CN105424070B - 一种用于隧道监测元件的埋设装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隧道监测元件的埋设装置及其使用方法，包括相互固定连接的端部圆盘和推送杆，所述端部圆盘的端面设有夹持监测元件的夹具，所述夹具与设于推送杆内部的联动装置连接以控制夹具开闭；所述推送杆内设有耦合剂通道连通至端部圆盘外端面，供耦合剂通过以固定监测元件位置且挤压端部圆盘与监测元件脱离；所述端部圆盘中部设有监测元件导线孔，监测元件导线孔与推送杆内监测元件导线引出通道连通，监测元件导线引出通道连通至推送杆外。避免了传统埋设方法对监测元件可能造成的损坏，可以精确定位监测元件的埋置深度，同时解决了监测元件与围岩耦合性差的问题。

Description

一种用于隧道监测元件的埋设装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种监测元件埋设装置及使用方法，尤其是一种可用于隧道的监测元件埋设装置及使用方法。

背景技术

隧道施工过程中，常遭遇一些潜在的突水突泥风险段落，尽管施工中采取了一定措施，但仍有发生滞后突涌水风险。因此在施工时在围岩中埋设监测元件，开展必要的预测预警，重点监测突水发生前的地质前兆信息和位移、应力、应变、渗压、水质、温度、湿度等前兆信息，实时监测隧道围岩及结构的安全性，对隧道长期运营安全有重要的意义，可以为避免深长隧道施工过程中突发性地质灾害提供技术保障。然而在隧道施工监测过程中，监测元件的埋设和保护关系到监控量测能否顺利进行，已成为保证监测数据及时性和有效性的关键。所以在目前隧道施工监测中，监测元件的埋设和保护已成为监测工作的难点，也越来越受到监测工作者的重视。

目前监测元件的埋设主要由现场安装人员手动借助铁杆将监测元件置入隧道围岩预设的孔洞中，主要存在问题有：1.不能有效控制监测元件的埋置深度。2.用铁杆将监测元件推送的过程中极易损坏监测元件。3.监测元件与孔壁往往存在空隙导致监测元件与围岩耦合不良，易导致监测数据失真。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种操作简单，方便实用的用于隧道的监测元件埋设装置及使用方法，可以对埋入围岩的监测元件进行精准的埋深定位，解决了传统埋设方法中监测元件埋深定位的问题；对监测元件进行了有效保护，防止了推送过程中对监测元件造成的损伤；设有耦合剂注入装置，保证了监测元件与隧道围岩的紧密耦合，为最大限度精准安放监测元件及获取准确的监测数据提供了可靠的保障。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于隧道监测元件的埋设装置，

包括相互固定连接的端部圆盘和推送杆，所述端部圆盘的端面设有夹持监测元件的夹具，所述夹具与设于推送杆内部的联动装置连接以控制夹具开闭；

所述推送杆内设有耦合剂通道连通至端部圆盘外端面，供耦合剂通过以固定监测元件位置且挤压端部圆盘与监测元件脱离；

所述端部圆盘中部设有监测元件导线孔，监测元件导线孔与推送杆内监测元件导线引出通道连通，监测元件导线引出通道连通至推送杆外。

所述端部圆盘上设有若干个耦合剂出口，耦合剂出口与耦合剂通道连通；耦合剂通过耦合剂通道由耦合剂出口注入到用于埋设监测元件的预设孔洞中。

所述耦合剂出口在端部圆盘的端面上均匀布设；以均匀的将监测元件进行固定，同时均匀的给端部圆盘以作用力，使端部圆盘退出预埋孔洞。

所述推送杆的杆壁上设有刻度线；精确控制监测元件的预埋深度。

所述推送杆的杆壁上固定有刻度尺；在进入孔洞被灰尘污染时，可以将刻度尺拆下进行清理，再次使用，避免长时间使用后因污浊而刻度读取不准。

所述联动装置包括夹具拉簧，所述夹具拉簧的一端通过拉簧与夹具连接，夹具拉簧的另一端与夹具控制手柄连接，夹具控制手柄位于推送杆外部；所述端部圆盘上设有滑道以限制夹具在滑道内移动；通过拉动或推动夹具控制手柄，可以拉伸或压缩夹具拉簧，夹具拉簧带动拉簧拉伸或压缩，拉簧带动夹具加紧或松开。

所述联动装置包括弹性元件，所述弹性元件的一端与固定杆连接，弹性元件的另一端与移动板连接，移动板与连杆的一端铰接，连杆的另一端与夹具连接；所述移动板与柔性件连接，柔性件延伸至推送杆外；所述端部圆盘上设有滑道以限制夹具在滑道内移动。

所述联动装置包括设于推送杆内的滑轨，滑轨内配合有滑块，所述滑块与移动杆的一端连接，移动杆的另一端通过连杆与夹具连接；所述滑块与构件Ⅰ铰接，构件Ⅰ与构件Ⅱ铰接，构件Ⅱ延伸至推送杆外与手柄连接；所述滑块、构件Ⅰ和构件Ⅱ组成曲柄滑块机构；所述端部圆盘上设有滑道以限制夹具在滑道内移动。

一种用于隧道监测元件埋设的装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：在隧道边墙的围岩上根据监测元件的尺寸及埋置深度，打设孔洞；

步骤2：根据打设孔洞的直径选择合适的端部圆盘，并将端部圆盘与推送杆连接；

步骤3：将监测元件的导线穿过端部圆盘的监测元件导线孔，通过监测元件导线管道引出至推送杆端部；

步骤4：将监测元件置于端部圆盘的夹具之间，使监测元件固定在夹具间；

步骤5：缓慢将推送杆插入打设的孔洞中，读取推送杆表面的刻度，直至推送至预定埋设的深度，使监测元件脱离夹具；

步骤6：连接推送杆端部的耦合剂注入孔与耦合剂注入泵，将调制好的耦合剂输送至打设的孔洞中；此时埋设装置将在注入的耦合剂对端部圆盘的压力下缓慢退出；

步骤7：待埋设装置完全从预设孔洞中退出，监测元件埋设完成，解除推送杆和耦合剂注入泵的连接，解除端部圆盘和推送杆的连接，清洗设备以待下次使用。

本发明解决了传统隧道施工中拱顶拱肩渗水直接流到隧道底板的问题，具有以下优点：

1、将监测元件固定装置，推送装置及耦合剂注入装置集成到同一个装置中，具有高度集成性。

2、整个装置结构简单、易于组装操作；整体密封性好。

3、避免了传统埋设方法对监测元件可能造成的损坏，可以精确定位监测元件的埋置深度，同时解决了监测元件与围岩耦合性差的问题。

附图说明

图1为本发明用于隧道监测元件埋设的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中带动夹具开闭的联动装置的示意图；

图3为本发明实施例2中带动夹具开闭的联动装置的示意图；

图4为本发明实施例2中带动夹具开闭的联动装置的示意图；

图中，1.端部圆盘；2.推送杆；3.夹具；4.监测元件导线孔；5.耦合剂出口；6.螺纹；7.刻度尺；8.监测元件导线引出通道；9.耦合剂通道；10.夹具控制手柄；11.夹具控制拉簧；12.拉绳；13.弹簧；14.固定杆；15.移动板；16.连杆；17.滑轨；18.滑块；19.移动杆；20.连杆；21.构件Ⅰ；22.构件Ⅱ；23.手柄。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，用于隧道监测元件的埋设装置，包括端部圆盘1和推送杆2。

端部圆盘1上设置夹具3、监测元件导线孔4和耦合剂出口5，端部圆盘1和推送杆2通过螺纹6连接，其中端部圆盘1有多种不同直径的款式，可根据预设孔洞的直径选择适合的端部圆盘；推送杆2内部有监测元件导线引出通道8、耦合剂通道9和夹具控制拉簧11，耦合剂通过耦合剂通道9由耦合剂出口5注入到用于埋设监测元件的预设孔洞中，监测元件上连接的导线通过监测元件导线引出通道8接出到预设孔洞外部，使用时通过触动位于推送杆端部的夹具控制手柄10拨动推送杆2内部的夹具控制拉簧11，从而使夹具3处于夹紧或松开状态；推送杆2表面设有刻度尺7，其作用是在推送监测元件时控制监测元件的埋入深度，使用时通过读取推送杆表面的刻度确定监测元件的埋入深度。

如图2所示，夹具控制拉簧11通过拉簧与夹具3的两端头连接，推送杆2端部设有夹具控制手柄10，可以将其向左或向右拨动夹具控制拉簧11的松紧进而控制端部圆盘上的夹具3加紧与松开监测元件。夹具控制拉簧11也可以通过硬质杆件与夹具3的两端头连接。

用于隧道监测元件埋设装置的使用方法，包括以下步骤：

1)在隧道边墙的围岩上根据监测元件的尺寸及埋置深度，打设孔洞；

2)根据打设孔洞的直径选择合适的端部圆盘1；

3)将端部圆盘1与推送杆2通过两者端部的螺纹6拧紧连接；

4)将监测元件的导线穿过端部圆盘的监测元件导线孔4，通过监测元件导线管道8引出至推送杆端部；

5)将监测元件置于端部圆盘的夹具3之间，拨动夹具控制手柄10，使监测元件固定在夹具3间；

6)缓慢将推送杆2插入打设的孔洞中，读取推送杆表面的刻度尺7，直至推送至需要埋设的深度。拨动夹具控制手柄10，使监测元件脱离夹具，此时监测元件已送至预定的埋置深度。

7)连接推送杆端部的耦合剂注入孔及耦合剂注入泵，将调制好的耦合剂输送至打设的孔洞中。此时埋设装置将在注入的耦合剂对端部圆盘的压力下缓慢退出。

8)待埋设装置完全从预设孔洞中退出，监测元件埋设即告完毕，解除推送杆和耦合剂注入泵的连接，解除端部圆盘和推送杆的连接，清洗设备以待下次使用。

实施例2：

如图3所示，将实施例1中带动夹具开闭的联动装置替换。

夹具3的两端头分别通过连杆16与移动板15铰接，移动板15的另一侧与弹簧13连接，弹簧13另一端固定在固定杆14上，移动板15上固定有拉绳12，拉绳12延伸至推送杆外；通过拉动拉绳12带动夹具张开，松开拉绳12则由于弹簧13的弹性夹具3会自动归位。固定杆14也可以设置成固定在推送杆2内的挡块结构。

实施例3：

如图3所示，将实施例1中带动夹具开闭的联动装置替换。

在推送杆2内设置滑轨17，滑轨17内配合有滑块18，滑块18与移动杆19的一端连接，移动杆19的另一端通过连杆20与夹具3的两端头连接；滑块18与构件Ⅰ21铰接，构件Ⅰ21与构件Ⅱ22铰接，构件Ⅱ22延伸至推送杆2外与手柄23连接；滑块18、构件Ⅰ21和构件Ⅱ22组成曲柄滑块机构；通过拧动手柄23或者摇动带把手的手柄23，带动滑块在滑轨17内左右移动，实现夹具3的加紧与松开。

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 (7)

1.一种用于隧道监测元件的埋设装置,其特征是，

包括相互固定连接的端部圆盘和推送杆，所述端部圆盘的端面设有夹持监测元件的夹具，所述夹具与设于推送杆内部的联动装置连接以控制夹具开闭；

所述推送杆内设有耦合剂通道连通至端部圆盘外端面，供耦合剂通过以固定监测元件位置且挤压端部圆盘与监测元件脱离；

所述端部圆盘中部设有监测元件导线孔，监测元件导线孔与推送杆内监测元件导线引出通道连通，监测元件导线引出通道连通至推送杆外；

所述端部圆盘上设有若干个耦合剂出口，耦合剂出口与耦合剂通道连通，所述耦合剂出口在端部圆盘的端面上均匀布设；

所述推送杆的杆壁上设有刻度线。

2.如权利要求1所述的用于隧道监测元件的埋设装置，其特征是，所述推送杆的杆壁上固定有刻度尺。

3.如权利要求1所述的用于隧道监测元件的埋设装置，其特征是，所述端部圆盘上设有滑道以限制夹具在滑道内移动。

4.如权利要求3所述的用于隧道监测元件的埋设装置，其特征是，所述联动装置包括夹具拉簧，所述夹具拉簧的一端通过拉簧与夹具连接，夹具拉簧的另一端与夹具控制手柄连接，夹具控制手柄位于推送杆外部。

5.如权利要求3所述的用于隧道监测元件的埋设装置，其特征是，所述联动装置包括弹性元件，所述弹性元件的一端与固定杆连接，弹性元件的另一端与移动板连接，移动板与连杆的一端铰接，连杆的另一端与夹具连接；所述移动板与柔性件连接，柔性件延伸至推送杆外。

6.如权利要求3所述的用于隧道监测元件的埋设装置，其特征是，所述联动装置包括设于推送杆内的滑轨，滑轨内配合有滑块，所述滑块与移动杆的一端连接，移动杆的另一端通过连杆与夹具连接；所述滑块与构件Ⅰ铰接，构件Ⅰ与构件Ⅱ铰接，构件Ⅱ延伸至推送杆外与手柄连接；所述滑块、构件Ⅰ和构件Ⅱ组成曲柄滑块机构。

7.利用权利要求1-6任一项所述的用于隧道监测元件的埋设装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：在隧道边墙的围岩上根据监测元件的尺寸及埋置深度，打设孔洞；

步骤2：根据打设孔洞的直径选择合适的端部圆盘，并将端部圆盘与推送杆连接；

步骤3：将监测元件的导线穿过端部圆盘的监测元件导线孔，通过监测元件导线管道引出至推送杆端部；

步骤4：将监测元件置于端部圆盘的夹具之间，使监测元件固定在夹具间；

步骤5：缓慢将推送杆插入打设的孔洞中，读取推送杆表面的刻度，直至推送至预定埋设的深度，使监测元件脱离夹具；

步骤6：连接推送杆端部的耦合剂注入孔与耦合剂注入泵，将调制好的耦合剂输送至打设的孔洞中；此时埋设装置将在注入的耦合剂对端部圆盘的压力下缓慢退出；

步骤7：待埋设装置完全从预设孔洞中退出，监测元件埋设完成，解除推送杆和耦合剂注入泵的连接，解除端部圆盘和推送杆的连接，清洗设备以待下次使用。