顶管施工用后背墙变形监测系统和方法与流程

本发明涉及矩形顶管施工监测，尤其涉及一种顶管施工用后背墙变形监测系统和方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快以及城市基础设施建设的需求日益增长，通过非开挖技术实施的地下管道建设项目越来越多，其中顶管工程因其对环境干扰小、施工效率高等优点而被广泛应用。顶管工程中的后背墙结构是确保管道推进的稳定性和安全性的关键组成部分。随着顶管施工深度和距离的增加，后背墙的安全性受到越来越多的关注。如何准确监测后背墙的变形，预测其性能及潜在的安全风险，成为工程建设中亟待解决的技术难题。

2、传统的后背墙变形监测方法侧重于对其表面或体内位移的测量，通常利用测绳、量尺、水准测量、全站仪或gps等测量工具进行。尽管这些方法在过去几十年中取得了广泛应用，但存在着实时性不足、监测数据分析复杂、监测点设置有限等问题,无法满足大型复杂顶管工程对于实时性和全面性的监测需求。此外，当前的监测手段往往依赖于人工现场操作，不仅效率低下，而且在一些情况下存在安全风险。对于位于地下复杂环境中的后背墙，人工方法更是受限严重。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种顶管施工用后背墙变形监测系统和方法。

2、为实现上述目的，本发明提供一种顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，包括：

3、分布式传感光纤应变监测机构，包括：分布式传感光纤；

4、所述分布式传感光纤布设在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区；

5、位移监测机构，包括：lvdt位移传感器；

6、所述lvdt位移传感器布设在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区；

7、反力架应变监测机构，包括：多个反力架和振弦式应变计；

8、各所述反力架相互间隔地支撑在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区；

9、所述振弦式应变计设置在所述反力架上。

10、根据本发明的一个方面，所述分布式传感光纤在所述应力区中先后沿着横向和竖向均匀间隔布设。

11、根据本发明的一个方面，所述分布式传感光纤为玻璃纤维复合基双芯分布式应变传感光纤。

12、根据本发明的一个方面，布设在后背墙上的所述分布式传感光纤的转角位置呈弧形弯曲布置。

13、根据本发明的一个方面，所述分布式传感光纤的布设固定在后背墙上的起点和终点分别靠近所述分布式传感光纤的两端；

14、所述分布式传感光纤靠近所述起点的一端自相熔接，靠近终点的一端通过熔接两根跳线与分布式传感光纤应变监测仪连接；

15、所述起点位于所述终点的下方，所述起点处的光纤外部设有保护层。

16、根据本发明的一个方面，所述分布式传感光纤布设在后背墙上的所述起点、所述终点和所述转角位置通过碳纤维浸渍胶进行点粘连，其余部位通过碳纤维浸渍胶进行全面粘连。

17、根据本发明的一个方面，所述lvdt位移传感器分别沿着所述应力区的横向和竖向均匀间隔布设。

18、根据本发明的一个方面，所述lvdt位移传感器的测量顶针与后背墙垂直抵接。

19、根据本发明的一个方面，所述反力架为直角三角形支架，所述振弦式应变计设置在直角三角形支架的三个角部。

20、为实现上述目的，本发明还提供一种顶管施工用后背墙变形监测方法，包括：

21、在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区布设分布式传感光纤，通过分布式传感光纤监测应力区的应变、温度和损伤；

22、在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区布设lvdt位移传感器，通过lvdt位移传感器监测应力区各点位置的位移变化；

23、在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区间隔布设多个用于支撑后背墙的反力架，在各所述反力架上布设振弦式应变计，通过振弦式应变计监测反力架的应力应变。

24、根据本发明的方案，本发明通过分布式传感光纤应变监测机构和位移监测机构可以实现对后背墙变形的实时监测，系统自动收集数据并可通过采集终端远程传输至监控中心，实现了变形数据的实时分析和处理，提高了监测效率并减少了人工误差，能够及时探测到后背墙的微小变形，提前发现潜在问题，从而采取预防措施，避免安全事故的发生，保障了工程建设的稳定性和人员的安全性，整个监测过程依靠自动化设备完成，减少了人工干预和操作失误的可能性，同时监测数据可以通过智能化系统进行高效分析，为工程决策提供科学数据支持。

25、本发明通过反力架应变监测机构可以实现在管节顶进过程中反力架所受的应力变化，从而得到后背墙所受的全过程应力情况，能够及时监测到后背墙的应力变化，及时做出预警，保障了施工过程中的安全性，同时也有助于总结出后背墙在顶进过程中的受力情况，总结规律，为相似工程做出指导与借鉴。

26、本发明现场采集分布式传感光纤的监测数据的同时，还检查lvdt位移传感器是否正常运转，线路是否正常连接，整体观察场地是否遭到破坏，后背墙是否有明显变形等，提高了监测效率，保证了安全性。

27、本发明通过硬件自动化及高分辨率的传感器，对于测点的变形监测更为精确，相对于传统的人工测量方法能够提供更为详细且连续的监测数据，提高了监测结果的可靠性。

28、本发明通过遍布后背墙的光纤和位移传感器，对后背墙进行监测，本发明方法可以全方位、多角度地反映后背墙整体以及局部的变形情况，提高了监测的全面性。

技术特征：

1.顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，所述分布式传感光纤(1)在所述应力区中先后沿着横向和竖向均匀间隔布设。

3.根据权利要求1所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，所述分布式传感光纤(1)为玻璃纤维复合基双芯分布式应变传感光纤。

4.根据权利要求1所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，布设在后背墙上的所述分布式传感光纤(1)的转角位置呈弧形弯曲布置。

5.根据权利要求4所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，所述分布式传感光纤(1)的布设固定在后背墙上的起点和终点分别靠近所述分布式传感光纤(1)的两端；

6.根据权利要求5所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，所述分布式传感光纤(1)布设在后背墙上的所述起点、所述终点和所述转角位置通过碳纤维浸渍胶进行点粘连，其余部位通过碳纤维浸渍胶进行全面粘连。

7.根据权利要求1所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，所述lvdt位移传感器(2)分别沿着所述应力区的横向和竖向均匀间隔布设。

8.根据权利要求1所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，所述lvdt位移传感器(2)的测量顶针与后背墙垂直抵接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的顶管施工用后背墙变形监测系统，其特征在于，所述反力架(3)为直角三角形支架，所述振弦式应变计(4)设置在直角三角形支架的三个角部。

10.顶管施工用后背墙变形监测方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及矩形顶管施工监测技术领域，提供一种顶管施工用后背墙变形监测系统和方法，其中系统包括：分布式传感光纤应变监测机构，包括：分布式传感光纤；分布式传感光纤布设在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区；位移监测机构，包括：LVDT位移传感器；所述LVDT位移传感器布设在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区；反力架应变监测机构，包括：多个反力架和振弦式应变计；各反力架相互间隔地支撑在后背墙背部与顶管支撑相对应的应力区；振弦式应变计设置在所述反力架上。本发明通过遍布后背墙的光纤、位移传感器和振弦式应变计，对后背墙进行监测，本发明方法可以全方位、多角度地反映后背墙整体以及局部的变形情况，提高了监测的全面性。

技术研发人员：王鑫平,顾洋,杨树民,韩震,郭建波,郭世荣,吕程林,吴东升,戚腾舞,周长更,冯战兵,黄胜宝,刘博,王大鹏,张帅帅,李璨,刘健辉,石海龙,徐嘉艺,安亚超,王振,张利夫,张彬,刘硕
受保护的技术使用者：中铁二十二局集团轨道工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15