CN110043266B - 一种直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法 - Google Patents

一种直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法，所采用的仪器包括滑动轨道模块，移动滑尺模块，固定模块和固定挡板；移动滑尺模块包括带有刻度面板的滑尺主体、滑动凹槽和弹簧‑球装置，滑尺主体置于滑动轨道模块内；直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法如下：在盾构隧道现场施工中选取管片拼装完成后的测量点进行测量；盾尾间隙测量前，推动拉杆手柄让仪器归零；将移动滑尺模块带刻度面板一侧紧贴测量点的管片前端面，同时将移动滑尺模块末端紧贴盾壳内壁，移动拉杆手柄，固定挡板随着移动滑尺模块移动，当固定挡板与管片外壁紧贴且无法拉动时，此时的弹簧‑球装置固定在波浪形卡槽内，盾尾间隙测量完成。

Description

一种直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法
技术领域
本发明属于盾构隧道施工技术领域，涉及一种直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法。
背景技术
近年来随着我国城市轨道交通快速发展，盾构法由于其诸多优点越来越多的应用于城市隧道建设中。在盾构隧道施工中，盾构机通过控制油缸千斤顶行程来控制掘进方向，而实际盾构掘进施工中，盾构掘进会有一定的偏差，常常造成盾尾间隙发生变化，盾尾间隙过小时，容易造成盾尾刷拖拉管片外壁造成管片错台或破损，盾尾刷磨损严重时，又会破坏盾尾密封系统，从而出现一系列的工程问题。因此，快速准确实时的测量盾尾间隙，对于盾构隧道施工的质量和进度有重要的意义。
目前施工现场主流使用的盾尾间隙测量方式还是以人工测量为主，虽然也有一些新的技术和测量方式，但在实际工程中难以应用，例如一种激光测距装置，该装置是将激光测距器固定在管片拼装机上，管片拼装机转动时带动激光测距器移动至盾壳内已经拼装好管片位置，通过测量激光测距器到管片内壁的径向距离，然后管片拼装机移动到盾壳内未拼装管片位置，测量激光测距器到尾盾内壁的径向距离，两者距离之间的差值再减去管片厚度即为盾尾间隙。但是，由于管片拼装机没有合适的安装激光测距器的位置，难以保证测量所得到的激光测距器到尾盾内壁的距离和激光测距器到管片内壁的距离沿径向方向测量，激光测距器本身也存在测量误差,所以最终计算获得的盾尾间隙值误差较大；另一个例子为一种间隙自动测距装置(CN108613632.A)，该装置固定在盾壳内壁，利用弹簧和激光测距等组装，通过简单计算可以得到盾尾间隙，但在管片拼装中容易损坏，同时面对复杂地质条件时，该仪器也难以发挥作用，例如在地下水较多的地层中，隧道拱底积水较多，且伴有有很多泥沙，激光测距装置就难以测量隧道拱底处的盾尾间隙。
盾构隧道掘进施工中，测量盾尾间隙常用的方法是土木工程师使用50cm的普通钢尺测量“米”字型八个位置的管片内壁厚度减去管片厚度就得到盾尾间隙，人工手持普通钢尺测量误差较大且在测量中极不方便，由此存在许多的安全隐患，同时普通测量钢尺在使用中由于不方便读数或隧道拱底泥水较多等原因都会造成误差较大的问题，基于以上问题设计了一种便于人工手持的测量盾尾间隙的多功能仪器，可以明显提高测量精度、减小误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以精确测量盾构隧道盾尾间隙的仪器在此基础上给出测量方法，用于解决目前盾构隧道施工中技术人员人工测量盾尾间隙的测量误差大及在复杂地质条件下电子类装置不适用的问题，同时能够提高作业效率。本发明的技术方案如下：
一种直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法，所采用的仪器包括滑动轨道模块，移动滑尺模块，固定模块和固定挡板(4)；其特征在于，
滑动轨道模块包括固定凹槽(8)和滑动轨道(13)；
移动滑尺模块包括带有刻度面板(10)的滑尺主体、滑动凹槽(7)和弹簧-球装置，滑尺主体置于滑动轨道模块内，滑动凹槽(7)与滑动轨道相匹配，用以滑动定位；滑尺主体的一端为末端，另一端为与拉杆手柄(1)相连的前端，前端的0刻度处设置有用以防止移动滑尺模块与滑动轨道模块脱离的凸格(2)；
固定模块包括波浪形卡槽(6)和弹簧-球装置，波浪形移动卡槽(6)嵌在滑动轨道模块的两侧固定凹槽(8)的内侧，在滑尺主体上设置有弹簧-球装置，弹簧-球装置包括两排压缩弹簧，每排弹簧靠内侧的端部为固定端，与滑尺主体固定连接，靠外侧的一端通过小球与波浪形移动卡槽(6)相接触，两排压缩弹簧用以在滑尺主体移动时固定移动滑尺模块；
固定挡板(4)垂直固定在滑尺主体的末端，并随移动滑尺模块来回滑动，用以在测量盾尾间隙时与管片外壁相接触。
直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法如下：
(1)在盾构隧道现场施工中选取管片拼装完成后的测量点进行测量；
(2)盾尾间隙测量前，推动拉杆手柄让仪器归零，准备测量；
(3)将移动滑尺模块带刻度面板一侧紧贴测量点的管片前端面，同时将移动滑尺模块末端紧贴盾壳内壁，移动拉杆手柄，固定挡板随着移动滑尺模块移动，当固定挡板与管片外壁紧贴且无法拉动时，此时的弹簧-球装置固定在波浪形卡槽内，盾尾间隙测量完成。
本发明主要用来测量盾构隧道盾尾间隙，与现有技术相比本发明具有如下优点：
1.测量仪器构造简单，不易损坏，成本较低且使用方便易操作；
2.测量结果准确，可以针对不同的复杂地质条件，尤其在地下水丰富的地区，此时隧道拱底位置电子仪器难以发挥其作用，普通直尺也会面临读数困难甚至无法读数等问题；本仪器以可克服以上问题且测量结果准确；
3.读数方便，可以在移动滑板起始端直接进行读数，工作效率高读数不易出错；
4.同时本发明主要用于盾尾间隙测量，但不仅限于此，在空间较小不易测量的其他情况，本发明也能发挥其优良的性能。
附图说明
图1是盾构隧道盾壳-管片示意图
图中标号说明：①②③④⑤⑥⑦⑧—测点。
图2是发明仪器整体透视图
图中标号说明：1—拉杆手柄；2—凸格；3—铰接活动挡杆；4—固定挡板；5—铰接接头；6—波浪形卡槽；7—滑动凹槽；8—固定凹槽；9—弹簧—球孔；10—数字刻度面板；11—弹簧；12—小球；13—滑动轨道。
图3是移动滑尺模块示意图
图中标号说明：1—拉杆手柄；2—凸格；8—固定凹槽；9—弹簧-球孔；10—数字刻度面板。
图4是滑动轨道模块示意图
图中标号说明：7—滑动凹槽；13—滑动轨道。
图5是固定模块工作示意图
图中标号说明：6—波浪形卡槽；11—弹簧；12—小球。
图6是铰接活动挡杆模块示意图
图中标号说明：1—铰接活动挡杆；5—铰接接头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
现结合上述各附图，提出一种多功能精确测量盾构隧道盾尾间隙的仪器的实施实例。
如图2所示，本发明是一种精确测量盾构隧道盾尾间隙的仪器主要构件包括：移动滑尺模块(图3)，滑动轨道模块(图4)，固定模块(图5),铰接活动挡杆模块(图6),固定挡板4。
其中移动滑尺模块(图3)主要由拉杆手柄1、凸格2、滑动凹槽7、弹簧-球孔9、量程50cm数字刻度面板10构成；拉杆手柄1则是方便来回移动滑尺(图3)，凸格2作用防止移动滑尺模块(图3)与滑动轨道模块(图4)脱离，滑动凹槽7作用是与滑动轨道模块(图4)滑动轨道13连接便于移动滑尺模块(图3)来回滑动，弹簧-球孔9主要是固定弹簧11和小球12，数字刻度面板10作用是用来读数；
滑动轨道模块(图4)主要由两侧固定凹槽8和滑动轨道13构成，两侧固定凹槽8作用是嵌入波浪形移动卡槽6和固定移动滑尺模块(图3)；滑动轨道13作用是便于移动滑尺来回移动；
固定模块(图5)主要由波浪形卡槽6、弹簧11、小球12构成，弹簧11、小球12通过焊接方式连接为一个整体内置于弹簧-球孔9中；波浪形卡槽6嵌入在滑动轨道板两侧固定凹槽8内，作用是弹簧-球滑动的轨道，弹簧11和小球12构成弹簧-球装置，主要作用是滑尺移动时通过伸缩来固定移动滑尺模块(图3)；
铰接活动挡杆模块(图6)主要由铰接接头5和两侧铰接活动挡杠3构成；铰接接头5固定在两侧固定凹槽8上，两侧铰接活动挡杠3通过铰接接头5销钉连接；使用时两侧铰接活动挡杠3与固定凹槽8垂直，作用是与被测量物接触，用来固定滑动轨道模块(图3)。
固定挡板4通过焊接方式固定在移动滑尺模块(图3)末端，随移动滑尺模块(图3)来回滑动，主要作用是测量盾尾间隙时与管片外壁接触。
移动滑尺模块(图3)通过两侧固定凹槽8和滑动轨道13与滑动轨道模块(图4)连接作用；固定模块(图5)通过焊接方式固定在移动滑尺模块(图3)的数字刻度面板10上；铰接活动挡杆模块(图6)通过焊接方式固定在滑动轨道模块(图4)的两侧固定凹槽8上。
实例一：通过测量盾壳到管片外壁距离直接测量
一、在盾构隧道现场施工中为保证盾尾间隙测量的准确性一般根据“米”字形选取管片拼装完成后的八个测量点进行测量，测量点的布置位置如图1所示，测量位置要求在上述测量点附近即可；考虑测量便利性，测量顺序可按照⑦—⑧—①—②—③—④—⑤—⑥的顺序进行测量；
二、如图2所示，盾尾间隙测量前，推动拉杆手柄1让仪器归零，准备测量；
三、简单以测点②为例进行说明，将移动滑尺模块(图3)带数字刻度面板10一侧紧贴测点②的管片前端面，同时将移动滑尺模块(图3)末端紧贴盾壳内壁，移动拉杆手柄1，固定挡板4随着移动滑尺模块(图3)移动，当固定挡板4与管片外壁紧贴且无法拉动时，此时的弹簧-球装置会固定在波浪形卡槽6内，盾尾间隙测量完成；
四、取下仪器，进行读数，移动滑尺模块(图3)起始端到滑动轨道模块(图4)起始端之间的距离即是盾尾间隙，将数据进行记录；
五、重复上述测量步骤依次对剩余的7个测量位置进行测量并记录盾尾间隙数据。
实例二：通过测量盾壳到管片内壁距离间接测量
一、本种测量方法，无需将测量仪器归零，移动拉杆手柄1，使固定挡板4远离滑动轨道模块(图4)末端；
二、同样以侧点②为例进行说明，将滑动轨道模块(图4)正面一侧紧贴测点②的管片前端面，滑动轨道模块(图4)末端紧贴盾壳内壁，推动拉杆手柄1，固定挡块4随着移动滑尺模块(图3)移动，当固定挡块4与管片内壁紧贴且无法拉动时，此时的弹簧—球装置会固定在波浪形卡槽6内，盾尾间隙测量完成；
三、取下仪器，进行读数，移动滑尺模块(图3)起始端到滑动轨道模块底板(图4)起始端之间的距离减去管片的厚度即为盾尾间隙，将数据进行记录；
四、重复上述测量步骤依次对剩余的7个测量位置进行测量并记录盾尾间隙数据。
以上介绍了两种测量盾尾间隙的方法，但对于铰接活动挡杆模块(图6)的使用并没有用到，铰接活动挡杆模块(图6)用来测量空间较小难以测量的情况下进行使用；使用时将铰接活动挡杆3升起(即是与固定凹槽8垂直)，使铰接活动挡杆3卡在被测量物一侧，推动拉杆手柄1使固定挡板顶在被测量物另一侧，此时移动滑尺模块(图3)读数即为被测量物的尺寸，在此就不再做详尽说明；本发明最大量程为50cm，但不限于此；可以根据实际需要具体确定所需尺寸，在此仅仅为了介绍一种该发明仪器的使用核心思想方法。

Claims (1)

1.一种直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法，所采用的仪器包括滑动轨道模块，移动滑尺模块，固定模块和固定挡板(4)；其特征在于，
滑动轨道模块包括固定凹槽(8)和滑动轨道(13)；
移动滑尺模块包括带有刻度面板(10)的滑尺主体、滑动凹槽(7)和弹簧-球装置，滑尺主体置于滑动轨道模块内，滑动凹槽(7)与滑动轨道相匹配，用以滑动定位；滑尺主体的一端为末端，另一端为与拉杆手柄(1)相连的前端，前端的0刻度处设置有用以防止移动滑尺模块与滑动轨道模块脱离的凸格(2)；
固定模块包括波浪形卡槽(6)和弹簧-球装置，波浪形移动卡槽(6)嵌在滑动轨道模块的两侧固定凹槽(8)的内侧，在滑尺主体上设置有弹簧-球装置，弹簧-球装置包括两排压缩弹簧，每排弹簧靠内侧的端部为固定端，与滑尺主体固定连接，靠外侧的一端通过小球与波浪形移动卡槽(6)相接触，两排压缩弹簧用以在滑尺主体移动时固定移动滑尺模块；
固定挡板(4)垂直固定在滑尺主体的末端，并随移动滑尺模块来回滑动，用以在测量盾尾间隙时与管片外壁相接触；
直接测量盾构隧道盾尾间隙的方法如下：
(1)在盾构隧道现场施工中选取管片拼装完成后的测量点进行测量；
(2)盾尾间隙测量前，推动拉杆手柄让仪器归零，准备测量；
(3)将移动滑尺模块带刻度面板一侧紧贴测量点的管片前端面，同时将移动滑尺模块末端紧贴盾壳内壁，移动拉杆手柄，固定挡板随着移动滑尺模块移动，当固定挡板与管片外壁紧贴且无法拉动时，此时的弹簧-球装置固定在波浪形卡槽内，盾尾间隙测量完成。
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