CN112668904A - 一种用于电力地下施工通道精确检测方法及其*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电力地下施工通道的领域，尤其是涉及一种用于电力地下施工通道精确检测***，其包括设置风险发生影响参数，所述影响参数包括隧道弧形顶壁的直径、隧道弧形顶壁围岩的载荷力以及隧道侧壁收敛力，基于所述风险发生的影响参数，建立隧道的BIM三维模型，通过BIM三维模型进行风险预估并生成风险评估等级，并输出风险预警信号；通过BIM三维模型，生成检测周期，根据检测周期对排除风险发生的可能性；通过BIM模型分析隧道弧形顶壁的直径、隧道弧形顶壁围岩的载荷力以及隧道侧壁收敛力之间的关系，以推出结论，当弧形顶壁的直径一定时，隧道弧形顶壁围岩的载荷力与隧道侧壁收敛力为线性关系。本申请具有节省成本的效果。
Description
技术领域
本申请涉及电力地下施工通道的领域，尤其是涉及一种用于电力地下施工通道精确检测方法及***。
背景技术
在电网建设和改造中为了解决线路规划及供电安全问题，美化城市并与周围环境相协调，我国中低压配网中已大量采用电缆供电。电缆隧道是指用于容纳大量敷设在电缆支架上的电缆的走廊或隧道式构筑物，截面通过呈拱形设置。隧道内部设置有多组支架，在支架上再设置各种横向托臂，以用于承载各种动力或控制电缆。电缆隧道除了能让隧道更好地保护电缆，同时还方便检修人员对电缆进行检查和维修。
在地下隧道施工过程中，需要先进行地下电缆隧道的挖设，然后在挖设好的隧道内进行支护，以加强隧道的结构，地下电缆通道在挖设过程中，通常采用在垂直方向上设置电缆竖井和在水平方向上开设电缆隧道两者结合并用的方法来挖设电缆隧道以及敷设电缆,在水平方向上开设电缆隧道时，容易出现塌方的事故，所以整个施工过程需要在隧道内布设传感器，以检测隧道内参数的变化，减少隧道塌方事故发生的可能性。
针对上述的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷，电缆隧道通常长度较长，宽度和高度较大，需要设置较多的传感器电缆隧道内，成本较高。
发明内容
为了节省施工成本，本申请提供一种用于电力地下施工通道精确检测方法。
第一方面，本申请提供的一种用于电力地下施工通道精确检测方法采用如下的技术方案：
一种用于电力地下施工通道精确检测方法，包括
设置风险发生影响参数，所述影响参数包括隧道弧形顶壁的直径、隧道弧形顶壁围岩的载荷力以及隧道侧壁收敛力，基于所述风险发生的影响参数，建立隧道的BIM三维模型，基于BIM三维模型进行风险评估并生成风险评估等级，并基于风险评估等级，并输出风险预警信号；
设置检测周期参数，基于BIM三维模型，随隧道实施周期监管，已获得监管结果，并基于监管结果判断并排除风险发生的可能性；
基于BIM三维模型对隧道弧形顶壁的直径、隧道弧形顶壁围岩的载荷力以及隧道侧壁收敛力记性分析，以获得三折之间的关联性，所述关联性包括：若弧形顶壁的直径保持不变，则隧道弧形顶壁围岩的载荷力与隧道侧壁收敛力互为线性关系。
通过采用上述技术方案，通过BIM三维模型对整个施工过程进行风险的评估，在隧道施工过程中，以达到保证施工人员与监理人员的生命和财产安全的效果，通过BIM模型对施工隧道进行周期化的风险判断以及排除作业，减少对已经符合安全标准位置的取样检测频次，以达到减少监测成本的目的。若隧道弧形顶壁的直径保持不变时，则隧道弧形顶壁围岩的载荷力与隧道侧壁的收敛力互为线性关系，说明隧道侧壁的收敛力变化时，隧道弧形顶壁围岩的载荷力会发生变化的结论，通过上述结论，通过在隧道弧形顶壁设置测量装置，测量弧形顶壁力的变化量和变化率，可推出弧形顶壁载荷力的变化率，在二者之中测量一个，即可对隧道的进行风险评估，以减少测量装置的设置种类以及设置数量，以达到减少成本的目的。通过BIM三维模型还能够计算出弧形顶壁受到的载荷力以及隧道侧壁的收敛力之间的大小，以确定隧道内弧形顶壁和隧道侧壁所需要的支护结构的支撑力，以达到减少支护结构成本的效果。
优选的，沿隧道的长度方向将隧道划分为多个施工区段，并基于BIM三维模型对多个施工区段记性编码，并基于BIM三维模型对编码施工区段进行实时监控。
通过采用上述技术方案，分段对隧道进行监控，便于隧道的监管以及管控，且便于定位存在风险的区域。
优选的，所述检测周期参数包括前期、中期和后期，且前期的监管频率>中期的监管频率>后期的监管频率。
通过采用上述技术方案，随着时间变长，减少对施工堆到的监管频率，以减少采集处理数据的频次，减轻数据运算消耗的内存。
第二方面，本申请还提供的一种用于电力地下施工通道精确检测***采用如下的技术方案：
一种用于电力地下施工通道精确检测***，包括检测模块、信号采集模块、信号传输模块、中央处理模块以及用户终端，所述检测模块用于对隧道内围岩对支护结构的压力进行取样，并将取样结果传输至信号采集模块，所述信号采集模块对取样信号进行处理，并通过信号传输模块将取样信号传输至中央处理模块，所述中央处理模块用于生成风险预警信号并将风险预警信号通过信号传输模块传输至用户终端。
通过采用上述技术方案，检测模块用于对隧道内围岩以及支护结构的压力进行取样，信号采集模块用于对取样信号进行处理，再输出至中央处理模块，中央处理模块对取样信号进行计算，生成风险预警信号，风险预警信号通过传输模块传输至用户终端。
优选的，所述信号采集模块包括放大单元、滤波单元、存储单元以及加密单元，所述放大单元用于提高将取样信号的信号强度，所述滤波单元用于提高取样信号的稳定性，所述存储单元用于储存取样信号，所述加密单元用于对传输的取样信号进行加密。
通过采用上述技术方案，由于信号自隧道内输出至中央处理单元时，大部分需要自横向隧道穿出至竖井，在从竖井穿出，放大单元用于提高取样信号在传输过程中的信号强度，以减少信号因为穿越物体所造成的衰减，滤波单元用于将取样的信号与噪声分离，以提高信号的抗干扰能力以及信噪比，使输出至中央处理模块的信号较为稳定，存储单元用于存储取样信号的数据，以便于中央处理模块的调取，同时方便后期数据的查看，加密单元用于减少出现数据泄露的情况发生，以提高信号传输时的抗干扰能力。
优选的，所述用户终端包括现场终端以及远程终端，所述现场终端通过信号传输模块与中央处理模块通信，以接收中央处理模块发出的预警信号，所述远程终端与通过信号传输模块与中央处理模块通信，以远程接收中央处理模块传输的数据。
通过采用上述技术方案，现场终端能够在施工现场实施查看数据，并接受风险预警信号，使施工人员以及监理人员能够及时发现施工中支护结构出现的问题以及位置，并及时对支护结构进行加护吗，远程终端能够在施工现场外接受施工现场内的隧道情况。
优选的，所述隧道内设置有避难所，所述避难所设置有多个，且均布在每段隧道内，每段隧道内的避难所数量至少为一个，所述避难所内设置有定位装置。
通过采用上述技术方案，避难所在隧道内间隔设置有多个，减少施工人员在发生安全事故时逃生的路程，更大程度的保护使用人员的生命和财产安全。
优选的，所述避难所设置为开设在隧道内水平面上的坑体，所述坑体的坑口上设置有顶盖，所述顶盖盖设在坑口处，所述顶盖上设置有逃生口，所述逃生口上设置有密闭门。
通过采用上述技术方案，隧道内的施工人员在逃生时，通过将密闭门开启，通过逃生口进入基体内，当该段隧道安全通过检测周期后，将顶盖去除，坑体用土填满，以达到临时避难的作用。
附图说明
图1本申请的一种用于电力地下施工通道精确检测方法中影响因素的分析的直角坐标系建立图。
图2是本申请的一种用于电力地下施工通道精确检测***的连接框图。
图3是放大单元、滤波单元、存储单元以及加密单元的连接框体。
图4是示出隧道截面的剖面示意图。
图5是支护结构的整体结构示意图。
图6是避难所的剖面结构示意图。
附图标记：1、检测模块；2、信号采集模块；20、放大单元；21、滤波单元；22、存储单元；23、加密单元；3、信号传输模块；4、中央处理模块；5、用户终端；50、现场终端；500、现场PC端；501、现场移动端；51、远程终端；510、远程PC端；511、远程移动端；6、支护拱架；60、支撑筋；600、支撑拱筋；601、支撑纵筋；61、连接筋；7、坑体；8、顶盖；80、逃生口；81、密闭门。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种用于电力地下施工通道精确检测方法。
参照图1，电力地下施工通道精确检测方法包括。
建立隧道的BIM三维模型。
本申请隧道的结构设置为截面为拱形的长条形结构，隧道内部设置有支护结构，支护结构用于支撑隧道的弧形顶壁以及隧道的内侧壁。同时隧道在开挖的同时在已开挖的隧道侧壁设置支护结构，支护结构用于对隧道的内壁进行支撑。在每段隧道开挖的过程中利用设备获取开挖出隧道的结构参数，对已经施工地段的围岩以及支护结构的结构的变化进行监测。
在BIM三维模型内设置风险发生的影响参数，具体的，影响参数包括隧道弧形顶壁围岩载荷力、隧道侧壁收敛力的以及隧道弧形顶壁的直径大小等因素，以时间周期为自变量，通过测定周期内影响因素数据变化量，通过BIM三维模型对风险进行评估，并生成风险评估等级，并根据风险评估等级，发出风险预警信号。
具体地，风险评估等级包括一级风险、二级风险以及三级风险，三级风险下，隧道的结构处于稳定状态；二级风险下，此时隧道内有结构不稳定的位置，进而说明存在发生塌方的可能性，需要对支护结构进行二次加固；一级风险为撤离信号，此时隧道发生塌方的可能性较大，隧道内的施工人员应立刻撤离。
在BIM三维模型内沿隧道的长度方向将隧道分为多个施工区段，并利用BIM三维模型对各个施工区段进行编码，本实施例中，编码为各个施工区段的位移标识码，进而，通过位移的标识码能够快速确定对应施工区段，本申请沿隧道的开挖方向，将隧道每100米分为一段，从隧道的一端至另一端编码数值依次为001、002、003……，若最后一段小于以及等于50米，则将该段隧道归到前一段隧道的编码内，若最后一段隧道大于50米，则将该段隧道按顺序独立进行编码。
设置检测周期参数，基于BIM三维模型，依照隧道的分段，对隧道实施周期监管，以获得监管结构，并基于监管结构判断并排除风险发生的可能性。
检测周期参数设置为前期、中期和后期，自该段隧道开挖完成后的7天内为前期，7天至14天为中期，14天至21天为后期，当然，根据实际的施工需求，可以任意变换前期、中期以及后期的划分方式。
前期检测时，数据取样频率为每天三次，分别为0点、8点和16点，每隔半小时收集记录一次数据，将数据取平均数作为0点、8点以及16点的检测结果输入至BIM三维模型内；
中期检测时，数据取样频率为每天一次，为每天的12点，每隔一小时收集记录一次数据，将数据的平均数作为该天的检测结果输人至BIM三维模型内。
后期检测时，数据取样频率为每两天一次，为第二天的0点，每个两小时收集记录一次数据，将数据的平均数作为该天的检测结果输入至BIM三维模型内。
基于将传输过来的数据，以时间为横坐标，取样数据为纵坐标，通过BIM三维模型内绘制数据变化率的曲线图，当检测周期内该施工区段的数据变化情况较为稳定，检测周期过后，该施工区段视为安全，并基于BIM三维模型将该编码的施工段标记未安全。当检测到数据变化异常时，使用人员在异常的施工区段增设支护结构，增设支护结构后再重新按照检测周期进行监测，直至数据恢复正常。
影响因素的分析
支护结构主要对隧道的侧壁以及隧道的弧形顶壁进行结构的支撑，支护结构受到的隧道的侧壁向隧道内部的压力，还受到隧道侧壁给支护结构水平方向的收敛力。
将支护结构与隧道的弧形臂抵接的顶点为A点，弧形臂与侧壁的连接点分别为B点和C点,B点与C点的高度相等。如图1,以B为坐标原点建立直角坐标系，A点受到的载荷力为
,B点支护结构受到的来自隧道的力为
，B点的横向分力为
,纵向分力为
，C点支护结构受到的来自隧道的力为
,C点的横向分力为
,纵向分力为
，设置隧道的半径为r，
因为
所以
所以
所以
设置隧道弧形顶壁的均布载荷为q
推出结论
通过上述分析能够推出结论一：若隧道的半径保持一定时，支护结构受到的侧向力
与弧形顶壁的均布载荷q为一个正相关的关系，以说明两侧侧面的收敛力越大，隧道的弧形面处均布载荷越大。
在布设检测装置时，只需在侧向的支护结构设置检测装置，即可检测处顶部支护结构受到的隧道弧形顶壁的压力，以及支护结构受到的隧道侧壁的收敛力，节省了在隧道弧形顶壁上布设多个检测装置而花费的成本。
还可推出结论二
若隧道弧形壁的直径大于
米时，
大于弧形顶壁的均布载荷q，则在设置支护结构时，使对侧壁的支护结构的强度大于对弧形壁支护结构的强度；
若当隧道弧形壁的直径小于
米时，
小于弧形顶壁的均布载荷q，则使对弧形壁支护结构的强度大于对侧壁的支护结构的强度；
若当隧道弧形壁的直径等于
米时，
等于弧形顶壁的均布载荷q，则使对侧壁的支护结构的强度等于对弧形壁支护结构的强度。
通过使用人员向BIM三维模型内输入的隧道圆弧壁半径r的数值，以生成
大于弧形顶壁的均布载荷q的比值，以确定支护结构的用料。
本申请实施例还公开一种用于电力地下施工通道精确检测***。
参照图2，电力地下施工通道精确检测***包括检测模块1、信号采集模块2、信号传输模块3、中央处理模块4以及用户终端5，信号采集模块2与检测模块1和信号传输模块3通信，信号传输模块3与信号采集模块2、中央处理模块4通信，信号传输模块3还与中央处理模块4、用户终端5通信。检测模块1用于检测隧道内的环境参数，信号采集模块2用于收集环境参数并对信号进行处理，中央处理模块4用于对收集的环境参数进行计算，并生成风险预警信号，用户终端5通过信号传输模块3获得风险预警信号。
参照图3，信号采集模块2包括放大单元20、滤波单元21、存储单元22以及加密单元23，放大单元20与检测模块1通信，滤波单元21与放大单元20、存储单元22通信，加密单元23与存储单元22通信，放大单元20用于提高取样信号在传输过程中的信号强度，以减少信号因出穿越物体所造成的衰减，滤波单元21用于将取样的信号与噪声分离,提高信号的抗干扰性及信噪比。存储单元22用于存储取样信号，以便于取样信号的调取，加密单元23用于提高数据传输使的安全性，提高信号传输时的抗干扰能力，减少出现数据泄露的情况发生。
参照图4及图5，支护结构包括支护拱架6，支护拱架6包括若干支撑筋60以及横向设置的连接筋61，支撑筋60呈拱形设置，沿隧道的长度方向均匀间隔设置，连接筋61用于连接相邻的支撑筋60。支撑筋60包括支撑拱筋600和支撑纵筋601，支撑纵筋601成对设置，支撑拱筋600的两端与支撑纵筋601的顶部焊接，连接筋61平行间隔设置在支撑供筋以及支撑纵筋601之间。在支撑筋60之间增设支撑拱筋600，能够对支撑结构的顶部增加支护，在支撑筋60之间增加支撑纵筋601，能够对支撑结构侧壁的增加支护。
检测模块1包括多个压力传感器以及水准仪，压力传感器设置在支撑纵筋601上，且压力传感器设置于支撑纵筋601与隧道侧壁之间，压力传感器用于检测支护结构的侧向支护力。水准仪设置在地上，水准仪用于检测地表的沉降情况，以检测隧道上方地表的沉降情况，以避免出现地表沉降过大导致的工程事故。
信号传输模块3包括WIFI单元以及GPRS单元，WIFI单元用于为现场用户终端5提供短距的数据连接，GPRS单元为用户终端5提供长距离的移动数据通信。WIFI单元的设置用于便于隧道内工作人员数据的接收。
参照图2，用户终端5包括现场终端50以及远程终端51，现场的施工人员能够通过现场终端50使施工以及监理人员能够实时接收采集来的环境参数，远程终端51用于对施工现场进行远程监控，现场终端50包括现场PC端500和现场移动端501，现场PC端500能够使隧道内的施工以及监理人员实时查看数据，现场移动端501可使隧道内的施工以及监理人员通过手机查看数据并接受风险预警信号。当现场用户终端5接收到的风险预警信号为二级风险时，现场的使用人员及时对对应编码的隧道进行加强支护的作业，当现场用户终端5接收到的预警信号为一级风险时，现场工作人员立刻撤离危险施工区段的施工现场，以保护现场工作人员的生命和财产安全。远程终端51包括远程PC端510与远程移动端511，远程PC端510与远程移动端511用于使地上的工作人员实时掌握地下施工隧道的环境参数。
参照图6，在每段隧道内设置避难所，避难所设置在每段隧道的中间位置，临时避难所设置在隧道内的水平面上，避难所设置为一坑体7，坑体7上设置有顶盖8，顶盖8搭设在坑体7的坑口处，顶盖8选用钢板制成，顶盖8上设置有逃生口80，逃生口80设置有密闭门81，密闭门81与顶盖8铰接，密闭门81能够盖合在逃生口80处，密闭门81的上表面与顶盖8的上表面平齐设置。
坑体7内设置有GPRS定位装置，用于定位对应编码隧道内避难所所在的位置，当事故发生时，通过BIM三维模型能够定位对应事故隧道编码，方便救援人员查询事故隧道内避难所所在的位置，坑体7内设置有多种救生物资，救生物资包括水、食物、氧气瓶以及取暖被等，以供给使用人员生存的空气、温度以及食物等。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于电力地下施工通道精确检测方法，其特征在于：包括
设置风险发生影响参数，所述影响参数包括隧道弧形顶壁的直径、隧道弧形顶壁围岩的载荷力以及隧道侧壁收敛力，基于所述风险发生的影响参数，建立隧道的BIM三维模型，基于BIM三维模型进行风险评估并生成风险评估等级，并基于风险评估等级，并输出风险预警信号；
设置检测周期参数，基于BIM三维模型，随隧道实施周期监管，已获得监管结果，并基于监管结果判断并排除风险发生的可能性；
基于BIM三维模型对隧道弧形顶壁的直径、隧道弧形顶壁围岩的载荷力以及隧道侧壁收敛力记性分析，以获得三折之间的关联性，所述关联性包括：若弧形顶壁的直径保持不变，则隧道弧形顶壁围岩的载荷力与隧道侧壁收敛力互为线性关系。
2.根据权利要求1所述的用于电力地下施工通道精确检测方法，其特征在于：沿隧道的长度方向将隧道划分为多个施工区段，并基于BIM三维模型对多个施工区段记性编码，并基于BIM三维模型对编码施工区段进行实时监控。
3.根据权利要求2所述的用于电力地下施工通道精确检测方法，其特征在于：所述检测周期参数包括前期、中期和后期，且前期的监管频率>中期的监管频率>后期的监管频率。
4.一种用于电力地下施工通道精确检测***，其特征在于：采用了如上述权要求1-3中任意一项所述的用于电力地下施工通道精确检测***，包括检测模块(1)、信号采集模块(2)、信号传输模块(3)、中央处理模块(4)以及用户终端(5)，所述检测模块(1)用于对隧道内围岩对支护结构的压力进行取样，并将取样信号传输至信号采集模块(2)，所述信号采集模块(2)对取样信号进行处理，并通过信号传输模块(3)将取样信号传输至中央处理模块(4)，所述中央处理模块(4)用于生成风险预警信号并将风险预警信号通过信号传输模块(3)传输至用户终端(5)。
5.根据权利要求4所述的用于电力地下施工通道精确检测***，其特征在于：所述信号采集模块(2)包括放大单元(20)、滤波单元(21)、存储单元(22)以及加密单元(23)，所述放大单元(20)用于提高将取样信号的信号强度，所述滤波单元(21)用于提高取样信号的稳定性，所述存储单元(22)用于储存取样信号，所述加密单元(23)用于对传输的取样信号进行加密。
6.根据权利要求5所述的用于电力地下施工通道精确检测***，其特征在于：所述用户终端(5)包括现场终端(50)以及远程终端(51)，所述现场终端(50)与通过信号传输模块(3)与中央处理模块(4)通信，以在施工现场接收中央处理模块(4)发出的预警信号，所述远程终端(51) 通过信号传输模块(3)与中央处理模块(4)通信，以远程接收中央处理模块(4)传输的数据。
7.根据权利要求4所述的用于电力地下施工通道精确检测***，其特征在于：所述隧道内设置有避难所，所述避难所设置有多个，且均布在每段隧道内，每段隧道内的避难所数量至少为一个，所述避难所内设置有定位装置。
8.根据权利要求7所述的用于电力地下施工通道精确检测***，其特征在于：所述避难所设置为开设在隧道内水平面上的坑体(7)，所述坑体(7)的坑口上设置有顶盖(8)，所述顶盖(8)盖设在坑口处，所述顶盖(8)上设置有逃生口(80)，所述逃生口(80)上设置有密闭门(81)。
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| CN202011635053.2A Pending CN112668904A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种用于电力地下施工通道精确检测方法及其*** |
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2020
- 2020-12-31 CN CN202011635053.2A patent/CN112668904A/zh active Pending
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