卡固式隧道顶壁沉降监测机构及隧道顶壁沉降监测方法与流程

1.本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种卡固式隧道顶壁沉降监测机构及隧道顶壁沉降监测方法。


背景技术：

2.在围岩稳定性差时，由于工程扰动和地下水活动，隧道顶壁围岩容易发生冒顶破坏即过渡沉降，固隧道施工过程中需要对隧道顶壁的沉降进行监测，并对过大的位移进行预警。现有的沉降检测为由专业人员进行定期测量，现场施工工人难以了解围岩位移，而施工工人在施工现场工作时间最长，如果能够让施工工人也能够直观地获知隧道沉降，则最能够及时发现沉降及时发现危险并排除、对于安全生产具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种现场人员能够实时直观地获知下沉位移量的卡固式隧道顶壁沉降监测机构，解决了隧道围岩顶部下沉位移只能够通过专业人员定期检导致的不能够及时发现的问题。
4.以上问题是通过以下技术方案解决的：一种卡固式隧道顶壁沉降监测机构，其特征在于，包括悬挂筒、上端同悬挂筒连接在一起的拉索、连接在拉索下端的设竖置的刻度尺的竖比对杆和套设在竖比对杆上的同所述刻度尺配合的环形的指示针，所述指示针设有安装座，所述悬挂筒外周面上设有沿悬挂筒周向分布的若干弹性连接臂，所述弹性连接臂远离悬挂筒的一侧从上向下依次设有上部缺口、中部缺口和下部缺口，上部缺口的下侧面为朝远离悬挂筒方向倾斜的斜面，中部缺口的下侧面为朝远离悬挂筒方向倾斜的斜面，中部缺口的底部距离悬挂筒的中心线的距离小于上部缺口的底部离悬挂筒的中心线的距离，下部缺口的底部距离悬挂筒的中心线的距离为上部缺口的底部离悬挂筒的中心线的距离以上。本技术方案能够实现将悬挂筒塞入隧道顶壁的竖向安装孔内时弹性连接臂不同竖向安装孔孔壁摩擦，避免损伤，又能够实现将悬挂筒取出隧道顶壁的竖向安装孔内时弹性连接臂不同竖向安装孔孔壁摩擦，从而使得本发明能够多次重复利用。
5.作为优选，所述竖比对杆设有沿竖比对杆长度方向贯通竖比对杆的拉索过孔，所述竖比对杆的下端设有螺纹套，所述螺纹套同竖比对杆的下端面之间设有同拉索过孔连通的水平缝隙，所述拉索的下端穿过所述拉索过孔后再穿过所述水平缝隙，所述螺纹套内螺纹连接有将拉索夹紧在竖比对杆下端面上的拉索固定螺母。使用时，松开拉索固定螺母，调整竖比对杆到竖比对杆和悬挂筒之间的距离到需要，然后锁紧拉索固定螺母而将拉索同竖比对杆固定住。实现了竖比对杆同悬挂筒之间的距离可调，能够提高安装时的方便性。
6.本发明还包括串联连接在一起的电源、警报器、连接在安装座上且下端突出安装座的导电环和连接在竖比对杆上的导电块，所述导电环套设在所述竖比对杆上，所述导电环和导电块之间的间隔距离为隧道顶壁沉降量的最大允许值。能够在沉降量达到最大容许值时进行报警提醒而防止不能够及时发现。
7.作为优选，所述竖比对杆上设有竖向延伸的磁铁条，所述导电块为铁磁体制作而成，所述导电块吸附在所述磁铁条上从而固定在所述竖比对杆上。实现了能够方便地移动导电块的位置。使得对应不同的隧道沉降量最大值变化时都能够进行监测报警，通用性好。
8.作为优选，所述安装座为管状结构，所述指示针连接在所述安装座的下端面上，所述安装座的外周面上设有若干沿安装座周向分布的弹性支撑脚，所述弹性支撑脚以下端远离安装座的状态倾斜设置，弹性支撑脚的上端同安装座连接在一起，所述拉索穿过所述安装座，所述竖比对杆能够插入所述安装座内。使得安装座能够方便地进行固定来实现刻度尺的固定。
9.作为优选，所述悬挂筒和安装座同轴，所述弹性支撑脚距离安装座的中心线最远处的距离大于弹性连接臂距离悬挂筒的中心线最远处的距离。能够实现安装座可靠的安装固定。
10.本发明还提供了一种隧道顶壁沉降监测方法，第一步、在隧道顶壁上打竖向安装孔，竖向安装孔的深度大于1米以上；第二步、将悬挂筒安装到竖向安装孔的上端内：通过一个限位环套设在所有的弹性连接臂上且限位环位于上部缺口内而使得弹性连接臂之间合拢，将悬挂筒插入竖向安装孔的上端内、此过程中弹性连接臂能够同竖向安装孔的孔壁之间断开，下拉限位环使得限位环移动到中部缺口内、此时弹性连接臂张开而挡接到竖向安装孔的孔壁上而将悬挂筒固定在竖向安装孔内；第三步、将安装座固定在竖向安装孔的下端口内且使竖比对杆上的刻度尺的0刻度线与指示针对齐，监测过程中，通过读取指示针所对齐的刻度尺的刻度竖获知隧道顶壁的沉降量。能够降低安装悬挂筒时对弹性连接臂的磨损。
11.作为优选，第三步中，还使导电块和导电环之间的距离等于隧道顶壁沉降量的最大允许值，当隧道顶壁发生下沉，指示针、安装座和导电环一起同步下降，下降到导电环同导电块贴合在一起后形成闭合回路，此时警报器便会发出警报，从而使作业人员及时获知隧道顶壁沉降量到底了最大允许量。
12.作为优选，将安装座固定在竖向安装孔内的方法为：在竖向安装孔下端的周面上设有若干下端面为平面的支撑凹坑，支撑凹坑沿水平方向的侧面同竖向安装孔的周面之间为斜面过渡，弹性支撑脚支撑在支撑凹坑的下端面上而将安装座连接在竖向安装孔内；取出安装座时通过转动安装座使得支撑凹坑沿水平方向的侧面挤压弹性支撑脚而促使弹性支撑脚合拢且脱出支撑凹坑，然后下拉安装座。能够可靠的固定安装座，且回收安装座时省力。
13.作为优选，还包括第四步、取下悬挂筒：下拉限位环使得限位环移动到下部缺口内、此时弹性连接臂被限位环合拢到同竖向安装孔的孔壁脱开，使悬挂筒掉下即可。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够及时获知沉降量，能够可靠的进行固定。
附图说明
15.图1为侧粘式隧道顶壁沉降监测机构的使用状态示意图；图2为悬挂筒的放大示意图；图3为竖比对杆的放大示意图。
16.图中：悬挂筒1、拉索2、刻度尺3、竖比对杆4、指示针5、安装座6、弹性连接臂7、弹性支撑脚距离安装座的中心线最远处的距l4、弹性连接臂距离悬挂筒的中心线最远处的距离l5、上部缺口8、中部缺口9、下部缺口10、上部缺口的下侧面为朝远离悬挂筒方向倾斜11、中部缺口的下侧面为朝远离悬挂筒方向倾斜12、中部缺口的底部距离悬挂筒的中心线的距离l1、上部缺口的底部离悬挂筒的中心线的距离l2、下部缺口的底部距离悬挂筒的中心线的距离l3、拉索过孔19、螺纹套20、拉索固定螺母21、导电环22、导电块23、磁铁条24、弹性支撑脚25、隧道顶壁26、竖向安装孔27、支撑凹坑29。
具体实施方式
17.参见图1到图3，一种卡固式隧道顶壁沉降监测机构，其特征在于，包括悬挂筒1、上端同悬挂筒连接在一起的拉索2、连接在拉索下端的设竖置的刻度尺3的竖比对杆4和套设在竖比对杆上的同所述刻度尺配合的环形的指示针5。指示针设有安装座6。悬挂筒外周面上设有沿悬挂筒周向分布的若干弹性连接臂7。悬挂筒为塑料结构，不然腐烂。弹性连接臂以远离悬挂筒的一端朝下的方式倾斜。弹性连接臂远离悬挂筒的一侧从上向下依次设有上部缺口8、中部缺口9和下部缺口10，上部缺口的下侧面为朝远离悬挂筒方向倾斜11的斜面，中部缺口的下侧面为朝远离悬挂筒方向倾斜12的斜面，中部缺口的底部距离悬挂筒的中心线的距离l1小于上部缺口的底部离悬挂筒的中心线的距离l2，下部缺口的底部距离悬挂筒的中心线的距离l3为上部缺口的底部离悬挂筒的中心线的距离以上。竖比对杆设有沿竖比对杆长度方向贯通竖比对杆的拉索过孔19，竖比对杆的下端设有螺纹套20。螺纹套同竖比对杆的下端面之间设有同拉索过孔连通的水平缝隙，拉索的下端穿过,拉索过孔后再穿过水平缝隙，螺纹套内螺纹连接有将拉索夹紧在竖比对杆下端面上的拉索固定螺母21。本发明还包括串联连接在一起的电源、警报器、连接在安装座上且下端突出安装座的导电环22和连接在竖比对杆上的导电块23，导电环套设在所述竖比对杆上，导电环和导电块之间的间隔距离为隧道顶壁沉降量的最大允许值。竖比对杆上设有竖向延伸的磁铁条24，导电块为铁磁体制作而成，导电块吸附在所述磁铁条上从而固定在所述竖比对杆上。安装座为管状结构，指示针连接在安装座的下端面上，所述安装座的外周面上设有若干沿安装座周向分布的弹性支撑脚25。弹性支撑脚以下端远离安装座的状态倾斜设置，弹性支撑脚的上端同安装座连接在一起，拉索穿过所述安装座，竖比对杆能够插入所述安装座内。悬挂筒和安装座同轴。弹性支撑脚距离安装座的中心线最远处的距l4大于弹性连接臂距离悬挂筒的中心线最远处的距离l5。
18.通过本发明中的侧粘式隧道顶壁沉降监测机构进行隧道顶壁沉降监测的方法为：第一步、在隧道顶壁26上打竖向安装孔27，竖向安装孔的深度大于1米以上；第二步、将悬挂筒安装到竖向安装孔的上端内：通过一个限位环（限位环为绳子两端系在一起构成）套设在所有的弹性连接臂上且限位环位于上部缺口内而使得弹性连接臂之间合拢，将悬挂筒插入竖向安装孔的上端内、此过程中弹性连接臂能够同竖向安装孔的孔壁之间断开，下拉限位环使得限位环移动到中部缺口内、此时弹性连接臂张开而挡接到竖向安装孔的孔壁上而将悬挂筒固定在竖向安装孔内；第三步、将安装座固定在竖向安装孔的下端口内且使竖比对杆上的刻度尺的0刻度线与指示针对齐，监测过程中，通过读取指示针所对齐的刻度尺的刻度竖获知隧道顶壁的沉降量。第三步中，还使导电块和导电环之间的距离等于隧道顶壁沉
降量的最大允许值，当隧道顶壁发生下沉，指示针、安装座和导电环一起同步下降，下降到导电环同导电块贴合在一起后形成闭合回路，此时警报器便会发出警报，从而使作业人员及时获知隧道顶壁沉降量到底了最大允许量。将安装座固定在竖向安装孔内的方法为：在竖向安装孔下端的周面上设有若干下端面为平面的支撑凹坑29，支撑凹坑沿水平方向的侧面同竖向安装孔的周面之间为斜面过渡，弹性支撑脚支撑在支撑凹坑的下端面上而将安装座连接在竖向安装孔内；第四步、取下悬挂筒和安装座：取出安装座的方法为通过转动安装座使得支撑凹坑沿水平方向的侧面挤压弹性支撑脚而促使弹性支撑脚合拢且脱出支撑凹坑，然后下拉安装座；取出悬挂环的过程为下拉限位环使得限位环移动到下部缺口内、此时弹性连接臂被限位环合拢到同竖向安装孔的孔壁脱开，使悬挂筒掉下即可。