一種隧道變形測量裝置的製作方法

2024-04-13 16:40:05 1

1.本技術涉及隧道工程輔助測量設備的技術領域，尤其是涉及一種隧道變形測量裝置。


背景技術：

2.地鐵隧道、穿山隧道等長隧道的施工主要依靠盾構機施工實現。盾構機在對隧道進行挖掘和深度推進過程中，當原本位於盾構殼體內部的拼裝襯砌脫離出來時會在靠近隧道底部的部分產生較大的空隙，進而引發地層損失和土體不規則沉降。地層損失和土層不規則沉降的現象在富水地域則會更加嚴重。為了避免這種現象對隧道整體的成型質量造成不利影響，需要對隧道內壁的變形情況進行實時掌握。
3.目前，隧道內壁的變形情況測量需要首先藉助常規測量設備找出隧道內變形量最大的位置，然後再通過全站儀該點位進行精確測量和對比作差，從而得出實際的變形量。隧道的形變通常是線性變化的，若使用常規的測量設備進行測量點位確認，則需要在待測隧道段上取出多個測量點進行初步測量，然後繪製形變量與測量點位置之間的變化條形圖，從而找出待測隧道度段上的變形量最大點。這種測量點位確定方式的精度主要受限於測量點的取樣數量，若待測隧道段的長度較長，則需要進行大量取點以保證測量精度，這顯著增加了測量工作的工作量，使其難以高效進行。
4.針對上述中的相關技術，發明人認為現有的隧道變形測量方法的測量工作量較大，效率較低，難以滿足長隧道變形量測量的使用需求。


技術實現要素：

5.為了提高隧道變形量測量的效率，簡化隧道變形量測量的操作步驟，降低測量難度，本技術提供一種隧道變形測量裝置。
6.本技術提供的一種隧道變形測量裝置採用如下的技術方案：一種隧道變形測量裝置，包括機座、設在所述機座上且與隧道內壁抵接的支撐機構、多個設在所述機座上的測量機構和設在所述機座上的控制系統；所述測量機構包括垂直設在所述機座端面上的支撐筒、設在所述支撐筒內的壓力傳感器、與所述壓力傳感器抵接的壓簧、與所述壓簧抵接的測量杆和與所述測量杆鉸接的滾珠；所述滾珠與隧道內壁抵接，所述壓力傳感器與所述控制系統電性連接。
7.通過採用上述技術方案，機座對本技術其他部分結構的安裝提供了安裝位置，並且起到位置限定的作用，使得其他部分結構連接成一個整體，安裝在基座上且與隧道內壁抵接的支撐機構能夠將本技術固定在隧道內壁上，並且使本技術能夠沿著隧道延續的方向發生移動，安裝在底座上的測量機構中的支撐筒對測量杆的安裝起到了位置限定的作用，測量杆能夠在壓簧的作用下抵接在隧道內壁上，轉動連接在測量杆端部的滾珠能夠減少測量杆與隧道內壁之間的相對摩擦，使測量杆能夠隨著本技術的整體部分沿著隧道的延伸方向發生移動，安裝在支撐筒內的壓力傳感器能夠對壓簧產生的彈力進行測量並將其轉化為
電信號傳遞至控制系統，控制系統能夠根據壓簧彈力的變化計算出壓簧伸縮量的變化，進而計算出測量杆伸出量的變化，進而得出在該點的隧道內壁的實際尺寸，當本技術沿著隧道內壁移動時，則可根據該原理迅速得出待測隧道段各個位置的變形量，從而精確找到形變量最大的位置，免去了多點位測量和繪製變化曲線的過程，達到了本技術提高隧道變形量測量的效率，簡化隧道變形量測量的操作步驟，降低測量難度的發明目的。
8.可選的，測量杆包括與所述壓簧抵接的限位塊、與所述限位塊相連的內杆體和與所述內杆體螺紋配合的外杆體；所述滾珠與所述外杆體遠離所述內杆體的一端鉸接。
9.通過採用上述技術方案，測量杆中的限位塊起到了將測量杆整體卡接在支撐筒內部的作用，避免測量杆從支撐筒中脫出，測量杆中的外杆體對滾珠的安裝起到了位置限定的作用，測量杆中的內杆體與外杆體之間螺紋配合的結構設計使得測量杆整體的長度可根據待測隧道的實際尺寸進行適應性調整，提升了本技術的適用範圍和使用便捷性。
10.可選的，外杆體上固定套設有手輪。
11.通過採用上述技術方案，外杆體上固定套設的手輪能夠增加旋轉外杆體是的扭矩，降低轉動外杆體所需要的徑向力，提高外杆體表面的接觸摩擦力，使外杆體更加便於轉動，提高了本技術的使用便捷性。
12.可選的，支撐筒的側壁沿著垂直於所述機座端面的方向均勻設置有多個支撐板；所述支撐板與所述機座垂直連接。
13.通過採用上述技術方案，支撐筒側壁沿垂直於機座端面設置的多個支撐板能夠提高支撐筒與機座之間連接結構的穩定性可抗彎折能力，提高本技術的承載能力和適用範圍，使測量機構在連續移動過程中不易發生形變，保證了測量精度和使用壽命。
14.可選的，支撐機構包括多個與所述機座轉動連接的支撐腿和設在同一側的兩個所述支撐腿之間的定位板。
15.通過採用上述技術方案，支撐機構中支撐腿與機座轉動連接的結構設計使得支撐腿能夠根據隧道內壁的形狀調節至合適的支撐角度，提高了本技術的適用範圍和使用便捷性，安裝在支撐腿之間的定位板能夠同步同一側兩個支撐腿的翻轉角度，簡化本技術的調整和安裝過程。
16.可選的，支撐腿包括一端與所述機座鉸接的連接筒、穿設在所述連接筒內的連接杆和轉動連接在所述連接杆遠離所述連接筒一端的彈簧萬向輪。
17.通過採用上述技術方案，支撐腿中的連接筒與連接杆螺紋配合的結構設計是的支撐腿的長度可以根據隧道的實際形狀和尺寸進行適用性調整，提高了本技術的適用範圍和使用便捷性，安裝在連接杆上的彈簧萬向輪能夠與隧道內壁接觸和滾動，彈簧萬向輪自身的彈性結構起到減振的作用，同時隨著隧道的微小形變適應性的改變彈簧壓縮量，從而保持與隧道內壁的抵接，同時不會產生過大的支撐反力。
18.可選的，支撐機構還包括同步電機；所述同步電機的動力輸出軸與相鄰的兩個所述連接杆皮帶傳動連接。
19.通過採用上述技術方案，支撐機構中的同步電機能夠通過皮帶傳動連接的方式使同一側的兩個支撐腿的連接杆同步轉動伸出或旋轉縮入，簡化本技術的調整和安裝過程。
20.可選的，定位板固定連接在所述支撐腿上的板體和與所述板體垂直滑動連接的調節板；所述調節板與所述同步電機固定連接。
21.通過採用上述技術方案，定位板由板體和與板體垂直連接的調節板兩部分組成的結構設計以及調節板與板體之間滑動連接的結構設計使得安裝在調節板上的同步電機的動力輸出軸的位置可以進行調整，使得傳動皮帶條保持張緊狀態，避免同步電機出現打滑的現象。
22.可選的，控制系統包括設在機座一側的控制面板和設在所述機座頂部的指示燈；所述控制面板與所述指示燈和所述壓力傳感器電性連接。
23.通過採用上述技術方案，控制系統中的控制面板能夠對本技術中的電器設備進行控制，其中包含的計算電路可以對壓力傳感器發出的電信號進行分析和計算，安裝在機座頂部的指示燈能夠用於提示使用人員隧道內壁發生形變的位置。
24.可選的，機座垂直於隧道延伸方向的兩側平面對稱設有牽引鉤。
25.通過採用上述技術方案，機座上垂直於隧道延伸方向的兩側平面對稱安裝的牽引鉤能夠用於與動力設備相連接，使得本技術能夠在動力設備的牽引作用下沿著隧道延伸的方向發生移動，從而對待測隧道的各個點位進行變形測量。
26.綜上所述，本技術包括以下至少一種有益技術效果：1.本技術中的機座對本技術其他部分結構的安裝提供了安裝位置，並且起到位置限定的作用，使得其他部分結構連接成一個整體，安裝在基座上且與隧道內壁抵接的支撐機構能夠將本技術固定在隧道內壁上，並且使本技術能夠沿著隧道延續的方向發生移動，安裝在底座上的測量機構中的支撐筒對測量杆的安裝起到了位置限定的作用，測量杆能夠在壓簧的作用下抵接在隧道內壁上，轉動連接在測量杆端部的滾珠能夠減少測量杆與隧道內壁之間的相對摩擦，使測量杆能夠隨著本技術的整體部分沿著隧道的延伸方向發生移動，安裝在支撐筒內的壓力傳感器能夠對壓簧產生的彈力進行測量並將其轉化為電信號傳遞至控制系統，控制系統能夠根據壓簧彈力的變化計算出壓簧伸縮量的變化，進而計算出測量杆伸出量的變化，進而得出在該點的隧道內壁的實際尺寸，當本技術沿著隧道內壁移動時，則可根據該原理迅速得出待測隧道段各個位置的變形量，從而精確找到形變量最大的位置，免去了多點位測量和繪製變化曲線的過程，達到了本技術提高隧道變形量測量的效率，簡化隧道變形量測量的操作步驟，降低測量難度的發明目的；2.本技術中的支撐腿中的連接筒與連接杆螺紋配合的結構設計是的支撐腿的長度可以根據隧道的實際形狀和尺寸進行適用性調整，提高了本技術的適用範圍和使用便捷性，安裝在連接杆上的彈簧萬向輪能夠與隧道內壁接觸和滾動，彈簧萬向輪自身的彈性結構起到減振的作用，同時隨著隧道的微小形變適應性的改變彈簧壓縮量，從而保持與隧道內壁的抵接，同時不會產生過大的支撐反力；3.本技術中的機座上垂直於隧道延伸方向的兩側平面對稱安裝的牽引鉤能夠用於與動力設備相連接，使得本技術能夠在動力設備的牽引作用下沿著隧道延伸的方向發生移動，從而對待測隧道的各個點位進行變形測量。
附圖說明
27.圖1是本技術實施例公開的一種隧道變形測量裝置的結構示意圖。
28.圖2是本技術實施例中定位板的結構示意圖。
29.圖3是本技術實施例中測量機構的剖面結構示意圖。
30.附圖標記說明：1、機座；11、牽引鉤；2、支撐機構；21、支撐腿；22、定位板；23、同步電機；211、連接筒；212、連接杆；213、彈簧萬向輪；221、板體；222、調節板；3、測量機構；31、支撐筒；311、支撐板；32、壓力傳感器；33、壓簧；34、測量杆；35、滾珠；341、限位塊；342、內杆體；343、外杆體；344、手輪；4、控制系統；41、控制面板；42、指示燈。
具體實施方式
31.以下結合附圖1-附圖3對本技術作進一步詳細說明。
32.在使用盾構機進行長隧道挖掘施工的過程中，為保證隧道內壁的最終成型質量，需要對隧道內壁的變形量進行實時掌握。關於隧道內壁變形量的測量，目前常見的方法是使用一般測量設備對待測隧道段上的多個測量點進行粗測量，繪製形變量隨著測量位置變化的曲線圖，找出形變量最大的點位再使用全站儀進行精確測量。隨著待測隧道段的增長，需要進行取點的數量顯著提升，這會嚴重影響隧道變形量測量工作的效率。為了提高隧道變形量測量的效率，簡化隧道變形量測量的操作步驟，降低測量難度，本技術提供一種隧道變形測量裝置。
33.本技術實施例公開了一種隧道變形測量裝置。參照圖1，隧道變形測量裝置包括機座1、支撐機構2、測量機構3和控制系統4。其中，支撐機構2通過轉動連接的方式安裝在機座1上的頂點位置。測量機構3垂直安裝在機座1的上端面和左右兩側面，控制系統4安裝在機座1的側面上，控制系統4與測量機構3和支撐機構2電性連接。
34.參照圖1，機座1可以是一個長方體空心金屬箱體，機座1的頂點位置設置有用於調節支撐機構2的缺口。機座1與隧道延伸方向垂直的兩側平面通過焊接的方式對稱設置有牽引鉤11。牽引鉤11能夠用於與動力設備連接，使得本技術能夠在動力設備的帶動下沿著隧道延伸的方向發生位置移動。
35.參照圖1和圖2，支撐機構2包括八個支撐腿21、四個定位板22和四個同步電機23。位於同一側的兩個支撐腿21之間通過定位板22固定連接。支撐機構2包括連接筒211、連接杆212和彈簧萬向輪213。其中，連接筒211可以是一個內壁開設有螺紋的空心金屬圓筒，連接筒211的一端與機座1的頂點位置轉動連接。連接杆212可以是一個實心螺紋杆。連接杆212與連接筒211螺紋配合。彈簧萬向輪213安裝在連接杆212遠離連接筒211的一端，且與連接杆212轉動連接。彈簧萬向輪213上有用於調節壓縮長度的彈簧，從而使支撐腿21能夠與隧道內壁保持抵接。定位板22包括套設在連接杆212上的板體221和與板體221沿著垂直於板體221長度方向滑動連接的調節板222。同步電機23通過螺栓連接的方式安裝在調節板222上。同步電機23可以是一個雙向伺服電機。同步電機23通過一個直徑相等的同心皮帶輪同時與兩個連接杆212皮帶連接，從而實現兩個連接杆212同速同向轉動伸出或縮入。調節板222與板體221之間設置有能夠固定位置的螺栓孔，通過加設螺栓即可實現二者任意位置的相對固定。
36.參照圖1和圖3，測量機構3支撐筒31、壓力傳感器32、壓簧33、測量杆34和滾珠35。其中，支撐筒31可以是垂直焊接在機座1上表面以及左右兩側平面的空心金屬筒體。支撐筒31的外表面側壁垂直焊接有多個支撐板311，多個支撐板311沿支撐筒31的周向均勻設置，且與機座1垂直焊接。壓力傳感器32安裝在支撐筒31的底部。壓簧33是一個處於壓縮狀態的彈簧，壓簧33的一端與壓力傳感器32抵接，壓簧33的另一端與測量杆34抵接。測量杆34穿設
在支撐筒31中，且與支撐筒31滑動連接。滾珠35可以是一個實心金屬球體，滾珠35與測量杆34遠離壓簧33的一端球鉸接。測量杆34包括限位塊341、內杆體342、外杆體343和手輪344。其中，限位塊341與支撐筒31在一定範圍內滑動連接，內杆體342與限位塊341固定連接，內杆體342遠離限位塊341的一端開設有螺紋孔，外杆體343的一部分穿設在內杆體342的螺紋孔內，且與內杆體342螺紋配合。外杆體343遠離內杆體342的一端與滾珠35球鉸接。手輪344可以是固定套設在外杆體343上的波紋輪，使用者可以通過旋轉手輪344的方式帶動外杆體343旋轉伸出支撐託或縮入支撐筒31。
37.參照圖1，控制系統4包括控制面板41和指示燈42。其中，控制面板41與壓力傳感器32、指示燈42以及同步電機23電性連接，用於接受壓力傳感器32產生的電信號並做出計算和分析，控制指示燈42的顯示、閃爍頻率，控制同步電機23的轉向和轉速。控制面板41安裝在機座1的一側平面，指示燈42安裝在機座1的頂面。指示燈42能夠在控制面板41的控制作用下根據壓力傳感器32傳出的不同電信號改變顯示顏色以及閃爍頻率，用於直觀的提示使用者該點位的隧道形變情況。
38.本技術實施例的一種隧道變形測量裝置的實施原理為：使用者首先將支撐腿21旋轉至合適的角度並固定，同步電機23通電使彈簧萬向輪213與隧道內壁抵接，且彈簧萬向輪213的彈簧有一定的壓縮量。旋轉手輪344使滾珠35抵接在隧道內壁上，將動力設備與牽引鉤11相連接，啟動動力設備即可對隧道進行變形量測量。
39.以上均為本技術的較佳實施例，並非依此限制本技術的保護範圍，故：凡依本技術的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋於本技術的保護範圍之內。