一种基于微压地面变形区域面式监测系统与方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于微压地面变形区域面式监测系统与方法，包括：铺设于地表的多条测线、无线数据采集器及上位机，多条测线通过横、纵交会的方式组网；每条测线包括包裹于碳纤维编织网管内的橡胶软管，橡胶软管之间连接处连接有微压力传感器，用以采集各测点是实时水压力数值；所述微压力传感器将处理转化后的数据通过数据采集器传输至上位机；所述上位机对采集的水压数据进行处理得到差异沉降值、沉降速率和沉降趋势曲线，同时根据初始点的绝对坐标高程信息，计算得到每一测点基于初始点的相对沉降隆起变形位移量，继而得到绝对变形位移值。移值。移值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微压地面变形区域面式监测系统与方法


[0001]本专利技术属于岩土工程监测
，尤其涉及一种基于微压地面变形区域面式监测系统与方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]大直径隧道因其施工高效、安全性高、耐久性好常用于公路及铁路隧道建设。随着盾构隧道掘进速度和穿越各种复杂地层技术的提升，对开挖隧道地表沉降隆起监测的需求与日俱增。对一般工程项目，沉降隆起监测要从始至终贯穿项目建设期和运营期，由于建设期开挖扰动频繁，支护未稳定，对周边建筑环境的影响较大，所以尤以建设期监测最为关键重要。设计一种既精准无误，又经济高效，还能适应建设期施工需要、不影响施工进程，同时还能适用于建成后运营期的地表沉降隆起自动监测系统是各项目现场亟需解决的难题。
[0004]根据建筑地基处理技术规范JGJ79
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2012，为保证大面积填方、填海等地基处理工程地基的长期稳定性应对地面变形进行长期监测。公开专利CN111561911A中所述监测传感装置相连通的液体输送管以及通过线缆与各监测传感装置相连接的数据采集装置布设在铁路沿线，通过对小范围内逐个分别布置在各路基沉降监测点的监测传感装置进行监测，得到区域地区地表变形的估计值并非精确值，实际上并未对整个区域进行全地域覆盖式的地表变形监测，不符合建筑规范要求的监测点布设密度要求，对建筑规范所要求的测线与测点间距也未作规定。
[0005]另外，现有实际施工现场的地表沉降隆起监测方法包括人工监测和仪器监测。人工监测多为工人使用全站仪进行监测，实际现场最高的监测频率能达到两小时一监测，多数情况下只能做到半日、一日甚至多日一监测，实时监测困难，不符合国家规范标准建筑基坑支护技术规程JGJ120
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2012中要求的监测不应少于每天一次。人工监测只能对有限固定点进行监测，有限个单点沉降监测无法形成区域网络化监测，采集数据少，监测效率低，误差大，成本高，对建设项目安全性难以保证。
[0006]仪器监测现场多为固定站监测系统,此系统需要立柱等工作，先选择固定监测点，钻井挖孔，插入检测钢筋，底部混凝土固结，四周用砂石填充，整体监测柱深入地面以下，再布设监测设备进行监测。公开专利CN217580059中所述的一种地面沉降变形监测装置，需要首先对地面测点钻孔打井，再竖直向下埋设水泥柱和监测杆，在地面发生沉降变形时监测杆和水泥杆同步变形达到地面沉降精准监测，无法实现区域面式地表沉降隆起变形监测。固定站监测繁杂而成本高，且只能对有限固定点进行监测。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于微压地面变形区域面式监测系统，既能满足工程需求，在建设期和运营期都适用，操作简单，满足精度要求，成本合理的
地表沉降隆起监测系统。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0009]第一方面，公开了一种基于微压地面变形区域面式监测系统，包括：
[0010]铺设于地表的多条测线、无线数据采集器及上位机，多条测线通过横、纵交会的方式组网；
[0011]每条测线包括包裹于碳纤维编织网管内的橡胶软管，橡胶软管之间连接处连接有微压力传感器，用以采集各测点是实时水压力数值；
[0012]所述微压力传感器将处理转化后的数据通过数据采集器传输至上位机；
[0013]所述上位机对采集的水压数据进行处理得到差异沉降值、沉降速率和沉降趋势曲线，同时根据初始点的绝对坐标高程信息，计算得到每一测点基于初始点的相对沉降隆起变形位移量，继而得到绝对变形位移值。
[0014]作为进一步的技术方案，所述微压力传感器内设置有与所述数据采集器相连接的通信模块，该通信模块将处理转化后的数据传输至数据采集器。
[0015]作为进一步的技术方案，所述测线布设在隧道上方地表与掘进方向平行和斜交断面上；或所述测线布设在隧道地表与掘进方向平行和垂直断面上；
[0016]其中，沿隧道方向布设少量平行长的测线，垂直隧道方向布设大量平行短的测线。
[0017]作为进一步的技术方案，所述橡胶软管起始位置连接三通阀的一个端口，三通阀的另外两个端口分别连接水箱和压力水泵，将水或重液加压输入管道内，排除空气后，保证管道内液体始终处于水满状态；
[0018]各橡胶软管之间用三通连接件连接，每个三通连接件的上端连接一个微压力传感器，微压力传感器的膜片与水满管道的顶端液面接触，用以采集各测点是实时水压力数值。
[0019]作为进一步的技术方案，包裹于碳纤维编织网管内的橡胶软管及微压力传感器布设于地下凹槽内，并在凹槽上套有铝合金盖板。
[0020]作为进一步的技术方案，所述微压力传感器按照一定间距布设在橡胶软管上。
[0021]第二方面，公开了一种基于微压地面变形区域面式监测方法，包括：
[0022]在监测断面位置开挖浅槽，将包裹于碳纤维编织网管内的橡胶软管和微压力传感器设置于浅槽底部，上覆盖槽型铝合金盖板；
[0023]监测线的一端安装三通阀，第一端口连接水压计，第二端口连接软管，第三端口设有阀门，控制排气排水；其次再在监测线的另一端安装三通阀，第一端口连接水压计，第二端口连接软管，第三端口设有阀门，控制排气排水；中间点按顺序通过三通连接软管与水压计；
[0024]按照设定采样频率获取采集数据，计算得到沉降隆起变形，绘制各点沉降隆起变形并连接形成沉降隆起线。
[0025]作为进一步的技术方案，监测线的中间点按顺序通过三通连接软管与水压计；三个端口的排布呈品字形，第一端口位于上方，将每个端口的水压计放置于软管上方，监测承压水面顶端的压力水头，第二端口位于左侧，作为软管之间的连接端口，第三端口位于右侧，每个端口都设置有阀门，控制排气排水。
[0026]作为进一步的技术方案，按照设定采样频率获取采集数据之前，根据地面变形最大正向位移及软管设计压力提升两端相同的高度，并打开开启阀，从另一端注液口注入，至
道满管，关闭排水排气端；提升起始两端的位置水头，保证监测线上的正向位移最大处仍出于饱水状态，不出现管道负压。
[0027]作为进一步的技术方案，按照设定采样频率获取采集数据，测量初始压力并记录，检查压力与地面标高是否一致；若一致，则证明监测设备正常，可以进行工程监测。
[0028]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0029]本专利技术采用常用的易弯曲的天然乳胶管与纤维编织网管作为监测管，可自由追随地表面变形，实现精准监测的同时大幅降低监测成本。采用纤维编织网管套于软管外。由于软管具有高强度、高回弹性，可避免贮满水受压状态下的发生体积膨胀现象，影响测量精度，通过采用纤维编织网管套于软管外可以有效约束软管的膨胀变形，保证监测精度。纤维编织网管的耐腐蚀性和耐疲劳性强，可良好适应建设现场复杂施工环境，保护橡胶软管不易腐蚀破坏，从而提升系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微压地面变形区域面式监测系统，其特征是，包括：铺设于地表的多条测线、无线数据采集器及上位机，多条测线通过横、纵交会的方式组网；每条测线包括包裹于碳纤维编织网管内的橡胶软管，橡胶软管之间连接处连接有微压力传感器，用以采集各测点是实时水压力数值；所述微压力传感器将处理转化后的数据通过数据采集器传输至上位机；所述上位机对采集的水压数据进行处理得到差异沉降值、沉降速率和沉降趋势曲线，同时根据初始点的绝对坐标高程信息，计算得到每一测点基于初始点的相对沉降隆起变形位移量，继而得到绝对变形位移值。2.如权利要求1所述的一种基于微压地面变形区域面式监测系统，其特征是，所述微压力传感器内设置有与所述数据采集器相连接的通信模块，该通信模块将处理转化后的数据传输至数据采集器。3.如权利要求1所述的一种基于微压地面变形区域面式监测系统，其特征是，所述测线布设在隧道上方地表与掘进方向平行和斜交断面上；或所述测线布设在隧道地表与掘进方向平行和垂直断面上；其中，沿隧道方向布设少量平行长的测线，垂直隧道方向布设大量平行短的测线。4.如权利要求1所述的一种基于微压地面变形区域面式监测系统，其特征是，所述橡胶软管起始位置连接三通阀的一个端口，三通阀的另外两个端口分别连接水箱和压力水泵，将水或重液加压输入管道内，排除空气后，保证管道内液体始终处于水满状态；各橡胶软管之间用三通连接件连接，每个三通连接件的上端连接一个微压力传感器，微压力传感器的膜片与水满管道的顶端液面接触，用以采集各测点是实时水压力数值。5.如权利要求1所述的一种基于微压地面变形区域面式监测系统，其特征是，包裹于碳纤维编织网管内的橡胶软管及微压力传感器布设于地下凹槽内，并在凹槽上套有铝合金盖板。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑宏，王超，何敬源，陈建福，杜昌言，王超，刘健，
申请(专利权)人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司，
类型：发明
国别省市：