一种应用于顶管施工引起的地面形变的监测装置的制作方法

本发明属于顶管施工，尤其是涉及一种应用于顶管施工引起的地面形变的监测装置。

背景技术：

1、顶管法作为一种非开挖施工方法,其最大优越性在于采用不开槽的暗挖方式，从而避免作业面对地上建筑物或构筑物的直接影响，但顶管施工不可避免地会引起地面和地下土体的移动,这将影响到邻近建筑物和地下管线的安全。

2、顶管施工过程中，为了有调整的空间、方便纠偏以及减小管节与地层四周的摩阻力，一般工具管外径比预制管节的外径大2-4cm,因此工具管开挖后管节外径四周形成环形空隙，如果不能及时充填泥浆，四周土体会向环形空隙内移动，产生地层损失，同时，管节和中继环的外径存在差异、管节之间的连接平整度质量差造成地层损失，均会导致土层沉降，因此，顶管施工过程中，最为常见的就是土层沉降导致的地面内凹形变现象；

3、目前，一般采用预先勘探土层分布，再根据勘探数据进行建模分析，来辅助顶管施工，如根据勘探数据配比相应的注浆液、保持合适的注浆压力等，在施工过程中，也会配备相应的监测装置，如位移传感器等，用来监测土层位移，并及时根据监测数据进行施工调整，但是，由于顶管施工属于地下施工，从地面上埋设监测装置等方式，会增加施工难度和繁琐度，也会受到地面建筑等因素限制，而且，无法随着顶管施工的前进，进行随动监测，监测的覆盖范围和使用灵活性均受到较大限制。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述问题，提供一种应用于顶管施工引起的地面形变的监测装置。

2、为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种应用于顶管施工引起的地面形变的监测装置，包括始发井、刀盘组件、顶管机构和多个预制管节，所述预制管节设置于刀盘组件与顶管机构之间，且多个预制管节之间串联安装有监测管节；

3、所述监测管节的内管壁上侧固定设有圆柱，且圆柱的内部开设有圆腔，所述监测管节的管壁开设有与圆柱位置相对应的圆槽，所述圆腔的内部滑动设有第一活塞，且第一活塞的端面固定贯穿设置有与圆槽槽底滑动连接的顶杆，且顶杆为空心设置，所述顶杆的顶部固定连通有喷气半球，所述顶杆的内部设有第一常闭电磁阀，所述圆柱的底部固定设有与第一常闭电磁阀相配合的压力触发机构，所述圆柱的一侧设有机盒，且机盒的侧壁固定插接有三通管，所述三通管的其中一端与圆腔共同固定连通有进气管，且进气管的内部设有第二常闭电磁阀，所述机盒的外侧壁固定安装有气泵，且气泵的输出端与机盒连通设置，所述机盒的内部设有气阻触发机构，所述三通管的其中一个管端固定连接有分流管，且分流管的内部设有第三常闭电磁阀，所述分流管的管端固定连通有环管，且环管与监测管节共同固定连接有多个摩擦检测机构，所述喷气半球上设有停留沉降检测机构，所述圆柱的侧壁固定设置有控制盒，且控制盒的内部固定设有单片机，所述控制盒的内部固定设有与单片机电性连接的远程报警器，所述控制盒的内部固定设有时间继电器组。

4、优选的，所述压力触发机构包括固定设置于圆柱底部的圆罩，且圆罩的内部滑动设置有第二活塞，所述第二活塞与圆罩的内底之间共同固定设有两个第一弹簧，所述圆罩的内底固定设有第一压力开关，且第一压力开关与第一常闭电磁阀电性连接，所述第二常闭电磁阀和第三常闭电磁阀均通过时间继电器组与第一压力开关电性连接。

5、优选的，所述气阻触发机构包括固定设置于机盒顶部的半圆盒，所述机盒的顶部位于半圆盒下方一侧的位置开设有条形孔，且条形孔的孔壁通过轴销转动连接有转杆，且转杆的下端固定连接有框板，所述框板的内部固定设有透风布块，所述转杆的顶部固定连接有触发压杆，所述半圆盒的内壁一侧固定设有触发开关，且触发开关的动触头固定连接有触发压板，所述触发压板与半圆盒的内壁之间固定设有一组复位弹簧，所述触发开关与单片机电性连接。

6、优选的，各个所述摩擦检测机构均包括固定插接于环管外侧管壁上的连接管，所述监测管节上开设有与连接管固定连通的气腔，且气腔的内部滑动设有第三活塞，所述第三活塞的端部固定设有横推杆，且第三活塞与气腔之间还固定设有第二弹簧，所述监测管节的外管壁开设有横推槽，且横推槽的内部滑动设有横推块，所述横推块位于横推杆的杆端固定设置，所述横推槽的槽壁固定设有第二压力开关，且第二压力开关与单片机电性连接，所述气腔的侧壁开设有缓释孔。

7、优选的，所述停留沉降检测机构包括固定设置于喷气半球顶部的固定杆，且固定杆的内部为中空设置，所述固定杆的内部滑动设有第四活塞，所述第四活塞的顶部固定设有与固定杆顶部滑动连接的连接杆，所述连接杆的顶部固定连接有连接框，且连接框的内壁通过销轴转动连接有绝缘转板，所述绝缘转板的侧壁固定设有导电杆，所述连接框的侧壁固定插接有绝缘圆块，且绝缘圆块的侧壁固定设有两个对称设置的弧形导电条，所述固定杆的内部下侧固定设有与导电杆电性连接的电磁开关，且电磁开关与单片机电性连接。

8、优选的，所述横推块的两个侧壁上端均固定设有遮挡盖，所述横推槽的两个槽壁均开设有与遮挡盖相匹配的收纳槽。

9、优选的，所述固定杆的侧壁下端固定插接有通气管，且通气管的内部设有电控阀和第一压力阀，且第一压力阀位于电控阀的内侧设置，所述固定杆的端面两侧均固定连接有支撑杆，且两个支撑杆的杆端共同固定连接有限位框，所述限位框位于绝缘转板的外侧套设。

10、优选的，所述机盒的内壁一体成型设置有挡框，且挡框位于框板的一侧设置，所述机盒的侧壁位于挡框一侧的位置开设有排气孔，且排气孔的内部设有第二压力阀。

11、与现有的技术相比，一种应用于顶管施工引起的地面形变的监测装置的优点在于：

12、1、通过设置的始发井、刀盘组件、顶管机构和多个预制管节的相互配合，可以作为顶管施工使用，通过设置的多个监测管节、圆柱、圆腔、圆槽、第一活塞、圆槽、顶杆、喷气半球、第一常闭电磁阀、压力触发机构、机盒、三通管、进气管、第二常闭电磁阀、气泵和气阻触发机构的相互配合，利用喷气方式将喷气半球顶出，并自动朝掘进后的土层内通入气体，通过气体在土层内的流通速度，不仅可以根据土层对气体的阻力检测出掘进后的土层松散度，并在松散过度可能导致土层沉降时，自动触发，从而可以向人员进行地面沉降形变预测报警，以便于人们及时调整顶管施工，而且可以通过向顶管周处土层通入气体，弥补土层因掘进时被挤压排出的空气，辅助提高土层稳定性，降低地面形变的可能性，同时，通过将多个监测管串联在预制管节中，可以随着顶管施工的前进，进行随动施工，监测的覆盖范围大，灵活性高，降低地面形变监测的局限性，也无需再地面上进行施工，施工难度底。

13、2、通过设置的分流管、第三常闭电磁阀、环管和多个摩擦检测机构的相互配合，可以利用气体，在安装预制管节的间隙，模拟进行掘进后的土层摩擦力检测，从而可以便于在土层摩擦力较大时，及时调整顶管机构对预制管节的顶压力。

14、3、通过设置的停留沉降检测机构，可以在所有的预制管节施工完成后，对土层内进行长时间的沉降监测，从而可以便于人员定期对顶管位置处的沉降进行巡检，利于人们在顶管施工结束后的长时间内，及时得知地面因沉降可能发生的形变现象，同时，可以充分利用监测管及其内部的监测构件，提高利用率。