一种隧道施工用的地面沉降监测装置的制作方法

本发明涉及隧道施工监测，更具体地说，涉及一种隧道施工用的地面沉降监测装置。

背景技术：

1、地表沉降，是坑探工程学科，指因开挖引起开挖面围岩的挤出，或因坍塌引起围岩松弛，开挖后围岩和支护、围岩和衬砌间的空隙因地下水位下降引起固结，使软弱围岩中支护下沉等原因，导致的地表下沉现象。

2、隧道施工过程中，不可避免的引起地层位移和地表沉降塌陷，在地表沉降塌陷过大时，容易引起地表建筑物基础的不均匀沉降，造成开裂、破坏，甚至倒塌引发人员伤亡。因此，在隧道施工过程中对地面沉降进行有效监测十分重要；现有技术中主要采用全站仪进行监测，通过测量地表上多个目标点的坐标来计算地表的水平和垂直位移，但是这种监测方式无法判断地层内各个类型土层的沉降幅度进行监测，无法获得更为准确的沉降信息。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种隧道施工用的地面沉降监测装置。

2、本发明提供了一种隧道施工用的地面沉降监测装置，包括：地埋座，地埋座上安装有地埋管，地埋管上活动连接多个沉降架机构，多个沉降架机构上均安装有gps定位器，地埋管上固定连接多个限位环，多个限位环和多个沉降架机构间隔交错设置，每个沉降架机构下方配合设置一个限位环。

3、其中，所述地埋座上设有多个螺栓连接孔，地埋座通过螺栓与螺栓连接孔的配合连接在基岩层。

4、其中，所述限位环上设有压力传感器，压力传感器电连接控制器，以在沉降架机构与压力传感器接触并达到预设压力值时传递信号至控制器，控制器电连接报警器，以控制报警器在地面发出警报提示。

5、其中，所述地埋管包括地埋支杆和套设在地埋支杆外侧的地埋支管，地埋支杆和地埋支管同轴固定在地埋座上；所述沉降架机构包括外环形架，外环形架内侧通过两根横架固定连接内环形架，内环形架通过两个滑块固定连接导向管；内环形架滑动配合在地埋支管的外管面上，滑块滑动在地埋支管的侧滑槽内，导向管滑动配合在地埋支杆上；外环形架上固定两个分层标杆。

6、其中，所述分层标杆包括固定标管，固定标管中部固定在外环形架的横孔内，固定标管外端固定内法兰盘，内法兰盘通过螺栓和螺母连接外法兰盘，外法兰盘外端固定活动标管。

7、其中，所述活动标管包括标管本体，标管本体两端分别设有一个侧滑槽，两个侧滑槽靠近外法兰盘的一端均转动设置竖转轴，两根竖转轴与两个侧翻转板连接，以带动两个侧翻转板翻出至两个侧滑槽外侧或翻入至两个侧滑槽内侧。

8、其中，两根所述竖转轴上均固定有齿轮一，两个齿轮一分别与双面齿条两侧的齿啮合，双面齿条固定在水平滑杆外端，水平滑杆内端滑动在固定标管内部，水平滑杆内端固定的限位块滑动在固定标管下方的限位滑槽内，限位块底部固定位移齿条，位移齿条底部与齿轮二啮合，齿轮二通过轮轴转动在横架底部，轮轴上固定的皮带轮一通过皮带与固定在横轴上的皮带轮二连接，横轴转动连接在内环形架底部，横轴上固定蜗轮，地埋支杆为蜗杆结构，蜗轮穿过地埋支管的侧滑槽与地埋支杆啮合。

9、其中，所述活动标管内部中间设有加强筋板，加强筋板上设有供双面齿条穿入的穿入滑道。

10、其中，所述加强筋板两端分别固定一个弹力布内端，两个弹力布外端与两个侧翻转板固定连接；两个侧翻转板外端均设有三角形破土头。

11、其中，所述外环形架上滑动配合两个弧形滑座，两个弧形滑座通过弧形滑槽滑动在外环形架的内侧面和外侧面上，两个弧形滑座中部均固定有导管，两个导管中部均滑动在外环形架的两个弧形滑道，两根导管内均滑动配合一根加强标杆，两根加强标杆内端固定两个杆座，两个加强标杆位于杆座与导管之间的杆体上均套设压缩弹簧，压缩弹簧两端分别与杆座与导管连接；两个杆座与两个压力连杆一端连接，两个压力连杆另一端与稳固滑环的两端转动连接，稳固滑环滑动配合在地埋支管上，稳固滑环位于内环形架和限位环之间。

12、本发明公开的一种隧道施工用的地面沉降监测装置中，设有多个沉降架机构，位于最上方的沉降架机构与地面表层连接，其余多个沉降架机构分别与地层内多个类型的土层连接，在地面沉降时，不仅可判断出地面表层的沉降信息，还可对多个类型土层的沉降压缩信息进行监测判断，有效计算出各个土层相对变化的距离，提高隧道施工时监测的准确性，合理判断地面沉降对隧道施工的影响程度。

13、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，包括：地埋座(1)，地埋座(1)上安装有地埋管(2)，地埋管(2)上活动连接多个沉降架机构(3)，多个沉降架机构(3)上均安装有gps定位器，地埋管(2)上固定连接多个限位环(4)，多个限位环(4)和多个沉降架机构(3)间隔交错设置，每个沉降架机构(3)下方配合设置一个限位环(4)。

2.根据权利要求1所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述地埋座(1)上设有多个螺栓连接孔，地埋座(1)通过螺栓与螺栓连接孔的配合连接在基岩层。

3.根据权利要求1所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述限位环(4)上设有压力传感器，压力传感器电连接控制器，以在沉降架机构(3)与压力传感器接触并达到预设压力值时传递信号至控制器，控制器电连接报警器，以控制报警器在地面发出警报提示。

4.根据权利要求3所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述地埋管(2)包括地埋支杆(201)和套设在地埋支杆(201)外侧的地埋支管(202)，地埋支杆(201)和地埋支管(202)同轴固定在地埋座(1)上；所述沉降架机构(3)包括外环形架(301)，外环形架(301)内侧通过两根横架(302)固定连接内环形架(303)，内环形架(303)通过两个滑块固定连接导向管(304)；内环形架(303)滑动配合在地埋支管(202)的外管面上，滑块滑动在地埋支管(202)的侧滑槽内，导向管(304)滑动配合在地埋支杆(201)上；外环形架(301)上固定两个分层标杆(5)。

5.根据权利要求4所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述分层标杆(5)包括固定标管(501)，固定标管(501)中部固定在外环形架(301)的横孔内，固定标管(501)外端固定内法兰盘，内法兰盘通过螺栓和螺母连接外法兰盘(503)，外法兰盘(503)外端固定活动标管(502)。

6.根据权利要求5所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述活动标管(502)包括标管本体，标管本体两端分别设有一个侧滑槽，两个侧滑槽靠近外法兰盘(503)的一端均转动设置竖转轴(504)，两根竖转轴(504)与两个侧翻转板(505)连接，以带动两个侧翻转板(505)翻出至两个侧滑槽外侧或翻入至两个侧滑槽内侧。

7.根据权利要求6所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，两根所述竖转轴(504)上均固定有齿轮一(506)，两个齿轮一(506)分别与双面齿条(507)两侧的齿啮合，双面齿条(507)固定在水平滑杆(508)外端，水平滑杆(508)内端滑动在固定标管(501)内部，水平滑杆(508)内端固定的限位块滑动在固定标管(501)下方的限位滑槽内，限位块底部固定位移齿条(509)，位移齿条(509)底部与齿轮二(510)啮合，齿轮二(510)通过轮轴转动在横架(302)底部，轮轴上固定的皮带轮一(511)通过皮带与固定在横轴上的皮带轮二(512)连接，横轴转动连接在内环形架(303)底部，横轴上固定蜗轮(513)，地埋支杆(201)为蜗杆结构，蜗轮(513)穿过地埋支管(202)的侧滑槽与地埋支杆(201)啮合。

8.根据权利要求7所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述活动标管(502)内部中间设有加强筋板(514)，加强筋板(514)上设有供双面齿条(507)穿入的穿入滑道。

9.根据权利要求8所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述加强筋板(514)两端分别固定一个弹力布(515)内端，两个弹力布(515)外端与两个侧翻转板(505)固定连接；两个侧翻转板(505)外端均设有三角形破土头。

10.根据权利要求9所述的一种隧道施工用的地面沉降监测装置，其特征在于，所述外环形架(301)上滑动配合两个弧形滑座(305)，两个弧形滑座(305)通过弧形滑槽滑动在外环形架(301)的内侧面和外侧面上，两个弧形滑座(305)中部均固定有导管(306)，两个导管(306)中部均滑动在外环形架(301)的两个弧形滑道，两根导管(306)内均滑动配合一根加强标杆(307)，两根加强标杆(307)内端固定两个杆座，两个加强标杆(307)位于杆座与导管(306)之间的杆体上均套设压缩弹簧(308)，压缩弹簧(308)两端分别与杆座与导管(306)连接；两个杆座与两个压力连杆(309)一端连接，两个压力连杆(309)另一端与稳固滑环(310)的两端转动连接，稳固滑环(310)滑动配合在地埋支管(202)上，稳固滑环(310)位于内环形架(303)和限位环(4)之间。

技术总结
本发明涉及隧道施工监测技术领域，更具体地说，涉及一种隧道施工用的地面沉降监测装置，包括：地埋座，地埋座上安装有地埋管，地埋管上活动连接多个沉降架机构，多个沉降架机构上均安装有GPS定位器，地埋管上固定连接多个限位环，多个限位环和多个沉降架机构间隔交错设置，每个沉降架机构下方配合设置一个限位环。本发明在地面沉降时，不仅可判断出地面表层的沉降信息，还可对多个类型土层的沉降压缩信息进行监测判断，有效计算出各个土层相对变化的距离，提高隧道施工时监测的准确性，合理判断地面沉降对隧道施工的影响程度。

技术研发人员：马国松,李为儒,张正刚,赵春金,宋昱宇,周振华,吴春赟
受保护的技术使用者：中铁二十五局集团第五工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31