一种地下工程开挖施工用沉降监测装置的制作方法

本实用新型涉及地下工程技术领域，具体涉及一种地下工程开挖施工用沉降监测装置。

背景技术：

随着经济和社会的不断发展，我国的交通建设事业空前繁荣。在公路、铁路的建设中，为缩短里程，需要修建很多地下工程。应当注意的是，地下工程开挖施工环境复杂、安全事故频发，故实时、准确的地下工程沉降量测是必不可少的。作为新奥法的三大核心之一，地下工程监控量测是评价地下工程施工方法的可行性、设计参数的合理性，了解地下工程施工实际围岩级别及其变形特性等的重要依据，对地下工程二次衬砌的施作时间具有决定性意义。因此，它是保障地下工程建设成功的重要手段。拱顶下沉、周边收敛作为地下工程监控量测的基本内容，对确认围岩的稳定性，判断支护效果，指导施工工序，预防坍塌，保证施工安全等有着重要的意义。

目前，对于拱顶下沉和周边收敛的监测方法是：1、无接触法：在稳定的地下工程底板上安装基点，在初次衬砌顶部设置沉降观测点、两帮设置收敛观测点，采用全站仪测量基点与沉降测点的高差、收敛测点的水平位移差，通过一定的数值换算，获得地下工程沉降和收敛；2、接触法：在稳定的地下工程底板上安装尺垫，在初次衬砌顶部设置沉降挂钩、两帮设置收敛挂钩，采用水准仪和铟钢尺或塔尺测量拱顶沉降，由收敛计测量两帮收敛。

应当指出的是，上述测量中无论是无接触测量的观测点，还是接触测量的挂钩，均打设在初次衬砌上，由于初次衬砌喷射不够密实等原因，围岩和初次衬砌往往不会同步变形。上述测量方法获得的仅仅是初次衬砌的变形情况，不能反应真实的围岩沉降。故需要改进监测装置，获得地下工程的围岩的真实沉降变形。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种地下工程开挖施工用沉降监测装置，该监测装置不受初次衬砌变形的影响，能够真实反应地下工程施工时围岩的沉降量，测量精度高。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：一种地下工程开挖施工用沉降监测装置，该装置包括全站仪，该装置还包括沉降监测器，沉降监测器包括PVC套管和间隙配合在PVC套管内部的沉降监测杆，所述的PVC套管竖直固定在支护在地下工程内部的钢拱架上，钢拱架的下部以及钢拱架与地下工程的围岩之间均设有衬砌，PVC套管的上端与围岩的壁面相抵，PVC套管的下端伸出钢拱架下部设置的衬砌外面；所述的沉降监测杆的上端为固定在围岩内部的锥体，沉降监测杆的下端伸出PVC套管，且沉降监测杆的该端部设有方板，方板上设有与全站仪位于同一侧的反光贴。

本实用新型中，PVC套管的下端部还设有保护盖，沉降监测杆穿过保护盖套设在PVC套管中。

进一步地，所述的全站仪设置在沉降监测器与设置在地下工程地面上的基准点之间。

该装置是针对地下工程开挖施工中拱顶上方围岩沉降进行测量的装置，它不仅适用于公路、铁路、地下工程施工，而且对类似的地下工程开挖施工引起沉降的监测也同样适用。

该装置在使用时，在地下工程开挖施工的地面制作基准点，基准点在稳定的底板上，选取全站仪，借助全站仪读取基准点高程；调转方向，读取沉降监测杆的测点高程，计算获得沉降测点到基准点的高差，选择合适的测量周期，反复测量获得沉降测点到基点的高差，每次高差与初次高差的差值即为当次累计沉降量。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：该装置利用固定在钢拱架上的PVC套管，将沉降监测杆与钢拱架外的衬砌隔离开，使沉降监测杆的锥体的尖端直接固定在围岩内，可以直接获得围岩的变形沉降，杜绝了现有装置受初次衬砌变形的影响，能够真实反应地下工程施工时围岩的沉降量，测量精度高。而且，该装置结构简单、安装方便，经济适用，易于推广；适用于各类地质条件复杂的地下工程施工。

附图说明

图1为本实用新型的实施图；

图2为图1中沉降测量杆的右视图；

图3为本装置安装时使用的夯进辅助杆；

图4为本实用新型的布置图；

图5为本装置的测试原理图。

附图标记：1、PVC套管，2、沉降监测杆，3、钢拱架，4、围岩，5、衬砌，6、方板，7、反光贴，8、全站仪，9、基准点，10、保护盖，11、夯进辅助杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

一种地下工程开挖施工用沉降监测装置，该装置包括全站仪8，全站仪8设置在沉降监测器与设置在地下工程地面上的基准点9之间，如图4和图5所示。该装置还包括沉降监测器，如图1所示，沉降监测器包括PVC套管1和间隙配合在PVC套管1内部的沉降监测杆2，所述的PVC套管1竖直固定在支护在地下工程内部的钢拱架3上，钢拱架3的下部以及钢拱架3与地下工程的围岩4之间均设有衬砌，PVC套管1的上端与围岩4的壁面相抵，PVC套管1的下端伸出钢拱架3下部设置的衬砌外面。

如图1和图2所示，沉降监测杆2的上端为固定在围岩4内部的锥体，沉降监测杆2的下端伸出PVC套管1，且沉降监测杆2的该端部设有方板6，方板6上设有与全站仪8位于同一侧的反光贴7，反光贴7带“+”字，PVC套管1的下端部还设有密封设置的保护盖10，沉降监测杆2穿过保护盖10套设在PVC套管1中。

在施工时，在已支护未喷浆的钢拱架3上竖直绑扎PVC套管1，优选的PVC套管的直径为50mm，使得PVC套管1上端紧贴围岩；对开挖支护围岩喷浆形成初次衬砌，并保证初次衬砌不覆盖PVC套管1下端部；在初次衬砌稳定后，将沉降监测杆2下端设置的方板6嵌入如图3所示的夯进辅助杆11上端设置的槽口内部，在夯进辅助杆11的下端的平头端连续施加冲击荷载，进而将沉降监测杆2打设在围岩4上，深度不小于50cm，其中，围岩4通过气钻打孔，插入沉降监测杆2并用锚固剂加固，打孔深度不小于20cm，沉降监测杆2由12mm的光面钢筋制成，并保证沉降监测杆2不与PVC套管1的内壁面接触，PVC套管1下端部由保护盖10封闭。

地下工程的围岩沉降监测方法包括以下步骤：1制作基准点9，基准测点9安装在地下工程的稳定的底板上，插入深度不小于20cm，突出底板高度在5mm左右，且不易被施工机械等破坏；2选取合适的全站仪8测量站点，测量人员将三脚架固定支撑于地下工程的底板或仰拱上，将全站仪8安装在三脚架上，进行水平调平；3借助全站仪8，读取基准点9的高程；调转方向，读取沉降监测杆2位置的围岩沉降测点高程，计算获得沉降测点到基点的高差；4选择合适的测量周期，反复测量获得沉降测点到基点的高差，每次高差与初次高差的差值即为当次累计沉降量，其测试原理如图5所示。