暗挖幕架体系监测系统和监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种暗挖幕架体系监测系统和监测方法。所述暗挖幕架体系监测系统包括多个第一棱镜、多个第二棱镜、横向轨道、监测部和数据分析部。第一棱镜设置于工作井的井壁上，第二棱镜分别设置于钢管桩和临时支撑，横向轨道设置于工作井并沿掘进方向延伸；监测部设置于横向轨道并沿横向轨道滑动，监测部包括全站仪、竖向导轨、平台板、提升装置和通信装置；数据分析部与通信装置连接。上述暗挖幕架体系监测系统能够实现实时自动测量和数据分析的自动化，并且整个监测系统只需一台全站仪，仪器利用率高，有利于节约施工成本。采用上述暗挖幕架体系监测系统的监测方法步骤简单，无需现场直接操作，提高了人员的工作效率。

Monitoring system and monitoring method of dark excavation frame system

The invention relates to a monitoring system and a monitoring method for a hidden excavation frame system. The monitoring system of the underground curtain rack system comprises a plurality of first prisms, a plurality of second prisms, a transverse track, a monitoring part and a data analysis section. The first prism is set on the wellbore wall of the working well. The second prism is set in the steel pipe pile and the temporary support respectively. The lateral orbit is set in the working well and extends along the heading direction. The monitoring department is set in the lateral orbit and slid along the lateral track. The monitoring department includes the total station, the vertical guide rail, the platform plate, the lifting device and the communication device. The data analysis department is connected to the communication device. The system can realize automatic measurement and data analysis automatically, and the whole monitoring system only needs one total station, and the utilization rate of the instrument is high, it is beneficial to save the construction cost. The monitoring method of the above system is simple, no direct operation is needed, and the work efficiency of the personnel is improved.

【技术实现步骤摘要】
暗挖幕架体系监测系统和监测方法
本专利技术涉及工程测量领域，特别是涉及暗挖幕架体系监测系统和监测方法。
技术介绍
为了充分利用中心城区既有公共设施下方的地下空间，有效控制地表变形并能减小施工对地面的影响。一般采用盾构、顶管、管幕等非开挖技术进行地下施工。然而，盾构、顶管由于受到设备、结构截面尺寸及成本的限制，不能满足大断面空间开挖的要求。暗挖幕架体系施工能进行多层施工，适应多种开挖断面形式。一般地，幕架体系暗挖施工方法的主要步骤为：首先在地下空间上方通过微型顶管顶进钢管形成管幕，冻结管幕下方土体进行加固，随后对加固土体进行放坡逐步开挖，施工临时支撑和钢管柱竖向支撑。然后，焊接钢管桩支撑形成首层幕架体系。最后，采用同样施工步骤施工二、三次幕架体系，浇筑底板后最终形成整个幕架结构。在暗挖幕架施工期间需要选择合适的监测方法以对整个施工过程进行监控。通过测量数据优化放坡开挖量和临时支撑拆除时机对施工环境影响控制至关重要。一般地，暗挖测量方法包括水准测量方法和固定式测量方法。然而，水准测量方法需要人工测量和数据分析，测量次数和及时性不能满足施工方法的要求。固定式测量方法每层必须布置一台全站仪，存在仪器利用率较低和成本较高的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对测量次数和及时性不能满足施工方法的要求以及仪器利用率低且成本较高问题，提供一种能够实时监测、高效且仪器利用率高的暗挖幕架体系监测系统和监测方法。一种暗挖幕架体系监测系统，包括：多个第一棱镜，设置于工作井的井壁上；多个第二棱镜，分别设置于钢管桩和临时支撑；横向轨道，设置于所述工作井并沿掘进方向延伸；监测部，设置于所述横向轨道并沿所述横向轨道滑动，所述监测部包括全站仪、竖向导轨、平台板、提升装置和通信装置，所述全站仪设置于所述平台板，所述提升装置与所述平台板连接，所述平台板与所述竖向导轨连接并通过所述提升装置沿所述竖向导轨移动；数据分析部，与所述通信装置连接。在一个实施例中，所述平台板的形状为矩形，所述竖向导轨包括四根轨道，四根所述轨道设置在所述平台板的四周并与所述平台板垂直。在一个实施例中，相邻的所述轨道之间设有稳定条，所述稳定条的两端分别与所述轨道连接。在一个实施例中，所述平台板设有横向水平气泡管和纵向水平气泡管。在一个实施例中，所述竖向导轨的顶部设有顶板，所述顶板朝向所述平台板的一侧设有摄像头。在一个实施例中，所述提升装置包括拉索和驱动器，所述拉索与所述平台板连接，所述驱动器与所述拉索连接。上述暗挖幕架体系监测系统的监测方法，包括以下步骤：将多个第一棱镜设置于工作井的井壁上作为基准点；在钢管桩和临时支撑上分别设置多个第二棱镜；在工作井沿掘进方向铺设横向轨道；监测部沿所述横向轨道移动，所述监测部包括全站仪、竖向导轨、平台板、提升装置和通信装置，所述平台板通过所述提升装置使所述全站仪沿着所述竖向导轨从上至下进行测量，通过扫描所述第二棱镜获得监测数据；将所述监测数据通过所述通信装置发送至数据分析部，取得所述钢管桩和所述临时支撑的变化量，并对出现的异常值进行预警。在一个实施例中，所述竖向导轨的顶部设有顶板，所述顶板朝向所述平台板的一侧设有摄像头，所述摄像头用于观察所述平台板的水平状态。在一个实施例中，在所述监测部沿所述横向轨道移动，所述监测部包括全站仪、竖向导轨、平台板、提升装置和通信装置，所述平台板通过所述提升装置使所述全站仪沿着所述竖向导轨从上至下进行测量，通过所述第二棱镜获得监测数据的步骤中，所述测量的测量频率为30分钟-60分钟一次。在一个实施例中，所述数据分析部与所述通信装置的连接为无线连接。上述暗挖幕架体系监测系统将多个第一棱镜设置在工作井的井壁上并将第一棱镜作为基准点，然后通过横向轨道和竖向轨道将监测部移动到测量位置，扫描第二棱镜，获得监测数据，然后将该监测数据发送至数据分析部进行分析，监测钢管桩和临时支撑的变化量并对出现的异常值进行预警。上述暗挖幕架体系监测系统能够实现实时自动测量和数据分析的自动化，能够满足施工方法的要求，并且整个监测系统只需一台全站仪，仪器利用率高，有利于节约施工成本。采用上述暗挖幕架体系监测系统的监测方法步骤简单，无需现场直接操作，提高了人员的工作效率。附图说明图1为一实施例的暗挖幕架体系监测系统的应用施工图；图2为一实施例的暗挖幕架体系监测系统的应用施工图；图3为一实施例的暗挖幕架体系监测系统的监测部的正视图；图4为图3所示的监测部的俯视图；图5为一实施例的暗挖幕架体系监测方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-3所示，一实施例的暗挖幕架体系监测系统1包括多个第一棱镜10、多个第二棱镜20、横向轨道、监测部30和数据分析部。第一棱镜10设置于工作井2的井壁上，第二棱镜20分别设置于钢管桩3和临时支撑4，横向轨道设置于工作井2并沿掘进方向延伸；监测部30设置于横向轨道并沿横向轨道滑动，监测部30包括全站仪300、竖向导轨310、平台板320、提升装置330和通信装置，全站仪300设置于平台板320，提升装置330与平台板320连接，平台板320与竖向导轨310连接并通过提升装置330沿竖向导轨310移动；数据分析部与通信装置连接。上述暗挖幕架体系监测系统1将多个第一棱镜10设置在工作井2的井壁上并将第一棱镜10作为基准点，然后通过横向轨道和竖向导轨310将监测部30移动到测量位置，扫描第二棱镜20，获得监测数据，然后将该监测数据发送至数据分析部进行分析，监测钢管桩3和临时支撑4的变化量并对出现的异常值进行预警。上述暗挖幕架体系监测系统1能够实现实时自动测量和数据分析的自动化，能够满足施工方法的要求，并且整个监测系统只需一台全站仪300，仪器利用率高，有利于节约施工成本。如图1和图2所示，暗挖幕架体系在施工前工作井2已经施工完成，根据地下结构层数在已经造好的工作井2的始发井的井壁上每层设置两个以上的第一棱镜10作为基准点，在整个测量过程中必须保证工作井2的始发井井壁上的第一棱镜10的位置保持不变。为保证测量的准确性，每层井壁至少设置2-3个第一棱镜10。在钢管桩3施工完成后，在钢管桩3和临时支撑4上设置第二棱镜20，全站仪300通过扫描第二棱镜20获取钢管桩3和临时支撑4的支撑状态以及形变情况。钢管桩3包括竖向钢管桩和横向钢管桩，对于竖向钢管桩，一般会设置支撑应力补充装置，第二棱镜20宜选取支撑应力补偿装置下方50cm左右。第二棱镜20与钢管桩3和临时支撑4的连接可以采用粘结或者螺栓连接。例如，对于今后需要保留的竖向钢管桩，采用粘结的方式将第二棱镜20与竖向钢管桩连接，以便后续第二棱镜20的拆卸。对于临时支撑4，为确保第二棱镜20的后续使用，可以采用支撑钻孔螺栓连接方式将第二棱镜20与临时支撑4连接。为保证测量结果的准确性，第二棱镜20在整个监测过程中不能发生松动和位移。在工作井2靠近通道口的位置设置横向轨道，横向轨道沿掘进方向延伸。监测部30可以沿着横向轨道滑动，进而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种暗挖幕架体系监测系统，其特征在于，包括：多个第一棱镜，设置于工作井的井壁上；多个第二棱镜，分别设置于钢管桩和临时支撑；横向轨道，设置于所述工作井并沿掘进方向延伸；监测部，设置于所述横向轨道并沿所述横向轨道滑动，所述监测部包括全站仪、竖向导轨、平台板、提升装置和通信装置，所述全站仪设置于所述平台板，所述提升装置与所述平台板连接，所述平台板与所述竖向导轨连接并通过所述提升装置沿所述竖向导轨移动；数据分析部，与所述通信装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种暗挖幕架体系监测系统，其特征在于，包括：多个第一棱镜，设置于工作井的井壁上；多个第二棱镜，分别设置于钢管桩和临时支撑；横向轨道，设置于所述工作井并沿掘进方向延伸；监测部，设置于所述横向轨道并沿所述横向轨道滑动，所述监测部包括全站仪、竖向导轨、平台板、提升装置和通信装置，所述全站仪设置于所述平台板，所述提升装置与所述平台板连接，所述平台板与所述竖向导轨连接并通过所述提升装置沿所述竖向导轨移动；数据分析部，与所述通信装置连接。2.根据权利要求1所述的暗挖幕架体系监测系统，其特征在于，所述平台板的形状为矩形，所述竖向导轨包括四根轨道，四根所述轨道设置在所述平台板的四周并与所述平台板垂直。3.根据权利要求2所述的暗挖幕架体系监测系统，其特征在于，相邻的所述轨道之间设有稳定条，所述稳定条的两端分别与所述轨道连接。4.根据权利要求1所述的暗挖幕架体系监测系统，其特征在于，所述平台板设有横向水平气泡管和纵向水平气泡管。5.根据权利要求4所述的暗挖幕架体系监测系统，其特征在于，所述竖向导轨的顶部设有顶板，所述顶板朝向所述平台板的一侧设有摄像头。6.根据权利要求1所述的暗挖幕架体系监测系统，其特征在于，所述提升装置包括拉索和驱动器，所述拉索与所述平台板连接，所述驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：程子聪，王新新，张阿晋，沈蓉，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31