CN103604425A - 一种用于隧道监测点布设的装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隧道监测点布设的装置，包括底座、支柱、转轴、柱状滑轮、重锤、横梁、刻度盘和激光发射器，激光发射器包括断面定位激光发射器、监测点定位激光发射器；刻度盘包括监测点定位刻度盘和断面定位刻度盘，支柱固定于底座中心位置，转轴通过柱状滑轮嵌套连接在支柱顶端，横梁贯穿于转轴上，监测点定位激光发射器固定于横梁中心，断面定位激光发射器连接在横梁两端；监测点定位刻度盘固定于监测点定位激光发射器两侧，断面定位刻度盘固定在断面定位激光发射器的内侧；本发明保证三个监测点位于同一监测断面上，并保证该监测断面与隧道轴线方向垂直，提高了监测结果的精度；可实现不同间距的监测断面位置，方便了监测断面的布设。

Description

一种用于隧道监测点布设的装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于隧道监测点布设的装置及其操作方法。

背景技术

随着对地下工程的受力特点及其复杂性认识的加深，自20世纪50年代以来，国际上就开始通过对地下工程的现场量测来监视围岩和支护的稳定性，并应用现场量测结果修正设计和指导施工。现场测量原理主要是根据现场量测所得数据进行数值分析和理论解析，做出更为接近工程世纪的判断，以此来修正支护参数和指导施工。

拱顶下沉及周边位移是监控量测的必测项目，其方法为，通过在一个断面上埋设三个测点，用来收敛计测量获得相应数据，但是，目前的测量方法中测点的埋设方法精度不高，难以保证三个测点在同一断面，并难以保证在断面垂直于隧道轴线，影响测量数据的真实性。

发明专利（申请号：201110226579X）公开了一种隧道监控量测点及TSP炮孔布设装置与方法，解决了监控量测中布设断面难以垂直隧道轴线问题，同时该装置可用于隧道TSP炮孔的布设，节省TSP参数测量时间；但是，该装置仅能进行平面位置确定，无法同时确定下个监测断面的位置，操作相对复杂，对隧道正常施工影响较大，实用性不强，无法实现隧道监测点的三维连续定位。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种用于隧道监测点布设的装置及其操作方法，该装置保证三个监测点位于同一平面，且该平面垂直于隧道轴线方向，确定不同间距的监测面的位置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于隧道监测点布设的装置，包括底座、支柱、转轴、柱状滑轮、重锤、横梁、刻度盘和激光发射器，其中，激光发射器包括断面定位激光发射器、监测点定位激光发射器；刻度盘包括监测点定位刻度盘和断面定位刻度盘，支柱固定于底座中心位置，转轴通过柱状滑轮嵌套连接在支柱顶端，横梁贯穿于转轴上，监测点定位激光发射器固定于横梁中心，断面定位激光发射器连接在横梁两端；监测点定位刻度盘固定于监测点定位激光发射器两侧，断面定位刻度盘固定在断面定位激光发射器的内侧，重锤连接横梁，指针固定于重锤上，且指针垂直指向横梁中心。

所述底座为菱形结构，且该菱形结构的两条对角线中一条与横梁平行，一条垂直于横梁。

所述支柱为圆筒状结构，垂直固定于底座平面上。

所述柱状滑轮为圆柱状结构，嵌套在转轴上固定于支柱上，带动转轴自由转动。

所述横梁与转轴之间为扦插式连接方式，横梁绕转轴转动，且平行于底座平面。

所述监测点定位激光发射器，垂直于横梁固定，且绕横梁自由转动。

所述监测点定位刻度盘，与横梁固定连接，使其刻度盘上270°标志与重锤轴线方向重合，0°标志与水平方向重合。

所述监测断面定位激光发射器，平行于横梁固定，且在水平方向自由转动。

所述断面定位刻度盘，与横梁固定连接，且刻度盘上且0°标志的方向与横梁方向一致。

所述重锤为四棱锥式结构，并在重锤轴线方向设有指针，用于确定重锤轴线位置。

一种基于上述装置的操作方法，具体包括步骤：

1）选定监测点I：按照隧道轴线方向，选取监测点I，并进行整平处理，确保该处岩体表面与隧道轴线方向平行；

2）调节监测点定位发射激光器，使监测点定位发射激光器发出的激光与监测点定位刻度盘0°方向重合；

3）将装置放置在监测点I的位置，并使菱形底座横梁平行的对角线与隧道轴线方向一致；

4）选定监测点II：手持支柱部位，使得转轴和横梁自由转动，打开监测点定位发射激光器，待重锤位置稳定，在激光点处做标记，为监测点II；

5）确定监测点III：调节监测点定位发射激光器，使之在隧道同一断面内转动，并使激光点落在隧道拱顶轴线上，此为监测点III，记录刻度盘刻度，在确定下个断面拱顶监测点位置时，根据角度确定监测点III的位置；

6）根据公式L/H=tanβ，其中，H为装置高，β为断面定位刻度盘刻度，L为确定的断面间距，通过调节激光发射器的角度，由激光点位置确定相邻断面位置，整平，标记，此为监测点IV，即下个监测断面的监测点I，同时，该角度亦用于下个监测断面位置的确定；

7）将装置移动至监测点IV，重复1）-6）可实现监测点的连续布设。

本发明的工作原理为：通过底座使装置与隧道轴线垂直布设，利用重锤的重力作用，使得转轴与支柱发生相对转动，横梁与转轴发生相对转动，从而保证横梁处于水平方向，垂直于横梁的监测点定位激光发射器就确定水平方向的另一监测点，通过旋转监测点定位激光发射器，又确定拱顶监测点位置，从而保证三个监测点位于同一平面，且该平面垂直于隧道轴线方向；在横梁两端设置断面定位激光发射器，根据要求，确定不同间距的监测面的位置。

本发明的有益效果为：

1、结构简单、易于操作，对隧道施工影响小；

2、保证三个监测点位于同一监测断面上，并保证该监测断面与隧道轴线方向垂直，提高了监测结果的精度；

3、可实现不同间距的监测断面位置确定，方便了监测断面的布设，可实现监测点三维连续布设。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的断面定位激光发射装置结构图；

图3为本发明的横梁部位细节图。

其中，1、底座；2、支柱；3、柱状滑轮；4、横梁；5、转轴；6、监测点定位激光发射器；7、指针；8、断面定位激光发射器；9、重锤；10、监测点定位刻度盘；11、断面定位刻度盘。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，一种用于隧道监测点布设的装置，包括底座1、支柱2、转轴5、柱状滑轮3、重锤9、横梁4、刻度盘和激光发射器，其中，激光发射器包括断面定位激光发射器8、监测点定位激光发射器6；刻度盘包括监测点定位刻度盘10和断面定位刻度盘11，支柱2固定于底座1中心位置，转轴5通过柱状滑轮3嵌套连接在支柱2顶端，横梁4贯穿于转轴5上，监测点定位激光发射器6固定于横梁4中心，断面定位激光发射器8连接在横梁4两端；监测点定位刻度盘10固定于监测点定位激光发射器6两侧，断面定位刻度盘11固定在断面定位激光发射器8的内侧，重锤9连接横梁4，指针7固定于重锤9上，且指针7垂直指向横梁4中心。

底座1为菱形结构，且该菱形结构的两条对角线中一条与横梁4平行，一条垂直于横梁4。

支柱2为圆筒状结构，垂直固定于底座1平面上。

柱状滑轮3为圆柱状结构，嵌套在转轴5上固定于支柱2上，带动转轴5自由转动。

横梁4与转轴5之间为扦插式连接方式，横梁4绕转轴5转动，且平行于底座1平面。

监测点定位刻度盘10，与横梁4固定连接，使其刻度盘上270°标志与重锤轴线方向重合，0°标志与水平方向重合。

断面定位刻度盘11，与横梁4固定连接，且刻度盘上且0°标志的方向与横梁4方向一致。

重锤9为四棱锥式结构，并在轴线方向设有指针7，用于确定重锤轴线位置。

一种基于上述装置的操作方法，具体包括步骤：

1）选定监测点I：按照隧道轴线方向，选取监测点I，并进行整平处理，确保该处岩体表面与隧道轴线方向平行；

2）调节监测点定位发射激光器6，使监测点定位发射激光器6发出的激光与监测点定位刻度盘10的0°方向重合；

3）将装置放置在监测点I的位置，并使菱形底座1两对角连线与隧道轴线方向一致；

4）选定监测点II：手持支柱2部位，使得转轴5和横梁4可以自由转动，打开监测点定位发射激光器6，待重锤9位置稳定，在激光点处做标记，为监测点II；

5）确定监测点III：调节监测点定位发射激光器6，使之在隧道同一断面内转动，并使激光点落在隧道拱顶轴线上，此为监测点III，记录刻度盘刻度，在确定下个断面拱顶监测点位置时，根据角度确定监测点III的位置；

6）根据公式L/H=tanβ，其中，H为装置高，β为断面定位刻度盘刻度，L为确定的断面间距，通过调节监测点定位发射激光器6的角度，由激光点位置确定相邻断面位置，整平，标记，此为监测点IV，即下个监测断面的监测点I，同时，该角度亦用于下个监测断面位置的确定；

7）将装置移动至监测点IV，重复2）-6）可实现监测点的连续布设。

通过底座1使装置与隧道轴线垂直布设，利用重锤9的重力作用，使得转轴5与支柱2发生相对转动，横梁4与转轴5发生相对转动，从而保证横梁4处于水平方向，垂直于横梁4的监测点定位激光发射器6就可以确定水平方向的另一监测点，通过旋转监测点定位激光发射器6，又可以确定拱顶监测点位置，从而保证三个监测点位于同一平面，且该平面垂直于隧道轴线方向；在横梁4两端设置断面定位激光发射器8，可以根据要求，确定不同间距的监测面的位置。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：包括底座、支柱、转轴、柱状滑轮、重锤、横梁、刻度盘和激光发射器，其中，激光发射器包括断面定位激光发射器、监测点定位激光发射器；刻度盘包括监测点定位刻度盘和断面定位刻度盘，支柱固定于底座中心位置，转轴通过柱状滑轮嵌套连接在支柱顶端，横梁贯穿于转轴上，监测点定位激光发射器固定于横梁中心，断面定位激光发射器连接在横梁两端；监测点定位刻度盘固定于监测点定位激光发射器两侧，断面定位刻度盘固定在断面定位激光发射器的内侧，重锤连接横梁，指针固定于重锤上，且指针垂直指向横梁中心。

2.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：所述底座为菱形结构，且该菱形结构的两条对角线中一条与横梁平行，一条垂直于横梁。

3.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：所述支柱为圆筒状结构，垂直固定于底座平面上。

4.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：所述柱状滑轮为圆柱状结构，嵌套在转轴上固定于支柱上，带动转轴自由转动。

5.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：所述横梁与转轴之间为扦插式连接方式，横梁绕转轴转动，且平行于底座平面。

6.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：所述监测点定位刻度盘，与横梁固定连接，使其刻度盘上270°标志与重锤轴线方向重合，0°标志与水平方向重合。

7.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是所述监测点定位激光发射器，垂直于横梁固定，且绕横梁自由转动。

8.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：所述断面定位刻度盘，与横梁固定连接，平行于横梁固定，且可在水平方向自由转动，且刻度盘上且0°标志的方向与横梁方向一致。

9.如权利要求1所述的一种用于隧道监测点布设的装置，其特征是：所述重锤为四棱锥式结构，并在重锤垂线方向设有指针，用于确定重锤轴线位置。

10.一种基于上述装置的操作方法，其特征是：具体包括步骤：

1）选定监测点I：按照隧道轴线方向，选取监测点I，并进行整平处理，确保该处岩体表面与隧道轴线方向平行；

2）调节监测点定位发射激光器，使之与0°方向重合；

3）将装置放置在监测点I的位置，并使菱形底座两对角连线与隧道轴线方向一致；

4）选定监测点II：手持支柱部位，使得转轴和横梁自由转动，打开监测点定位发射激光器，待重锤位置稳定，在激光点处做标记，为监测点II；

5）确定监测点III：调节监测点定位发射激光器，使之在隧道同一断面内转动，并使激光点落在隧道拱顶轴线上，此为监测点III，记录刻度盘刻度，在接下来的循环操作中，根据角度确定监测点III的位置；

6）根据公式L/H=tanβ，其中，H为装置高，β为断面定位刻度盘刻度，L为确定的断面间距，通过调节监测点定位发射激光器的角度，由激光点位置确定相邻断面位置，整平，标记，此为监测点IV，即下个监测断面的监测点I，同时，该角度亦用于下个监测断面位置的确定；

7）将装置移动至监测点IV，重复2）-6）可实现监测点的连续布设。

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