专利名称:隧道拱顶位移计的制作方法
本实用新型涉及一种地下工程设计和施工中，量测地下洞室拱顶位移的工具。特别适用于铁路单双线隧道和一般地下洞室拱顶铅垂方向的位移量测。
目前，国内外对于洞室拱顶处位移值的观测，一般采用的仪器有在地面打钻孔埋设钢管下沉桩或钢丝挠度计；竖立钢尺用水平仪抄平；洞室内籍助工作平台进行三角收敛值量测等方法。但都不太理想，不是因条件限制不易实现；或是精度达不到要求或因常与现场施工干扰大影响施工；加之观测仪器少，不得以而放弃洞室拱顶处位移的观测工作。
本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种构造简单、便于制造又使用操作方便的量测又准确的工具。
本实用新型的技术特征是该仪器由锚固杆、吊钩锚固头、吊钩、钢尺、钢尺夹板、表座、基点帽头、百分表等组成。
该发明的量测原理，主要是通过吊挂于洞室拱顶，在表座重力作用下，张紧了钢尺作传递媒介，由表座内的百分表，量测隧道底部的水准基点，其百分表读数，就是洞室拱顶垂直下沉的位移值。
计算公式如下un＝ln－l0式中un－位移值；ln－观测值；l0－百分表初读数。
位移值修正
1、钢尺(钢筋)受温度变化影响产生的修正值按下式计算Δl＝a.L.ΔT(mm)式中Δl－因温度变化引起钢尺(钢筋)的增(减)量(mm)；α－钢尺(钢筋)的线膨胀系数；α＝12.10－6；(见隧道设计手册)；L－初始温度时的钢尺(钢筋)长度(mm)；ΔT－温差(℃)ΔT＝tn－t0其中tn－观测时的温度；t0－初始温度(℃)2、因钢尺换孔产生的误差修正值。
按下式计算Δu＝n+1]]>·mn即修正值Δu等于综合均方差(中误差)mn的n+1]]>倍。式中n为换孔次数。
3、观测时，钢尺因受仪器自重的影响，使钢尺产生不可恢复的伸长误差修正；在实际观测时，不但时间很短，而且仪器总重只有6kg，完全在钢尺的弹性范围之内，可以忽略不计。
本实用新型的优点是构造简单、操作使用方便、量测数据准确，其精度0.127～0.171mm。
现结合附图对本发明装置作详细描述。
图1为锚固杆 图5为钢尺夹板图2为锚固头 图6为表座图3为吊钩 图7为基点帽头图4为钢尺 图8为装配图图中(1)锚固杆；(2)吊钩锚固头；(3)吊钩；(4)钢卷尺；(5)钢尺夹板；(6)表座；(7)基点锚头；(8)连接钩；(9)螺帽；(10)百分表；(11)固定螺钉；(12)锚杆；本仪器是由锚固杆(1)、吊钩锚固头(2)、吊钩(3)、钢尺(4)、钢尺夹板(5)、表座(6)、基点帽头(图7)、连接钩(8)及百分表(10)组成。使用时，用吊钩(3)连接吊钩锚固头(2)和锚固杆(1)及钢尺(4)下面的装置，用钢尺夹板(5)调整钢尺长度，再用连接钩(8)把表座(6)及百分表(10)连接在一起，构成完整的测试装置，详见附图8装配图。
使用该位移计进行位移观测是这样实现的用竹杆将长钢尺(4)一端套在拱顶吊钩(3)，用连接钩(8)将表座(6)接在短钢尺(4)下端，再用钢尺夹板(5)调整连接上下两条钢尺(4)，使百分表(10)初读数最小为宜。重锤仪(表座)(6)稳定，对准坑内基点帽头(13)。作标记，记下钢尺(4)长度和百分表(10)读数以及洞室内温度t0，然后轻轻提起，再轻轻放下，重复三次，取三次读数的平均值，作为观测值。
本仪器的具体操作如下1、锚固杆的埋置先用风钻在拱顶中部打一个孔径φ45mm左右，深250mm的孔，用11的水泥砂浆(若早凝固可加适量的速凝剂)灌满孔再将锚固杆(1)插入，锚固杆(1)的外端不要超出围岩面，以免放炮损坏。(以后可以根据衬砌厚度向外接长)。待砂浆凝固后，再把带吊钩的锚头连接在锚固杆(1)上。(注意距掌子面很近时，放炮前应将锚固头(2)摘下来)。
2、洞室底定位在拱顶挂钩上吊垂球于底部落点定位，并在其周围修筑一个0.5×0.5m2、深0.15～0.2m见方的护坑。然后用红油漆在坑底做标记。护坑应用厚10mm的钢板盖住并加锁。其盖板标高应和隧道底标高平，以防施工时损坏。
3、底锚杆(基点)的埋设首先在护坑底标记处钻孔。孔径45mm，钻孔要求垂直。(其孔深和锚杆长度根据地质条件决定)将钻孔冲洗干净后，用11水泥砂浆注入孔底0.3m深，再把锚杆(1)插入孔内。注意锚杆顶标高应低于隧道底标高10cm，以便保护和安装基点帽头。
4、位移观测方法如前述，当量程超过百分表的量程时，可用连接上下两条钢尺的夹板进行调整。
本位移计的区别特征在于使用时的几个注意事项1、把百分表固定在表座内以后，就不要再拆动。并注意螺丝不要上得过紧，以免损坏百分表。
2、吊钩(3)和连接钩(8)接触面越少越好，也可以将吊钩(3)锉成一个小槽，把钢尺铁环落在小槽内，以减少误差。
3、观测时，钢尺不要打扭(钢尺面始终应朝一个方向)。
4、观测时，应轻提轻放。每次量测都应使百分表的尖端对准锚杆顶端或基点帽头上初次做的标记。
5、护坑内宜经常保持干燥。锚杆顶端或基点帽头(13)应经常涂油，以防锈蚀。
6、在施工测量中，要核对隧道基点是否有底鼓现象如围岩较好，确定无底鼓现象时，基点可不用锚杆，仅将基点帽头(13)埋设在隧道底即可。
本实用新型实施例(现场测试实例)京秦线丁庄隧道(双线)，洞身通过风化的花岗岩属Ⅲ类围岩，从上导坑开挖开始至上部扩大到测试断面，用本位移计共量测二个月。从拱顶位移记录表和时间与位移曲线图(见附表、附图)中可以明显看出丁庄隧道当上部继续开挖扩大时，从82年9月10日～9月12日的位移值，用该仪器测得(见表)，拱顶下沉每天速率达2.2～3.1mm。如果继续向前开挖，就要发生坍方。(从过去观测经验得知测得的数据每天速率达到3.5mm时，拱顶局部就坍方)，由于监测予报就停止了开挖。进行喷锚网加固措施后，拱顶变形(即位移值)降到0.5mm以下。围岩基本已稳定。继续向前开挖。可见本仪器是地下工程信息化设计与施工中，一种最简便的围岩变形监测工具。
丁庄隧道拱顶位移记录表
权利要求
1.一种用于铁路单双线隧道和一般地下洞室拱顶位移的测量工具，其特征在于所述的工具是由锚固杆(1)、吊钩锚固头(2)、吊钩(3)、钢卷尺(4)、钢尺夹板(5)、表座(6)、基点锚头(7)、连接钩(8)、螺帽(9)、百分表(10)、固定螺钉(11)、锚杆(12)连接所组成，使用时，用吊钩(3)连接吊钩锚固头(2)和锚固杆(1)及钢尺(4)下面的装置，用钢尺夹板(5)调整钢尺长度，再用连接钩(8)把表座(6)及百分表(10)连接在一起，构成完整的测试装置。
专利摘要
本实用新型提供了一种用于铁路单双线隧道和一般地下洞室工程中，洞顶垂直位移的量测工具。本位移计采用了在拱顶吊一条张紧的钢卷尺及其下端的百分表和隧道底部的水准基点上来量测位移值。构造简单、使用方便。该仪器与隧道周边位移计配合使用，可以形成一整套洞室周边收敛(位移)量测工具。
文档编号G01B5/02GK87203956SQ87203956
公开日1988年6月29日 申请日期1987年3月24日
发明者姚以德 申请人:铁道部第三勘测设计院科学技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan