(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210569796.7 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 中铁第四勘察设计院集团有限公司 地址 430063 湖北省武汉市武昌杨园和平 大道745号 (72)发明人 王金龙　林作忠　王效文　颜志伟　 王华兵　吕延豪　游龙飞　孙雪兵　 张海涛　郑凯　高云龙　蔡兴瑞　 戴勇　 (74)专利代理 机构 北京汇泽知识产权代理有限 公司 11228 专利代理师 吴慧珺 (51)Int.Cl. G01D 5/353(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 盾构隧道结构监测系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种盾构隧道结构监测系统， 包 括沉降监测模块、 水平位移监测模块、 区域裂缝 监测模块以及收敛监测模块中的至少一种， 其 中， 所述沉降监测模块用于对盾构管片环的沉降 情况进行监测， 所述水平位移监测模块用于对盾 构管片环的水平位移情况进行监测， 所述区域裂 缝监测模块用于对盾构隧道的管片间裂缝进行 监测， 所述收敛监测模块用于对盾构管片环的直 径净空收敛情况进行监测。 相应地还提供一种盾 构隧道结构监测方法。 本发明提供的盾构隧道结 构监测系统及方法， 可实时监测盾构隧道的结构 状况， 包括管片沉降、 水平位移、 管片间裂缝及净 空收敛等情况中的至少一种， 能提高盾构隧道服 役安全性， 便于工务部门对盾构隧道的检修维 护。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 115060298 A 2022.09.16 CN 115060298 A 1.一种盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 包括沉降监测模块、 水平位移监测模块、 区域裂缝监测模块以及收敛监测模块中的至少一种， 其中， 所述沉降监测模块用于对盾构 管片环的沉降情况进 行监测， 所述水平位移 监测模块用于对盾构管片环的水平位移情况进 行监测， 所述区域裂缝监测模块用于对盾构隧道的管片间裂缝进行监测， 所述收敛监测模 块用于对盾构管片环的直径净空收敛情况进行监测。 2.如权利要求1所述的盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 所述沉降监测模块和/或 所述水平位移监测模块采用位移监测模块， 所述位移监测模块包括两条位移监测光缆， 所 述位移监测光缆为集成有多个光纤光栅应变传感器的光纤光栅阵列应变缆线； 所述位移 监 测光缆沿盾构隧道的管壁敷设， 两条位移监测光缆均在隧道纵向上呈波 形分布并且两条位 移监测光 缆的波形反相。 3.如权利要求2所述的盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 每条位移监测光缆的波峰 和波谷沿隧道纵向依次分布在盾构隧道的各个管片环上， 并且分别通过固定装置与盾构隧 道的管壁固连。 4.如权利要求3所述的盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 所述位移监测光缆呈锯齿 波形分布。 5.如权利要求1所述的盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 所述 区域裂缝监测模块包 括至少一条裂缝监测光缆， 所述裂缝监测光缆为集成有多个光纤光栅应变传感器的光纤光 栅阵列应 变缆线； 所述裂缝监测光 缆沿隧道纵向直线布设在盾构隧道的管壁上。 6.如权利要求1所述的盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 所述收敛监测模块包括至 少一条收敛监测光缆， 所述收敛监测光缆为集成有多个光纤光栅应变传感器的光纤光栅阵 列应变缆线； 所述收敛监测光 缆沿隧道周向环形布设在盾构隧道的管壁上。 7.如权利要求1至6中任一项所述的盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 各监测模块 均采用光纤光栅阵列光缆进行监测， 各光纤光栅阵列光缆均与光纤光栅数据解调仪连接， 该所述光纤光栅数据解调仪用于接收各光纤光栅阵列光缆发送的应变信息， 并解调成解调 信号发送给后台处 理器。 8.如权利要求7所述的盾构隧道结构监测系统， 其特征在于： 还包括程控报警终端， 所 述程控报警终端通过线缆与所述后台处理器连接或者通过无线传输模块与所述后台处理 器无线连接 。 9.基于权利要求1至8中任一项所述的盾构隧道结构监测系统的盾构隧道结构监测方 法， 其特征在于， 包括， 通过所述盾构隧道结构监测系统对盾构隧道的结构状况进行实时监测， 具体包括如下 监测手段中的至少一种： 通过所述沉降监测模块对盾构管片环的沉降情况进行实时监测， 通过所述水平位移 监测模块对盾构管片环的水平 位移情况进 行实时监测， 通过所述区域裂 缝监测模块对盾构隧道的管片间裂缝进行实时监测， 通过所述收敛监测模块对盾构管片环 的直径净空收敛情况进行实时监测； 将监测情况反馈给后台处理器； 所述后台处理器分析判断盾构隧道的结构健康状况， 以指导工务部门及时对盾构隧道进行检测维护。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115060298 A 2盾构隧道结构监测系统及方 法 技术领域 [0001]本发明属于隧道安全技术领域， 具体涉及 一种盾构隧道结构监测系统及基于该盾 构隧道结构监测系统的盾构隧道结构监测方法。 背景技术 [0002]目前， 盾构隧道运营过程中， 大多仅对隧道的纵向沉降进行监测， 缺乏对盾构隧道 的结构全面监测， 难以及时、 全面地掌握盾构隧道的结构安全状况； 并且往往监测、 预警、 处 置分离， 所监测到的风险源未能在现场及时精确反馈， 处置联动机制尚不健全。 另外， 盾构 隧道的纵向沉降监测多采用精密水准仪、 全站仪的人工监测或静力水准测量系统的无人自 动测量， 常见的监测传感器主要 是电阻式、 钢弦式及电感 式等点式传感器， 该类型传感器普 遍存在布设 困难、 抗干扰能力差、 抗腐蚀性差、 容易破坏、 数据易 失真等缺点， 无法满足现代 地铁隧道 施工监测的要求。 发明内容 [0003]本发明涉及一种盾构隧道结构监测系统及基于该盾构隧道结构监测系统的盾构 隧道结构监测方法， 至少可解决现有技 术的部分缺陷。 [0004]本发明涉及一种盾构隧道结构监测系统， 包括沉降监测模块、 水平位移监测模块、 区域裂缝监测模块以及收敛监测模块中的至少一种， 其中， 所述沉降监测模块用于对盾构 管片环的沉降情况进 行监测， 所述水平位移 监测模块用于对盾构管片环的水平位移情况进 行监测， 所述区域裂缝监测模块用于对盾构隧道的管片间裂缝进行监测， 所述收敛监测模 块用于对盾构管片环的直径净空收敛情况进行监测。 [0005]作为实施方式之一， 所述沉降监测模块和/或所述水平位移监测模块采用位移监 测模块， 所述位移监测模块包括两条位移监测 光缆， 所述位移监测光缆为集成有多个光纤 光栅应变传感器的光纤光栅阵列应变缆线； 所述位移监测 光缆沿盾构隧道的管壁敷设， 两 条位移监测光 缆均在隧道纵向上 呈波形分布并且两条位移监测光 缆的波形反相。 [0006]作为实施方式之一， 每条位移监测光缆的波峰和波谷沿隧道纵向依次分布在盾构 隧道的各个管片环上， 并且分别通过固定装置与盾构隧道的管壁固连。 [0007]作为实施方式之一， 所述 位移监测光 缆呈锯齿 波形分布。 [0008]作为实施方式之一， 所述区域裂缝监测模块包括至少一条裂缝监测光缆， 所述裂 缝监测光缆为集成有多个光纤光栅应变传感器的光纤光栅阵列应变缆线； 所述裂缝监测光 缆沿隧道纵向直线布设在盾构隧道的管壁上。 [0009]作为实施方式之一， 所述收敛监测模块包括至少一条收敛监测光缆， 所述收敛监 测光缆为集成有多个光纤光栅应变传感器的光纤光栅阵列应变缆线； 所述收敛监测光缆沿 隧道周向环形布设在盾构隧道的管壁上。 [0010]作为实施方式之一， 各监测模块均采用光纤光栅阵列光缆进行监测， 各光纤光栅 阵列光缆均与光纤光栅数据解调仪连接， 该所述光纤光栅数据解调仪用于接收各光纤光栅说　明　书 1/7 页 3 CN 115060298 A 3