一种精确调整激光指向仪的支架装置的制作方法

本实用新型涉及一种安装激光指向仪的支架及测量方法，尤其涉及一种在地下洞室开挖中具有安全防护功能、且能够精确调整激光指向仪指向的安装支架及其方法。

背景技术：

激光指向仪在地下工程中应用非常普遍，特别是在地下矿山开挖、大型隧道掘进、城市地铁施工、引水隧洞施工、大型地下厂房开挖过程中，激光指向仪可以非常方便地为施工提供一个导向基准，指导开挖掘进。尤其是遇到小半径断面长距离直线隧洞（平洞、斜井或竖井）掘进时，激光指向仪代替全站仪进行放样导向能够显著提高效率。但由于地下洞室施工时激光指向仪是固定安装在已施工部位的顶部轴线或腰线附近，地下工程施工交叉工序多，尤其是爆破时，强烈的冲击波或飞石常常会对激光指向仪的稳定及安全造成影响。

如果激光指向仪不能有效安装在合适部位并保持牢固稳定，则激光指向仪经常会因为安装支架被撞击或松动而产生位移，激光指向就会出现导向偏差，误导施工，甚至造成质量事故。激光指向仪的调整也非常繁琐，施工现场缺乏有效的检核手段。因此急切需要一种支架和测量方法，能够在施工现场快速高效地对激光指向仪的指向精度实施检测并精确进行调整。经过多次摸索实践，设计了一套激光指向仪安装支架及其精确调整方法，既能方便进行精确定位调整，又能牢固安装，并为激光指向仪提供安全防护。

技术实现要素：

为了解决激光指向仪在施工过程中安装不稳固、指向精度检测效率低、调整不方便、经常容易受到破坏甚至损毁等问题，本实用新型设计了一种新型激光指向仪安装支架装置及其精确调整测量方法，能够实现左右快速移动、方便横向精确定位，还可以在垂直方向上任意调整角度，方便对带坡度的斜井进行导向，并且设计了安全防护装置，能够有效规避爆破施工对激光指向仪的影响。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种精确调整激光指向仪的支架装置，它包括L型直角托架平台，所述L型直角托架平台固定在洞壁上，所述L型直角托架平台的水平支撑板上加工有两条平行布置的螺栓孔滑槽，所述螺栓孔滑槽上通过第一螺栓可调节的安装有横向调节底座，所述横向调节底座上安装有固定夹板，所述固定夹板上通过加固螺栓可转动的安装有纵向调节支架，所述纵向调节支架的圆柱套筒内部安装有激光指向仪，所述激光指向仪与安装在圆柱套筒两端的角度微调机构相配合调节其角度；所述水平支撑板的螺纹孔滑槽上通过第二螺栓可调节的安装有保护罩；所述保护罩套在激光指向仪的外部，所述激光指向仪的尾部连接有激光指向仪电源线。

所述L型直角托架平台采用钢板材料焊接成直角Ｌ型结构，而且L型直角托架平台的两端分别与锚固在洞壁上的铁板牢固焊接或者采用膨胀螺栓与铁板固定连接。

所述横向调节底座上加工有与螺栓孔滑槽相配合的底板螺栓孔滑槽，所述固定夹板上加工有弧形螺纹孔滑槽。

所述纵向调节支架包括支撑板，所述支撑板的顶部固定安装有圆柱套筒，所述支撑板上加工有两个螺纹孔，两个所述螺纹孔分别与横向调节底座上底板螺栓孔滑槽和弧形螺纹孔滑槽相配合调节支撑板的角度。

所述角度微调机构共有两组，而且对称安装在圆柱套筒的两端，每组所述角度微调机构都包括四个调节螺杆，所述调节螺杆通过螺纹配合安装在螺纹套上，四个所述螺纹套均布的设置在圆柱套筒的外壁上，并沿着其径向布置。

所述保护罩采用拱形罩，所述拱形罩的两侧面分别加工有正面激光穿透孔和电源线出口；所述正面激光穿透孔为矩形孔，并与激光指向仪的激光端相配合；所述电源线出口用于穿过激光指向仪电源线；所述拱形罩的另两个侧面底部设置有固定铁角耳，所述固定铁角耳通过螺栓与螺栓孔滑槽配合。

所述L型直角托架平台的竖直支撑板的顶部加工有固定螺纹孔，所述固定螺纹孔与洞壁上的铁板通过螺栓固定相连。

所述圆柱套筒两端内置有橡胶保护圈，所述橡胶保护圈与激光指向仪的外壁相贴合，在圆柱套筒的一端通过螺纹配合安装有封堵底盖，所述封堵底盖上加工有激光指向仪电源线出口。

所述圆柱套筒的顶部安装有管水准器。

本实用新型有如下有益效果：

本实用新型的支架装置结构简单，设计合理，制作成本低，安全耐用，可循环反复使用。采用全站仪结合支架装置能够实现对激光指向仪的精确快速调整，现场测设必要的检核点，有效防止意外错误发生。该方法能够大幅降低现场全站仪测量和调整的次数，节约施工工期，大幅提高隧洞开挖的速度和工程质量，具有较高的推广和使用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1本实用新型的整体安装结构示意图。

图2本实用新型的L型直角托架平台的主视图。

图3本实用新型的L型直角托架平台上安装了横向调节底座之后的俯视图。

图4本实用新型的整体安装结构局部放大主视图。

图5本实用新型的支架装置主视图。

图6本实用新型的支架装置俯视图。

图7本实用新型的支架装置左视图。

图8本实用新型的保护罩的主视图。

图9本实用新型的保护罩的俯视图。

图10本实用新型的保护罩的左视图。

图11本实用新型的测量方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

参见图1-10，一种精确调整激光指向仪的支架装置，它包括L型直角托架平台1，所述L型直角托架平台1固定在洞壁3上，所述L型直角托架平台1的水平支撑板101上加工有两条平行布置的螺栓孔滑槽4，所述螺栓孔滑槽4上通过第一螺栓6可调节的安装有横向调节底座8，所述横向调节底座8上安装有固定夹板802，所述固定夹板802上通过加固螺栓804可转动的安装有纵向调节支架9，所述纵向调节支架9的圆柱套筒902内部安装有激光指向仪11，所述激光指向仪11与安装在圆柱套筒902两端的角度微调机构12相配合调节其角度；所述水平支撑板101的螺纹孔滑槽4上通过第二螺栓7可调节的安装有保护罩10；所述保护罩10套在激光指向仪11的外部，所述激光指向仪11的尾部连接有激光指向仪电源线16。

进一步的，所述L型直角托架平台1采用钢板材料焊接成直角Ｌ型结构，而且L型直角托架平台1的两端分别与锚固在洞壁3上的铁板2牢固焊接或者采用膨胀螺栓与铁板2固定连接。

优选的，所述L型直角托架平台1是由宽120mm、厚10mm的钢板加工焊接成直角“L”型，垂直支撑端和水平支撑端的长度根据安装部位实际需要尺寸加工。而且螺栓孔滑槽4长度根据激光水平仪横向调节幅度设计，两条滑槽相当于用于固定的螺栓孔，每条滑槽内预留四个螺栓，包括垫片及紧固螺母，方便与横向调节底座及保护罩配套使用。

进一步的，所述横向调节底座8上加工有与螺栓孔滑槽4相配合的底板螺栓孔滑槽801，所述固定夹板802上加工有弧形螺纹孔滑槽803。

优选的，所述横向调节底座8的底板为120mm×120mm×10mm的钢板。在横向调节底座上标注刻画垂直于螺栓孔滑槽的中轴线标记17，基本上与后面安装的激光指向仪的水平轴线重合，方便后面的精确安装。

进一步的，所述纵向调节支架9包括支撑板901，所述支撑板901的顶部固定安装有圆柱套筒902，所述支撑板901上加工有两个螺纹孔，两个所述螺纹孔分别与横向调节底座8上底板螺栓孔滑槽801和弧形螺纹孔滑槽803相配合调节支撑板901的角度。

优选的，一般施工测量使用的激光指向仪外径为30mm，中空圆柱套筒902的内径尺寸比激光指向仪的外径大10mm，长度也比激光指向仪的长度大10mm。

进一步的，所述角度微调机构12共有两组，而且对称安装在圆柱套筒902的两端，每组所述角度微调机构12都包括四个调节螺杆1201，所述调节螺杆1201通过螺纹配合安装在螺纹套1202上，四个所述螺纹套1202均布的设置在圆柱套筒902的外壁上，并沿着其径向布置。

进一步的，所述保护罩10采用拱形罩1001，所述拱形罩1001的两侧面分别加工有正面激光穿透孔1003和电源线出口1002；所述正面激光穿透孔1003为矩形孔，并与激光指向仪11的激光端相配合；所述电源线出口1002用于穿过激光指向仪电源线16；所述拱形罩1001的另两个侧面底部设置有固定铁角耳1004，所述固定铁角耳1004通过螺栓与螺栓孔滑槽4配合。

优选的，所述保护罩采用5mm厚的铸铁管和铁板切割焊接而成，保护罩横截面呈城门洞型，周边焊接四个固定铁角耳1004，开螺栓孔，与托架平台滑槽内的活动螺栓配合使用，正面开20mm的贯穿孔，便于激光向外穿透投射，背面留有电源线的出口，保护罩表面刷上反光漆，提醒其他人员注意保护。

进一步的，所述L型直角托架平台1的竖直支撑板102的顶部加工有固定螺纹孔103，所述固定螺纹孔103与洞壁上的铁板2通过螺栓固定相连。

进一步的，所述圆柱套筒902两端内置有橡胶保护圈14，所述橡胶保护圈14与激光指向仪11的外壁相贴合，在圆柱套筒902的一端通过螺纹配合安装有封堵底盖15，所述封堵底盖15上加工有激光指向仪电源线16出口。

进一步的，所述圆柱套筒902的顶部安装有管水准器13。

如图11，采用支架装置进行测量的方法，它包括以下步骤：

S1：首先，用具有免棱镜功能的全站仪19采用洞室坐标系（X、Y、H）大致测设L型直角托架平台1的埋设部位，确定激光指向仪11的安装部位，根据现场需要激光指向仪11可安装在轴线或偏离轴线一定距离或腰线附件，L型直角托架平台1安装牢固并稳定后，在L型直角托架平台1的水平支撑板101上精确放样激光指向仪的安装轴线并用油漆或记号笔标注；

其中，X表示轴线桩号、Y表示偏离中心轴线的距离，H表示高程；

S2：调整横向调节底座8，将横向调节底座8上刻画好的中轴线标记17与水平支撑板101上标记的安装轴线18重合，固定横向调节底座8四个角的第一螺栓6，将安装了激光指向仪11的纵向调节支架9与调节底座8固定，现场采用管水准器13大致把激光指向仪安置平整；

S3：为激光指向仪接入电源，开通激光指向仪，现场安装人员在激光指向仪附近用白色PVC挡板作为第一激光接受靶标20，激光靶点清晰可见，此时，用全站仪19的免棱镜测距功能精确照第一激光接受靶标20中心，实测激光指向仪坐标（X1、Y1、H1）；移开靶标，在距离在激光指向仪50~100米附件再树立第二激光接受靶标21，实测激光点的三维坐标（X2、Y2、H2）；如果激光指向仪距离施工掌子面较近，可清晰看见激光指向仪投射的激光斑点，可用全站仪直接实测激光斑点中心，测得其三维坐标（X2、Y2、H2）；如果是直线型无坡度的隧洞，则要求Y、H值在误差范围内相等即可认为激光指向仪导向正确，否则要根据两点的坐标差值△Y（△Y=Y2-Y1）和△H（△H=H2-H1）进行方向和幅度调整，如果差值较小，则只需要微动圆柱套筒（902）前端的四个调节螺杆1201，通过调整左右两个调节螺杆1201，使△Y趋近于0，调整上下两个调节螺杆1201，使△H趋近于0；如果无法调整合格，则需要微调圆柱套筒902后端的四个小螺栓，方法一样，精确调整好后再固定；盖上保护罩10后，再用全站仪精确测量一次，满足要求即可；在标靶或掌子面22最终实测的三维坐标（X2、Y2、H2）即激光指向仪的导向坐标，与设计断面参数进行比较，通过计算可在掌子面进行放样标定，设计拱顶高程与H2的差值即激光点到拱顶的距离，设计边线长度-Y2即激光点到边线的距离，依次加密放样；

S4：如果差值较大，无法通过角度微调机构12达到目标，则需要松动横向调节底座8和纵向调节支架9的螺栓，先进行粗调，紧固螺栓半固定状态，用全站仪实测激光斑点坐标后进行比较，如果偏差较小后固定，再采用步骤S3的方法精确调整；

S5：如果是直线型带坡度的隧洞或者斜井，则需要根据两点的差值（△X=X2-X1，即桩号差值）和设计坡降为P%(带正负符号），计算开挖掌子面桩号的设计高程H’=H1+△X×P%，再与实测的高程H2进比较，其差值△H（△H=H2-H’）就是激光指向仪在角度倾斜方向调整的距离，其后的调整方法与与直线型无坡降的隧洞类型一样；

S6：由于激光指向仪在现场仅提供一条可见的激光线，其它有效的检查条件少，为了便于施工人员在测量人员和全站仪不在现场的情况进行检核，需要在激光指向仪导向的轴线上实地测放两个检核点，用长膨胀螺栓或钢筋焊接固定，其表面再焊接一个便于挂垂线的挂钩，垂线的位置正好是激光指向仪激光穿过的方向，校核点刷上反光漆标记，便于施工人员寻找；

S7：掌子面放样时，施工人员对激光导向有怀疑时，要悬挂垂线对激光指向仪的方向正确性进行检查，如果出现偏差要及时通知测量人员进行复核，测量人员要加强现场复核，一般3~4个开挖循环后对激光斑点进行实地测量，防止因意外产生导向偏差。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。