隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，该测量装置装设于隧道壁面上，包括固定安装于隧道壁面上的定线装置、安装在定线装置上的激光测距传感器和安装于隧道壁面测点的反光片。定线装置包括一基座，基座内设有一球窝，球窝与一球头转子球面配合，球头转子与激光测距传感器固定连接，球窝与球头转子之间设有锁紧装置。基座通过一膨胀螺丝固定装设于隧道壁面上，膨胀螺丝端部的螺纹长度短于定线装置基座上螺纹孔的长度。该装置还包括连接于激光测距传感器的外置触发线和外置触发按钮。仅需一台测量装置就可以完成对整个隧道的收敛位移和拱顶沉降的测量，测量结果准确，满足了隧道收敛监测测线多、频次高、总量大的要求。
【专利说明】隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测隧道及地下工程等洞壁和结构的相对位移测量装置，特别是涉及一种测量隧道洞周收敛位移和拱顶沉降的装置。
【背景技术】
[0002]隧道施工及运营维护过程中，通过对隧道周边净空尺寸变化的测量，即对隧道周边收敛位移的测量，可以直观明确地判断隧道围岩或结构的稳定性。因此，收敛位移是隧道监测中的常规监测项目，而收敛计和水准仪是监测隧道收敛位移的最主要的仪器。
[0003]隧道周边收敛位移监测主要采用杆尺式收敛计或者弦式收敛计，即在隧道测点固定卡勾，测量时将收敛计悬挂于测点卡勾上，读出测点之间的距离。这种传统的收敛计都是接触式收敛计，结构比较复杂，测量中需要较为繁琐的安装过程，安装过程产生的误差将导致测量精度不能保证。监测过程中悬挂在隧道周边测点的收敛计也会影响隧道内正常的施工作业。传统的收敛计需要拉紧后再读数，所以需要在喷射混凝土强度形成后才可进行监测，影响了布点的及时性，造成收敛位移监测值的部分损失。
[0004]隧道拱顶沉降传统的监测采用的是水准仪，测量时将水准仪悬挂于拱顶测点卡勾上，再进行高层测量。拱顶测点较高(6米以上)，悬挂很困难，监测过程中悬挂在隧道拱顶测点的标尺也会影响隧道内正常的施工作业。
[0005]国内外还有一些基于激光测距原理的隧道收敛位移测量的研究，这些研究涉及的装置具有较复杂的结构，或者较大的尺寸。在整个监测周期内，都需将激光测距传感器的固定装置安装在隧道壁面上，很容易受到爆破振动或机械碰撞，从而影响监测精度，甚至可能会令测量装置遭到碰坏。此外，有的激光测距传感器由于受固定装置的结构所限，对测点和仪器的安装位置有特定要求，否则激光发射端无法对准待测目标点。
[0006]用现有的收敛计或激光测距传感器进行隧道周边收敛位移测量的方法，每条测线上都需要安装收敛计或相应的激光测距仪固定装置，用量大，费用高，无法满足隧道收敛监测测线多、频次高、总量大的要求。
实用新型内容
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题是提供一种仅利用一台激光测距传感器即可精确测量整个隧道的收敛位移和拱顶沉降的测量装置。
[0008]为实现上述技术问题，本实用新型提供一种隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，装设于隧道壁面上，包括:固定安装于所述隧道壁面上的定线装置、安装在所述定线装置上的激光测距传感器和安装于所述隧道壁面测点的反光片；所述定线装置包括一基座，所述基座内设有一球窝，所述球窝与一球头转子球面配合，所述球头转子与所述激光测距传感器固定连接，所述球窝与所述球头转子之间设有锁紧装置。
[0009]优选地，所述球头转子上固定有螺钉，所述激光测距传感器与所述球头转子之间为螺纹连接。[0010]进一步优选地，所述激光测距传感器底部设有螺纹孔，所述螺钉的长度短于所述螺纹孔的长度。
[0011]优选地，所述锁紧装置为装设于所述基座上的锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的头部外露于所述基座，所述锁紧螺钉的尾部深入所述球窝内。
[0012]优选地，所述基座通过一膨胀螺丝固定装设于所述隧道壁面上。
[0013]进一步优选地，所述膨胀螺丝的端部设有螺纹，所述基座上设有与所述螺纹配合的螺纹孔，所述螺纹的长度短于所述螺纹孔的长度。
[0014]优选地，所述的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置还包括连接于所述激光测距传感器的外置触发线和外置触发按钮。
[0015]如上所述，本实用新型的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，具有以下有益效果:
[0016]1.在日常大部分监测中，仅需一台测量装置就可以完成对整个隧道的拱顶沉降和收敛位移的测量，测量结果准确，满足了隧道壁面水平位移和拱顶沉降监测测线多、频次高、总量大的要求；
[0017]2.激光测距传感器通过一个可拆卸的定线装置安装在隧道壁面的测点上，不需测量时即可从隧道壁面上取下定线装置和激光测距传感器，可随时进行安装测量，避免测量装置受到损坏；
[0018]3.激光测距传感器装设到定线装置上以后，通过转动球头转子可任意调整激光发射的角度，实现测点间测线的精确定线；
[0019]4.膨胀螺丝端部螺纹的长度短于基座上与之配合的螺纹孔的长度，使定线装置每次拧入至同一位置，保证了定线准确度；
[0020]5.在测量隧道的拱顶沉降时，无需将测量装置安装到隧道拱顶处，激光测距传感器具有外置触发线和外置触发按钮，避免了直接接触式按键引起的较大测量误差；
[0021]6.定线装置的球窝与球头转子之间构成点接触，有效地解决了传统收敛计或激光测距传感器安装后由于测量仪器与固定装置之间的面接触导致的测量结果稳定性差和重复性差等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1显示为本实用新型隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置的示意图。
[0023]图2显示为图1的局部放大图。
【具体实施方式】
[0024]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0025]请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0026]如图1所示，显示为隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置的示意图，该测量装置包括固定安装于隧道壁面I上的定线装置2、安装在定线装置2上的激光测距传感器3和安装于隧道壁面I测点的反光片4。图2为图1的局部放大图，如图2所示，定线装置2包括一基座21，基座21内设有一球窝211，球窝211与一球头转子212球面配合，球头转子212与激光测距传感器3固定连接，球窝211与球头转子212之间设有锁紧装置5。
[0027]球头转子212上固定有螺钉2121，激光测距传感器3上设有可与球头转子212上的螺钉2121配合的螺纹孔31，螺钉2121的长度短于螺纹孔31的长度。在安装激光测距传感器3时，每次都能拧入到同一固定位置。于实施例中，锁紧装置5为装设于基座21上的锁紧螺钉51，锁紧螺钉51的头部511外露于基座21，锁紧螺钉51的尾部512深入到球窝211内。基座21通过一个膨胀螺丝6固定装设于隧道壁面I上，膨胀螺丝6端部外露与隧道壁面I的螺纹61长度固定，且其长度短于基座21上与之配合的螺纹孔213的长度，使基座21每次安装到同一固定位置，因此具有较高的定线精度。
[0028]使用本实用新型提供的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置进行收敛位移和拱顶沉降量的测量时，根据隧道监测断面内的收敛测线选定待测点的位置，在其中一个待测点处安装膨胀螺丝6，将其他待测点处的隧道壁面I整平布置好反光片4，令反光面尽量垂直于测线。将连接有激光测距传感器3的定线装置2拧到固定于隧道壁面I上的膨胀螺丝6上，通过转动球头转子212可任意调整激光发射的角度，实现测点间测线的精确定线。将激光点照准待测点处反光片4的中央后，旋转锁紧螺钉51的头部511，使锁紧螺钉51的尾部512深入到球窝211内部顶紧球头转子212，从而锁定激光测距传感器3的位置。由于球窝211与球头转子212之间构成点接触，有效地解决了传统收敛计或激光测距传感器安装后由于测量仪器与固定装置之间的面接触导致的测量结果稳定性差和重复性差等问题。
[0029]不需要进行测量时，可以从隧道壁面I上取下定线装置2和激光测距传感器3，而需要时，则可随时安装测量，不影响隧道正常施工，还可避免测量装置受到损坏。隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置还包括连接于激光测距传感器3的外置触发线和外置触发按钮，可以消除与激光测距传感器3直接接触式的触发装置在按键时引起的测量误差。当激光测距传感器3的激光点照准待测点处反光片4的中央时，按动外置触发按钮记录读数。激光测距传感器3对测量结果有编号储存功能和时钟计时功能，有足够的内存，数据接口可以将数据导入电脑，数据分辨率为0.1_。
[0030]本装置还用于测量隧道的拱顶沉降。若采用传统的水准仪测量方式进行拱顶沉降测量，由于拱顶距离地面较高，不利于标尺的悬挂，而且测量精度也会受到影响。本实用新型提供的测量装置无需在隧道拱顶悬挂标尺，而且只需要一套测量装置即可完成整个隧道拱顶沉降量的测量工作。
[0031]综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0032]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，装设于隧道壁面(I)上，其特征在于，包括:固定安装于所述隧道壁面(I)上的定线装置(2)、安装在所述定线装置(2)上的激光测距传感器(3 )和安装于所述隧道壁面(I)测点的反光片(4 );所述定线装置(2 )包括一基座(21)，所述基座内设有一球窝(211)，所述球窝(211)与一球头转子(212)球面配合，所述球头转子(212)与所述激光测距传感器(3)固定连接，所述球窝(211)与所述球头转子(212)之间设有锁紧装置(5)。
2.根据权利要求1所述的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，其特征在于:所述球头转子(212)上固定有螺钉(2121)，所述激光测距传感器(3)与所述球头转子(212)之间为螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，其特征在于:所述激光测距传感器(3)底部设有螺纹孔(31)，所述螺钉(2121)的长度短于所述螺纹孔(31)的长度。
4.根据权利要求1所述的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，其特征在于:所述锁紧装置(5)为装设于所述基座(21)上的锁紧螺钉(51)，所述锁紧螺钉(51)的头部(511)外露于所述基座(21)，所述锁紧螺钉(51)的尾部(512)深入所述球窝(211)内。
5.根据权利要求1所述的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，其特征在于:所述基座(21)通过一膨胀螺丝(6 )固定装设于所述隧道壁面(I)上。
6.根据权利要求5所述的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，其特征在于:所述膨胀螺丝(6)的端部设有螺纹(61)，所述基座(21)上设有与所述螺纹(61)配合的螺纹孔(213)，所述螺纹(61)的长度短于所述螺纹孔(213)的长度。
7.根据权利要求1所述的隧道收敛位移和拱顶沉降的测量装置，其特征在于，还包括:连接于所述激光测距传感器(3)的外置触发线和外置触发按钮。
【文档编号】G01B11/02GK203375935SQ201320373824
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】夏才初, 张平阳, 曾格华 申请人:同济大学, 上海同舰建筑科技有限公司