一种装配式隧道接缝错台量测量系统以及方法

技术领域

本发明涉及隧道工程测量技术领域，尤其涉及一种装配式隧道接缝错台量测量系统以及方法。

背景技术

目前，常见的装配式结构形式包括盾构法施工隧道、分节预制明挖隧道、预制拼装地铁车站及分节预制地下共同沟等。该种结构具有工程质量易于控制，施工速度快，施工作业环境好，对周围环境影响小，工程造价低，占用施工人员少等优点。然而，由于装配式结构的分块组合特征，导致其接缝远多于现浇隧道，接缝的变形成为其结构薄弱点，使用过程中，往往在内外部环境作用下出现错台等病害。掌握隧道全接缝错台情况对于隧道结构安全管控具有重要意义。

目前隧道错台变形往往通过布设垂向测缝计进行实时监测，但这种布设方式仅能反映接缝的某一点处差异沉降，多点测量意味着需要布设多个测缝计，其成本较高，难以大面积布设。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种装配式隧道接缝错台量测量系统以及方法，其解决了多点测量需要布设多个设备导致测量成本高以及难以大面积布设的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的装配式隧道接缝错台量测量系统包括：

多个滑轨和多个图像采集装置；

所述装配式隧道由多个分块装配而成；

任意两块所述分块的接缝处均沿垂直于所述装配式隧道的内壁的方向设置有刻度线，且所述刻度线位于所述分块的第一面，所述分块的第一面朝向所述装配式隧道的出口或者入口；

多个所述滑轨均沿装配式隧道的延伸方向设置于所述装配式隧道的内壁上，多个所述滑轨之间相互平行；多个所述图像采集装置分别与多个所述滑轨一一对应滑动连接；所述图像采集装置用于采集任意一块所述分块上显示的刻度线。

可选地，任意一个所述滑轨均沿所述装配式隧道的轴向接缝设置，所述轴向接缝与所述装配式隧道的延伸方向平行，所述滑轨靠近所述装配式隧道的轴向接缝。

可选地，所述分块的第一面与第二面相接，且所述分块的第二面朝向所述装配式隧道的内部；

所述分块的第一面与第二面相接相接的边为第一边，所述刻度线的零刻度与所述第一边对齐。

可选地，所述分块的第一面与第三面相接，且所述分块的第三面与第二面相接；

所述分块的第一面与第三面相接的边为第二边，所述刻度线的端部与所述第二边连接。

可选地，所述刻度线的分度值为不大于1毫米。

可选地，所述测量系统还包括驱动装置，所述驱动装置滑动设置于所述滑轨上，所述驱动装置与所述图像采集装置连接用以驱动所述图像采集装置沿所述滑轨运动。

可选地，所述驱动装置包括驱动小车，所述驱动小车内置电池。

可选地，所述测量系统还包括数据传输装置和远程控制装置；

所述数据传输装置设置于所述图像采集设置上，所述数据传输装置与所述图形采集设备导线连接；

所述远程控制装置设置于控制室内，所述远程控制装置与所述数据传输装置通信连接，所述远程控制装置能够通过所述数据传输装置控制所述驱动小车沿所述滑轨运动，并控制所述图像采集装置进行图像采集。

可选地，所述测量系统还包括至少一个中继器，所述中继器布置与所述远程控制装置与所述隧道之间，用于所述数据传输装置与所述远程控制装置之间的通信连接。

进一步地，本发明还提供了一种装配式隧道接缝错台量测量方法，所述测量方法应用于如上所述的测量系统中，所述测量方法包括：

通过沿装配式隧道的延伸方向运动的图像采集装置获取所述装配式隧道内所有分块上的刻度线的影像；

对所述影像进行图像信息识别，获得所述装配式隧道的相邻两个分块之间的错台量；

其中，所述错台量为任意两块所述分块的接缝处外露的刻度线。

(三)有益效果

图像采集装置沿滑轨运动的过程中对隧道的所有接缝进行图像采集，获取任意一块分块上显示的刻度线值，识别接缝处外露刻度的大小，从而准确全面给出装配式隧道外露接缝的错台量。错台发生后，有刻度线漏出，图像信息识别通过识别刻度线的具体数值和发生的位置，从而明确隧道内错台发生位置以及错台量，便于及时对隧道的错台位置进行施工维护。图像采集装置采集整个装配式隧道全部接缝的错台情况，适应大面积长距离的装配式隧道，结构简单，安装方便，成本低。

附图说明

图1为本发明的装配式隧道接缝错台量测量系统的在第一种装配式隧道中的安装结构示意图；

图2为本发明的装配式隧道接缝错台量测量系统的在第二种装配式隧道中的安装结构示意图；

图3为本发明的装配式隧道接缝错台量测量系统的刻度线在第一种装配式隧道中的位置图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为图2中B处的放大图；

图6为本发明的装配式隧道接缝错台量测量方法的流程图。

【附图标记说明】

1：滑轨；2：图像采集装置；3：分块；31：第一面；32：第二面；33：第三面；4：刻度线；5：错台；6：纵向接缝。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。

虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明提供了一种装配式隧道接缝错台量测量系统，其包括多个滑轨1和多个图像采集装置2。装配式隧道由多个分块3装配而成，在内外部环境作用下易出现错台5等病害。在分块3预制时设置刻度线4，使装配后的装配式隧道中的任意两块分块3的接缝处均沿接缝方向设置有刻度线4，并且刻度线4位于分块3的第一面31，分块3的第一面31朝向装配式隧道的出口或者入口。分块3未出现错台5时，依次叠置的分块3会遮挡住每一块分块3的第一面31上的刻度线4；当分块3出现错台5时，由于错台5的分块3位置发生变化，第一面31上刻度线4无法被遮挡外露出来。多个滑轨1均沿装配式隧道的延伸方向设置于装配式隧道的内壁上，多个滑轨1之间相互平行，多个图像采集装置2分别与多个滑轨1一一对应滑动连接。图像采集装置2沿滑轨1运动的过程中对隧道的所有接缝进行图像采集，获取任意一块分块3上显示的刻度线4，每一根刻度线4上都标注有相应的数值，识别接缝处外露刻度的大小，从而准确全面给出装配式隧道外露接缝的错台量。错台5发生后，有刻度线4漏出，图像信息识别通过识别刻度线4的具体数值和发生的位置，从而明确隧道内错台5发生位置以及错台量，便于及时对隧道的错台5位置进行施工维护。图像采集装置2采集整个装配式隧道全部接缝的错台5情况，适应大面积长距离的装配式隧道，结构简单，安装方便，成本低。

如图1和图2所示，图1和图2分别为两种装配式隧道的结构图，装配式隧道给了两种形式分别为明挖法矩形断面装配式隧道和盾构法装配式隧道。明挖法矩形断面装配式隧道将原现浇隧道结构分块预制后拼装而成，分块3的形式如图1和图3所示。盾构法装配式隧道通过管片厂预制盾构管片后运输至施工现场，通过盾构机拼装成环，分块3的形式如图2所示，国内已广泛应用该工法修建水下隧道。任意一个滑轨1均沿装配式隧道的轴向接缝设置，并且将滑轨1设置在靠近装配式隧道的轴向接缝的位置，其中，轴向接缝与装配式隧道的延伸方向平行，图像采集装置2在沿着滑轨1运动的过程中尽量靠近接缝，便于图像采集装置2能够清晰地采集到与轴向接缝连接的纵向接缝6的错台量。

如图3至图5所示，分块3的第一面31与第二面32相接，且分块3的第二面32为背土面，朝向装配式隧道的内部。分块3的第一面31与第二面32相接相接的边为第一边，刻度线4的零刻度与第一边对齐。分块3的第一面31与第三面33相接，且分块3的第三面33与第二面32相接，第三面33可以是相对的一组面中的任意一面。分块3的第一面31与第三面33相接的边为第二边，刻度线4的端部与第二边连接。对于图1中的装配式隧道，如图3和图4所示，位于中间的分块3的第一面31上，上下两端均设置有刻度线4；位于上方的分块3，则在第一面31的下端，且与中间的分块3相接的接缝位置设置刻度线4；位于下方的分块3，则在第一面31的上端，且与中间的分块3相接的接缝位置设置刻度线4。对于图2中的装配式隧道，如图5所示，可以为每一个轴向接缝处均设置一条滑轨1并配备一个图像采集装置2，并在每一个分块3的第一面31的上端靠近接缝的位置设置刻度线4。刻度线4的分度值为不大于1毫米，优选为1毫米，保证测量精度的同时保证图像采集装置2能够清晰地采集到错台5的具体数值。

测量系统还包括驱动装置，驱动装置滑动设置于滑轨1上，驱动装置与图像采集装置2连接用以驱动图像采集装置2沿滑轨1运动。驱动装置包括驱动小车，驱动小车有现有的智能小车，驱动小车内置电池。在滑轨1的设定位置设置充电站，当驱动小车运行至充电站时，驱动小车能够充电站的充电接口连接进行充电，可以是有线连接充电，也可以是无线连接充电。

测量系统还包括数据传输装置和远程控制装置，数据传输装置设置于图像采集设置上，数据传输装置与图形采集设备导线连接。远程控制装置设置于控制室内，远程控制装置与数据传输装置通信连接，远程控制装置能够通过数据传输装置控制驱动小车沿滑轨1运动，并控制图像采集装置2进行图像采集。通过远程控制装置识别图像采集装置2采集的图像信息，从而识别错台5的具体数值和发生的位置，其中，图像信息至少包括错台5的照片和照片拍摄的具体位置。

测量系统还包括至少一个中继器，中继器布置与远程控制装置与隧道之间，用于数据传输装置与远程控制装置之间的通信连接。中继器能够保障远距离的无线通讯畅通且通信质量高，提高数据传输的可靠性。

进一步地，如图6所示，本发明还提供了一种装配式隧道接缝错台量测量方法，应用于测量系统中，测量方法包括：

S1、通过沿装配式隧道的延伸方向运动的图像采集装置2收集装配式隧道内所有分块3上的刻度线4的影像；

S2、对影像进行图像信息识别，获得装配式隧道相邻两个分块3之间的错台量，其中，其中，错台量为任意两块分块3的接缝处外露的刻度线4。

具体地，远程控制装置通过数据传输装置控制驱动小车沿滑轨1运动，并控制图像采集装置2收集装配式隧道内所有分块3上的刻度线4的影像。远程控制装置通过数据传输装置获取影像，并识别图像采集装置2采集的图像信息，从而识别错台5的具体数值和发生的位置，其中，图像信息至少包括错台5的照片和照片拍摄的具体位置。

图像采集装置2沿滑轨1运动的过程中对隧道的所有接缝进行图像采集，获取任意一块分块3上显示的刻度线4值，识别接缝处外露刻度的大小，从而准确全面给出装配式隧道外露接缝的错台量。错台5发生后，有刻度线4漏出，图像信息识别就是识别刻度线4的具体数值和发生的位置，从而明确隧道内什么位置发生了错台5，错台量是多少，便于及时对隧道的错台5位置进行施工维护。图像采集装置2采集整个装配式隧道全部接缝的错台5情况，适应大面积长距离的装配式隧道，结构简单，安装方便，成本低。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。