CN104236430A - 一种盾构隧道断面曲率半径测试装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，其特征在于：它包括测试支杆(1)、左测量触脚(2)、右测量触脚(3)、测量仪表(4)和平衡气泡(5)，所述测试支杆(1)左右两端分别固定装有左测量触脚(2)和右测量触脚(3)；在测试支杆(1)上位于左测量触脚(2)和右测量触脚(3)正中间位置装有测量仪表(4),测量仪表(4)的测针(401)可以上下滑动，测针(401)滑动位移值能够通过测量仪表(4)读取，测量支杆(1)上靠近测量仪表(4)的位置设有平衡气泡(5)，平衡气泡(5)能够用来判断测量支杆(1)与待测量线是否垂直或平行，所述测试仪表(4)安装位置上下可调。本发明利用平衡气泡判断测试装置与测试部位的相一致性，通过测试数据可以计算得到盾构隧道断面的曲率，整个装置建构简单，操作方便。

Description

一种盾构隧道断面曲率半径测试装置及其使用方法

技术领域

本发明属于工程检测技术领域，具体讲就是涉及一种用于盾构隧道断面曲率半径测试的装置。

背景技术

伴随着大型交通工程技术的发展，尤其是城市轨道交通工程的快速发展，隧道盾构技术得到广泛应用，隧道盾构是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构法施工是一个非常复杂的工程过程，它对周围环境的影响与施工技术环节密切相关。盾构法施工引起地层损失以及对相邻结构的影响与施工的具体细节是分不开的。因此，盾构理论分析准确把握盾构施工的主要因素才能得出符合实际情况的结果。而盾构隧道断面的形状尺寸是分析盾构隧道结构的受力状态和安全状态的主要依据。当前现有的隧道结构断面性状主要采用全站仪进行测量，测量精度受测量环境、测点布置和表面平整度等影响大，测点需要特殊设置，现场实施测试必须是测量专业人员。

中国专利CN1318730A公开了一种精确测量任意凸凹曲面的曲率半径和曲率的测量仪器，包括测量架，测脚和仪表，其测脚采用左、中、右三只测脚，中测脚通过套管装在叠置在一起的连接架和测量架的中心孔内，并与仪表相连。仪表通过表座固定在套管和测量架上，中测脚可在套管内滑动，并由锁紧螺母锁紧，左右测脚的上端分别固定在相互啮合双联齿轮上，双联齿轮通过通过齿轮轴装在连接架上，连接架由测量架压紧。该专利技术公开的是现代加工技术领域，其测量的是加工产品，需要测量的数据较多，而盾构隧道的断面面积较大，能够测量数据有限，导致现有测量装置不适用于盾构隧道的断面曲率的测量。

发明内容

本发明的目的：针对现有的测试装置无法用于盾构隧道断面的曲率测试的技术缺陷，提供一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，整个装置建构简单，操作方便。

技术方案

为了实现上述技术目的，本发明设计一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，其特征在于：它包括测试支杆、左测量触脚、右测量触脚、测量仪表和平衡气泡，所述测试支杆左右两端分别固定装有左测量触脚和右测量触脚；在测试支杆上位于左测量触脚和右测量触脚正中间位置装有测量仪表,测量仪表的测针可以上下滑动，测针滑动位移值能够通过测量仪表读取，测量支杆上靠近测量仪表的位置设有平衡气泡，平衡气泡能够用来判断测量支杆与待测量线是否垂直或平行,所述测试仪表安装位置上下可调。

进一步，所述测试仪表为百分表，百分表安装位置能够上下调整。

进一步，所述左测量触脚和右测量触脚距离为700mm或1000mm；左右触脚距离为700mm的装置，可以测试曲率半径在1.5m～5m范围；左右触脚距离为1000mm的装置，可以测试曲率半径在3m～9m范围。

进一步，所述平衡气泡距离测量仪表为50～100mm。

上述盾构隧道断面曲率半径测试装置的使用方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：

(1)根据需要测量的盾构隧道断面直径和凹凸测试面调整测试仪表的安装高度，使其用于凹面或凸面曲率半径测试；

(2)利用校准尺对测试装置进行校准，读取测试装置的初始数据，包括测试仪表的初始读数s0，以及量测左测量触脚和右测量触脚与测量仪器的测针距离分别为l1、l2；

(3)安放测试装置，即通过调整测试支杆测脚和测脚与待测量盾构隧道断面上的测试线之间的位置使测试支杆上的平衡气泡达到居中，从而确定测试装置安放位置；

(4)读取测量仪表的读数s1，计算此时测量部位的测量值s＝|s1-s0|；

(5)按照下式公式：

$r=\frac{l1\·l2+s^2}{2s}$

计算盾构隧道测试部位的曲率半径r。

进一步，所述步骤(2)中，利用水平校准尺对测试装置进行校准，即将测试仪器的测针、左测量触脚和右测量触脚对准水平校准尺的校准面，记录测量仪器的测量读数，连续校准测量不少于3次，测量仪器中读数小于0.02mm才达到校准要求。

有益效果

本发明提供的盾构隧道断面曲率半径测试装置，利用平衡气泡判断测试装置与测试部位的相一致性，通过测试数据可以计算得到盾构隧道断面的曲率，整个装置建构简单，操作方便。

附图说明

附图1是本发明的俯视图。

附图2是本发明的主视图。

附图3是本发明中步骤2中校准示意图。

附图4是本发明中步骤3中进行测试示意图。

附图5是本发明中曲率半径计算原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。

实施例

如附图1和2所示，一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，其特征在于：它包括测试支杆1、左测量触脚2、右测量触脚3、测量仪表4和平衡气泡5，所述测试支杆1左右两端分别固定装有左测量触脚2和右测量触脚3；在测试支杆1上位于左测量触脚2和右测量触脚3正中间位置装有测量仪表4,测量仪表4的测针401可以上下滑动，测针401滑动位移值能够通过测量仪表4读取，测量支杆1上靠近测量仪表4的位置设有平衡气泡5，平衡气泡5能够用来判断测量支杆1与待测量线是否垂直或平行,所述测试仪表4安装位置上下可调。

所述测试仪表4为百分表，百分表安装位置能够上下调整。

所述左测量触脚2和右测量触脚3距离为700mm或1000mm。左右触脚距离为700mm的装置，可以测试曲率半径在1.5m～5m范围；左右触脚距离为1000mm的装置，可以测试曲率半径在3m～9m范围。

所述平衡气泡5距离测量仪表4为50～100mm。

上述盾构隧道断面曲率半径测试装置的使用方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：

第一步，根据需要测量的盾构隧道断面直径和凹凸测试面调整测试仪表的安装高度，使其用于凹面或凸面曲率半径测试；

第二步，如附图3所示，利用校准尺对测试装置进行校准，读取测试装置的初始数据，包括测试仪表4的初始读数s0，以及量测左测量触脚2和右测量触脚3与测量仪器的测针401距离分别为l1、l2；

第三步，如附图4所示，安放测试装置，即通过调整测试支杆测脚2和测脚3与待测量盾构隧道断面上的测试线之间的位置使测试支杆上的平衡气泡5达到居中，从而确定测试装置安放位置；

第四步，读取测量仪表4的读数s1，计算此时测量部位的测量值s＝|s1-s0|；

第五步，如附图5所示，按照下式公式：

$r=\frac{l1\·l2+s^2}{2s}$

计算盾构隧道测试部位的曲率半径r。

进一步，所述第二步，利用水平校准尺对测试装置进行校准，即将测试仪器的测针401、左测量触脚2和右测量触脚3对准水平校准尺的校准面，记录测量仪器的测量读数，连续校准测量不少于3次，测量仪器中读数小于0.02mm才达到校准要求。

本发明基于盾构隧道工程建设经验,对盾构隧道断面形状尺寸的测量，为分析、评价盾构隧道结构受力状态和安全状态提供依据。本发明所提供的测量装置，不仅用于盾构隧道断面形状尺寸的测量，也可用于顶管工程结构断面或管片钢模具曲率半径测试，根据本方法确定的断面形状曲率半径的测量，进一步可以确定隧道断面椭圆度、断面收敛值、管片连接处张开角度等，为已完成盾构隧道的内力计算和修复提供依据，也是成型盾构隧道形状验收的有效方法。只需简单测试几个数值就可以得到盾构隧道断面的曲率，整个装置建构简单，操作方便。

Claims (6)

1.一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，其特征在于：它包括测试支杆(1)、左测量触脚(2)、右测量触脚(3)、测量仪表(4)和平衡气泡(5)，所述测试支杆(1)左右两端分别固定装有左测量触脚(2)和右测量触脚(3),在测试支杆(1)上位于左测量触脚(2)和右测量触脚(3)正中间位置装有测量仪表(4),测量仪表(4)的测针(401)可以上下滑动，测针(401)滑动位移值能够通过测量仪表(4)读取，测量支杆(1)上靠近测量仪表(4)的位置设有平衡气泡(5)，平衡气泡(5)能够用来判断测量支杆(1)与待测量线是否垂直或平行,所述测试仪表(4)安装位置上下可调。

2.如权利要求1所述的一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，其特征在于：所述测试仪表(4)为百分表，百分表安装位置能够上下调整。

3.如权利要求1所述的一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，其特征在于：所述左测量触脚(2)和右测量触脚(3)距离为700mm或1000mm。

4.如权利要求1所述的一种盾构隧道断面曲率半径测试装置，其特征在于：所述平衡气泡(5)距离测量仪表(4)为50～100mm。

5.如上述权利要求1至4中任一项所述的一种盾构隧道断面曲率半径测试装置的使用方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：

(1)根据需要测量的盾构隧道断面直径和凹凸测试面调整测试仪表的安装高度，使其用于凹面或凸面曲率半径测试；

(2)利用校准尺对测试装置进行校准，读取测试装置的初始数据，包括测试仪表(4)的初始读数s0，以及量测左测量触脚(2)和右测量触脚(3)与测量仪器的测针(401)距离分别为l1、l2；

(3)安放测试装置，即通过调整测试支杆测脚(2)和测脚(3)与待测量盾构隧道断面上的测试线之间的位置使测试支杆上的平衡气泡(5)达到居中，从而确定测试装置安放位置；

(4)读取测量仪表(4)的读数s1，计算此时测量部位的测量值s＝|s1-s0|；

(5)按照下式公式：

$r=\frac{l1\·l2+s^2}{2s}$

计算盾构隧道测试部位的曲率半径r。

6.如权利要求5所述的一种盾构隧道断面曲率半径测试装置的使用方法，其特征在于：所述步骤(2)中，利用水平校准尺对测试装置进行校准，即将测试仪器的测针(401)、左测量触脚(2)和右测量触脚(3)对准水平校准尺的校准面，记录测量仪器的测量读数，连续校准测量不少于3次，测量仪器中读数小于0.02mm才达到校准要求。