1.本发明涉及地表沉降监测设备技术领域，具体是一种下穿高速铁路的矩形顶管隧道地表沉降监测装置。
背景技术：
2.在铁路隧道施工的过程中，由于需要隧道的开挖同时铺设矩形顶管，由于隧道工程开挖扰动会导致周围地层沉降，进而导致地层中埋设的各种地下管线或者管道以及周围环境也会发生相应沉降，影响隧道的质量导致漏水的同时也会对周围环境造成影响，甚至出现地表坍塌，造成人员伤亡的情况，因此对所述的隧道地表的沉降进行监测，同时及时采取应急措施就显得尤为重要。
3.但是，目前在对隧道地表沉降的监测的过程多存在以下几种问题：1、传统的沉降测量，采用的是人工测量的方法，无法做到实时测量、连续测量，只能间隔一定的时间，这种测量方式效率低、精度差、人工和时间成本较高，不能做到实时、连续、动态的监测；2、现有的地表沉降装置通过埋设于地下的探测块进行探测，和土层接触面积较小，探测范围有限，不能在地下对探测块进行伸缩，调节和土层的接触面积，扩大探测范围，同时不能对外界进行预警。
4.因此，本发明提供一种下穿高速铁路的矩形顶管隧道地表沉降监测装置来解决此问题。
技术实现要素：
5.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种下穿高速铁路的矩形顶管隧道地表沉降监测装置，有效的解决了在对地铁隧道地表沉降监测过程不能实时、连续监测，需要人工监测，以及探测范围有限，不能根据实际情况对探测范围进行实时调节的问题。
6.本发明包括底座，所述的底座内固定连接有限位圆板，所述的限位圆板下方同轴置于置于地面上的限位套，所述的限位套内中心位置螺纹连接有置于地下的限位筒，所述的限位筒下端开设有四个伸缩孔道，所述的伸缩孔道内均固定连接有限位弯套管，所述的限位弯套管上端均固定连接有限位套环，所述的限位弯套管内部同轴连接有探测管，所述的探测管下端转动连接有钻头，所述的钻头和置于所述的探测管内的驱动轴相连，所述的驱动轴和置于所述的探测管内的驱动电机相连，所述的驱动电机外接电源；所述的探测管上端螺纹连接有升降板，所述的升降板下端固定连接有升降杆，所述的升降杆和固定连接在所述的底座上的升降套管上下滑动连接，所述的升降套管和固定连接在所述的底座上的监测管通过导管相连通，所述的监测管为透明管，所述的连接管和所述的升降套管一一对应相连通。
7.优选的，所述的驱动轴和所述的钻头可拆卸连接，所述的钻头靠近所述的探测管
一端固定连接有永磁铁，所述的驱动轴靠近所述的钻头一端固定连接有电磁铁；所述的钻头上开设有若干等圆周分布的限位卡槽，所述的驱动轴靠近钻头一端开设有和所述的限位卡槽相配合的滑动槽，所述的滑动槽内通过弹簧连接径向滑动连接有限位楔形块，所述的限位楔形块远离所述的滑动槽一端为弧形面状。
8.优选的，所述的驱动电机远离所述的驱动轴一侧固定连接有通气套，所述的通气套内滑动连接有伸缩限位杆，所述的通气套和外界供气装置相连。
9.优选的，所述的驱动电机外壁固定连接有球形半槽内，所述的驱动轴、通气套均在所述的球形半槽直径范围内，所述的球形半槽靠近所述的限位筒轴心一侧固定连接有抽拉绳。
10.优选的，所述的限位弯套管、限位套管均和所述的探测管间隙配合，所述的限位套管和所述的探测管之间滑动连接有推压环，所述的推压环上端固定连接有伸缩弹簧，所述的伸缩弹簧上端固定连接有和所述的推压环相配合的固定环，所述的固定环连接在所述的限位套环和探测管之间。
11.优选的，所述的固定环和所述的探测管上下滑动连接，所述的固定环上端固定连接有升降轴杆，所述的升降轴杆上端固定连接有和所述的探测管滑动连接的升降盘，所述的升降盘和所述的限位圆板通过螺杆螺纹连接，所述的螺杆外接驱动源。
12.优选的，所述的底座上端可拆卸连接有顶部防护板，所述的顶部防护板上端固定连接有报警器，所述的监测管内部固定连接有液位传感器，所述的液位传感器和所述的报警器相连。
13.本发明针对现有的地表沉降监测装置进行改进，通过增设底座、限位圆板、限位筒、伸缩孔道、限位弯套管、限位套环、探测管和钻头有效的解决了将探测管埋于底层下部，可以实现对探测管覆盖面积的调整的问题；通过设置永磁铁、电磁铁、驱动电机、限位卡槽和限位楔形块有效的解决了对驱动轴和钻头可拆卸以及可以将驱动电机及时抽出，循环使用的问题；通过设置通气套、限位伸缩杆有效地解决了对驱动电机有效固定的问题；通过设置球形半槽和抽拉绳有效地实现了驱动电机在所述的探测管内顺利滑动的问题；通过设置内支撑套和环形照明灯有效解决了对底环架内部进行照明，便于药物注射的问题；通过设置推压环、伸缩弹簧、固定环、升降轴杆、升降盘和螺杆有效地解决了对钻头进行挤压，保证钻头顺利转动的问题；通过设置顶部防护板和报警器有效地解决了对监测装置进行防护以及发生地表沉降报警的问题；且结构简洁稳定，具有极高的普适性。
附图说明
14.图1为本发明立体示意图。
15.图2为本发明剖视示意图。
16.图3为本发明监测管及其连接件局部示意图。
17.图4为本发明升降盘及其连接件局部示意图。
18.图5为本发明钻头及其连接件局部示意图。
19.图6为本发明探测管及其连接件立体示意图。
20.图7为本发明钻头及其驱动结构示意图。
21.图8为本发明驱动轴以及驱动电机连接示意图。
22.图9为本发明限位筒立体示意图。
23.图10为本发明通气套及其连接件示意图。
具体实施方式
24.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图10对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
25.下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
26.实施例一，本发明为一种下穿高速铁路的矩形顶管隧道地表沉降监测装置，包括底座1，所述的底座1置于地面上，为后续结构提供固定支撑基础，所述的底座1内固定连接有限位圆板2，所述的限位圆板2下方同轴置于置于地面上的限位套3，所述的限位套3通过螺栓等固定装置固定连接在地面上，同时所述的地面上与开设有探测孔，所述的探测孔位于所述的限位圆板2和限位套3的正下方同轴心位置，所述的限位套3内中心位置螺纹连接有置于地下的限位筒4，所述的限位筒4下端开设有四个伸缩孔道5，所述的伸缩孔道5内均固定连接有限位弯套管6，所述的限位弯套管6上端均固定连接有限位套环7，所述的限位弯套管6内部同轴连接有探测管8，所述的探测管8穿过所述的限位套环7和限位弯套管6，同时穿过所述的伸缩孔道5埋设于地层内部，所述的探测管8下端转动连接有钻头9，所述的钻头9和置于所述的探测管8内的驱动轴10相连，所述的驱动轴10和置于所述的探测管8内的驱动电机11相连，所述的驱动电机11外接电源，所述的驱动电机11转动，带动所述的驱动轴10转动，所述的驱动轴10转动带动所述的钻头9转动，所述的钻头9转动实现对土层的钻孔，进而通过所述的钻头9带动所述的探测管8想地层内滑动，进而实现将所述的探测管8埋在地层内部，所述的探测管8滑动的同时带动所述的驱动电机11以及驱动轴10同步滑动，实现了对所述的钻头9的有效驱动，将所述的探测管8延伸至合适的位置，根据要求确定所述的探测管8延伸的距离；所述的探测管8上端螺纹连接有升降板12，所述的探测管8滑动的同时带动所述的升降板12同步滑动，所述的升降板12下端固定连接有升降杆13，所述的升降板12上下滑动的同时带动所述的升降杆13同步滑动，所述的升降杆13和固定连接在所述的底座1上的升降套管14上下滑动连接，所述的升降套管14和固定连接在所述的底座1上的监测管15通过导管相连通，所述的监测管15为透明管，所述的升降套管14和监测管15内充有彩色液体，通过所述的升降杆13的滑动压动液体在所述的监测管15内的滑动，同时所述的监测管15的内径小于所述的升降套管14的内径，对所述的升降杆13的升降距离实现放大，便于对微小变量的观察，所述的连接管和所述的升降套管14一一对应相连通，通过所述的监测管15内的液位的变化实现对所述的地表沉降量的监测；本实施例在具体实施时，首先将所述的探测管8置于所述的限位套环7和限位弯套管6内，同时将所述的钻头9和置于所述的限位弯套管6内部的驱动轴10进行连接，同时将所述的探测管8和所述的钻头9相连，所述的将所述的钻头9置于所述的伸缩孔道5内，然后启动所述的驱动电机11，所述的驱动电机11转动带动所述的驱动轴10转动，所述的驱动轴10转动带动所述的钻头9转动，所述的钻头9转动实现对土层的转动破孔，进而实现将所述的探测管8埋于土层中，然后将所述的升降板12连接在所述的探测管8上端，当所述的地表发
生沉降时，诉搜狐的探测管8发生拉动，进而拉动所述的升降板12滑动，所述的升降板12滑动带动所述的升降杆13滑动，所述的升降杆13滑动进而实现所述的监测管15内部的液体滑动，进而将地表沉降的情况通过所述的监测管15内的液面的高度的变化显现出来。
27.实施例二，在实施例一的基础上，在通过所述的驱动电机11对所述的钻头9驱动时，所述的驱动电机11不能循环使用，只能应用于一个所述的钻头9上，故本实施例提供一种所述的驱动轴10和所述的钻头9进行拆卸连接的问题，具体的，所述的驱动轴10和所述的钻头9可拆卸连接，所述的钻头9靠近所述的探测管8一端固定连接有永磁铁16，所述的驱动轴10靠近所述的钻头9一端固定连接有电磁铁17，通过对所述的电磁铁17的通电和断电，实现所述的电磁铁17和永磁铁16之间的配合和断开，进而实现对所述的钻头9和驱动轴10的拆卸连接；所述的钻头9上开设有若干等圆周分布的限位卡槽18，所述的驱动轴10靠近钻头9一端开设有和所述的限位卡槽18相配合的滑动槽19，所述的滑动槽19和所述的限位卡槽18相配合，所述的滑动槽19内通过弹簧连接径向滑动连接有限位楔形块20，所述的限位楔形块20远离所述的滑动槽19一端为弧形面状，通过所述的限位楔形块20和所述的限位卡槽18的配合，实现所述的驱动轴10的转动带动所述的钻头9的同步转动。实施例三，在实施例二的基础上，在所述的驱动电机11对所述的驱动轴10驱动的过程，会出现所述的驱动电机11在所述的探测管8内晃动出现所述的驱动电机11滑动，导致对所述的钻头9的驱动效果不强的问题，故本实施例提供一种对驱动电机11辅助固定的结构，具体的，所述的驱动电机11远离所述的驱动轴10一侧固定连接有通气套21，所述的通气套21内滑动连接有伸缩限位杆22，所述的通气套21和外界供气装置相连，本实施例提供一种供气结构，所述的驱动电机11上固定连接有微型气泵，通过所述的微型气泵对所述的通气套21进行供气，所述的通气套21内的伸缩限位杆22向所述的探测管8的内壁进行支撑固定，进而实现对所述的驱动电机11的固定。实施例四，在实施例三的基础上，由于所述的探测管8内部为圆管状，故所述的驱动电机11、驱动轴10的滑动会出现滑动不顺畅甚至出现卡死的问题，故本实施例提供一种辅助所述的驱动电机11顺利滑动的结构，具体的，所述的驱动电机11外壁固定连接有球形半槽23内，参考附图8，所述的驱动轴10、通气套21均在所述的球形半槽23直径范围内，所述的球形半槽23靠近所述的限位筒4轴心一侧固定连接有抽拉绳24，通过所述的球形半槽23的外壁和所述的探测管8内部的贴合，实现所述的球形半槽23在所述的探测管8内的顺利滑动，进而带动所述的驱动电机11和驱动轴10在所述的探测管8内的顺利滑动。
28.实施例五，在实施例二的基础上，在通过所述的钻头9对土层钻孔时，所述的钻头9在没有外界压力的作用下，会出现钻孔滑动缓慢，或者出现钻头9空转的现象，故本实施例提供一种对所述的钻头9辅助加压的结构，具体的，所述的限位弯套管6、限位套3管均和所述的探测管8间隙配合，在所述的钻头9钻孔的同时会使脱落的土壤填充在所述的限位弯套管6和所述的探测管8之间，同时为了实现对所述的钻头9的挤压，所述的限位套3管和所述的探测管8之间滑动连接有推压环25，所述的推压环25上端固定连接有伸缩弹簧26，所述的伸缩弹簧26上端固定连接有和所述的推压环25相配合的固定环27，所述的固定环27连接在所述的限位套环7和探测管8之间，初始状态，所述的推压环25下端填充有挤压物，所述的推压环25受到所述的伸缩弹簧26的挤压实现对所述的挤压物的挤压，进而实现对所述的钻头
9的挤压，同时在破孔的同时，土壤持续向后端排出，实现对所述的挤压物和推压环25的挤压的同时进一步对所述的钻头9的挤压，进而保证所述的钻头9的推压，实现对所述的土层的顺利钻孔。
29.实施例六，在实施例五的基础上，为了保证对所述的推压环25的有效挤压，避免了所述的伸缩弹簧26弹力下降，影响所述的推压环25的推压力，故本实施例提供一种对所述的推压环25持续挤压的结构，具体的，所述的固定环27和所述的探测管8上下滑动连接，所述的固定环27上端固定连接有升降轴杆28，所述的升降轴杆28上端固定连接有和所述的探测管8滑动连接的升降盘29，所述的升降盘29和所述的限位圆板2通过螺杆30螺纹连接，所述的螺杆30外接驱动源，所述的螺杆30转动带动所述的升降盘29上下滑动，所述的升降盘29上下滑动带动所述的固定环27上下滑动，进而实现对所述的推压环25对挤压物和钻孔出现的土壤的挤压力的调节的问题。
30.实施例七，在实施例一的基础上，所述的底座1上端可拆卸连接有顶部防护板31，通过所述的顶部护板实现对所述的探测管8以及升降板12等结构的防护，避免外界杂物的影响，所述的顶部防护板31上端固定连接有报警器32，所述的监测管15内部固定连接有液位传感器，所述的液位传感器和所述的报警器32相连，通过所述的液位传感器对所述的的监测管15内的液位进行监测，同时当液位变化达到设定值时，通过所述的报警器32向外界发出信号。
31.本发明具体使用时，首先将探测管8置于限位套环7和限位弯套管6内，同时将钻头9和置于限位弯套管6内部的驱动轴10进行连接，同时将探测管8和钻头9相连，同时接通电磁铁17的电源，实现驱动轴10和钻头9的固定，将钻头9置于伸缩孔道5内，然后启动驱动电机11，驱动电机11转动带动驱动轴10转动，驱动轴10转动带动钻头9转动，钻头9转动实现对土层的转动破孔，进而实现将探测管8埋于土层中，然后将升降板12连接在探测管8上端，当地表发生沉降时，探测管8发生拉动，进而拉动升降板12滑动，升降板12滑动带动升降杆13滑动，升降杆13滑动进而实现监测管15内部的液体滑动，当地表沉降超过设定值时，通过液位传感器向报警器32发出信号，进而通过报警器32进行报警。本发明针对现有的地表沉降监测装置进行改进，通过增设底座、限位圆板、限位筒、伸缩孔道、限位弯套管、限位套环、探测管和钻头有效的解决了将探测管埋于底层下部，可以实现对探测管覆盖面积的调整的问题；通过设置永磁铁、电磁铁、驱动电机、限位卡槽和限位楔形块有效的解决了对驱动轴和钻头可拆卸以及可以将驱动电机及时抽出，循环使用的问题；通过设置通气套、限位伸缩杆有效地解决了对驱动电机有效固定的问题；通过设置球形半槽和抽拉绳有效地实现了驱动电机在所述的探测管内顺利滑动的问题；通过设置内支撑套和环形照明灯有效解决了对底环架内部进行照明，便于药物注射的问题；通过设置推压环、伸缩弹簧、固定环、升降轴杆、升降盘和螺杆有效地解决了对钻头进行挤压，保证钻头顺利转动的问题；通过设置顶部防护板和报警器有效地解决了对监测装置进行防护以及发生地表沉降报警的问题；且结构简洁稳定，具有极高的普适性。