【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種地下管道施工方法，特別涉及一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統及方法。
技術介紹
1、目前，隨著城市建設的不斷發展，地下管道施工變得日益頻繁，其中頂管下穿施工作為一種常見的施工方式。
2、頂管施工是繼盾構施工之后而發展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作井內穿過土層一直推到接收井內吊起。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩井之間，以期實現非開挖敷設地下管道的施工方法。
3、頂管施工廣泛用于城市地下給排水管道、天然氣石油管道、通訊電纜等各種管道的非開挖鋪設。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。在城市采用該技術施工，避免拆遷現有地面上結構體，減少環境污染，保持城市交通通暢。
4、頂管施工容易造成地面沉降及隆起，造成結構物整體下沉或上升。過大的變形會使砌體結構的結構物產生水平裂縫現象，破壞結構的防水，造成地下水滲入。
5、不均勻沉降延伸到地表會產生傾斜，引起結構物的歪斜，從而引起內部附加應力重分布。當局部應力超過土體抗剪強度時，會使建筑物底部土體產生塑性損壞，造成整個建筑物失穩。
6、隆起對建筑物、道路以及地下管線產生較大的影響。隆起使建筑物很容易產生開裂現象，嚴重者導致建筑物破壞影響其正常使用，降低了建筑物使用年限。
7、所以在頂管下穿施工過程中，必須對土體
技術實現思路
1、本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統及方法。
2、本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：
3、一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，包括數據采集系統、物聯網、數據處理系統、云服務器及遠程管理終端；數據采集系統用于采集施工監測區域中監測點的沉降及水平位移數據，其包括布設在施工區域監測點的gnss接收機；數據采集系統將采集的數據通過物聯網發送至數據處理系統；數據處理系統設有頂管周圍地形的三維模型，其根據數據采集系統采集的數據，實時修正三維模型，獲得地表沉降變化三維運動云圖，其實時上傳三維運動云圖至云服務器；遠程管理終端與云服務器通信，其下載三維運動云圖，實現遠程現場施工監測及管理；將以頂管施工中心點為圓心、半徑為5～6倍施工深度的圓內區域作為施工監測區域；將施工監測區域用菱形網格進行多級劃分，將n級菱形區塊中沉降敏感程度較高的菱形區塊進一步用菱形網格進行劃分，得到多個n+1級菱形區塊，n大于等于1；將網格節點作為備選監測點，根據監測精度要求對備選監測點進行評價優選，在優選監測點處布設gnss接收機。
4、進一步地，遠程管理終端包括遠程監控中心和移動設備；遠程監控中心和移動設備均從云服務器下載頂管施工過程中頂管狀態數據及周圍地形的三維運動云圖；移動設備通過云服務器對遠程監控中心的三維模型數據進行調整和分析。
5、進一步地，遠程監控中心包括預警模塊；預警模塊將監測過程中監測點的預警狀態按嚴重程度從小到大分為三級；第一級黃色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的70％，或雙控指標之一達到對應控制值的85％；第二級橙色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的85％，或雙控指標之一達到對應控制值；第三級紅色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值；預警模塊將預警狀態信息通過云服務器發送至移動設備。
6、進一步地，數據采集系統還包括全站儀；在沉降敏感區布設全站儀的監測點進行數據補充修正，全站儀通過物聯網將檢測數據發送至數據處理系統。
7、進一步地，還包括太陽能電池板和蓄電池，太陽能電池板對蓄電池充電，蓄電池儲存電能，并對數據采集系統供電。
8、本專利技術還提供了一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測方法，設置數據采集系統、物聯網、數據處理系統、云服務器及遠程管理終端；數據采集系統用于采集施工監測區域中監測點的沉降及水平位移數據，其包括布設在施工區域監測點的gnss接收機；數據采集系統將采集的數據通過物聯網發送至數據處理系統；數據處理系統設有頂管周圍地形的三維模型，其根據數據采集系統采集的數據，實時修正三維模型，獲得地表沉降變化三維運動云圖，其實時上傳三維運動云圖至云服務器；遠程管理終端與云服務器通信，其下載三維運動云圖，實現遠程現場施工監測及管理；將以頂管施工中心點為圓心、半徑為5～6倍施工深度的圓內區域作為施工監測區域；將施工監測區域用菱形網格進行多級劃分，將n級菱形區塊中沉降敏感程度較高的菱形區塊進一步用菱形網格進行劃分，得到多個n+1級菱形區塊，n大于等于1；將網格節點作為備選監測點，根據監測精度要求對備選監測點進行評價優選，在優選監測點處布設gnss接收機。
9、進一步地，還在自由場設置四個對照測點，分別位于頂管施工區域的四個角點的角平分線的反向延伸處，在每個對照測點沿豎直向下且垂直于頂管施工掘進方向布設gnss接收機。
10、進一步地，在頂管下穿施工過程中，對應每節頂管設置一個監測斷面，用于監測地表沉降與管襯砌管片變形；監測斷面上設置多個斷面監測點，斷面監測點布設gnss接收機。
11、進一步地，在頂管施工過程中，建立兩井之間互相通視的平面控制點進行聯測；在聯測的平面控制點設置全站儀，采用ⅱ級全站儀六測回，按測回差9″、2c差13″、歸零差6″控制測角精度，邊長用2mm+2ppm全站儀測往返成果。
12、進一步地，遠程管理終端設置遠程監控中心和移動設備；使遠程監控中心和移動設備均從云服務器下載頂管施工過程中頂管狀態數據及周圍地形的三維運動云圖；使移動設備通過云服務器對遠程監控中心的三維模型數據進行調整和分析；遠程監控中心設有預警模塊；預警模塊將監測過程中監測點的預警狀態按嚴重程度從小到大分為三級；第一級黃色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的70％，或雙控指標之一達到對應控制值的85％；第二級橙色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的85％，或雙控指標之一達到對應控制值；第三級紅色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值；預警模塊將預警狀態信息通過云服務器發送至移動設備。
13、本專利技術具有的優點和積極效果是：本專利技術對于頂管下穿施工監測區進行全方位覆蓋監測，利用gnss技術監測沉降狀態，對變形的整體動態的高精度立體的監測，并且實時通過數據處理系統上傳云服務器，實現移動設備的現場監測和進度跟蹤。通過布設沉降監測點和對照測點，結合gnss技術，可以準確獲取土體變形數據，為工程管理和決策提供科學依據。還可針對變形敏感區補充全站儀監測。將不同監測方法的優勢發揮到最大化，提高頂管下本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，包括數據采集系統、物聯網、數據處理系統、云服務器及遠程管理終端；數據采集系統用于采集施工監測區域中監測點的沉降及水平位移數據，其包括布設在施工區域監測點的GNSS接收機；數據采集系統將采集的數據通過物聯網發送至數據處理系統；數據處理系統設有頂管周圍地形的三維模型，其根據數據采集系統采集的數據，實時修正三維模型，獲得地表沉降變化三維運動云圖，其實時上傳三維運動云圖至云服務器；遠程管理終端與云服務器通信，其下載三維運動云圖，實現遠程現場施工監測及管理；將以頂管施工中心點為圓心、半徑為5～6倍施工深度的圓內區域作為施工監測區域；將施工監測區域用菱形網格進行多級劃分，將N級菱形區塊中沉降敏感程度較高的菱形區塊進一步用菱形網格進行劃分，得到多個N+1級菱形區塊，N大于等于1；將網格節點作為備選監測點，根據監測精度要求對備選監測點進行評價優選，在優選監測點處布設GNSS接收機。
2.根據權利要求1所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，遠程管理終端包括遠程監控中心和移動設備；遠程監控中心和移動設備均從云服務器下
3.根據權利要求2所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，遠程監控中心包括預警模塊；預警模塊將監測過程中監測點的預警狀態按嚴重程度從小到大分為三級；第一級黃色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的70％，或雙控指標之一達到對應控制值的85％；第二級橙色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的85％，或雙控指標之一達到對應控制值；第三級紅色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值；預警模塊將預警狀態信息通過云服務器發送至移動設備。
4.根據權利要求1所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，數據采集系統還包括全站儀；在沉降敏感區布設全站儀的監測點進行數據補充修正，全站儀通過物聯網將檢測數據發送至數據處理系統。
5.根據權利要求1所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，還包括太陽能電池板和蓄電池，太陽能電池板對蓄電池充電，蓄電池儲存電能，并對數據采集系統供電。
6.一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測方法，其特征在于，設置數據采集系統、物聯網、數據處理系統、云服務器及遠程管理終端；數據采集系統用于采集施工監測區域中監測點的沉降及水平位移數據，其包括布設在施工區域監測點的GNSS接收機；數據采集系統將采集的數據通過物聯網發送至數據處理系統；數據處理系統設有頂管周圍地形的三維模型，其根據數據采集系統采集的數據，實時修正三維模型，獲得地表沉降變化三維運動云圖，其實時上傳三維運動云圖至云服務器；遠程管理終端與云服務器通信，其下載三維運動云圖，實現遠程現場施工監測及管理；將以頂管施工中心點為圓心、半徑為5～6倍施工深度的圓內區域作為施工監測區域；將施工監測區域用菱形網格進行多級劃分，將N級菱形區塊中沉降敏感程度較高的菱形區塊進一步用菱形網格進行劃分，得到多個N+1級菱形區塊，N大于等于1；將網格節點作為備選監測點，根據監測精度要求對備選監測點進行評價優選，在優選監測點處布設GNSS接收機。
7.根據權利要求6所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測方法，其特征在于，還在自由場設置四個對照測點，分別位于頂管施工區域的四個角點的角平分線的反向延伸處，在每個對照測點沿豎直向下且垂直于頂管施工掘進方向布設GNSS接收機。
8.根據權利要求6所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測方法，其特征在于，在頂管下穿施工過程中，對應每節頂管設置一個監測斷面，用于監測地表沉降與管襯砌管片變形；監測斷面上設置多個斷面監測點，斷面監測點布設GNSS接收機。
9.根據權利要求6所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測方法，其特征在于，在頂管施工過程中，建立兩井之間互相通視的平面控制點進行聯測；在聯測的平面控制點設置全站儀，采用Ⅱ級全站儀六測回，按測回差9″、2C差13″、歸零差6″控制測角精度，邊長用2mm+2PPm全站儀測往返成果。
10.根據權利要求5所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測方法，其特征在于，遠程管理終端設置遠程監控中心和移動設備；使遠程監控中心和移動設備均從云服務器下載頂管施工過程中頂管狀態數據及周圍地形的三維運動云圖；使移動設備通過云服務器對遠程監控中心的三維模型數據進行調整和分析；遠程監控中心設有預警模塊；預警模塊將監測過程中監測點的預警狀態按嚴重程度從小到大分為三級；第一級黃色...
【技術特征摘要】
1.一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，包括數據采集系統、物聯網、數據處理系統、云服務器及遠程管理終端；數據采集系統用于采集施工監測區域中監測點的沉降及水平位移數據，其包括布設在施工區域監測點的gnss接收機；數據采集系統將采集的數據通過物聯網發送至數據處理系統；數據處理系統設有頂管周圍地形的三維模型，其根據數據采集系統采集的數據，實時修正三維模型，獲得地表沉降變化三維運動云圖，其實時上傳三維運動云圖至云服務器；遠程管理終端與云服務器通信，其下載三維運動云圖，實現遠程現場施工監測及管理；將以頂管施工中心點為圓心、半徑為5～6倍施工深度的圓內區域作為施工監測區域；將施工監測區域用菱形網格進行多級劃分，將n級菱形區塊中沉降敏感程度較高的菱形區塊進一步用菱形網格進行劃分，得到多個n+1級菱形區塊，n大于等于1；將網格節點作為備選監測點，根據監測精度要求對備選監測點進行評價優選，在優選監測點處布設gnss接收機。
2.根據權利要求1所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，遠程管理終端包括遠程監控中心和移動設備；遠程監控中心和移動設備均從云服務器下載頂管施工過程中頂管狀態數據及周圍地形的三維運動云圖；移動設備通過云服務器對遠程監控中心的三維模型數據進行調整和分析。
3.根據權利要求2所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，遠程監控中心包括預警模塊；預警模塊將監測過程中監測點的預警狀態按嚴重程度從小到大分為三級；第一級黃色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的70％，或雙控指標之一達到對應控制值的85％；第二級橙色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值的85％，或雙控指標之一達到對應控制值；第三級紅色預警：變形量的絕對值和變形速率雙控指標均達到對應控制值；預警模塊將預警狀態信息通過云服務器發送至移動設備。
4.根據權利要求1所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，數據采集系統還包括全站儀；在沉降敏感區布設全站儀的監測點進行數據補充修正，全站儀通過物聯網將檢測數據發送至數據處理系統。
5.根據權利要求1所述的頂管下穿施工過程的自動傳感監測系統，其特征在于，還包括太陽能電池板和蓄電池，太陽能電池板對蓄電池充電，蓄電池儲存電能，并對數據采集系統供電。
6.一種頂管下穿施工過程的自動傳感監測方法，其特征在于，設置數據采集系統、物聯網、數據處理系統、云服務器及遠程管理終端；數據采集系統用于采集...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周國民，郭偉，王晶，周小虎，邵立碩，侯昌圣，曹向宇，朱行行，李雪峰，鄭剛，卜祥禾，夏博洋，周海祚，
申請(專利權)人：中鐵北京工程局集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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