的，还包括主机，用于通过无线WIFI接收感光屏记录的光电信号的位置坐标；以及

用于通过无线WIFI接收激光发射器记录的激光发射器至对应感光屏的距离。

相应的，本发明还要求保护一种盾构隧道整体变形监测方法，采用前述的盾构隧道整体变形监测设备，包括以下步骤：

a.根据盾构隧道的结构形式特点以及监测要求，确定监测点沿隧道纵向的布设间距以及在横向的布设部位；

b.在设计的布设部位利用电钻、膨胀螺栓安装固定支架，在固定支架上利用螺栓安装激光发射器；

c.从安装激光发射器的部位沿隧道纵向移动一个布设间距，在新的部位安装固定支架，在固定支架上利用螺栓安装感光屏；

d.在上述安装感光屏的部位距离10～20cm安装布设第二个激光发射器，且同一管片结构上的激光发射器与感光屏的排列方向与隧道横向近似平行；

e.重复步骤c～d，完成第二个感光屏，第三个激光发射器的安装布设，直到完成整条隧道的监测点布设；