CN109631838A - 一种铁路隧道变形监测点及埋设方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路隧道变形监测点,一种铁路隧道变形监测点,包括第一螺纹钢筋,第一螺纹钢筋用于固定安装在隧道围岩壁面径向开设的测点埋设孔内,第一螺纹钢筋通过锚固剂固定并与孔内围岩连接为一体;第一螺纹钢筋的外端部转动安装有第二螺纹钢筋,第二螺纹钢筋外部设置有保护盒,保护盒固定设置在初喷面和隧道围岩壁面之间;第二螺纹钢筋能绕其与第一螺纹钢筋的连接端转动,以旋进或旋出保护盒内。使用该监测点能避免其不至被破坏,能够连续真实的反映围岩变形情况,省去二次埋设监测点工序,减少人工成本和材料成本。

Description

一种铁路隧道变形监测点及埋设方法
技术领域
本发明属于铁路隧道施工技术领域,具体涉及一种铁路隧道变形监测点及埋设方法。
背景技术
在铁路隧道施工过程中,必须对隧道围岩开展拱顶沉降和净空收敛等变形监测,保证施工期间隧道内的安全。采用当前的埋设方法,监测点裸露在外,易被破坏。特别是采用钻爆法施工的铁路隧道,由于大型施工机械的碰撞和爆破飞石的打击,使得变形监测点很容易被破坏,不仅会造成监测数据中断,不能连续真实反映围岩变形,还会增加二次埋设监测点的难度,增加人工成本和材料成本,耗时耗能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种铁路隧道变形监测点及埋设方法,能够更好的保护变形监测点不至被破坏,能够连续真实的反映围岩变形情况,省去二次埋设监测点工序,减少人工成本和材料成本。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是,一种铁路隧道变形监测点,包括第一螺纹钢筋,第一螺纹钢筋用于固定安装在隧道围岩壁面径向开设的测点埋设孔内,第一螺纹钢筋通过锚固剂固定并与孔内围岩连接为一体;第一螺纹钢筋的外端部转动安装有第二螺纹钢筋,第二螺纹钢筋外部设置有保护盒,保护盒固定设置在初喷面和隧道围岩壁面之间;第二螺纹钢筋能绕其与第一螺纹钢筋的连接端转动,以旋进或旋出保护盒内。
进一步地,在第二螺纹钢筋的外端部安装有钢板,在钢板的侧面上安装有反射片。
进一步地,第一螺纹钢筋的端部安装有步进电机,且步进电机的转子与第一螺纹钢筋相垂直,第二螺纹钢筋的连接端开有与轴线垂直的安装孔,并通过该安装孔套设安装在转子上,第二螺纹钢筋随转子同步转动。
进一步地,保护盒相应旋出侧的侧壁为可拆卸结构。
进一步地,第二螺纹钢筋绕其与第一螺纹钢筋的连接端转动角度为30°—90°。
本发明还公开了一种用于铁路隧道变形监测点的埋设方法,具体埋设方法如下:
步骤一、在隧道围岩壁面设计位置径向钻孔到设计深度,得测点埋设孔;
步骤二、在测点埋设孔内填入锚固剂,然后插入第一螺纹钢筋,并由锚固剂固定,使其与孔内围岩连接为一体;在第一螺纹钢筋的外端部转动安装第二螺纹钢筋,在第二螺纹钢筋外部设置保护盒,第二螺纹钢筋能绕其与第一螺纹钢筋的连接端转动,以旋进或旋出保护盒内;
步骤三、在第二螺纹钢筋的外端部安装钢板,在钢板的侧面上安装有反射片,且在第二螺纹钢筋旋出钢保护盒时,反射片朝向掌子面后方;
步骤四、对隧道围岩壁面进行初喷,并使保护盒固定设置在初喷面和隧道围岩壁面之间;凿开保护盒位置处的初喷面,使保护盒裸露在外。
进一步地,该测点埋设孔的个数为1、3、5或7个,且其中一个孔位于隧道拱顶,其他的孔均等位于隧道两侧,且两侧的孔的位置相对应。
进一步地,该第一螺纹钢筋的端部安装有步进电机,且步进电机的转子与第一螺纹钢筋相垂直,第二螺纹钢筋的连接端开有与轴线垂直的安装孔,并通过该安装孔套设安装在转子上,第二螺纹钢筋随转子同步转动。
进一步地,该保护盒相应旋出侧的侧壁为可拆卸结构。
本发明还公开了一种铁路隧道变形的监测方法,采用上述的用于铁路隧道变形监测点的埋设方法,然后,将第二螺纹钢筋由钢保护盒内旋出,使第二螺纹钢筋的端部和钢板伸至隧道内,且反射片朝向掌子面后方,在测点埋设孔后10-30m范围内架设全站仪;
当用于监测隧道拱顶沉降时,具体如下:测点埋设孔开设于隧道拱顶,由全站仪测出反射片中心的高程,作为初始值;再次监测时,重复上述监测,得出此时反射片中心的高程,减去初始值,得出该段时间内隧道拱顶沉降值;每次测量时,均与上一测量值相减,得出对应时间段内的沉降值;将最终监测值与初始值相减,得对应时间段内的累计沉降值;
当用于监测隧道净空收敛时,具体如下:全站仪测量出隧道两侧对应位置处的两反射片中心间的距离,作为初始值;再次监测时,重复上述方法,测出上一对应位置处的两反射片中心间的距离,与初始值相减,得出的值为该段时间内的变形量;每次测量时,均与上一测量值相减,得出对应时间段内的变形量;将最终监测值与初始值相减,得对应时间段内的累计变形量。
本发明一种铁路隧道变形监测点及埋设方法具有如下优点:1.可以有效的防护监测点不至于被大型施工机械和爆破飞石的破坏。
2.由于监测点可以在读数完毕之后,通过步进电机转动,带动监测点转入初支内,可以不被破坏,从而省去二次埋设监测点工序,减少人工成本和材料成本。
3.通过步进电机控制器可以精确控制步进电机转子来回转动角度,保证每次测量时,监测点在同一位置,可以保证监测数据的精确性和准确性。
4.通过步进电机控制器的控制,可以提高隧道施工监测的自动化程度。
5.本发明的方法简单可行,实用性较强,效果良好。
附图说明
图1是本发明中的铁路隧道变形监测点的监测装置结构示意图。
图2是本发明中第二螺纹钢筋与步进电机连接的示意图。
1.测点埋设孔;2.第一螺纹钢筋;3.钢保护盒;4.第二螺纹钢筋;5.步进电机;6.钢板;7.反射片;8.盖子;9.围岩壁面;10.初喷面;11.转子;12.控制器。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明中的一种铁路隧道变形监测点做进一步的说明,如图1所示,包括第一螺纹钢筋2,第一螺纹钢筋2用于固定安装在隧道围岩壁面径向开设的测点埋设孔1内,第一螺纹钢筋2通过锚固剂固定并与孔内围岩连接为一体;第一螺纹钢筋2的外端部转动安装有第二螺纹钢筋4,第二螺纹钢筋4外部设置有保护盒3,保护盒3固定设置在初喷面10和隧道围岩壁面9之间;第二螺纹钢筋4能绕其与第一螺纹钢筋2的连接端转动,以旋进或旋出保护盒3内。保护盒3选用钢材质。
在第二螺纹钢筋4的外端部安装有钢板6,在钢板6的侧面上安装有反射片7。钢板6可选择正方形或者圆形,正方形的边长为4cm、厚为0.5cm。
如图2所示,第一螺纹钢筋2的端部安装有步进电机5,且步进电机5的转子11与第一螺纹钢筋2相垂直,第二螺纹钢筋4的连接端开有与轴线垂直的安装孔,并通过该安装孔套设安装在转子11上,第二螺纹钢筋4随转子11同步转动。第二螺纹钢筋4的端部钻孔,孔径与转子11的直径相匹配,将转子11插入钻孔中,并用螺栓固定。
步进电机5的导线穿出钢保护盒3,穿入PVC管中,引到隧道两侧拱脚位置的操作盒内,操作盒内用于放置控制器12,导线与控制器12连接,采用直流电供电。
监测时,保护盒3相应旋出侧的侧壁为可拆卸结构。为便于将第二螺纹钢筋4旋出,通过盖于钢保护盒3上的盖子8实现开合。盖子8朝向初喷面,在需第二螺纹钢筋4旋出时,揭开盖子8。监测结束后,盖上盖子8,不需要再覆盖保护盒3。
为实现将钢保护盒3固定于初喷面和围岩间,在钢保护盒3的外侧连接有固定柱,固定柱用于固定于初喷面8。
第二螺纹钢筋4绕其与第一螺纹钢筋2的连接端转动角度为30°—90°。在这样的设置下,一是方便第二螺纹钢筋2的收纳,另外也能实现第二螺纹钢筋转动时,露出到初喷面外侧,从而方便监测。
上述铁路隧道变形监测点的埋设方法具体如下:
步骤一、采用直径20mm手持钻在隧道围岩壁面9设计位置径向钻孔到设计深度,得测点埋设孔1;如测点埋设孔的长度可设置为20cm,初喷面的厚度为30cm,钢保护盒3的长度为20cm,宽度为10cm,第二螺纹钢筋4的长度为15cm;也可以采用其他的规格;测点埋设孔1的个数为1、3、5或7个,且其中一个孔位于隧道拱顶,其他的孔均等位于隧道两侧,且两侧的孔的位置相对应。
步骤二、在测点埋设孔1内填入锚固剂,然后插入第一螺纹钢筋2,并由锚固剂固定,使其与孔内围岩连接为一体;在第一螺纹钢筋2的外端部转动安装第二螺纹钢筋4,在第二螺纹钢筋4外部设置保护盒3,第二螺纹钢筋4能绕其与第一螺纹钢筋2的连接端转动,以旋进或旋出保护盒3内;第一螺纹钢筋2的端部安装有步进电机5,且步进电机5的转子11与第一螺纹钢筋2相垂直,第二螺纹钢筋4的连接端开有与轴线垂直的安装孔,并通过该安装孔套设安装在转子11上,第二螺纹钢筋4随转子11同步转动。
步骤三、在第二螺纹钢筋4的外端部安装钢板6,在钢板6的侧面上安装有反射片7,且在第二螺纹钢筋4旋出钢保护盒3时,反射片7朝向掌子面后方;保护盒3相应旋出侧的侧壁为可拆卸结构。
步骤四、对隧道围岩壁面进行初喷,并使保护盒3固定设置在初喷面10和隧道围岩壁面9之间;凿开保护盒3位置处的初喷面10,使保护盒3裸露在外。
采用本发明中铁路隧道变形监测点,孔周围围岩发生位移变化时,使得第一根螺纹钢筋2径向或者轴向发生位移变化,使得第二根螺纹钢筋4的径向或者轴向发生相应的位移变化,通过测量第二螺纹钢筋4的位移变化,得出测点埋设孔1内的变化。
根据测量需要,测点埋设孔1的个数开设为1、3、5或7个,且其中一个孔位于隧道拱顶,其他的孔均等位于隧道两侧,且两侧的孔的位置相对应。
当用于一种铁路隧道变形监测时,监测方法如下,采用上述的用于铁路隧道变形监测点的埋设方法,然后,将第二螺纹钢筋4由钢保护盒3内旋出,使第二螺纹钢筋4的端部和钢板6伸至隧道内,且反射片7朝向掌子面后方,在测点埋设孔1后10-30m范围内架设全站仪;
当用于监测隧道拱顶沉降时,具体如下:测点埋设孔1开设于隧道拱顶,由全站仪测出反射片7中心的高程,作为初始值;再次监测时,重复上述监测,得出此时反射片7中心的高程,减去初始值,得出该段时间内隧道拱顶沉降值;每次测量时,均与上一测量值相减,得出对应时间段内的沉降值;将最终监测值与初始值相减,得对应时间段内的累计沉降值。
当用于监测隧道净空收敛时,具体如下:全站仪测量出隧道两侧对应位置处的两反射片7中心间的距离,作为初始值;再次监测时,重复上述方法,测出上一对应位置处的两反射片7中心间的距离,与初始值相减,得出的值为该段时间内的变形量;每次测量时,均与上一测量值相减,得出对应时间段内的变形量;将最终监测值与初始值相减,得对应时间段内的累计变形量。

Claims (10)

1.一种铁路隧道变形监测点,其特征在于,包括第一螺纹钢筋(2),所述第一螺纹钢筋(2)用于固定安装在隧道围岩壁面径向开设的测点埋设孔(1)内,所述第一螺纹钢筋(2)通过锚固剂固定并与孔内围岩连接为一体;
所述第一螺纹钢筋(2)的外端部转动安装有第二螺纹钢筋(4),所述第二螺纹钢筋(4)外部设置有保护盒(3),所述保护盒(3)固定设置在初喷面(10)和隧道围岩壁面(9)之间;所述第二螺纹钢筋(4)能绕其与第一螺纹钢筋(2)的连接端转动,以旋进或旋出所述保护盒(3)内。
2.根据权利要求1所述的一种铁路隧道变形监测点,其特征在于,在所述第二螺纹钢筋(4)的外端部安装有钢板(6),在所述钢板(6)的侧面上安装有反射片(7)。
3.根据权利要求2所述的一种铁路隧道变形监测点,其特征在于,所述第一螺纹钢筋(2)的端部安装有步进电机(5),且所述步进电机(5)的转子(11)与所述第一螺纹钢筋(2)相垂直,所述第二螺纹钢筋(4)的连接端开有与轴线垂直的安装孔,并通过该安装孔套设安装在所述转子(11)上,所述第二螺纹钢筋(4)随所述转子(11)同步转动。
4.根据权利要求3所述的一种铁路隧道变形监测点,其特征在于,所述保护盒(3)相应旋出侧的侧壁为可拆卸结构。
5.根据权利要求4所述的一种铁路隧道变形监测点,其特征在于,所述第二螺纹钢筋(4)绕其与第一螺纹钢筋(2)的连接端转动角度为30°—90°。
6.一种用于铁路隧道变形监测点的埋设方法,其特征在于,具体埋设方法如下:
步骤一、在隧道围岩壁面(9)设计位置径向钻孔到设计深度,得测点埋设孔(1);
步骤二、在所述测点埋设孔(1)内填入锚固剂,然后插入第一螺纹钢筋(2),并由锚固剂固定,使其与孔内围岩连接为一体;在所述第一螺纹钢筋(2)的外端部转动安装第二螺纹钢筋(4),在所述第二螺纹钢筋(4)外部设置保护盒(3),所述第二螺纹钢筋(4)能绕其与第一螺纹钢筋(2)的连接端转动,以旋进或旋出所述保护盒(3)内;
步骤三、在所述第二螺纹钢筋(4)的外端部安装钢板(6),在所述钢板(6)的侧面上安装有反射片(7),且在所述第二螺纹钢筋(4)旋出钢保护盒(3)时,所述反射片(7)朝向掌子面后方;
步骤四、对隧道围岩壁面进行初喷,并使所述保护盒(3)固定设置在初喷面(10)和隧道围岩壁面(9)之间;凿开所述保护盒(3)位置处的初喷面(10),使所述保护盒(3)裸露在外。
7.根据权利要求6所述的一种用于铁路隧道变形监测点的埋设方法,其特征在于,所述测点埋设孔(1)的个数为1、3、5或7个,且其中一个孔位于隧道拱顶,其他的孔均等位于隧道两侧,且两侧的孔的位置相对应。
8.根据权利要求6或7所述的一种用于铁路隧道变形监测点的埋设方法,其特征在于,所述第一螺纹钢筋(2)的端部安装有步进电机(5),且所述步进电机(5)的转子(11)与所述第一螺纹钢筋(2)相垂直,所述第二螺纹钢筋(4)的连接端开有与轴线垂直的安装孔,并通过该安装孔套设安装在所述转子(11)上,所述第二螺纹钢筋(4)随所述转子(11)同步转动。
9.根据权利要求8所述的一种用于铁路隧道变形监测点的埋设方法,其特征在于,所述保护盒(3)相应旋出侧的侧壁为可拆卸结构。
10.一种铁路隧道变形的监测方法,其特征在于,采用权利要求1-5中任一项所述的铁路隧道变形监测点,将所述第二螺纹钢筋(4)由钢保护盒(3)内旋出,使所述第二螺纹钢筋(4)的端部和钢板(6)伸至隧道内,且所述反射片(7)朝向掌子面后方,在所述测点埋设孔(1)后10-30m范围内架设全站仪;
当用于监测隧道拱顶沉降时,具体如下:所述测点埋设孔(1)开设于隧道拱顶,由所述全站仪测出反射片(7)中心的高程,作为初始值;再次监测时,重复上述监测,得出此时反射片(7)中心的高程,减去初始值,得出该段时间内隧道拱顶沉降值;每次测量时,均与上一测量值相减,得出对应时间段内的沉降值;将最终监测值与初始值相减,得对应时间段内的累计沉降值;
当用于监测隧道净空收敛时,具体如下:全站仪测量出隧道两侧对应位置处的两反射片(7)中心间的距离,作为初始值;再次监测时,重复上述方法,测出上一对应位置处的两反射片(7)中心间的距离,与初始值相减,得出的值为该段时间内的变形量;每次测量时,均与上一测量值相减,得出对应时间段内的变形量;将最终监测值与初始值相减,得对应时间段内的累计变形量。
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