地下雨污管道變形接觸式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下雨污管道變形接觸式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置與方法，屬于地下工程施工監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于地下雨污管道大多深埋于城市道路地下，地鐵暗挖車(chē)站或區(qū)間隧道施工，必然對(duì)上覆地層中的地下雨污管道產(chǎn)生影響，地下雨污管道發(fā)生變形，如沉降、差異沉降、傾斜、彎曲等，嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生破壞，造成重大工程事故。因此，在地鐵工程中，均將地下工程穿越的地下雨污管道作為級(jí)別較高的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)控。
[0003]目前，地下雨污管道的監(jiān)測(cè)方法主要有以下3種，SP
[0004](I)在地下雨污管道的正上方地面設(shè)置測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)推測(cè)地下管道的沉降變形情況。事實(shí)上，地面沉降變形數(shù)據(jù)不能代表地下雨污管道的變形值，有時(shí)誤差極大，該方法只能作為估算方法，同時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0005](2)在地下雨污管道的管體上方地層內(nèi)施工鉆孔，孔徑110_150mm，孔深至雨污管道管體頂板，在鉆孔內(nèi)將6-10mm的探桿一端與雨污管道頂板接觸，另一端伸出地面，鉆孔內(nèi)填筑沙土。通過(guò)水準(zhǔn)儀測(cè)量探桿地面伸出端的沉降，確定雨污管道的沉降量。該方法存在巨大風(fēng)險(xiǎn)，且工程費(fèi)用較高。在鉆孔施工時(shí)，由于開(kāi)孔直徑較大，且接觸地下管道，容易造成地下管道的破壞，工程中使用該方法時(shí)極其慎重。
[0006](3)在地下雨污管道的管體兩側(cè)地層內(nèi)施工鉆孔，孔徑110_150mm，孔深至雨污管道管體底板的地基處，在鉆孔內(nèi)將6-10_的探桿一端與雨污管道底板地基錨固，另一端伸出地面，鉆孔內(nèi)填筑沙土。通過(guò)水準(zhǔn)儀測(cè)量探桿地面伸出端的沉降，確定雨污管道管體地基的沉降量，以此推測(cè)地下管道管體的變形情況。由于地下雨污管道與地層剛度不同，地下雨污管道地基與地下雨污管道并非變形一致，該方法存在較大誤差，且工程費(fèi)用較高，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0007]此外，在地下雨污管道變形監(jiān)測(cè)控制指標(biāo)中，目前大多采用單一的管道沉降值作為控制指標(biāo)。事實(shí)上，單一指標(biāo)是不科學(xué)的，對(duì)于地下管道來(lái)說(shuō)，均勻沉降值再大也不一定破壞，而應(yīng)該針對(duì)管節(jié)獲取并采用多控指標(biāo)作為地下管道的監(jiān)測(cè)控制值，如差異沉降、傾斜、轉(zhuǎn)角等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明采用高精度大量程位移傳感器和基于SMS (移動(dòng)短信)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，以及研制的手機(jī)終端APP軟件系統(tǒng)，解決了以下主要技術(shù)問(wèn)題:
[0009](I)使用本技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損傷接觸式測(cè)得地下管體的變形，如沉降、差異沉降、傾斜和轉(zhuǎn)角。采用手持鉆機(jī)和小口徑鉆頭(25-35mm)在地下管道管體上方成孔，直至接觸管體頂板，每個(gè)管節(jié)設(shè)置2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在孔底安裝錨頭和不銹鋼桿，與管體形成聯(lián)動(dòng)裝置。工程實(shí)例證明，由于是手持鉆機(jī)和小口徑鉆孔，不會(huì)對(duì)雨污管道造成損傷和破壞。同時(shí)，由于測(cè)點(diǎn)與管體是接觸式的、聯(lián)動(dòng)的，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映的是管體的真實(shí)變形數(shù)據(jù)，并非推測(cè)值。
[0010](2)可實(shí)現(xiàn)地下管體的高精度、大位移動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。與地下雨污管道管體聯(lián)動(dòng)的不銹鋼桿，通過(guò)牽拉鋼絲與拉線式位移傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。其中，拉線式位移傳感器埋設(shè)于地面以下，測(cè)量精度0.01mm，最大量程可達(dá)100mm ;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)位于地面之上，由太陽(yáng)能電池板供電，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)于手機(jī)終端APP軟件系統(tǒng)中。
[0011]通過(guò)上述技術(shù)問(wèn)題的解決，應(yīng)用本技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地獲得地下雨污管道管體任意點(diǎn)的沉降監(jiān)測(cè)值，結(jié)合地面沉降觀測(cè)和APP分析軟件，可實(shí)時(shí)換算獲得地下管線管體的差異沉降、傾斜和轉(zhuǎn)角等變形參數(shù)，為該類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)源的防控預(yù)警提供可靠依據(jù)和有力保障。
[0012]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種地下雨污管道變形接觸式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置與方法。該監(jiān)測(cè)裝置包括地下部分和地上部分，其中地下部分是一套能夠與地下雨污管道變形(沉降)實(shí)時(shí)精確聯(lián)動(dòng)的大量程高精度位移傳感系統(tǒng)，地上部分主要是遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及常規(guī)測(cè)量點(diǎn)。地下測(cè)點(diǎn)C、D為地下雨污管道的沉降數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，地上測(cè)點(diǎn)A、B為地上部分的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，地下測(cè)點(diǎn)C與地上測(cè)點(diǎn)A相對(duì)應(yīng)，地下測(cè)點(diǎn)D與地上測(cè)點(diǎn)B相對(duì)應(yīng)。通過(guò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，地下雨污管道的測(cè)點(diǎn)沉降數(shù)據(jù)傳輸至用戶手機(jī)終端APP分析軟件系統(tǒng)，按本發(fā)明綜合數(shù)據(jù)分析處理的方法，實(shí)時(shí)獲得地下雨污管道的多項(xiàng)控制指標(biāo)(差異沉降、傾斜、轉(zhuǎn)角)。
[0013]所述地下部分為高精度位移傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括雨污管道1、管道接頭2、鉆孔3、錨頭4、不銹鋼桿5、牽拉鋼絲6、拉線式位移傳感器7、鐵質(zhì)支架8、鐵質(zhì)蓋板9、蓋板內(nèi)嵌測(cè)點(diǎn)10 ;地上部分的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括通信電纜11、數(shù)據(jù)采集箱12、箱體支座13、天線14、太陽(yáng)能電池板15、立桿16、立桿底座17、電池電纜18 ；
[0014]雨污管道I埋在地面下方，各雨污管道I通過(guò)管道接頭2連接形成雨污管道系統(tǒng)；
[0015]地下測(cè)點(diǎn)C、D分別設(shè)置在同一雨污管道I兩邊管道接頭2的邊緣處；
[0016]對(duì)于地下測(cè)點(diǎn)D，錨頭4與不銹鋼桿5焊接，不銹鋼桿5外套波紋管，錨頭4與雨污管道I管壁外表面用水泥漿粘結(jié)，不銹鋼桿5與牽拉鋼絲6鉸接，并與拉線式位移傳感器7連為一體。鐵質(zhì)支架8設(shè)置在預(yù)先開(kāi)挖的坑槽中，拉線式位移傳感器7通過(guò)螺栓固定于鐵質(zhì)支架8的上橫梁處，鐵質(zhì)支架8四周充填混凝土，將鐵質(zhì)蓋板9蓋在鐵質(zhì)支架8上，蓋板9上澆筑混凝土，并設(shè)置蓋板內(nèi)嵌測(cè)點(diǎn)10 (即地上測(cè)點(diǎn)B)。
[0017]相對(duì)應(yīng)的，地下測(cè)點(diǎn)C的設(shè)置同地下測(cè)點(diǎn)D，地上測(cè)點(diǎn)A點(diǎn)的設(shè)置同地上測(cè)點(diǎn)B。
[0018]地下測(cè)點(diǎn)C、D的兩拉線式位移傳感器7通過(guò)通信電纜11與數(shù)據(jù)采集箱12連接，數(shù)據(jù)采集箱12與箱體支座13通過(guò)螺栓連接，天線14通過(guò)磁性座吸附于數(shù)據(jù)采集箱12的頂部并與數(shù)據(jù)采集箱12內(nèi)部的無(wú)線傳輸模塊連接。
[0019]太陽(yáng)能電池板15與立桿16鉸接，立桿16與立桿底座17采用螺栓連接并埋置地下，太陽(yáng)能電池板15通過(guò)電池電纜18與數(shù)據(jù)采集箱12中的蓄電池連接。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1系統(tǒng)組成剖面圖。
[0021]圖2監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移示意圖。
[0022]圖中:1、雨污管道；2、管道接頭；3、鉆孔；4、錨頭；5、不銹鋼桿；6、牽拉鋼絲；7、拉線式位移傳感器；8、鐵質(zhì)支架；9、鐵質(zhì)蓋板；10、蓋板內(nèi)嵌測(cè)點(diǎn)；11、通信電纜；12、數(shù)據(jù)采集箱；13、箱體支座；14、天線；15、太陽(yáng)能電池板；16、立桿；17、立桿底座；18、電池電纜。
【具體實(shí)施方式】
[0023]一種地下雨污管道變形接觸式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法包括下述流程:
[0024](I)首先選擇隧道開(kāi)挖可能影響的雨污管道1，然后在雨污管道I上選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)D (或 C);
[0025](2)采用手持鉆機(jī)和小口徑鉆頭(25_35mm)在地下雨污管道I管體正上方形成鉆孔3，直至接觸管體頂板；
[0026](3)將錨頭4和不銹鋼桿5連接后(外套波紋管)放入鉆孔3，使錨頭4接觸雨污管道I管體頂板，在孔底澆筑適當(dāng)水泥漿，然后向鉆孔3 (波紋管外)灌滿中粗砂；
[0027](4)不銹鋼桿5頂端與牽拉鋼絲6鉸接，并將牽拉鋼絲6伸出地面孔口 ；
[0028](5)在