隧道变形智能监测系统介绍

二院四川睿铁科技有限责任公司

联合研制四川交奥智控防护科技有限公司隧道变形监测系统主要内容：①现有测量方法及需解决的问题监测系统采用技术及系统组成监测系统主要特点及其使用情况监测系统三大主要功能与作用前言监控量测目的前言

据现场调查，依据Q/CR9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》，目前监控量测大多采用全站仪进行测量，主要测量拱顶沉降和净空收敛。测量班组一般为11人左右，其中有四人专门进行监控量测，测量的数据每天上报工管中心。一、现有手段方法及其存在的主要问题一、现有手段方法及其存在的主要问题主要工作步骤为：（一）依据围岩等级钻孔埋点1、用充气钻钻孔2、埋入钢筋3、按合适的角度贴反光贴变形观测点埋设及贴反光贴、标识牌目前测量方法一、现有手段方法及其存在的主要问题主要工作步骤为：（二）确定控制点或自由建站

全站仪自由设站的原理是

通过N个点的距离和方位角高程

来确定自由站点的三维坐标

难点是必须严谨细致，否则精度难以保证一、现有手段方法及其存在的主要问题主要工作步骤为：（三）按规范要求进行测量

按规范要求，每个被测点测量三次，然后算出平均值。每个测量点每天至少测量一次；距离开挖面近或位移速率高，每天则需测量2次。一、现有手段方法及其存在的主要问题主要工作步骤为：（四）数据分析和信息反馈

一是施工与测量相互影响。在五级围岩情况下，实施间隔12小时测量（大变形则需间隔6小时测量），每次测量大概需要2个多小时，测量过程中来往车辆和施工人员多，直接干扰测量工作；反过来说也直接影响施工进度。存在的主要问题二是数据真实性不高。监控量测过程复杂，工作繁琐，每步均需严谨细致。这就需要测量人员既要专业性强，又要工作认真负责、不怕辛苦。据调查，大多测量人员为图快，没有采取测量三次算平均，也没有按照规定的时间间隔进行测量，甚至4、5天测量一次，每天提供报表自然不真实；三是不能实时掌握情况。监测间隔时间通常为24小时，最短间隔为6小时，难以掌握初始状态急速沉降情况，给施工安全带来一定隐患；尤其对大变形监测，因不能实时掌握变形情况，严重时会造成隧道塌方；四是测量数据精度不够。目前隧道监控量测大多采用精度为3+2ppm*d全站仪测量，也就是说全站仪固定误差在3mm，比例误差每km为2mm；无法达到《铁路隧道监控量测技术规程》要求的0.5--1mm测量精度要求。测量过程中记录多、计算多、分析多，人为误差难以避免，精度自然无法保证；结果是测量数据无实际指导意义，严重者会带来净空不达标返工；

五是人员招聘难留不住。铁路隧道工程大多在深山偏远地区，生活条件艰苦，测量工作环境恶劣，即使高薪也难以招聘到工作严谨、吃苦耐劳的专业测量人员。加上，承担责任重、工作压力大，留住人才就更难了。存在的主要问题二、隧道变形监测技术与组成

测量系统由收敛测量单元、沉降测量单元（含拱顶和地面沉降测量）、采控站、基准测量模块、测控软件、手持式读数仪、手持测距仪、温度传感器和各种配件组成（连接件、连接线缆、连通管等）组成。系统采用了激光相位测距技术、精密水准仪亚毫米测量技术、超低功耗无线通信技术，以及函数换算间接测量法和快速装拆连接法，保证了系统测量精度高、功耗低，装拆便捷。交奥科技

系统实物照片二、隧道变形监测技术与组成测量原理：被测点标高（绝对高度）：人工复杂计算、系统自动生成二、隧道变形监测主要功能变形监测安全预警施工指导数据真实可靠、安装方便快捷动态质量控制、实时安全预警预测二衬时间、分析超挖欠挖功能一：变形测量拱顶沉降、净空收敛、单边位移自动测量拱顶标高和隧道净空自动测量功能一：变形测量定时测量（设定测量起始时间和间隔）和实时招测功能一：变形测量多断面同时测量，随隧道开挖进程滚动式测量功能一：变形测量自动生成沉降、上下收敛记录表单和位移曲线功能一：变形测量真实反映多断面沉降、净空变形情况，可反映沉降与收敛变形关系功能二：安全预警功能二：安全预警数据自动与规定的阈值比较，及时进行预警，可避免塌方等安全事故发生功能三：指导施工预计还需监测1次可稳定，预测准确率：0.94功能三：指导施工不仅能测量出净空相对位移量，还能测量出单边位移量，通过分析就能得出两边开挖量，避免超挖和欠挖1.测量精度高，满足《铁路隧道监控量测技术规程》要求，能有效避免人为差错；采用相位测距，精度可达0.5mm；系统具有校准功能，进一步减小系统性误差，高差测量采用差分算法，不受放炮、震动等影响。从测量到数据分析均由系统自动完成，有效避免了人为疏忽造成差错。高差为两个静力水准仪差值，不受水箱水位影响三、系统主要特点及其使用情况系统特点系统特点：2.测量效率高，安装撤卸操作便捷，效能超过3名专业测量人员；

开发了隧道喷浆过程中自动成孔装置、即解决了测量点预埋问题，又自动留出用于安装设备的方孔。系统特点：3.智能程度高，数据异常自动筛选、超限自动报警、实时招测、异常提醒，多用户分享（数据经过授权后可接入任何地方）；系统特点：智能程度高系统特点：智能程度高自适应手机端系统特点：4.适应能力强，经“三防处理”，设备可靠性高，且单元可互换，不拍损坏；

使用单位施工人员不小心，把水泥浆直接喷射到收敛测量单元上，返修时，我们进行表面清理后发现，除保护玻璃片破损外，测量单元依然能正产工作。5.技能要求低，测量人员无需工作经验，会用电脑就能测量；

6.干扰施工小，测量与施工基本上互不干扰，能有效提高施工进度；三种特殊情况处理一是设备防护设备放在洞内，加专用防护装置三种特殊情况处理一是设备防护反光装置和一次性反光板二种特殊情况处理二是洞内没有信号—采用数传电台三种特殊情况处理三是灰尘大—增加防灰尘镜片通过防灰尘试验工程应用方法（一）台阶法沉降收敛测点布置图说明：全断面开挖，把沉降测量单元放在中间位置，即可完成拱顶沉降和水平收敛测量；三台阶法施工，先在单侧隧道壁上部安放沉降测量单元，测量拱顶绝对沉降和上测线相对收敛；随着工序增加收敛测量单元，用于中和下测线相对收敛测量。工程应用方法（二）单侧壁法沉降收敛测点布置图说明：导洞时，在测量断面上安放一组测量设备，包括1个沉降测量单元和2个收敛测量单元，当上台阶开挖后，沉降测量单元保持不动，调整激光线角度，对准开挖后的拱顶监测点上即可。中、下台阶开挖后，收敛测量单元依然保持不动，只是对准开挖后的监测点即可。与人工测量费用对比与人工测量费用对比由上表得知：双向3.5公里隧道，自动监测设备以10年折旧进行计算，每公里测量费为10.93万元，人工监测每公里测量费为17.23万元，自动监测测量费小于人工监测测量费与人工测量费用对比由上表得知：双向3.5公里隧道，自动监测设备以5年折旧进行计算，每公里测量费为17.44万元，人工监测每公里测量费为17.87万元，自动监测测量费小于人工监测测量费汇报完毕谢谢！请多指教！交奥科技

组成及性能：系统参数1、测量距离不小于100m（沉降监测点间隔距离）；2、测量精度

1mm；3、测量时间5s；4、工作温度-20°---+60°5、供电方式：混合供电，自主供电工作时间不小于1个月交奥科技

测量原理：交奥科技

测量原理：高度基准导入：

高度基准导入可采取二种方法实现：

一是系统自动导入。把基准测量单元与基准点进行物理连接，方法是把基准测量单元与基准点埋在一起，如此每个沉降测量单元就会自动导入高度基准；

二是人工辅助导入。把基准测量单元固定在二衬后相对稳定的隧道壁上，用