【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及大坡度盾構監測領域，具體涉及一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法。
技術介紹
1、盾構始發是隧道工程中的關鍵節點，反力架則是在盾構始發過程中為盾構前進提供反力的裝置，同時直接影響盾構機始發階段的掘進姿態。由于盾構機的質量非常大，盾構始發時的反力也非常大，在這一過程中反力架不能出現偏移或較大變形，否則會造成負環管片變形進而影響盾構始發。這就要求反力架有足夠的承載能力和穩定性，尤其是在大坡度始發條件下，反力架的受力較水平始發復雜，影響反力架穩定的因素增加。因此，為了保證盾構始發能夠平穩推進，同時保持隧道軸線的穩定，防止發生偏移，盾構始發過程中反力架的安全監測及控制至關重要。
2、當前針對盾構始發反力架的監測手段主要是數值模擬，數值模擬通過對反力架建模，來模擬盾構始發掘進時的反力架的受力情況，在始發前需要加固反力架，但數值模擬往往無法完全還原現場施工環境，無法避免突發情況；對反力架的整體變形觀測不夠直觀，并且反力架上個別部位由于施工條件限制無法進行監測，尤其是在大坡度始發條件下，監測條件更加困難，無法及時發現盾構異常掘進姿態。
3、因此，提供一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，已是一個值得研究的問題。
技術實現思路
1、為了解決上述現有技術中存在的不足，本專利技術的目的在于更加直觀、準確、及時發現反力架變形異常，以輔助操作人員及時采取加固措施。
2、本專利技術的目的是這樣實現的：
3、本專利技術提供的一種
4、反力架，包括反力架體和支撐架體，所述支撐架體位于所述反力架體的背面，用于支撐所述反力架體；
5、監測單元，布設于所述反力架體和所述支撐架體表面，且與所述控制主機電性連接，用于實時監測所述反力架體和所述支撐架體的物理參數，并將監測數據實時傳輸至所述控制主機；
6、控制主機，所述控制主機中設有數據處理單元、三維顯示單元和告警單元，所述數據處理單元接收監測單元的監測數據并進行數據處理；所述三維顯示單元實時顯示反力架在受力時的三維動態模型；告警單元在監測數據超出預設控制值時，進行報警提示。
7、作為優選方案，所述反力架體表面設有圓形貫穿孔，該圓形貫穿孔內側設有環形的反力架鋼，所述支撐架體包括上部支撐、立柱支撐和下部支撐，所述立柱支撐位于所述反力架體的橫梁或立柱上，所述下部支撐為現澆混凝土墻。
8、作為優選方案，所述上部支撐和立柱支撐為桿狀鋼結構支撐，所述立柱支撐、所述反力架體以及所述下部支撐構成三角形支撐結構。
9、作為優選方案，所述監測單元包括陣列式柔性測斜儀和表面應變計，其中，所述陣列式柔性測斜儀布設在所述反力架鋼內弧面，且呈環向布置，其輸出接口與所述控制主機電性連接；所述表面應變計布設在所述上部支撐和立柱支撐上，且沿長度方向布設，其輸出接口與所述控制主機電性連接。
10、作為優選方案，所述陣列式柔性測斜儀由多節等長的獨立傳感器單元串聯而成，所述獨立傳感器單元包括近端固定節和傳感器節；所述傳感器節包括位移傳感器和傾角傳感器。
11、作為優選方案，所述表面應變計包括近端固定節以及首節傳感器，所述首節傳感器用于監測數據的采集與輸送。
12、作為優選方案，所述近端固定節包括傳感器安裝接口、電纜通道以及固定所述傳感器節或所述首節傳感器的連接基座，所述連接基座通過螺栓進行固定。
13、作為優選方案，所述數據處理單元對原始數據的濾波、分析、計算。
14、一種大坡度盾構始發反力架安全監測方法，監測對象為所述反力架鋼變形和所述支撐架體軸力，包括以下步驟：
15、s1、反力架安裝：
16、與隧道設計軸線對齊，安裝和施工反力架體和支撐架體；
17、s2、布設監測單元：
18、在反力架鋼的環內弧面上布設陣列式柔性測斜儀，用線纜連接所述陣列式柔性測斜儀輸出接口與所述控制主機；在所述支撐架體上布設表面應變計，用線纜連接所述表面應變計與所述控制主機；
19、s3、設置坐標系：
20、以所述反力架鋼圓心為空間坐標系原點，標定步驟s2中陣列式柔性測斜儀和表面應變計坐標；
21、s4、圖像初始設置：
22、將步驟s3中監測單元的初始位置坐標輸入到所述控制主機，在三維顯示單元中設置所監測的鋼環截面的初始圖像；
23、在數據處理單元對監測數據處理后，通過三維顯示單元相對于初始標準反力架鋼的三維變形圓環圖像；
24、s5、自動監測及告警：
25、設置反力架鋼變形及所述鋼支撐軸力控制值后，當所述變形和軸力超過控制值即觸發告警單元，提醒操作人員及時采取應急措施。
26、積極有益效果：
27、本專利技術中的反力架安全監測系統能更加直觀、準確的呈現出反力架在始發過程中的變形情況，利于及時發現反力架變形異常，通過實時監控與數據分析，能有效保障反力架的安全，以輔助操作人員及時采取加固措施，防止受反力架變形影響，導致負環管片之間發生錯臺，減少施工過程中的安全隱患，提升施工效率和工程質量，降低因結構故障而造成的時間和成本損失，還提升了整體施工過程的可控性和精準度。
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1.一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，包括反力架，其特征在于：還包括監測單元（4）和控制主機（6）；
2.根據權利要求1所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述反力架體（1）表面設有圓形貫穿孔，該圓形貫穿孔內側設有環形的反力架鋼（3），所述支撐架體（2）包括上部支撐（201）、立柱支撐（202）和下部支撐，所述立柱支撐（202）位于所述反力架體（1）的橫梁或立柱上，所述下部支撐為現澆混凝土墻。
3.根據權利要求2所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述上部支撐（201）和立柱支撐（202）為桿狀鋼結構支撐，所述立柱支撐（202）、所述反力架體（1）以及所述下部支撐構成三角形支撐結構。
4.根據權利要求2或3所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述監測單元（4）包括陣列式柔性測斜儀（401）和表面應變計（402）；
5.根據權利要求4所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述陣列式柔性測斜儀（401）由多
6.根據權利要求5所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述表面應變計（402）包括近端固定節以及首節傳感器，所述首節傳感器用于監測數據的采集與輸送。
7.根據權利要求6所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述近端固定節包括傳感器安裝接口、電纜通道以及固定所述傳感器節或所述首節傳感器的連接基座，所述連接基座通過螺栓進行固定。
8.根據權利要求2所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述數據處理單元對原始數據的濾波、分析、計算。
9.一種大坡度盾構始發反力架安全監測方法，采用如權利要求4-8任一項所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統進行，其特征在于，監測對象為所述反力架鋼（3）變形和所述支撐架體（2）軸力，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，包括反力架，其特征在于：還包括監測單元（4）和控制主機（6）；
2.根據權利要求1所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述反力架體（1）表面設有圓形貫穿孔，該圓形貫穿孔內側設有環形的反力架鋼（3），所述支撐架體（2）包括上部支撐（201）、立柱支撐（202）和下部支撐，所述立柱支撐（202）位于所述反力架體（1）的橫梁或立柱上，所述下部支撐為現澆混凝土墻。
3.根據權利要求2所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述上部支撐（201）和立柱支撐（202）為桿狀鋼結構支撐，所述立柱支撐（202）、所述反力架體（1）以及所述下部支撐構成三角形支撐結構。
4.根據權利要求2或3所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監測方法，其特征在于：所述監測單元（4）包括陣列式柔性測斜儀（401）和表面應變計（402）；
5.根據權利要求4所述的一種大坡度盾構始發反力架安全監測系統及監...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹林衛，楊帆，陳楊，舒計城，王淵，吳君才，于鑫洋，謝文強，沈鵬，王健，靳軍偉，李明宇，游英彬，
申請(專利權)人：中鐵十四局集團大盾構工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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