收敛测桩的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及地下洞室围岩变形测量【技术领域】，具体涉及一种收敛测桩。为实现地下洞室围岩变形测量过程中明显降低测量人员将收敛计挂钩挂入收敛测桩的难度并提高测量人员操作速度、使测量人员在远离收敛测桩10米以上仍能完成收敛测量工作的目的，本实用新型提供了一种收敛测桩，所述收敛测桩包括锚固段，所述锚固段一端连接一开口圆环的一端，所述开口圆环的另一端连接一导向杆。本实用新型的有益效果是：明显降低测量人员将收敛计挂钩挂入收敛测桩的难度，同时提高了测量人员将收敛计挂钩挂入收敛测桩的速度，也保证了收敛计在收敛测桩内的定位精度。
【专利说明】收敛测粧
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地下洞室围岩变形测量设备【技术领域】，具体涉及一种收敛测桩。【背景技术】
[0002]收敛测量作为一种简便有效的地下洞室围岩变形测量手段，在铁路、公路以及水利水电等工程上得到了广泛应用，是地下洞室施工安全监测的必测项目。
[0003]收敛测量通过收敛测桩及收敛计实现。传统收敛测桩一般由带肋钢筋和一个圆环组成，两者通过焊接连接，其组装示意图见图8。收敛计一般由收敛计挂钩、收敛计挂钩内缘直线段、收敛计测线和读数装置组成，其结构见图9。测量前先将一对收敛测桩分别安装在需要观测变形的两个部位上作为定位点，例如将I号收敛测桩及3号收敛测桩分别安装在图3所示隧洞的左、右边墙，然后将收敛计的两个挂钩分别挂入I号收敛测桩及3号收敛测桩上，形成测线，最后利用读数装置测量I号收敛测桩及3号收敛测桩之间的距离，通过在不同时刻测量距离，即可得到测量部位之间的距离变化量即位移量。
[0004]如上所述，测量时需要使图9所示的收敛计与两个收敛测桩进行刚性连接，传统方法是通过收敛计上的两个收敛计挂钩分别挂在圆环形状的收敛测桩上实现刚性连接。操作时，如果测量人员能够到达收敛测桩的安装部位，例如安装于隧洞左、右边墙的I号收敛测桩及3号收敛测桩，则测量人员可以直接用手将收敛计挂钩挂入收敛测桩的圆环中；如果测量人员不能到达收敛测桩的安装部位，例如2号收敛测桩的位置，一般通过竹竿等刚度较大质量较轻的刚性长杆将收敛计挂钩挑入收敛测桩中。
[0005]可见一方面，收敛测粧圆环的直径越小就越有利于提闻定位精度，进而提闻位移测量精度；另一方面也会造成不利因素，较小直径的圆环使得收敛计的挂钩更难挂入。使用传统收敛测桩时，一般收敛测桩远离测量人员3米即很难将收敛计挂钩顺利挂入测桩中。随着工程技术水平的提高，大尺寸断面的隧洞越来越普遍，目前铁路、公路以及水利水电等工程的隧洞直径一般都达到10米及以上的水平。在这样高的地下洞室内，测量人员位于隧洞的底部，收敛测桩位于隧洞顶部，不但很难看清收敛测桩的位置，而且这时刚性长杆也会发生很大的晃动，几乎无法实现将收敛计挂钩挂入收敛测桩内。因此，需要一种既能保证定位精度，又能方便测量人员容易将挂钩挂入的收敛测桩，以顺利完成收敛测量工作。
实用新型内容
[0006]为实现地下洞室围岩变形测量过程中明显降低测量人员将收敛计挂钩挂入收敛测桩的难度并提高测量人员操作速度、使测量人员在远离收敛测桩10米以上仍能完成收敛测量工作的目的，本实用新型提供了 一种收敛测桩。
[0007]本实用新型的具体技术方案如下:
[0008]一种收敛测桩，包括锚固段，所述锚固段一端连接一开口圆环的一端，所述开口圆环的另一端连接一导向杆。
[0009]进一步的，所述开口圆环的开口角度为30-60度。[0010]进一步的,所述导向杆为表面光滑的金属圆杆。
[0011 ] 进一步的，所述开口圆环由表面光滑的金属圆杆折弯形成。
[0012]进一步的，所述开口圆环与所述导向杆为一体式结构。
[0013]进一步的，所述开口圆环与所述导向杆的连接处具有一平滑弧度。
[0014]进一步的，所述锚固段与所述开口圆环的连接处焊接。
[0015]本实用新型的有益效果是:明显降低测量人员将收敛计挂钩挂入收敛测桩的难度，同时提高了测量人员将收敛计挂钩挂入收敛测桩的速度，也保证了收敛计在收敛测桩内的定位精度。
[0016]下面通过与传统收敛测桩的比较来详细分析本实用新型的有益效果。
[0017]在传统的测量过程中，收敛计挂钩通过传统收敛测桩定位连接时需要在径向、竖向以及轴向三个方向同时调整，造成三维空间定位，在收敛测桩离测量人员较远的情况下，很难将收敛计挂钩调整到位。本实用新型将三维空间定位分解为径向、竖向以及轴向三个步骤进行定位，每一个步骤仅需要在一维空间内确定位置即可。更关键的是每一步骤完成时，收敛计挂钩会有非常明显的位置锁定，使得收敛计挂钩不能在该维度上继续运动，可以给测量人员非常明确的反馈。例如径向定位完成时，收敛计挂钩的内缘直线段会靠在导向杆上，使其不能继续径向移动；竖向定位完成时，收敛计挂钩会钩住导向杆，使其不能继续竖向移动，同时也不会径向移动；轴向定位完成时，收敛计挂钩落入定位槽，其在三个方向上均不能移动，完成挂入动作。可见，收敛计挂钩的挂入难度得到明显的降低。
[0018]另外，在收敛测桩离测量人员距离较远时，需要使用刚性长杆将收敛计挂钩挑入收敛测桩。以测量人员距离收敛测桩10米为例，此时刚性长杆末端的晃动幅度可达50cm，也就是说收敛计挂钩会在长、宽、高为50cm的三维空间内随机运动。传统收敛测桩的内环直径一般不超过2cm，厚度不超过1cm，可视为收敛计挂钩处在收敛测点3cm3范围内就能完成挂入，而此时因为刚性长杆末端的晃动范围可达125000 cm3，相应挂入收敛测桩的概率仅为3/125000，即不到0.003%,测量人员需要等待时间之长难以接受，因此目前超过5米洞径的收敛测量即需要配合爬梯、升降车等完成，涉及到高空作业，不但影响测量人员安全，长时间堵塞隧洞对洞内其他施工工作也造成了影响。而采用本实用新型后，同样收敛测桩距离测量人员10米，导向杆的长度为30cm时，相对于50cm的晃动幅度，径向定位成功的概率为30/50，即60%，而进行径向定位后，收敛计挂钩已经可以沿着导向杆滑动，因此不存在晃动问题，总的定位成功率依然可达60%，本实用新型在收敛测桩距离测量人员10米时，理论上其定位成功率及速度为传统手段的25000倍。
[0019]再者，传统收敛测桩距离测量人员较远时，均会显著降低测量速度，同时增加收敛计挂钩挂入的难度，往往通过加大内环直径解决。个别工程将内环直径提高到了 5cm，相应在10米远的距离上定位成功的概率较2cm内环直径的收敛测桩提高了 6至7倍。但此时收敛计挂钩挂入传统收敛测点后，收敛计挂钩已经可以在收敛测点的圆环内发生明显的滑动，使得定位效果变差，传统收敛测桩提高定位成功概率需要牺牲定位精度。本实用新型除在使用方法上已经大幅提高定位成功概率外，要进一步增加定位成功概率仅需增加导向杆长度，而无需更改定位槽的尺寸，因此其定位精度得到了保证。图3示出了在同一个洞径为IOm的收敛测量断面，混合使用传统收敛测桩和本实用新型的布置情况，传统收敛测桩安装在隧洞内部较低，测量人员能够到达的部位，而将本实用新型安装在隧洞顶部。从图4的测量过程线可以看出，两种收敛测桩的测值在隧洞本身变形稳定后波动幅度相近，表明本实用新型能够保证定位精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的的结构及操作示意图；
[0021]图2是传统收敛测桩的结构及操作示意图；
[0022]图3是实际应用的隧洞收敛监测断面收敛测桩布置示意图；
[0023]图4是图3所示收敛测桩的实际测量过程线；
[0024]图5是本实用新型的中锚固段构件示意图；
[0025]图6是本实用新型的中导向杆与开口圆环构件示意图；
[0026]图7是图5和图6两个构件的组装示意图；
[0027]图8是传统收敛测桩的组装示意图；
[0028]图9是常用收敛计的结构示意图；
[0029]其中:1_锚固段；2_开口圆环；3_平滑弧度；4_导向杆；5_被测部位；6_收敛计挂钩；7_收敛计挂钩内缘直线段；8_刚性长杆；9-轴向；10_竖向；11_径向；12_钻孔；13_传统收敛测桩圆环；14_1号传统收敛测桩测点；15-2号本实用新型收敛测桩测点；16-3号传统收敛测桩测点；17-f2号测点间收敛测线；18-2?3号测点间收敛测线；19-f3号测点间收敛测线；20_隧洞表面；21_时间轴，单位为月/日；22_测值轴，单位为mm;23-f2号测点间实测过程线；24-广3号测点间实测过程线；25-2?3号测点间实测过程线；26_Φ 22带肋钢筋；27_ #8.9不锈钢圆钢；28_焊接；29—收敛计测线；30—读数装置；31—测量人员。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0031]如图1及图5至7所示，一种收敛测桩，包括锚固段1，所述锚固段I 一端连接一开口圆环2的一端，所述开口圆环2的另一端连接一导向杆4。所述开口圆环2的开口角度为30-60度。所述导向杆4为表面光滑的金属圆杆。所述开口圆环2由表面光滑的金属圆杆折弯形成。所述开口圆环与所述导向杆为一体式结构，并可以在开口圆环与导向杆的连接处设计一平滑弧度3作为过渡部分，该部分的弧度优选为70度，开口圆环及导向杆的材料优选# 8.9不锈钢圆钢。所述锚固段I与所述开口圆环2之间采用焊接方式连接，并且所述锚固段优选# 22带肋钢筋。
[0032]在具体应用本实用新型时，可按照如下步骤进行:
[0033]I)将上述的收敛测桩安装于被测部位5 ；
[0034]2)将收敛计挂钩6挂到所述开口圆环2中；
[0035]3)重复步骤I)和2)，实现另一端收敛测桩的安装及收敛计挂钩6的定位。
[0036]4)使用收敛计测量两个导向收敛测桩间的位移；
[0037]5)利用刚性长杆8将收敛计挂钩6取回。
[0038]所述步骤2)可以分解为以下步骤:[0039]A.径向11定位:利用刚性长杆8将收敛计挂钩6的某一部位靠近导向杆4 ；
[0040]B.竖向10定位:利用刚性长杆8带动收敛计挂钩6运动，使收敛计挂钩6沿导向杆4竖向滑动,钩住导向杆4 ；
[0041]C.轴向9定位:利用刚性长杆8带动收敛计挂钩7运动，使收敛计挂钩6沿导向杆4轴向滑动，收敛计挂钩6落入开口圆环2中。
[0042]以上结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做了详细的说明，但是以上说明的目的是充分公开本实用新型的技术方案而非对本实用新型的保护范围的限定，本领域的普通技术人员在了解上述方案的内容后还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出种种变化。
【权利要求】
1.一种收敛测桩，包括锚固段(I),其特征在于，所述锚固段(I) 一端连接一开口圆环(2)的一端,所述开口圆环(2)的另一端连接一导向杆(4)。
2.根据权利要求1所述的收敛测桩，其特征在于，所述开口圆环(2)的开口角度为30_60 度。
3.根据权利要求1所述的收敛测桩，其特征在于，所述导向杆(4)为表面光滑的金属圆杆。
4.根据权利要求1所述的收敛测桩，其特征在于，所述开口圆环(2)由表面光滑的金属圆杆折弯形成。
5.根据权利要求1至4任一项所述的收敛测桩，其特征在于，所述开口圆环(2)与所述导向杆(4)为一体式结构。
6.根据权利要求5所述的收敛测桩，其特征在于，所述开口圆环(2)与所述导向杆(4)的连接处具有一平滑弧度(3)。
7.根据权利要求6所述的收敛测桩，其特征在于，所述锚固段(I)与所述开口圆环(2)的连接处焊接(28)。
【文档编号】G01C15/06GK203396400SQ201320500566
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】李跃鹏, 王永强 申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院