CN104863635A - 一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法 - Google Patents

一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,主要用于隧道、地铁工程开挖过程中的沉降监测和报警,对沉降变形过大以及沉降速度过快的地段进行及时报警,装置主要包括:支撑装置,伸缩装置,反应装置。支撑装置附着在隧道、地铁的侧壁上,将伸缩装置固定在隧道内,每个伸缩装置连接处理器,处理器连接计算机和反应装置,反应装置包括电子喇叭和信号灯。本发明的有益效果是:装置体积小,测量时间连续性好,报警及时,事故地点预测准确,稳定性好,携带检修方便,成本低廉,易于推广。

Description

一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种隧道、地铁的拱顶沉降情况的监测,具体是针对沉降量过大或沉降速度过快的地段进行连续监测并报警,对事故地段进行准确定位,以掌握整个隧道的情况。
背景技术
[0002] 现今,由于交通压力的增大,开挖隧道、兴建城市地铁成为缓解交通压力的重要方式。隧道和城市地铁的隐蔽性比较大,施工过程地质情况复杂,对潜在的事故危险无法预测,而对于隧道和地铁的突发事故主要表现为拱顶塌方,侧壁突水突泥的情况。控制隧道拱顶的沉降如今也有很多方法,如申请号为CN201210455807的发明专利,特点是测点连续,测量时间短,但是测量的沉降速度与测量的时间间隔有直接影响,当隧道、地铁的某段沉降速度过快时,又要缩短时间间隔连续测量,测量较为复杂。传统的测量是根据国家规范的要求在规定时间内选择隧道的某点或者某个隧道断面进行观测,对于沉降速度过大的地段要缩短测量时间间隔,还要控制好测量的连续性,造成测量工作量大,数据处理繁琐,隧道沉降危险预见性滞后,对于隧道、地铁事故地点的预测不及时、不准确。除此之外,对于精密仪器的购置一些单位难以购置。因此,提供一种使用简便,成本低廉,可连续监测隧道、地铁沉降的仪器是隧道沉降监测困难,施工过程中危险预测滞后,事故地点不准确所亟待解决的冋题。
发明内容
[0003] 本发明专利的目的是:克服现有专利技术存在的不足以及测量的复杂性,提供一种监测连续性好,监测准确,预警及时的装置。
[0004] 本发明所采用的技术方案是:一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,包括支撑装置,伸缩装置,反应装置,支撑装置包括竖向支撑杆和斜向支撑杆,竖向支撑杆固定在隧道侧壁上,斜向支撑杆通过隧道顶部的固定装置与竖向支撑杆的顶部相连接,伸缩装置安装在斜向支撑杆的中间,两端与斜向支撑杆通过螺纹套筒接头相连接,下部的伸缩杆接头中间为电阻棒,外面为固定套筒,电阻棒的下端连接稳定直流电流导线,固定套筒里面的下面为弹簧,上面为一个伸缩杆,伸缩杆端部有一个导电弹性触头装置,反应装置包含一个处理器,信号灯和电子喇叭两个报警装置,由触头装置引出的导线和稳流直流电的正极引出的导线连接数显电压表,将电压表与处理器相连,处理器连接计算机并作为控制隧道信号灯和声音报警装置的开关。
[0005] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述竖向支撑和斜向支撑包含多段一定长度的塑钢细管,每段塑钢细管的一端为螺栓型,另一端为与之相应的扩口螺母型,竖向支撑杆通过水平固定圈固定在隧道侧壁上,斜向支撑杆的上部依靠隧道顶部的固定装置连接,另一端分别与竖向支撑的顶部相连接。
[0006] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述水平固定圈由两个半圆形的环状塑钢圈组成,半圆形固定圈两端的垂直外伸各有一个螺孔,其中一个半圆形的中间有一个中空的细管,细管中间为一个入岩螺丝。
[0007] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述斜向支撑杆的顶部固定装置是一个底部为圆形结构,上边有两个固定的接头挡板,接头挡板中间有一个销栓孔,圆盘的边缘有四个螺孔。
[0008] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述竖向支撑杆与斜向支撑杆之间为光滑铰接,斜向支撑杆的上端通过光滑铰接固定在顶部固定装置的销栓孔中,光滑铰接由端部接头和连接铰芯组成,端部接头的一端为一个六角带螺母的孔,另一端为两个端部半圆形的固定衔接片,每个衔接片的中间各有一个光滑螺孔,连接铰芯包含一个铰栓托,铰栓杆,铰栓盖,铰栓托与铰栓杆固定连接,其下部铰栓杆光滑,端部有一定长度的螺纹,铰栓盖中间带有螺纹。
[0009] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述伸缩装置包括伸缩杆接头,固定套筒,伸缩杆,伸缩杆接头的下部为一个内部带螺纹的孔,连接斜向支撑杆,中部有两个正负极插孔,上部外面为一个固定套筒槽,中间有一个电阻棒螺纹接孔,固定套筒的下部有与套筒固定槽相匹配的螺纹,上部有一个环状的伸缩杆密封堵头,伸缩杆由两个管径不同的套管组成,下部外管径和固定套管内径的大小一样,上部外管径和密封堵头内径的大小一样,伸缩杆的下端有一个导电触头装置,上端有一个导线出孔,在伸缩杆和伸缩杆接头的中间有一个弹簧。
[0010] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述电阻棒螺孔的中间是一个内芯为导电体的螺杆,外部为柱形体的电阻,在螺杆的下部有螺纹,伸入负极接孔,上端和电阻棒的顶部相连,螺杆顶部有内六角孔,电阻棒的外芯下部伸入正极接孔,电阻棒的外面为耐磨材料。
[0011] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述导电触头装置包括触头连接环和触头,触头连接环的大小和伸缩杆内径的大小一样,外壁有螺纹,环中有螺纹触头孔,触头的外面是一个下部密封的圆筒,底部有一个导线孔,里面有一个密封环,密封环的中间为一个T形的伸缩式触杆,杆端为一个半球形,触杆直径和密封环内径的大小一样,触杆的圆盘大小和密封环的外径大小一样,伸缩式触杆和外部圆筒的底部之间有一个弹簧,弹簧底部连接导线。
[0012] 上述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,所述反应装置的导线接头均有一个触头,触头外侧与正负极接孔均有匹配螺纹,处理器的供电电源与伸缩装置的正负极接口通过导线相连,电压表与处理器相连。
[0013] 本发明的优点:监测拱顶沉降连续,信息反馈及时,报警明显快速,事故隧道段显示准确,结构体积小,安装方便,成本低廉,维护检修方便,易于推广。
附图说明
[0014] 图1装置安装工作示意图
[0015] 图2端部接头示意图
[0016] 图3水平固定圈示意图
[0017] 图4连接铰芯示意图
[0018] 图5铰接组装图
[0019] 图6伸缩杆装置示意图
[0020] 图7伸缩杆接头示意图
[0021] 图8连接环俯视图A-A剖视图
[0022] 图9触头装置示意图
[0023] 图10顶部固定装置俯视图侧视图正视图
[0024] 图11装置工作流程图
[0025]图中:1为竖向支撑杆,2为端部接头,3为水平固定圈,4为连接铰芯,5为伸缩装置,6为顶部固定装置,7为斜向支撑杆,21为衔接片,22为铰接孔,23为撑杆接头,24为撑杆孔,31为隧道入岩固定半圈,32为竖向支撑杆固定半圈,33为螺孔,34为铆钉孔,35为六角紧固螺丝,41为铰栓托,42为铰栓杆43为铰栓盖,44为铰栓盖螺孔,51为伸缩杆接头,52为固定套筒,53为伸缩杆,53a导线出孔,54为伸缩杆密封堵头,55为电阻棒内芯,56为电阻棒外芯,57为触头装置,58为弹簧,59为正极接孔,510为负极接孔,511为支撑杆螺孔,512为套筒螺孔槽,513为电阻棒螺孔,57a为触头连接环,57b为触头螺孔,57c为触头外壳,57d为伸缩式触杆,57e为导线孔,57f为触杆弹簧,57g为触杆密封调节套61为洞顶固定盘,62为螺孔,63为接头挡片,64为销栓孔,
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本发明专利做进一步说明,本发明专利的保护范围不局限于以下所述:参阅图1-2,一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,包括竖向支撑杆1,端部接头2,侧壁水平固定圈3,竖向支撑杆I与端部接头2通过螺纹连接在一起,由两个水平固定圈3固定在隧道、地铁的侧壁上,斜向支撑杆7两端通过螺纹连接端部接头2,中间通过螺纹连接伸缩装置5,斜向支撑杆2的下端端部接头2通过连接铰芯4与竖向支撑杆I的上部端部接头2相连接,斜向支撑杆7的上部接头由端部接头2通过连接铰芯4固定在顶部固定装置6的销栓孔64上。参阅图3,水平固定圈3由隧道入岩固定半圈31和竖向支撑杆固定半圈32组成,其中,隧道入岩固定半圈31的入岩段中间有铆钉孔34,两个半圆圈的端部有螺孔33,由六角紧固螺丝35连接两个半圈。参阅图2,端部接头2为方形,上部为撑杆接头23,中间有带螺纹的撑杆孔24,下部为两个衔接片21,其端部各有一个铰接孔22。参阅图4-5,连接铰芯4包括铰栓托41,铰栓杆42和铰栓盖43,铰栓盖43的中间有铰栓杆42直径一样大小的铰栓盖螺孔44,竖向支撑杆I与斜向支撑杆7的两个端部接头2由铰栓杆42穿过铰接孔22,最后由铰栓盖43固定。参阅图10,顶部固定装置6由洞顶固定盘61和接头挡板片63组成,洞顶固定盘61的边上有四个螺孔62,接头挡板63的中间各有一个铰栓杆42直径大小的销栓孔64。参阅图5,两个斜向支撑杆7的端部接头2由铰栓杆42穿过铰接孔22固定在顶部固定装置6的销栓孔64上,最后由铰栓盖43固定。参阅图6_9,伸缩杆装置5包括伸缩杆接头51,固定套筒52,伸缩杆53,触头装置57,弹簧58和电阻棒,伸缩杆接头51的下部是一个支撑杆螺孔511,中部是有正极接孔59和负极接孔510,上部有套筒螺孔槽512,电阻棒螺孔513,伸缩杆53由两个直径不同的套管组成,上部直径和斜向支撑杆7的内径相同,端部有螺纹,下部直径和固定套筒52的内径大小一样,端部内有螺纹,固定套筒52顶部有伸缩杆密封堵头54,外径与固定套筒52的内径大小一样,内径与伸缩杆53上部的直径大小一样,其上部有导线出孔53a,触头装置57包括触头连接环57a,触头外壳57c,可导电的伸缩式触杆57d,触杆密封调节套57g,触杆弹簧57f,触头连接环57a有一个触头外壳57c的触头螺孔57b,触头外壳57c的底部有一个导线孔57e,端部有螺纹,触头外壳57c的里面和触杆密封调节套57g的外侧均有螺纹,伸缩式触杆57d的端部为半球形,另一端为圆盘形,触杆弹簧57f的端部连接导线。参阅图11,由电源经处理器向伸缩装置,报警装置提供能量,伸缩装置将改变后的的电压传输至处理器,处理器同时将数据传至计算机进行绘图,并且控制报警装置是否发生报警。
[0027] 下面结合具体实例来说明本发明专利的工作原理,以及操作使用。安装前,根据隧道、地铁断面的大小选择合适的竖向支撑杆I和斜向支撑杆7和数量,准备好所述的仪器装置。第一步,首先选择合适的地段安装装置,在隧道、地铁的侧壁和顶部钻开螺孔,用螺丝固定顶部固定装置6和水平固定圈3,并且保证五个固定点处于垂直隧道断面的平面内,然后连接竖向支撑杆I和端部接头2,将其放入隧道入岩固定半圈31内,通过竖向支撑杆固定半圈32由六角紧固螺丝35将竖向支撑杆I固定在隧道侧壁上。第二步,首先将触头装置57安装到伸缩杆53的端部,并将导线的另一端由伸缩杆53另一端端部的导线出孔53a拉出,然后将电阻棒固定到伸缩杆接头51的电阻棒螺孔513中,固定套筒52固定到套筒螺孔槽512中,再将弹簧58放入固定套筒52中,最后将伸缩杆53放入固定套筒52中,并将伸缩杆密封堵头54固定到固定套筒52的端部。第三步,将端部接头2,斜向支撑杆7,伸缩装置5,斜向支撑杆7,端部接头2依次连接到一起,然后将两个斜向支撑杆7的端部接头2通过顶部固定装置6的销栓孔64由连接铰芯4固定,斜向支撑杆7的下部端部接头2与竖向支撑杆I的上部端部接头2分别由连接铰芯4固定。第四步,将两根导线接头分别伸入正极接孔59和负极接孔510,再将由触头装置57经伸缩杆53端部导线出孔53a引出的导线和正负接孔的导线连接接到处理器上,将处理器的信号输出端连接到计算机的接孔上,由处理器引出的电子喇叭和信号灯分别固定在隧道两边的竖向支撑杆I上,并由处理器控制电子喇叭和信号灯的开关,连接电源,向系统装置提供动力。第五步,沿着隧道的开挖方向依次重复第一步到第四步安装装置,不良地段可加密布置装置。
[0028] 安装完毕,接通电源后,由某位置处的伸缩装置所产生的电压值输出到处理器中,并将该点的电压信号输入到计算机中,由软件绘制出该位置处左右两边的信号值。由计算机监控隧道左右两边的电压信号值的变化情况,若隧道拱顶沉降过快或沉降量过大则会引起两边电压值过大,或者变化过快,当超出规范限制时则做出报警的动作,将命令反馈到处理器中控制该位置处的电子喇叭发出声音和信号灯闪烁,若隧道一侧发生突水突泥事故时,就会引起该侧的电压值变大,计算机同样会产生上述声音和灯光信号报警。当出现上述报警情况时,施工人员可尽快撤出隧道,技术人员可通过计算机终端查看该位置处的隧道变化情况,进行详细查探并处理,以减少工程损失。当整个隧道由N个监测点时,则在计算机终端形成间断的隧道拱顶轮廓下沉图,根据隧道拱顶轮廓下沉图可以清晰的知道隧道拱顶下沉的最大变形和最大变形速度,以及隧道事故地点和隧道事故长度。

Claims (9)

1.一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,包括支撑装置,伸缩装置,反应装置,支撑装置包括竖向支撑杆和斜向支撑杆,竖向支撑杆固定在隧道侧壁上,斜向支撑杆通过隧道顶部的固定装置与竖向支撑杆的顶部相连接,伸缩装置安装在斜向支撑杆的中间,两端与斜向支撑杆通过螺纹套筒接头相连接,下部的伸缩杆接头中间为电阻棒,外面为固定套筒,电阻棒的下端连接稳定直流电流导线,固定套筒里面的下面为弹簧,上面为一个伸缩杆,伸缩杆端部有一个导电弹性触头装置,反应装置包含一个处理器,信号灯和电子喇叭两个报警装置,由触头装置引出的导线和稳流直流电的正极引出的导线连接数显电压表,将电压表与处理器相连,处理器连接计算机并作为控制隧道信号灯和声音报警装置的开关。
2.根据权利要求1所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述竖向支撑和斜向支撑包含多段一定长度的塑钢细管,每段塑钢细管的一端为螺栓型,另一端为与之相应的扩口螺母型,竖向支撑杆通过水平固定圈固定在隧道侧壁上,斜向支撑杆的上部依靠隧道顶部的固定装置连接在一起,另一端分别与竖向支撑的顶部相连接。
3.根据权利要求2所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述水平固定圈由两个半圆形的环状塑钢圈组成,半圆形固定圈两端的垂直外伸各有一个螺孔,其中一个半圆形的中间有一个中空的细管,细管中间为一个入岩螺丝。
4.根据权利要求2所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述斜向支撑杆的顶部固定装置是一个底部为圆形结构,上边有两个固定的接头挡板,接头挡板中间有一个销栓孔,圆盘的边缘有四个螺孔。
5.根据权利要求2所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述竖向支撑杆与斜向支撑杆之间为光滑铰接,斜向支撑杆的上端通过光滑铰接固定在顶部固定装置的销栓孔中,光滑铰接由端部接头和连接铰芯组成,端部接头的一端为一个六角带螺母的孔,另一端为两个端部半圆形的固定衔接片,每个衔接片的中间各有一个光滑螺孔,连接铰芯包含一个铰栓托,铰栓杆,铰栓盖,铰栓托与铰栓杆固定连接,其下部铰栓杆光滑,端部有一定长度的螺纹,铰栓盖中间带有螺纹。
6.根据权利要求1所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述伸缩装置包括伸缩杆接头,固定套筒,伸缩杆,伸缩杆接头的下部为一个内部带螺纹的孔,连接斜向支撑杆,中部有两个正负极插孔,上部外面为一个固定套筒槽,中间有一个电阻棒螺纹接孔,固定套筒的下部有与套筒固定槽相匹配的螺纹,上部有一个环状的伸缩杆密封堵头,伸缩杆由两个管径不同的套管组成,下部外管径和固定套管内径的大小一样,上部外管径和密封堵头内径的大小一样,伸缩杆的下端有一个导电触头装置,上端有一个导线出孔,在伸缩杆和伸缩杆接头的中间有一个弹簧。
7.根据权利要求6所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述电阻棒螺孔的中间是一个内芯为导电体的螺杆,外部为柱形体的电阻,在螺杆的下部有螺纹,伸入负极接孔,上端和电阻棒的顶部相连,螺杆顶部有内六角孔,电阻棒的外芯下部伸入正极接孔,电阻棒的外面为耐磨材料。
8.根据权利要求6所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述导电触头装置包括触头连接环和触头,触头连接环的大小和伸缩杆内径的大小一样,外壁有螺纹,环中有螺纹触头孔,触头的外面是一个下部密封的圆筒,底部有一个导线孔,里面有一个密封环,密封环的中间为一个T形的伸缩式触杆,杆端为一个半球形,触杆直径和密封环内径的大小一样,触杆的圆盘大小和密封环的外径大小一样,伸缩式触杆和外部圆筒的底部之间有一个弹簧,弹簧底部连接导线。
9.根据权利要求1所述的一种隧道沉降的自动监测报警装置及其使用方法,其特征在于:所述反应装置的导线接头均有一个触头,触头外侧与正负极接孔均有匹配螺纹,处理器的供电电源与伸缩装置的正负极接口通过导线相连,电压表与处理器相连。
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