CN107990864A - 一种隧道截面测量方法及装置 - Google Patents

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李宁
李国伟
魏丽
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高燕燕
翟佳
张盛楠
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Abstract

本发明涉及隧道测量方法技术领域，尤其涉及一种隧道截面测量方法及装置。该测量方法包括以下步骤：在隧道待测段两端的相同侧分别架设隧道截面测量装置，其中，每个所述测量装置均包括拱桥，所述拱桥与该拱桥上方的拱壁平行；分别确定两个所述拱桥上的对应测量点，在两个所述对应测量点之间牵拉测量线，所述测量线与所述隧道的轴线平行；根据平行原理，分别计算所述测量线上多个位置对应的拱壁的凹凸偏差值；根据多个所述凹凸偏差值，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况。基于该测量方法提出了测量装置。该测量方法及装置能够快速直观的测量隧道截面偏差值，进而直观又全面的测量隧道拱壁截面情况、以及套拱的厚度。

Description

一种隧道截面测量方法及装置
技术领域
本发明涉及隧道测量方法技术领域，尤其涉及一种隧道截面测量方法及装置。
背景技术
隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分，其中，主体建筑物由洞身和洞门组成，在隧道洞身的顶部设有套拱。不论新建隧道还是旧隧道在加固衬砌套拱时都对套拱结构层的厚度有一定要求，因此，需要对隧道套拱的厚度进行测量。而现有的隧道套拱的厚度测量方法费时、费工，测得的结果既不直接又不全面。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种隧道截面测量方法及装置，能够快速直观的测量隧道截面偏差值，从而直观又全面的测量隧道套拱的厚度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧道截面测量方法，包括以下步骤：
在隧道待测段两端的相同侧分别架设隧道截面测量装置，其中，每个所述测量装置均包括拱桥，所述拱桥与该拱桥上方的拱壁平行；
分别确定两个所述拱桥上的对应测量点，在两个所述对应测量点之间牵拉测量线，所述测量线与所述隧道的轴线平行；
根据平行原理，分别计算所述测量线上多个位置对应的拱壁的凹凸偏差值；
根据多个所述凹凸偏差值，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况。
优选的，所述拱桥与该拱桥上方的拱壁平行，进一步包括：
两个所述拱桥上的任一测量点与该测量点上方的拱壁之间的距离均为预设测量值L。
优选的，所述根据平行原理，分别计算所述测量线上多个位置对应的拱壁的凹凸偏差值，进一步包括：
确定所述测量线上的多个待测点，获取每一所述待测点与其上方的所述拱壁之间的距离，以分别获取多个测量距离值；
将各个所述测量距离值分别与预设测量值比较，以分别确定多个所述凹凸偏差值。
优选的，所述根据多个所述凹凸偏差值，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况，进一步包括：
将同一条所述测量线上的多个所述凹凸偏差值设为一组凹凸偏差组，分别确定多条所述测量线，以分别获取多组所述凹凸偏差组；
根据多组所述凹凸偏差组，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况。
优选的，所述分别确定多条所述测量线，以分别获取多组所述凹凸偏差组，进一步包括：
分别确定两个所述拱桥上的多个对应测量点，每两个所述对应测量点之间牵拉测量线，每条所述测量线均与所述隧道的轴线平行；
分别确定每条所述测量线对应的各组所述凹凸偏差组。
优选的，该测量方法的具体测量步骤包括：
(1)沿所述隧道待测段上分别截取多个待测截面，在各个所述待测截面中任选三个截面，以确定依次排列的第一截面、第二截面和第三截面；
(2)在所述第一截面和第二截面的同一侧分别架设第一测量装置和第二测量装置，以获取所述第一测量装置和第二测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(3)在所述第一截面的另一侧架设第三测量装置，并将所述第一测量装置拆除并迁至所述第二截面的另一侧，以获取所述第三测量装置和迁移后的所述第一测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(4)将所述第三测量装置迁至所述第三截面上与所述第二测量装置相同的一侧，以获取所述第二测量装置和迁移后的所述第三测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(5)将所述第二测量装置迁至所述第三截面上与步骤(3)中所述的第一测量装置相同的一侧，以获取所述的第一测量装置和迁移后的所述第二测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(6)重复步骤(2)至步骤(5)，直至完成所述隧道待测段的所有拱壁的凹凸偏差情况。
本发明根据如上所述的测量方法提出了一种隧道截面测量装置，在隧道待测段两端的相同侧分别架设有该隧道截面测量装置，每个所述测量装置均包括拱桥和底座，每个所述拱桥分别架设于隧道的拱壁下方，且分别与该拱桥上方的拱壁平行，每个所述拱桥上分别可移动的设有卡箍，两个所述卡箍之间通过测量线连接，所述测量线与所述隧道的轴线平行；所述拱桥的两端分别连接有立杆，每个所述立杆分别通过所述底座竖直立在地面上。
优选的，所述立杆包括连接杆和至少一个调高杆，所述连接杆与底座连接，各个所述调高杆连接在所述连接杆和拱桥之间。
优选的，所述连接杆的两端分别沿轴向设有螺孔，所述调高杆的一端沿轴向设有螺孔，另一端沿轴向向外伸出有螺柱。
优选的，所述底座包括多个底杆，多个所述底杆的一端均连接在所述底座的轴心处，另一端分别沿径向向外伸出，所述底座的轴心处竖直向上伸出有丝杆。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的隧道截面测量方法包括以下步骤：在隧道待测段两端的相同侧分别架设隧道截面测量装置，其中，每个所述测量装置均包括拱桥，所述拱桥与该拱桥上方的拱壁平行；分别确定两个所述拱桥上的对应测量点，在两个所述对应测量点之间牵拉测量线，所述测量线与所述隧道的轴线平行；根据平行原理，分别计算所述测量线上多个位置对应的拱壁的凹凸偏差值；根据多个所述凹凸偏差值，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况。基于该测量方法提出了测量装置。本发明的测量方法和测量装置根据平行原理测出拱壁的凹凸偏差情况，从而能够快速直观的测量隧道截面偏差值，进而直观又全面的测量隧道拱壁截面情况、以及套拱的厚度。
附图说明
图1为本发明实施例的隧道截面测量方法的流程框架图；
图2为本发明实施例的隧道截面测量装置的安装示意图；
图3为本发明实施例的隧道截面测量装置的结构示意图；
图4为本发明实施例的拱桥的结构示意图；
图5为本发明实施例的卡套的剖视图；
图6为本发明实施例的卡套的俯视图；
图7为本发明实施例的连接杆的结构示意图；
图8为本发明实施例的调高杆的结构示意图；
图9为本发明实施例的底座的仰视图；
图10为本发明实施例的底座的正视图；
其中，100、拱壁；200、地面；300、测量装置；400、测量线；1、拱桥；2、隧道轴线；3、立杆；4、底座；5、螺杆；6、卡套；7、调高孔；8、连接杆；9、调高杆；10、螺孔；11、螺柱；12、底杆；13、丝杆；14、第一截面；15、第二截面；16、第三截面；17、第一测量装置；18、第二测量装置；19、第三测量装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种隧道截面测量方法并基于该方法提出了一种隧道截面测量装置300。该测量方法和测量装置 300根据平行原理测出拱壁100的凹凸偏差情况，从而能够快速直观的测量隧道截面偏差值，进而直观又全面的测量隧道拱壁100截面情况、以及套拱的厚度。
具体的，如图2所示，本实施例所述的隧道截面测量装置300以两个为一组，两个测量装置300分别架设在隧道内的任意一段洞顶的同一侧拱壁100的下方，从而将两个测量装置300之间的隧道拱顶视为待测段。换言之，本实施例中，在隧道待测段两端的相同侧分别架设有该测量装置300。
优选的，每个测量装置300均设有拱桥1，每个拱桥1分别架设于隧道的拱壁100下方，且分别与该拱桥1上方的拱壁100平行，两个拱桥1之间通过测量线400连接，测量线400与隧道轴线2平行，从而使得测量线400上的每一点与拱壁100之间的距离在理论上应当相等。本装置利用平行原理，将测量线400上的任一待测点与拱壁100 之间的距离定为一个测量距离值，将拱桥1与拱壁100之间的距离定为预设距离值，由于拱桥1与拱壁100之间平行，则拱桥1上的任一测量点与该测量点上方的拱壁100之间的预设距离值均相同，将上述的测量距离值与预设距离值相比，两者的差值即为凹凸偏差值，从而直观又全面的测量隧道拱壁100截面的凹凸情况，并能进一步计算出套拱的厚度。
为了便于灵活移动测量线400，且保证测量线400与隧道轴线2 平行，优选拱桥1上划分有刻度线，且每个拱桥1上分别可移动的设有卡箍，两个卡箍之间通过测量线400连接。
如图3所示，为了便于移动拱桥1，且确保拱桥1与拱壁100之间平行，优选拱桥1的两端分别连接有立杆3，每个立杆3分别通过底座 4竖直立在地面200上，在架设拱桥1时，根据垂直定理，只要保证拱桥1的投影穿过底座4轴心，即可确定立杆3相对于地面200垂直，进而确定拱桥1相对于隧道轴线2垂直，换言之，拱桥1处于隧道的任一个截面上。
如图4所示，本实施例的拱桥1两端分别竖直向下安装有螺杆5，以便通过螺杆5与立杆3竖直连接；优选在螺杆5上通过螺纹套装有卡套6，通过卡套6的高低，可以对拱桥1与立杆3之间的高度进行微调，从而在确定立杆3高度后，可以进一步微调拱桥1高度；具体的，如图5和图6所示，卡套6截面为矩形，也可以为圆形或椭圆形或多边形或其他形状，在卡套6的轴心处贯通设有调高孔7，卡套6通过调高孔7套装在螺杆5外，当螺杆5与立柱连接时，卡套6通过螺纹固定在螺杆5上，能对螺杆5与立杆3的连接点进行限位，从而限制拱桥1的安装高度。
本实施例中，由于拱桥1为一弧线结构，因此拱桥1的一端较高，而另一端较低，故而安装在拱桥1两端的立杆3高度并不相同，根据隧道拱壁100的形状可知，拱桥1靠近隧道轴线2的一端高于远离隧道轴线2的一端。具体的，本实施例中，每个立杆3均包括连接杆8和至少一个调高杆9，连接杆8与底座4连接，各个调高杆9逐次连接在连接杆8和拱桥1之间，根据立杆3所需高度，可以增加或减少连接杆8和拱桥1的螺杆5之间的调高杆9的数量。
如图7所示，连接杆8的两端分别沿轴向设有螺孔10，其中一端的螺孔10用于连接底座4上的丝杆13，另一端用于与调高杆9连接；如图8所示，调高杆9的一端沿轴向设有螺孔10，另一端沿轴向向外伸出有螺柱11，设有螺孔10的一端既可以与下一个调高杆9连接，也可以连接在拱桥1端部的螺杆5上，调高杆9的螺柱11通过螺纹套装在连接杆8的一个螺孔10内，即可完成立杆3的安装。
如图9所示，本实施例的底座4包括多个底杆12，多个底杆12 的一端均连接在底座4的轴心处，另一端分别沿径向向外伸出，优选多个底杆12的伸出端沿径向均布，以便于提高底座4的平衡性；如图 10所示，在底座4的轴心处竖直向上伸出有丝杆13，丝杆13可以与立杆3的连接杆8上的螺孔10连接，从而将立杆3竖直立在底座4上。
本实施例的隧道截面测量方法如图1所示，该测量方法包括以下步骤：
S1、在隧道待测段两端的相同侧分别架设如上的隧道截面测量装置300，并确保架设好的拱桥1的弧线线型与其上方的拱壁100的弧线线型平行。
S2、分别确定两个拱桥1上的对应测量点，在两个对应测量点之间牵拉测量线400，测量线400与隧道轴线2平行。
S3、根据平行原理，分别计算测量线400上多个位置对应的拱壁 100的凹凸偏差值。
S4、根据多个凹凸偏差值，确定待测段拱壁100的凹凸偏差情况。
步骤S1中，由于每个拱桥1均对应的与其上方的拱壁100平行，则两个拱桥1上的任一测量点与该测量点上方的拱壁100之间的距离均为预设测量值L，优选的，宜有100mm≤L≤200mm。
在步骤S1和S2的架设测量装置300时，还进一步包括：
S11、在隧道测量区段按隧道横断面安放底座4。
S12、根据隧道拱壁100的高度分别确定两个立杆3中调高杆9的数量，分别完成两个立杆3组装。
S13、在拱桥1两端的螺杆5上安装卡套6，将两个立杆3分别安装在两个螺杆5和两个底座4之间。
S14、同时移动立杆3和底座4以对拱桥1进行定位，并通过旋转卡套6微调拱桥1两端的高度，以使拱桥1与其上方的拱壁100平行。
S15、在定位后的底座4上压上配重，以防止底座4移动、或整个测试装置倾倒。
S16、将两个拱桥1上的卡箍移动至相同刻度，以使两个卡箍分别位于两个拱桥1上的相同位置，此时卡箍与拱桥1之间构成一个用于放置测量线400的凹槽，将测量线400的两端分别系上配重后搭在凹槽内，利用配重保持测量线400呈一条直线，且中间不会下凹，即保证测量线400与隧道轴线2的平行。
步骤S3中进一步包括：
S31、确定测量线400上的多个待测点，获取每一待测点与其上方的拱壁100之间的距离，以分别获取多个测量距离值。
S32、将各个测量距离值分别与预设测量值比较，以分别确定多个凹凸偏差值。
具体的，如图2所示，一条测量线400上的任一测量点的测量距离值为D，预设测量值为L，则该测量点的凹凸偏差值M＝D-L。
步骤S4进一步包括：
S41、将同一条测量线400上的多个凹凸偏差值设为一组凹凸偏差组，分别确定多条测量线400，以分别获取多组凹凸偏差组。
S42、根据多组凹凸偏差组，确定待测段拱壁100的凹凸偏差情况。
步骤S41进一步包括：
S411、分别确定两个拱桥1上的多个对应测量点，每两个对应测量点之间牵拉测量线400，每条测量线400均与隧道轴线2平行。
具体的，通过同步移动两个拱桥1上的卡箍，从而获取不同的测量线400，保证两个卡箍的刻度显示位置相同，则每条测量线400均与隧道轴线2平行。
S412、利用上述的测量方法分别确定每条测量线400对应的各组凹凸偏差组。
基于上述的测量方法，本实施例进一步提出了该测量方法的具体测量步骤，能实现成本节约、提高测量效率的技术效果。具体的，该测量方法的具体测量步骤包括：
(1)沿隧道待测段上分别截取多个待测截面，在各个待测截面中任选三个截面，以确定依次排列的第一截面14、第二截面15和第三截面16；
(2)在第一截面14和第二截面15的同一侧分别架设第一测量装置17和第二测量装置18，以获取第一测量装置17和第二测量装置18 之间的拱壁100凹凸偏差情况；
(3)在第一截面14的另一侧架设第三测量装置19，并将第一测量装置17拆除并迁至第二截面15的另一侧，以获取第三测量装置19 和迁移后的第一测量装置17之间的拱壁100凹凸偏差情况；
(4)将第三测量装置19迁至第三截面16上与第二测量装置18 相同的一侧，以获取第二测量装置18和迁移后的第三测量装置19之间的拱壁100凹凸偏差情况；
(5)将第二测量装置18迁至第三截面16上与步骤(3)中的第一测量装置17相同的一侧，以获取的第一测量装置17和迁移后的第二测量装置18之间的拱壁100凹凸偏差情况；
(6)重复步骤(2)至步骤(5)，直至完成隧道待测段的所有拱壁100的凹凸偏差情况。
综上所述，本实施例的隧道截面测量方法包括以下步骤：在隧道待测段两端的相同侧分别架设隧道截面测量装置300，其中，每个所述测量装置300均包括拱桥1，所述拱桥1与该拱桥1上方的拱壁100 平行；分别确定两个所述拱桥1上的对应测量点，在两个所述对应测量点之间牵拉测量线400，所述测量线400与所述隧道轴线2平行；根据平行原理，分别计算所述测量线400上多个位置对应的拱壁100的凹凸偏差值；根据多个所述凹凸偏差值，确定所述待测段拱壁100的凹凸偏差情况。基于该测量方法提出了测量装置300。该测量方法和测量装置300根据平行原理测出拱壁100的凹凸偏差情况，从而能够快速直观的测量隧道截面偏差值，进而直观又全面的测量隧道拱壁100 截面情况、以及套拱的厚度。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种隧道截面测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
在隧道待测段两端的相同侧分别架设隧道截面测量装置，其中，每个所述测量装置均包括拱桥，所述拱桥与该拱桥上方的拱壁平行；
分别确定两个所述拱桥上的对应测量点，在两个所述对应测量点之间牵拉测量线，所述测量线与所述隧道的轴线平行；
根据平行原理，分别计算所述测量线上多个位置对应的拱壁的凹凸偏差值；
根据多个所述凹凸偏差值，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述拱桥与该拱桥上方的拱壁平行，进一步包括：
两个所述拱桥上的任一测量点与该测量点上方的拱壁之间的距离均为预设测量值L。
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述根据平行原理，分别计算所述测量线上多个位置对应的拱壁的凹凸偏差值，进一步包括：
确定所述测量线上的多个待测点，获取每一所述待测点与其上方的所述拱壁之间的距离，以分别获取多个测量距离值；
将各个所述测量距离值分别与预设测量值比较，以分别确定多个所述凹凸偏差值。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述根据多个所述凹凸偏差值，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况，进一步包括：
将同一条所述测量线上的多个所述凹凸偏差值设为一组凹凸偏差组，分别确定多条所述测量线，以分别获取多组所述凹凸偏差组；
根据多组所述凹凸偏差组，确定所述待测段拱壁的凹凸偏差情况。
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述分别确定多条所述测量线，以分别获取多组所述凹凸偏差组，进一步包括：
分别确定两个所述拱桥上的多个对应测量点，每两个所述对应测量点之间牵拉测量线，每条所述测量线均与所述隧道的轴线平行；
分别确定每条所述测量线对应的各组所述凹凸偏差组。
6.根据权利要求1-5任一项所述的测量方法，其特征在于，其具体测量步骤包括：
(1)沿所述隧道待测段上分别截取多个待测截面，在各个所述待测截面中任选三个截面，以确定依次排列的第一截面、第二截面和第三截面；
(2)在所述第一截面和第二截面的同一侧分别架设第一测量装置和第二测量装置，以获取所述第一测量装置和第二测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(3)在所述第一截面的另一侧架设第三测量装置，并将所述第一测量装置拆除并迁至所述第二截面的另一侧，以获取所述第三测量装置和迁移后的所述第一测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(4)将所述第三测量装置迁至所述第三截面上与所述第二测量装置相同的一侧，以获取所述第二测量装置和迁移后的所述第三测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(5)将所述第二测量装置迁至所述第三截面上与步骤(3)中所述的第一测量装置相同的一侧，以获取所述的第一测量装置和迁移后的所述第二测量装置之间的拱壁凹凸偏差情况；
(6)重复步骤(2)至步骤(5)，直至完成所述隧道待测段的所有拱壁的凹凸偏差情况。
7.根据权利要求1-7任一项所述的测量方法提出的隧道截面测量装置，其特征在于，在隧道待测段两端的相同侧分别架设有该隧道截面测量装置，每个所述测量装置均包括拱桥和底座，每个所述拱桥分别架设于隧道的拱壁下方，且分别与该拱桥上方的拱壁平行，每个所述拱桥上分别可移动的设有卡箍，两个所述卡箍之间通过测量线连接，所述测量线与所述隧道的轴线平行；所述拱桥的两端分别连接有立杆，每个所述立杆分别通过所述底座竖直立在地面上。
8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述立杆包括连接杆和至少一个调高杆，所述连接杆与底座连接，各个所述调高杆连接在所述连接杆和拱桥之间。
9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述连接杆的两端分别沿轴向设有螺孔，所述调高杆的一端沿轴向设有螺孔，另一端沿轴向向外伸出有螺柱。
10.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述底座包括多个底杆，多个所述底杆的一端均连接在所述底座的轴心处，另一端分别沿径向向外伸出，所述底座的轴心处竖直向上伸出有丝杆。
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