CN106761840A - 一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置及方法，包括能够套接在测斜管的定位环，定位环的外圆周上均匀设置若干个支承部，支承部的外端设置滚珠；在测斜管和定位环安装到管棚管内时，滚珠与管棚管之间为间隙配合。本发明中通过安装定位环和支承部，支承部上的滚珠和管棚管之间为间隙配合，能够使测斜管中心与管棚管中心重合，保证测斜管埋设质量，增加其测量精度；同时支承部上的滚珠将测斜管与管棚管之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，有利于测斜管的埋设。

Description

一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置及方法
【技术领域】
本发明涉及隧道施工过程中监测量测领域，具体是一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置及方法。
【背景技术】
在浅埋软弱地层中进行隧道施工，因围岩的自稳能力差，常常需要采用超前支护措施。管棚超前支护作为浅埋暗挖隧道施工的一种重要的辅助工法，在防止塌方、控制地层沉降等方面发挥着重要作用。尤其是在隧道下穿地表构筑物和洞口开挖时，管棚超前支护更是首选的支护措施之一。管棚支护在稳定开挖围岩的同时，也产生了相应的变形，测量管棚的变形能掌握围岩动态，指导现场施工，保证施工安全，并为修正设计参数提供依据。目前主要采用在管棚内埋设测斜仪器对其进行变形量测，即通过人工推送的方式在管棚内埋设具有固定导槽的测斜管，装有导轮的测斜仪沿着导槽测量测斜管的偏移距离，以此来监测管棚位移随时间变化的规律。因此，测斜管的埋设质量对管棚位移量测至关重要。
在测斜管埋设过程中，由于测斜管直接放置在管棚管内，当测斜管接长后，测斜管与钢管之间摩擦增大，导致人工推送测斜管极其费力；同时在注浆压力下，测斜管的位置不能被固定，埋设质量不能保证。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置及方法，方便测斜管的埋设，同时能够有效保证测斜管和管棚管处于同心，提高埋设质量。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括能够套接在测斜管的定位环，定位环的外圆周上均匀设置若干个支承部，支承部的外端设置滚珠；在测斜管和定位环安装到管棚管内时，滚珠与管棚管之间为间隙配合。
进一步地，支承部包括承托、圆形钢片和压缩弹簧，其中，承托两端开口且内端固定连接在定位环上，滚珠、圆形钢片和压缩弹簧均安装在承托内，且压缩弹簧一端连接在定位环上，另一端连接在圆形钢片一侧，圆形钢片的另一侧和滚珠相接；承托外端的口部为渐缩式结构，滚珠的直径大于承托开口最外端直径。
进一步地，支承部为三个。
进一步地，定位环包括均为弧形的第一定位环块和第二定位环块，其中，第一定位环块的一侧能够和第二定位环块的一侧相铰接，第一定位环块的另一侧能够和第二定位环块的另一侧固定相接。
进一步地，第一定位环块通过若干个连接部与第二定位环块相铰接，其中连接部包括连接块和设置在连接块内的扭转弹簧，扭转弹簧的两端伸出连接块外且分别与第一定位环块和第二定位环块相连。
进一步地，第一定位环块和第二定位环块的外侧面上设置若干对螺丝孔，第一定位环块通过配套的螺母和螺丝与第二定位环块固定相连。
进一步地，第一定位环块的弧长为150°；螺丝孔位于两个任意相邻的支承部中间。
进一步地，定位环内侧设有橡胶防滑垫，且橡胶防滑垫和测斜管之间为过盈配合。
进一步地，管棚管的内壁上设置有两条平行于其轴线的钢筋，形成用于卡接一个支承部的轨道。
本发明方法包括以下步骤：
步骤一：在管棚管打设后，将一个定位环套接在第一节测斜管上并锁紧固定；
步骤二：将固定有定位环的第一节测斜管通过滚珠滚动推送到管棚管内，调整测斜管角度，使得测斜管中的一对导槽竖直向下；
步骤三：在第一节测斜管的尾部接上套有定位环的第二节测斜管，进行接长，重复步骤二，直到测斜管达到埋设深度，完成隧道管棚测斜管的埋设和居中固定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明中通过安装定位环和支承部，支承部上的滚珠和管棚管之间为间隙配合，能够使测斜管中心与管棚管中心重合，保证测斜管埋设质量，增加其测量精度；同时支承部上的滚珠将测斜管与管棚管之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，有利于测斜管的埋设。
进一步地，本发明通过设置压缩弹簧等部件，能够保证滚珠在自由滚动的同时，还有一定的伸缩量，使得测斜管能顺利通过管棚管内的凹凸不平处；承托外端的口部为渐缩式结构，保证滚珠能够起到滚动作用的同时，避免滚珠脱落。
进一步地，本发明通过设置三个支承部，形成等边三角形支承，具有稳定性的同时，更好地保证测斜管的中心与管棚管中心相重合，提高埋设质量；安装时不需考虑平面安装角度。
进一步地，本发明定位环由两个定位环块组成，方便安装。
进一步地，本发明通过设置扭转弹簧，可以减少安装工作量，方便操作人员安装。
进一步地，本发明通过将螺丝孔设置在两个任意相邻的支承部中间，增大操作空间，方便操作人员拧紧螺母和螺丝。
进一步地，本发明通过设置橡胶防滑垫，防止定位环和测斜管发生相对滑动。
进一步地，本发明通过设置钢筋形成轨道，用于卡接一个支承部，可以固定测斜管的角度，防止其发生平面转动，利于测量。
本发明埋设方法简单，操作方便，利于提高测量精度。
【附图说明】
图1为本发明安装示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明平面示意图；
图4为本发明支承部剖面图；
图5为本发明连接部示意图。
其中，1—定位环，2—承托，3—滚珠，4—圆形钢片，5—压缩弹簧，6—支承部，7—螺丝孔，8—连接块，9—橡胶防滑垫，10—扭转弹簧，11—连接部，12—测斜管，13—管棚管，14—螺母，15—螺丝，16—钢筋。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。显然以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明权利要求的范围内。
参见图1至图5，本发明包括测斜管12和管棚管13，管棚管13为钢管。测斜管12上固定套接有定位环1，定位环1的外圆周上均匀设置若干个用于支承测斜管12的支承部6，支承部6的外端设置不锈钢的滚珠3；在测斜管12和定位环1安装到管棚管13内时，滚珠3与管棚管13之间为间隙配合，即支承部6的外切圆半径与管棚管13的内径相等。
支承部6为三个，长度相等，互成120°，沿定位环1外侧布置一周，且轴线指向圆心，形成等边三角形支承，具有稳定性的同时，使得测斜管12的中心与管棚管13中心相重合，保证埋设质量。同时，由于采用等边三角形支承，安装时不需考虑平面安装角度，测斜管12中心始终与管棚管13中心重合，有利于安装。
支承部6包括承托2、圆形钢片4和压缩弹簧5，其中，承托2两端开口且内端固定连接在定位环1上，滚珠3、圆形钢片4和压缩弹簧5均安装在承托2内，且压缩弹簧5一端连接在定位环1上，另一端连接在圆形钢片4一侧，圆形钢片4的另一侧和滚珠3相接；承托2外端的口部为渐缩式结构，滚珠3的直径大于承托2开口最外端直径，防止滚珠3掉出。
压缩弹簧5的刚度较大，保证其放置在管棚管13内时，滚珠3能自由滚动，减小埋设测斜管12过程中的摩擦力，方便人工推送测斜管12；同时滚珠3轻易不发生位移的现象，保证测斜管12和管棚管13的同心度。在一定压力下，圆形钢片4和压缩弹簧5也能给滚珠3提供一定量的伸缩量，使得测斜管12能顺利通过管棚管13内的凹凸不平处。
定位环1包括均为弧形的第一定位环块和第二定位环块，其中，第一定位环块的一侧通过若干个连接部11和第二定位环块的一侧相铰接，其中连接部11包括连接块8和设置在连接块8内的扭转弹簧10，扭转弹簧10的两端伸出连接块8外且分别与第一定位环块和第二定位环块相连。第一定位环块另一侧和第二定位环块另一侧的外壁面上设置若干对螺丝孔7，第一定位环块与第二定位环块通过配套的螺母14和螺丝15固定相连，螺丝孔7与螺母14和螺丝15配合以锁紧定位环，且螺母14和螺丝15方便拆卸。选定安装位置后，只需掰开定位环1，在合适位置放置本发明装置，依靠连接部11内扭转弹簧10的咬合力即可初步固定本装置。然后在螺丝孔7处拧紧螺母14和螺丝15便可完成本装置的安装固定。扭转弹簧10的使用，可以减少安装本装置的工作量，方便操作人员安装。
第一定位环块的弧长为150°；螺丝孔7的平面位置位于两个任意相邻的支承部6中间，因此螺丝孔7和连接部11不在平面一条直线上，两者与测斜管12中心连线的平面夹角为150°，这样设置可以增大操作空间，方便操作人员拧紧螺母14和螺丝15。
如图2所示，本发明定位环1上可以设置两对螺丝孔7和两个连接部11，都沿测斜管12轴线方向纵向布置。螺丝孔7和连接部11的数量可根据具体情况增减。
定位环1内侧设有橡胶防滑垫9，防止定位环1和测斜管12发生相对滑动，橡胶防滑垫9在螺丝孔7和连接部11处断开。橡胶防滑垫9的内径略小于测斜管12的外径，形成过盈配合，并套装在定位环1上，以增强测斜管12与定位环1间的摩擦力。再通过定位环1上的螺丝孔7将测斜管12锁紧，防止测斜管12与定位环1发生相对滑动。
管棚管13的内壁上设置有两条平行于其轴线的钢筋16，形成用于卡接一个承托2或滚珠3的轨道。将多个本发明固定装置安装在测斜管12的合适位置处，其中钢筋16形成的轨道位于最后一个固定装置中任意一个支承部6的两侧，防止测斜管12安装后，发生平面转动，保证测量时测斜管12中的一对导槽竖直向下。
本发明主要的工作过程及原理：
在管棚管13打设之后，进行测斜管12的埋设。
(1)初步固定：将本装置定位环1掰开，放置在第一节测斜管12的合适位置。然后通过连接部11内扭转弹簧8的咬合力即可完成初步固定工作。
(2)锁紧装置：将配套的螺丝15穿过螺丝孔7，然后用配套的螺母14拧紧，将定位环1锁紧在测斜管12上，防止测斜管12与定位环1发生相对滑动。
(3)开始埋设：将固定有定位环1的第一节测斜管12采用人工推送的方式埋入管棚管13。在埋设时，应将第一节测斜管12的中心与管棚管13的中心大致重合，方便推送。同时，调整测斜管12角度，使得测斜管12中的其中一对导槽竖直向下。
(4)接长和安装：在第一节测斜管12埋设后，在其尾部接长测斜管12；同时，在接长的测斜管12合适位置处安装本装置定位环1；继续埋设。
(5)重复上述第(4)步过程，直到测斜管12达到埋设深度。
(6)焊接细钢筋：在管棚管13上沿其轴线焊接两条钢筋16，钢筋16分别位于最后一个固定装置其中一个支承部6的两侧，防止测斜管12发生平面转动。
在测斜管12的埋设过程中，由于安装了本装置，使得测斜管12与管棚管13之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，有利于测斜管12的埋设；同时，本发明的应用可以固定测斜管12的位置，保证埋设质量，增加测量精度。
本发明还具有以下优点：
1.有利于埋设。本发明提供的装置的支承部6由承托2、滚珠3、圆形钢片4和压缩弹簧5组成，滚珠3使得滑动摩擦变为滚动摩擦，同时，承托2、圆形钢片3和压缩弹簧5可以使得支承部6带有一定量的伸缩，有利于人工推送，使得测斜管能顺利到达指定长度。
2.保证埋设质量。本发明提供的装置采用等边三角形支承，使得测斜管12中心与管棚管13中心重合，保证测斜管12埋设质量，增加其测量精度；此外，本发明提供的埋设方法中焊接在管棚管13上的两根钢筋16可以固定测斜管12的角度，防止其发生平面转动。
3.安装的便捷性。本发明提供的装置采用等边三角形支承，安装时不需考虑平面安装角度；此外，考虑到操作的方便性，本发明提供的装置在连接部内设置了扭转弹簧10，依靠扭转弹簧10的咬合力即可初步固定装置，然后在螺丝孔7处拧紧螺母14和螺丝15即可固定装置。
4.支承的稳定性。本发明提供的装置采用三角形支承，三角形具有稳定性。

Claims (10)

1.一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：包括能够套接在测斜管(12)的定位环(1)，定位环(1)的外圆周上均匀设置若干个支承部(6)，支承部(6)的外端设置滚珠(3)；在测斜管(12)和定位环(1)安装到管棚管(13)内时，滚珠(3)与管棚管(13)之间为间隙配合。
2.根据权利要求1所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：支承部(6)包括承托(2)、圆形钢片(4)和压缩弹簧(5)，其中，承托(2)两端开口且内端固定连接在定位环(1)上，滚珠(3)、圆形钢片(4)和压缩弹簧(5)均安装在承托(2)内，且压缩弹簧(5)一端连接在定位环(1)上，另一端连接在圆形钢片(4)一侧，圆形钢片(4)的另一侧和滚珠(3)相接；承托(2)外端的口部为渐缩式结构，滚珠(3)的直径大于承托(2)开口最外端直径。
3.根据权利要求1所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：支承部(6)为三个。
4.根据权利要求1所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：定位环(1)包括均为弧形的第一定位环块和第二定位环块，其中，第一定位环块的一侧能够和第二定位环块的一侧相铰接，第一定位环块的另一侧能够和第二定位环块的另一侧固定相接。
5.根据权利要求4所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：第一定位环块通过若干个连接部(11)与第二定位环块相铰接，其中连接部(11)包括连接块(8)和设置在连接块(8)内的扭转弹簧(10)，扭转弹簧(10)的两端伸出连接块(8)外且分别与第一定位环块和第二定位环块相连。
6.根据权利要求4所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：第一定位环块和第二定位环块的外侧面上设置若干对螺丝孔(7)，第一定位环块通过配套的螺母(14)和螺丝(15)与第二定位环块固定相连。
7.根据权利要求6所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：第一定位环块的弧长为150°；螺丝孔(7)位于两个任意相邻的支承部(6)中间。
8.根据权利要求1所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：定位环(1)内侧设有橡胶防滑垫(9)，且橡胶防滑垫(9)和测斜管(12)之间为过盈配合。
9.根据权利要求1所述的一种隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置，其特征在于：管棚管(13)的内壁上设置有两条平行于其轴线的钢筋(16)，形成用于卡接一个支承部(6)的轨道。
10.利用权利要求1所述隧道管棚测斜管的埋设和居中固定装置进行的隧道管棚测斜管的埋设和居中固定方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在管棚管(13)打设后，将一个定位环(1)套接在第一节测斜管(12)上并锁紧固定；
步骤二：将固定有定位环(1)的第一节测斜管(12)通过滚珠(3)滚动推送到管棚管(13)内，调整测斜管(12)角度，使得测斜管(12)中的一对导槽竖直向下；
步骤三：在第一节测斜管(12)的尾部接上套有定位环(1)的第二节测斜管(12)，进行接长，重复步骤二，直到测斜管(12)达到埋设深度，完成隧道管棚测斜管的埋设和居中固定。
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