基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，包括两端均设有螺纹结构的预埋杆件，以螺纹方式连接于该预埋杆件埋入端的膨胀紧固件，以及连接于所述预埋杆件另一端的悬挂部件；所述悬挂部件包括接头、三角形拉环及扣于该三角形拉环外侧的保护套；所述接头的一端与预埋杆件非埋入端以螺纹方式连接，其另一端与三角形拉环的底边固定连接；所述保护套包括与三角形拉环形状匹配的前挡片和后挡片，以及将两挡片固定且与三角形拉环顶角形状匹配的挡角。本实用新型的测点埋设方便、紧固效果好，能够有效避免因初期支护、工作面开挖等施工作业对测点造成的污染和损坏，确保水准仪测试获得数据的准确性和可靠性。
【专利说明】
基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种地下工程监控量测装置，具体地说，是涉及一种基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置。
【背景技术】
[0002]隧道、隧洞、山岭洞库等地下工程，由于其施工的隐蔽性、地质的复杂性、施工的多样性和环境的多变性，造成施工难度大，极易发生掉块和坍塌等安全事故，不仅严重地影响了工程施工进度，还极大地威胁着施工人员的生命安全。监控量测是指在地下工程施工过程中对围岩、地表、支护结构的变形和稳定状态，以及周边环境动态进行的经常性观察和量测工作。通过监控量测可以了解和掌握围岩的稳定状态以及支护结构体系的可靠程度，确保施工安全和支护结构稳定，为施工中变更围岩级别、调整初期支护和二次衬砌参数、指导施工顺序、修正及优化设计提供依据，对地下工程施工的安全监测具有十分重要的意义。
[0003]隧道拱顶沉降测量是地下工程监控量测的主要内容之一，其测量装置主要有水准仪、收敛计、全站仪等，然而，无论采用哪种测量装置都需要埋设测点。测点一般在隧道开挖后埋设，为尽早获得围岩开挖初始阶段的变形动态，测点应紧靠工作面快速埋设。采用水准仪法检测地下工程的拱顶沉降，需要在测点上设置用于悬挂测量尺的挂钩，传统的做法是在螺纹钢筋的一端焊接三角形挂钩，用以悬挂测量尺。
[0004]上述测点埋设过程中存在几点不足:
[0005]1.钢筋深入围岩层后，容易因围岩松动而造成坏点，直接影响测试结果及延续性；
[0006]2.初期支护、工作面开挖等施工会对三角形挂钩造成一定污染和损坏，无法保证测量尺在测点上的有效悬挂，影响测量的准确性；
[0007]3.三角挂钩焊接在螺纹钢筋上，损坏后无法更换，导致该测点无法持续测试；
[0008]4.初期支护施工一旦完成，增设监控测点的实施难度极大，因此，无法根据安全施工的需要来临时调整测量位置，灵活性很低。
【实用新型内容】
[0009]为克服现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种基于水准仪法的地下工程拱顶沉降测量装置，测点埋设方便、紧固效果好，而且能够防止初期支护、工作面开挖等施工作业对测量部件造成的污染和损坏，确保测量获得有效数据。
[0010]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0011]基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，包括两端均设置有螺纹结构的预埋杆件，以螺纹方式连接于该预埋杆件埋入端的膨胀紧固件，以及连接于所述预埋杆件另一端的悬挂部件，和悬挂于该悬挂部件上的测量尺;所述膨胀紧固件包括管状连接件，等间距分布在该管状连接件圆周上的推进片，以及分布在该管状连接件和推进片外壁上的凸起导向件;所述悬挂部件包括接头、三角形拉环以及扣于该三角形拉环外侧的保护套;所述接头的一端与所述预埋杆件的非埋入端以螺纹方式连接，其另一端与所述三角形拉环的底边固定连接;所述保护套包括与所述三角形拉环形状匹配的前挡片和后挡片，以及将两个挡片固定且与所述三角形拉环的顶角形状相匹配的挡角，所述前挡片和后挡片与所述挡角相对的底边上分别设置有用于锁紧三角形拉环底边的前卡扣和后卡扣。
[0012]进一步地，所述推进片呈内牙型结构，且至少包括三个，每个推进片的尖端向外扩张。优选地，所述推进片与所述管状连接件之间的夹角为10°?15°。
[0013]再进一步地，所述三角形拉环为闭合的等边三角形结构，所述接头固定在三角形拉环底边的中心位置。
[0014]再进一步地，所述前挡片与后挡片以挡角为支撑点可实现O?60°开合。
[0015]更进一步地，所述前卡扣和后卡扣错位设置，均为弧形结构，且至少包括两组。
[0016]更进一步地，所述保护套还包括设置在挡角顶部的圆环。
[0017]优选地，所述接头与预埋杆件连接的一端设置有螺孔，且螺孔内壁的螺纹与预埋杆件非埋入端的螺纹匹配。
[0018]优选地，所述预埋杆件长度为300?500mm，其埋入端螺纹长度为50mm，非埋入端螺纹长度为10mm。
[0019]优选地，所述膨胀紧固件为内牙型膨胀锚栓。
[0020]优选地，所述预埋杆件、膨胀紧固件、接头以及三角形拉环均由镀锌钢材制作。
[0021]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0022](I)本实用新型中膨胀紧固件和预埋杆件插入围岩层后，利用膨胀紧固件的作用，使预埋杆件紧固效果十分稳定，受围岩层松动的影响几乎可以忽略不计，大大提高了长期测量的数据准确性和可靠性。悬挂部件以螺纹方式连接在预埋杆件的非埋入端，装卸十分方便，更可以针对不同的围岩情况随时更换测量部件，甚至更换测点，具有很高的灵活性。而三角形拉环外侧设置的保护套，能够有效防止初期支护、工作面开挖等施工作业对三角形拉环可能造成的污染和破坏，减小测量过程部件的维护和更换频率，节省人力物力，降低运营成本。
[0023](2)本实用新型中各个组件均采用螺纹方式进行活动连接，一旦组件损坏或被污染，均可以直接快速地进行更换，而且因更换部件带来的误差小，可忽略不计，确保了测试工作的长时间连续进行;未损坏的测量部件则可以再次使用，有效降低了测量运营成本。
[0024](3)本实用新型中三角形拉环选择闭合的等边三角形结构，测点不仅受力均匀，而且牢固不变形;所述接头设置在底边的中心位置，能够有效保证同一基线上两测点的固定方向在同一断面及水平线上，最大程度地减小了测点之间的安装误差。
[0025](4)本实用新型中前挡片和后挡片可以挡角为支撑点实现O?60°的开合，安装保护套时，只需将前挡片和后挡片分开，套于三角形拉环外侧，再将前卡扣和后卡扣卡接于三角形拉环的底边即可完成安装;反之，拆卸保护套时，只需松开前卡扣和后卡扣，向下拉动挡角顶部的圆环即可完成拆卸。整个装卸过程无需使用辅助工具，简单方便，无技术要求，普通工人即可完成，非常适合大规模推广应用。双卡扣的对称设计保证了保护套与三角形拉环之间紧固位置的全面性和紧固受力的均匀性，与现有技术相比，紧固效果得到了明显提升。
[0026](5)本实用新型中预埋杆件长度为300?500mm，配合膨胀紧固件可以深埋于围岩松动圈，且其埋入端的螺纹长度为50mm，能够在埋设过程中促使内牙型膨胀紧固件充分张开，从而牢牢紧固于围岩层中，如此，在初期支护完成后，即使遇到围岩松动甚至大变形，也可以保证预埋杆件的稳定性，不仅确保了后期测量的准确性，而且为监测过程中测点的选择提供了广阔的空间。
[0027](6)本实用新型中膨胀紧固件由多个内牙型推进片组成，抓扣能力强，不会发生空转，可充分满足隧道围岩打孔要求，而且施工简单，不需要专业施工技巧，易于推广应用。
[0028](7)本实用新型中各零部件均采用镀锌钢材制作，具有良好的防潮、抗腐蚀、抗拉、抗弯、抗折的特性，可适用于各种隧道的拱顶沉降量测，具有很强的环境适应能力。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型中预埋杆件、膨胀紧固件和悬挂部件的结构示意图。
[0030]图2为本实用新型中膨胀紧固件的结构示意图。
[0031]图3为本实用新型中三角形拉环与接头的装配示意图。
[0032]图4为本实用新型中保护套的示意图。
[0033]附图中的部分零部件名称为:
[0034]1-预埋杆件，2-膨胀紧固件，21-管状连接件，22-推进片，23-凸起导向件，31-接头，32-三角形拉环，33-保护套，311-螺孔，331-前挡片，332-后挡片，333-挡角，334-前卡扣，335-后卡扣，336-圆环。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0036]如图1至图4所示，本实用新型公开的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，包括预埋杆件1、膨胀紧固件2、悬挂部件和测量尺。预埋杆件I的两端均设置有外螺纹，膨胀紧固件2和悬挂部件的内壁上均设置有内螺纹，两者分别通过螺纹连接在预埋杆件I的两端。
[0037]在本实施例中，所述膨胀紧固件2包括管状连接件21，等间距分布在管状连接件21圆周上的推进片22，以及分布在管状连接件21和推进片22外壁的凸起导向件23。其中，管状连接件21的圆周上均匀分布有三个推进片22，整体呈锥形结构，前端细、尖，能够最大程度地减小埋入过程中推进片22受到的阻力，降低埋入难度，从而节省人力物力。而三个推进片22与管状连接件21的前端之间具有10°?15°的夹角关系，呈扩口状，如此又可以在推进片胀开后最大程度地增大推进片22与围岩层的接触面积，使推进片多方位、多角度地紧扣于围岩层中，保证紧固效果。而设置在管状连接件21和推进片22外壁上的凸起导向件23由于前端低、后端高，在推进片膨胀之后，能够在推进片向围岩层外部滑动时提供阻力，阻止推进片从围岩层中脱落，进一步强化了推进片在为岩层中的紧固效果。
[0038]所述悬挂部件包括接头31、三角形拉环32以及扣于该三角形拉环外侧的保护套33;接头31的一端设置有螺孔311，通过该螺孔与预埋杆件I以螺纹方式连接，其另一端焊接在三角形拉环32的底边中部;保护套33包括形状及大小均与三角形拉环32相匹配的前挡片331和后挡片332，两挡片通过挡角333连接，而且能够以挡角333为支点，利用其本身的弹性形变，实现O?60°开合;两挡片的底边上还设置有用于锁紧三角形拉环32底边的前卡扣334和后卡扣335。
[0039]为了提高稳定性，确保测点牢固不变形，保证同一基线两测点的固定方向在同一断面及水平线上，本实施例中将三角形拉环32设计成闭合的等边三角形结构，利用三角形的稳定性来确保测点在使用过程中不发生变形。同时，将三角形拉环32、前挡片331、后挡片332、挡角333的边角均作倒圆处理，以减小与其他部件之间的摩擦，降低部件损坏几率。
[0040]本实施例中，两挡片的底边均设置有两组对称的弧形卡扣，而且前卡扣334和后卡扣335错位设置在三角形拉环底边的两侧，三角形拉环32套入保护套33内后，弧形卡扣从两个方向、两个位置对三角形拉环32的底边进行紧固，防止保护套33发生脱落。挡角333的顶部设置有圆环336，拆卸时，先将前卡扣和后卡扣松开，然后向下动圆环336，即可完成保护套33的拆卸，十分方便。
[0041]本实用新型中预埋杆件1、膨胀紧固件2、接头31以及三角形拉环32均由镀锌钢材制作，具有良好的防潮、抗腐蚀、抗拉、抗弯、抗折特性，可适用于各种隧道的拱顶沉降量测。
[0042]本实用新型在隧道开挖后进行膨胀紧固件和预埋杆件的埋设，埋设后膨胀紧固件紧扣于围岩层中，然后直接将悬挂部件以螺纹方式快速连接在预埋杆件的非埋入端，拆除保护套后，将测量尺悬挂在三角形拉环的顶角上，即可开始测量工作。如果测试过程中三角形拉环损坏，可以松动接头，更换新的三角形拉环，以保证测试工作的持续进行。
[0043]上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，包括两端均设置有螺纹结构的预埋杆件(1)，以螺纹方式连接于该预埋杆件(I)埋入端的膨胀紧固件(2)，以及连接于所述预埋杆件另一端的悬挂部件，和悬挂于该悬挂部件上的测量尺;所述悬挂部件包括接头(31)、三角形拉环(32)以及扣于该三角形拉环外侧的保护套(33);所述接头(31)的一端与所述预埋杆件(I)的非埋入端以螺纹方式连接，其另一端与所述三角形拉环(32)的底边固定连接;所述保护套(33)包括与所述三角形拉环(32)形状匹配的前挡片(331)和后挡片(332)，以及将两个挡片固定且与所述三角形拉环(32)的顶角形状相匹配的挡角(333)，所述前挡片(331)和后挡片(332)与所述挡角(333)相对的底边上分别设置有用于锁紧三角形拉环(32)底边的前卡扣(334)和后卡扣(335)。2.根据权利要求1所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述三角形拉环(32)为闭合的等边三角形结构，所述接头(31)固定在三角形拉环(32)底边的中心位置。3.根据权利要求2所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述前挡片(331)与后挡片(332)以挡角(333)为支撑点可实现O?60°开合。4.根据权利要求3所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述前卡扣(334)和后卡扣(335)错位设置，均为弧形结构，且至少包括两组。5.根据权利要求4所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述保护套还包括设置在挡角(333)顶部的圆环(336)。6.根据权利要求5所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述接头(31)与预埋杆件(I)连接的一端设置有螺孔(311)，且螺孔(311)内壁的螺纹与预埋杆件(I)非埋入端的螺纹匹配。7.根据权利要求6所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述预埋杆件(I)长度为300?500mm，其埋入端螺纹长度为50mm，非埋入端螺纹长度为10mm。8.根据权利要求7所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述膨胀紧固件(2)为内牙型膨胀锚栓。9.根据权利要求8所述的基于水准仪法的地下工程拱顶沉降量测装置，其特征在于，所述预埋杆件(I)、膨胀紧固件(2)、接头(31)以及三角形拉环(32)均由镀锌钢材制作。
【文档编号】G01C5/00GK205482924SQ201620289484
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】吴丰收, 花晓鸣, 李富明, 卢松
【申请人】中铁西南科学研究院有限公司