隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置製造方法

2023-05-13 09:10:21

隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，該測量裝置裝設於隧道壁面上，包括固定安裝於隧道壁面上的定線裝置、安裝在定線裝置上的雷射測距傳感器和安裝於隧道壁面測點的反光片。定線裝置包括一基座，基座內設有一球窩，球窩與一球頭轉子球面配合，球頭轉子與雷射測距傳感器固定連接，球窩與球頭轉子之間設有鎖緊裝置。基座通過一膨脹螺絲固定裝設於隧道壁面上，膨脹螺絲端部的螺紋長度短於定線裝置基座上螺紋孔的長度。該裝置還包括連接於雷射測距傳感器的外置觸發線和外置觸發按鈕。僅需一臺測量裝置就可以完成對整個隧道的收斂位移和拱頂沉降的測量，測量結果準確，滿足了隧道收斂監測測線多、頻次高、總量大的要求。
【專利說明】隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種監測隧道及地下工程等洞壁和結構的相對位移測量裝置，特別是涉及一種測量隧道洞周收斂位移和拱頂沉降的裝置。
【背景技術】
[0002]隧道施工及運營維護過程中，通過對隧道周邊淨空尺寸變化的測量，即對隧道周邊收斂位移的測量，可以直觀明確地判斷隧道圍巖或結構的穩定性。因此，收斂位移是隧道監測中的常規監測項目，而收斂計和水準儀是監測隧道收斂位移的最主要的儀器。
[0003]隧道周邊收斂位移監測主要採用杆尺式收斂計或者弦式收斂計，即在隧道測點固定卡勾，測量時將收斂計懸掛於測點卡勾上，讀出測點之間的距離。這種傳統的收斂計都是接觸式收斂計，結構比較複雜，測量中需要較為繁瑣的安裝過程，安裝過程產生的誤差將導致測量精度不能保證。監測過程中懸掛在隧道周邊測點的收斂計也會影響隧道內正常的施工作業。傳統的收斂計需要拉緊後再讀數，所以需要在噴射混凝土強度形成後才可進行監測，影響了布點的及時性，造成收斂位移監測值的部分損失。
[0004]隧道拱頂沉降傳統的監測採用的是水準儀，測量時將水準儀懸掛於拱頂測點卡勾上，再進行高層測量。拱頂測點較高(6米以上)，懸掛很困難，監測過程中懸掛在隧道拱頂測點的標尺也會影響隧道內正常的施工作業。
[0005]國內外還有一些基於雷射測距原理的隧道收斂位移測量的研究，這些研究涉及的裝置具有較複雜的結構，或者較大的尺寸。在整個監測周期內，都需將雷射測距傳感器的固定裝置安裝在隧道壁面上，很容易受到爆破振動或機械碰撞，從而影響監測精度，甚至可能會令測量裝置遭到碰壞。此外，有的雷射測距傳感器由於受固定裝置的結構所限，對測點和儀器的安裝位置有特定要求，否則雷射發射端無法對準待測目標點。
[0006]用現有的收斂計或雷射測距傳感器進行隧道周邊收斂位移測量的方法，每條測線上都需要安裝收斂計或相應的雷射測距儀固定裝置，用量大，費用高，無法滿足隧道收斂監測測線多、頻次高、總量大的要求。
實用新型內容
[0007]鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型要解決的技術問題是提供一種僅利用一臺雷射測距傳感器即可精確測量整個隧道的收斂位移和拱頂沉降的測量裝置。
[0008]為實現上述技術問題，本實用新型提供一種隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，裝設於隧道壁面上，包括:固定安裝於所述隧道壁面上的定線裝置、安裝在所述定線裝置上的雷射測距傳感器和安裝於所述隧道壁面測點的反光片；所述定線裝置包括一基座，所述基座內設有一球窩，所述球窩與一球頭轉子球面配合，所述球頭轉子與所述雷射測距傳感器固定連接，所述球窩與所述球頭轉子之間設有鎖緊裝置。
[0009]優選地，所述球頭轉子上固定有螺釘，所述雷射測距傳感器與所述球頭轉子之間為螺紋連接。[0010]進一步優選地，所述雷射測距傳感器底部設有螺紋孔，所述螺釘的長度短於所述螺紋孔的長度。
[0011]優選地，所述鎖緊裝置為裝設於所述基座上的鎖緊螺釘，所述鎖緊螺釘的頭部外露於所述基座，所述鎖緊螺釘的尾部深入所述球窩內。
[0012]優選地，所述基座通過一膨脹螺絲固定裝設於所述隧道壁面上。
[0013]進一步優選地，所述膨脹螺絲的端部設有螺紋，所述基座上設有與所述螺紋配合的螺紋孔，所述螺紋的長度短於所述螺紋孔的長度。
[0014]優選地，所述的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置還包括連接於所述雷射測距傳感器的外置觸發線和外置觸發按鈕。
[0015]如上所述，本實用新型的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，具有以下有益效果:
[0016]1.在日常大部分監測中，僅需一臺測量裝置就可以完成對整個隧道的拱頂沉降和收斂位移的測量，測量結果準確，滿足了隧道壁面水平位移和拱頂沉降監測測線多、頻次高、總量大的要求；
[0017]2.雷射測距傳感器通過一個可拆卸的定線裝置安裝在隧道壁面的測點上，不需測量時即可從隧道壁面上取下定線裝置和雷射測距傳感器，可隨時進行安裝測量，避免測量裝置受到損壞；
[0018]3.雷射測距傳感器裝設到定線裝置上以後，通過轉動球頭轉子可任意調整雷射發射的角度，實現測點間測線的精確定線；
[0019]4.膨脹螺絲端部螺紋的長度短於基座上與之配合的螺紋孔的長度，使定線裝置每次擰入至同一位置，保證了定線準確度；
[0020]5.在測量隧道的拱頂沉降時，無需將測量裝置安裝到隧道拱頂處，雷射測距傳感器具有外置觸發線和外置觸發按鈕，避免了直接接觸式按鍵引起的較大測量誤差；
[0021]6.定線裝置的球窩與球頭轉子之間構成點接觸，有效地解決了傳統收斂計或雷射測距傳感器安裝後由於測量儀器與固定裝置之間的面接觸導致的測量結果穩定性差和重複性差等問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1顯示為本實用新型隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置的示意圖。
[0023]圖2顯示為圖1的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0024]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0025]請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的範疇。
[0026]如圖1所示，顯示為隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置的示意圖，該測量裝置包括固定安裝於隧道壁面I上的定線裝置2、安裝在定線裝置2上的雷射測距傳感器3和安裝於隧道壁面I測點的反光片4。圖2為圖1的局部放大圖，如圖2所示，定線裝置2包括一基座21，基座21內設有一球窩211，球窩211與一球頭轉子212球面配合，球頭轉子212與雷射測距傳感器3固定連接，球窩211與球頭轉子212之間設有鎖緊裝置5。
[0027]球頭轉子212上固定有螺釘2121，雷射測距傳感器3上設有可與球頭轉子212上的螺釘2121配合的螺紋孔31，螺釘2121的長度短於螺紋孔31的長度。在安裝雷射測距傳感器3時，每次都能擰入到同一固定位置。於實施例中，鎖緊裝置5為裝設於基座21上的鎖緊螺釘51，鎖緊螺釘51的頭部511外露於基座21，鎖緊螺釘51的尾部512深入到球窩211內。基座21通過一個膨脹螺絲6固定裝設於隧道壁面I上，膨脹螺絲6端部外露與隧道壁面I的螺紋61長度固定，且其長度短於基座21上與之配合的螺紋孔213的長度，使基座21每次安裝到同一固定位置，因此具有較高的定線精度。
[0028]使用本實用新型提供的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置進行收斂位移和拱頂沉降量的測量時，根據隧道監測斷面內的收斂測線選定待測點的位置，在其中一個待測點處安裝膨脹螺絲6，將其他待測點處的隧道壁面I整平布置好反光片4，令反光面儘量垂直於測線。將連接有雷射測距傳感器3的定線裝置2擰到固定於隧道壁面I上的膨脹螺絲6上，通過轉動球頭轉子212可任意調整雷射發射的角度，實現測點間測線的精確定線。將雷射點照準待測點處反光片4的中央後，旋轉鎖緊螺釘51的頭部511，使鎖緊螺釘51的尾部512深入到球窩211內部頂緊球頭轉子212，從而鎖定雷射測距傳感器3的位置。由於球窩211與球頭轉子212之間構成點接觸，有效地解決了傳統收斂計或雷射測距傳感器安裝後由於測量儀器與固定裝置之間的面接觸導致的測量結果穩定性差和重複性差等問題。
[0029]不需要進行測量時，可以從隧道壁面I上取下定線裝置2和雷射測距傳感器3，而需要時，則可隨時安裝測量，不影響隧道正常施工，還可避免測量裝置受到損壞。隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置還包括連接於雷射測距傳感器3的外置觸發線和外置觸發按鈕，可以消除與雷射測距傳感器3直接接觸式的觸發裝置在按鍵時引起的測量誤差。當雷射測距傳感器3的雷射點照準待測點處反光片4的中央時，按動外置觸發按鈕記錄讀數。雷射測距傳感器3對測量結果有編號儲存功能和時鐘計時功能，有足夠的內存，數據接口可以將數據導入電腦，數據解析度為0.1_。
[0030]本裝置還用於測量隧道的拱頂沉降。若採用傳統的水準儀測量方式進行拱頂沉降測量，由於拱頂距離地面較高，不利於標尺的懸掛，而且測量精度也會受到影響。本實用新型提供的測量裝置無需在隧道拱頂懸掛標尺，而且只需要一套測量裝置即可完成整個隧道拱頂沉降量的測量工作。
[0031]綜上所述，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0032]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，裝設於隧道壁面(I)上，其特徵在於，包括:固定安裝於所述隧道壁面(I)上的定線裝置(2)、安裝在所述定線裝置(2)上的雷射測距傳感器(3 )和安裝於所述隧道壁面(I)測點的反光片(4 );所述定線裝置(2 )包括一基座(21)，所述基座內設有一球窩(211)，所述球窩(211)與一球頭轉子(212)球面配合，所述球頭轉子(212)與所述雷射測距傳感器(3)固定連接，所述球窩(211)與所述球頭轉子(212)之間設有鎖緊裝置(5)。
2.根據權利要求1所述的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，其特徵在於:所述球頭轉子(212)上固定有螺釘(2121)，所述雷射測距傳感器(3)與所述球頭轉子(212)之間為螺紋連接。
3.根據權利要求2所述的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，其特徵在於:所述雷射測距傳感器(3)底部設有螺紋孔(31)，所述螺釘(2121)的長度短於所述螺紋孔(31)的長度。
4.根據權利要求1所述的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，其特徵在於:所述鎖緊裝置(5)為裝設於所述基座(21)上的鎖緊螺釘(51)，所述鎖緊螺釘(51)的頭部(511)外露於所述基座(21)，所述鎖緊螺釘(51)的尾部(512)深入所述球窩(211)內。
5.根據權利要求1所述的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，其特徵在於:所述基座(21)通過一膨脹螺絲(6 )固定裝設於所述隧道壁面(I)上。
6.根據權利要求5所述的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，其特徵在於:所述膨脹螺絲(6)的端部設有螺紋(61)，所述基座(21)上設有與所述螺紋(61)配合的螺紋孔(213)，所述螺紋(61)的長度短於所述螺紋孔(213)的長度。
7.根據權利要求1所述的隧道收斂位移和拱頂沉降的測量裝置，其特徵在於，還包括:連接於所述雷射測距傳感器(3)的外置觸發線和外置觸發按鈕。
【文檔編號】G01B11/02GK203375935SQ201320373824
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2013年6月26日
【發明者】夏才初, 張平陽, 曾格華 申請人:同濟大學, 上海同艦建築科技有限公司