用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统技术方案

用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统，以在施工过程中对人工湖底地形及水下建筑物断面变化和盾构后隧道稳定性进行实时监测，确保盾构隧道施工的安全性。包括：地形测探系统，布设于盾构隧道以上的人工湖湖底底面上，用于采集地层状况数据；水位传感器，设置在人工湖旁的水位观测井内，用于采集水位监测数据；位移传感器和应变传感器，布设于盾构隧道衬砌结构上，用于采集隧道结构位移监测数据和应力监测数据；数据处理系统，接收地形测探系统、水位传感器、位移传感器和应变传感器的监测数据并进行处理，在数据处理结果出现异常时向警报器发出报警指令。

On line monitoring system for large-diameter shield tunneling through large-scale artificial lake bottom

The on-line monitoring system is used to monitor the topography of the artificial lake bottom and the cross-section changes of the underwater buildings and the stability of the tunnel after shield tunneling in the process of construction, so as to ensure the safety of shield tunneling. It includes: topographic survey system, which is arranged on the bottom of the artificial lake above the shield tunnel to collect the stratum condition data; water level sensor, which is arranged in the water level observation well beside the artificial lake to collect the water level monitoring data; displacement sensor and strain sensor, which are arranged on the lining structure of the shield tunnel to collect the displacement monitoring data and stress monitoring of the tunnel structure Data; data processing system, which receives and processes the monitoring data of terrain survey system, water level sensor, displacement sensor and strain sensor, and sends alarm command to the alarm when the data processing result is abnormal.

【技术实现步骤摘要】
用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统
本技术涉及城市地铁施工在线监测
，尤其涉及一种用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测装置及系统。
技术介绍
随着城市地下空间日益进展，各大城市在修建地铁中都将难免遇到诸多难题，例如地铁线路需要下穿城市内大型人工湖。而大直径盾构下穿大型人工湖底面临施工水压高，隧道埋深大，湖底覆土厚度薄，盾构水下一次掘进距离长等技术挑战。施工过程中可能出现泥水压力控制不当、泥水劈裂、湖水倒灌或掌子面坍塌等问题，施工难度和技术含量都较高。面对高难度的施工任务，施工过程中对人工湖底地形及水下建筑物断面变化和盾构后隧道稳定性的实时监测显得尤为重要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统，以在施工过程中对人工湖底地形及水下建筑物断面变化和盾构后隧道稳定性进行实时监测，确保盾构隧道施工的安全性。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：本技术的一种用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统，其特征是包括：地形测探系统，布设于盾构隧道以上的人工湖湖底底面上，用于采集地层状况数据；水位传感器，设置在人工湖旁的水位观测井内，用于采集水位监测数据；位移传感器和应变传感器，布设于盾构隧道衬砌结构上，用于采集隧道结构位移监测数据和应力监测数据；数据处理系统，接收地形测探系统、水位传感器、位移传感器和应变传感器的监测数据并进行处理，在数据处理结果出现异常时向警报器发出报警指令。本技术的有益效果是，在人工湖底设置地形测探系统，在盾构隧道衬砌结构上设置位移传感器和应变传感器，在施工观测井内设置水位传感器，并通过数据处理系统统一接收、处理相关监测数据，发现数据异常时则及时通过警报器发出警报，能够全面、精准盾构隧道施工过程进行监控和对施工的技术措施进行调控，从而确保盾构隧道施工的安全性。附图说明本说明书包括如下一幅附图：图1是本技术用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统的示意图。图中示出构件和对应的标记：多波束测探声学探头1，姿态及航艏数字传感器2，水位传感器3，位移传感器4，应变传感器5，警报器6，数据处理系统10，人工湖湖底底面A，盾构掘进面B，水位观测井C，盾构隧道衬砌结构D。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。参照图1，本技术用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统包括：地形测探系统，布设于盾构隧道以上的人工湖湖底底面A上，用于采集地层状况数据；水位传感器3，设置在人工湖旁的水位观测井C内，用于采集水位监测数据；位移传感器4和应变传感器5，布设于盾构隧道衬砌结构D上，用于采集隧道结构位移监测数据和应力监测数据；数据处理系统10，接收地形测探系统、水位传感器3、位移传感器4和应变传感器5的监测数据并进行处理，在数据处理结果出现异常时向警报器6发出报警指令。本技术能够全面、精准地对盾构隧道施工过程进行监控和对施工的技术措施进行调控，从而确保盾构隧道施工的安全性。所述地形测探系统包括多波束测探声学探头1、姿态及航艏数字传感器2，所采集的地层状况数据与GPS定位系统协同，生成人工湖底地形图及水下构筑物断面图。姿态及航艏数字传感器2由三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等运动传感器构成。通过人工湖底地形图及水下构筑物断面图可实时监控大直径盾构机下穿大型人工湖底湖底地形及水下建筑物断面的变化情况。若下穿过程中，人工湖底发生下陷，或者水下建筑物断面发生明显变化，则说明盾构面顶部距离湖底的底层不稳定，若继续开挖，会发生塌陷或者湖水倒灌等危险情况。此时应及时采取应对措施进行补救，并更改施工计划，例如进一步提高隧道埋深或者进行湖底地层的加固等。参照图1，所述位移传感器4布设在盾构隧道衬砌结构D的顶部，应变传感器5布设于盾构隧道衬砌结构D横向两侧和底部。若隧道顶部发生变形或塌落，位移传感器4即检测到位移，位移监测数据经数据处理系统10分析后会发出警报指令，由警报器6发出预警。同时，盾构隧道衬砌结构D左右两侧和下部的应变传感器5也会实时监测隧道的受力情况，进而反映隧道的围岩压力，判断盾构后隧道的安全性。若应力监测数据发生异常，即超过预设的阈值，通过数据处理系统10向警报器6发出报警指令。将监测和预警合为一体，提高了工作的效率，从而在施工过程中可以及时、正确的采取应急措施来应对出现的问题。所述数据处理系统10包括信号处理器、上位机和下位机终端，信号处理器接收监测数据并进行处理，并由上位机对数据进行分析和显示，上位机根据分析结果向下位机终端或预警装置发出相应的指令。以上所述只是用图解说明本技术用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统的一些原理，并非是要将本技术局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本技术所申请的专利范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统，其特征是包括：地形测探系统，布设于盾构隧道以上的人工湖湖底底面(A)上，用于采集地层状况数据；水位传感器(3)，设置在人工湖旁的水位观测井(C)内，用于采集水位监测数据；位移传感器(4)和应变传感器(5)，布设于盾构隧道衬砌结构(D)上，用于采集隧道结构位移监测数据和应力监测数据；数据处理系统(10)，接收地形测探系统、水位传感器(3)、位移传感器(4)和应变传感器(5)的监测数据并进行处理，在数据处理结果出现异常时向警报器(6)发出报警指令。

【技术特征摘要】
1.用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统，其特征是包括：地形测探系统，布设于盾构隧道以上的人工湖湖底底面(A)上，用于采集地层状况数据；水位传感器(3)，设置在人工湖旁的水位观测井(C)内，用于采集水位监测数据；位移传感器(4)和应变传感器(5)，布设于盾构隧道衬砌结构(D)上，用于采集隧道结构位移监测数据和应力监测数据；数据处理系统(10)，接收地形测探系统、水位传感器(3)、位移传感器(4)和应变传感器(5)的监测数据并进行处理，在数据处理结果出现异常时向警报器(6)发出报警指令。2.如权利要求1所述的用于大直径盾构下穿大型人工湖底的在线监测系统，其特征是：所述地形测探系统包括多波束测探声学探头(1)、姿态及航艏数字传感器(2)，所采集的地层状况数...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁海峰，黄亮，梁高峰，肖锋，余相君，张春芳，陈圆云，唐堃，韩雪银，汪林，肖瑞，刘永军，
申请(专利权)人：中国电建集团铁路建设有限公司，成都轨道交通集团有限公司，中国水利水电第十四工程局有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11