CN110686659B - 一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，包括沉降机构和外保护机构，沉降机构穿过路面层插入原土层中，外保护机构固定在路面层中并套设在沉降机构的外部，外保护机构的顶部设有防护压盖；本发明提高了测量效率和测量精度，降低了人工和时间成本。

Description

一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置

技术领域

本发明涉及一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，属于地表沉降监测技术领域。

背景技术

地铁线路一般结合城市道路网和客流流向情况沿城市主干道方向布设，不可避免的会经过城市市中心区。而城市中心区地铁线路一般为地下线路，且地下管线密布，因此，修建地铁隧道时将面临邻近既有地下管线施工的问题。

由于地铁隧道工程开挖扰动会导致周围地层沉降，进而导致地层中埋设的各种地下管线也会发生相应沉降，严重者会影响到地下管线的正常使用甚至造成重大灾难性结果。如因沉降过大造成煤气泄露、爆炸、水管爆裂形成水患，电缆断裂造成停电或通讯中断的情况。因此，在地铁隧道施工过程中，采用有效方法对受施工影响的地下管线进行可靠的沉降监测，对地下管线的安全控制至关重要。

传统的沉降测量，采用的是人工测量的方法，无法做到实时测量、连续测量，只能间隔一定的时间。这种测量方式效率低、精度差、人工和时间成本较高，不能做到实时、连续、动态的监测。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，提高了测量效率和测量精度，降低了人工和时间成本。

具体的技术方案如下：

一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，包括沉降机构和外保护机构，沉降机构穿过路面层插入原土层中，外保护机构固定在路面层中并套设在沉降机构的外部，外保护机构的顶部设有防护压盖。

进一步的，外保护机构包括正四棱柱结构的内护套，内护套的顶部同轴的设有上护套，上护套的内径大于内护套的内径，内护套的外部设有一圈外护套，外护套的外径与上护套的外径相等；外护套的顶部与上护套相连、且外护套的高度小于内护套的高度；

沉降机构穿设在内护套中，防护压盖压设在上护套上，外护套中竖直的设有一圈分隔板，分隔板的内侧为测试腔；分隔板的外侧为压接腔。

进一步的，内护套其中相对的两个侧壁上分别与测试腔连通的设有至少两个导向槽，导向槽竖直设置，导向槽的高度小于测试腔的高度；

内护套的外壁上贴合设有一个第一联动板，第一联动板上分别与每个导向槽对应的固定多个连接块，连接块穿过导向槽与贴合内护套内壁设置的第二联动板通过螺丝加以锁紧固定，使第一联动板和第二联动板可进行上下移动；第一联动板和第二联动板的高度大于导向槽的高度；

第一联动板的外壁上设有第一齿条；

测试腔中与第一联动板对应的设有至少一个测试齿轮，测试齿轮与第一联动板的第一齿条相啮合；

测试齿轮通过驱动轴可转动的固定在测试腔中，驱动轴与角度传感器相连接。

进一步的，沉降机构包括沉降钉，沉降钉通过连接机构与第二联动板相连接。

进一步的，连接机构包括下支撑环、第一压板、第二压板和上压环；

下支撑环焊接固定在沉降钉上，每个第二联动板上分别固定一个第一压板和第二压板，第一压板设置在第二压板的上方；

下支撑环上分别与每个第二联动板对应的设有多个外螺纹导向杆，外螺纹导向杆上设有限位平台，外螺纹导向杆穿过第二压板和第一压板、使第二压板压设在限位平台上，上压环包括套环，套环的外壁上设有一圈上压板，上压环套设在沉降钉上、使上压环穿过外螺纹导向杆压设在第一压板上，再通过螺母对外螺纹导向杆加以锁紧固定；

当沉降钉与内护套之间发生相对移动时，可通过连接机构带动第二联动板和第一联动板进行移动，从而使测试齿轮进行转动，角度传感器用于检测测试齿轮的旋转角度。

进一步的，压接腔中设有压接组件；压接组件包括竖直设置的推板，推板通过导轨可水平移动的设置在压接腔中，导轨上套设复位弹簧，复位弹簧压设在压接腔的外壁与推板之间，推板的外壁上设有多个插接端子，插接端子可移动的穿过压接腔；

推板的内壁上设有多个推块，每个推块对应设有一个导向块，导向块与推块的接触面为坡面，导向块通过推杆加以连接，推杆可上下移动的设置在压接腔中，推杆的顶部穿设在上护套中，推杆的顶部设有固定板，固定板可通过螺丝固定在压接腔的顶部；

导向块的厚度自上而下逐渐减小；

初始状态时，复位弹簧推动推板向内移动，使插接端子内陷在压接腔中，此时导向块的底部与推块相接触；

向下推动推杆使导向块竖直向下移动，导向块推动推块向前移动，即可使插接端子的端部穿过压接腔，再通过螺丝将固定板固定在压接腔的顶部。

进一步的，本发明的施工方法为：

1)破开路面层，将沉降钉插入原土层中、使下支撑环贴合原土层设置；

2)将外保护机构放入路面层中，使内护套的底部插入原土层中、且内护套的底部贴合原土层设置；

3)外保护机构放置过程中，外螺纹导向杆自下而上的穿过第二压板和第一压板、使第二压板压设在限位平台上，上压环套设在沉降钉上、使上压环穿过外螺纹导向杆压设在第一压板上，再通过螺母对外螺纹导向杆加以锁紧固定；

4)向下推动推杆使导向块竖直向下移动，导向块推动推块向前移动，即可使插接端子的端部穿过压接腔，再通过螺丝将固定板固定在压接腔的顶部；

5)将防护压盖固定在上护套的顶部。

本发明用于监测地表沉降状态，若地表发生沉降，则沉降钉与内护套之间发生相对移动时，可通过连接机构带动第二联动板和第一联动板进行移动，从而使测试齿轮进行转动，角度传感器用于检测测试齿轮的旋转角度；

角度传感器与集成了无线传输模块的控制器相连接，控制器通过无线传输模块将接受到的信息输送至服务器后，由服务器将信号传输至显示器加以显示。

本发明的有益效果为：

1)本发明将沉降钉的位移转换成旋转角度信号进行监测，操作更为便捷，提高了测量效率和测量精度；

2)本发明实现了自动化监测，降低了人工成本和时间成本；

3)压接组件进一步的增加了外保护机构与路面层之间连接的稳固性。

附图说明

图1为本发明安装状态时的剖视图；

图2为图1中外保护机构与沉降机构转配状态放大图；

图3为图2中的局部放大图。

附图标记

沉降机构1、外保护机构2、路面层3、原土层4、防护压盖5、连接机构6、压接组件7；

内护套101、上护套102、外护套103、分隔板104、测试腔105、压接腔106、导向槽107、第一联动板108、连接块109、第二联动板110、第一齿条111、测试齿轮112、驱动轴113；

沉降钉201；

下支撑环601、第一压板602、第二压板603、上压环604、外螺纹导向杆605、限位平台606、套环607、上压板608、螺母609；

推板701、导轨702、复位弹簧703、插接端子704、推块705、导向块706、推杆707、固定板708。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

如图所示一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，包括沉降机构1和外保护机构2，沉降机构穿过路面层3插入原土层4中，外保护机构固定在路面层中并套设在沉降机构的外部，外保护机构的顶部设有防护压盖5。

进一步的，外保护机构包括正四棱柱结构的内护套101，内护套的顶部同轴的设有上护套102，上护套的内径大于内护套的内径，内护套的外部设有一圈外护套103，外护套的外径与上护套的外径相等；外护套的顶部与上护套相连、且外护套的高度小于内护套的高度；

沉降机构穿设在内护套中，防护压盖压设在上护套上，外护套中竖直的设有一圈分隔板104，分隔板的内侧为测试腔105；分隔板的外侧为压接腔106。

进一步的，内护套其中相对的两个侧壁上分别与测试腔连通的设有至少两个导向槽107，导向槽竖直设置，导向槽的高度小于测试腔的高度；

内护套的外壁上贴合设有一个第一联动板108，第一联动板上分别与每个导向槽对应的固定多个连接块109，连接块穿过导向槽与贴合内护套内壁设置的第二联动板110通过螺丝加以锁紧固定，使第一联动板和第二联动板可进行上下移动；第一联动板和第二联动板的高度大于导向槽的高度；

第一联动板的外壁上设有第一齿条111；

测试腔中与第一联动板对应的设有至少一个测试齿轮112，测试齿轮与第一联动板的第一齿条相啮合；

测试齿轮通过驱动轴113可转动的固定在测试腔中，驱动轴与角度传感器相连接。

进一步的，沉降机构包括沉降钉201，沉降钉通过连接机构6与第二联动板相连接。

进一步的，连接机构包括下支撑环601、第一压板602、第二压板603和上压环604；

下支撑环焊接固定在沉降钉上，每个第二联动板上分别固定一个第一压板和第二压板，第一压板设置在第二压板的上方；

下支撑环上分别与每个第二联动板对应的设有多个外螺纹导向杆605，外螺纹导向杆上设有限位平台606，外螺纹导向杆穿过第二压板和第一压板、使第二压板压设在限位平台上，上压环包括套环607，套环的外壁上设有一圈上压板608，上压环套设在沉降钉上、使上压环穿过外螺纹导向杆压设在第一压板上，再通过螺母609对外螺纹导向杆加以锁紧固定；

当沉降钉与内护套之间发生相对移动时，可通过连接机构带动第二联动板和第一联动板进行移动，从而使测试齿轮进行转动，角度传感器用于检测测试齿轮的旋转角度。

进一步的，压接腔中设有压接组件7；压接组件包括竖直设置的推板701，推板通过导轨702可水平移动的设置在压接腔中，导轨上套设复位弹簧703，复位弹簧压设在压接腔的外壁与推板之间，推板的外壁上设有多个插接端子704，插接端子可移动的穿过压接腔；

推板的内壁上设有多个推块705，每个推块对应设有一个导向块706，导向块与推块的接触面为坡面，导向块通过推杆707加以连接，推杆可上下移动的设置在压接腔中，推杆的顶部穿设在上护套中，推杆的顶部设有固定板708，固定板可通过螺丝固定在压接腔的顶部；

导向块的厚度自上而下逐渐减小；

初始状态时，复位弹簧推动推板向内移动，使插接端子内陷在压接腔中，此时导向块的底部与推块相接触；

向下推动推杆使导向块竖直向下移动，导向块推动推块向前移动，即可使插接端子的端部穿过压接腔，再通过螺丝将固定板固定在压接腔的顶部。

进一步的，本发明的施工方法为：

1)破开路面层，将沉降钉插入原土层中、使下支撑环贴合原土层设置；

2)将外保护机构放入路面层中，使内护套的底部插入原土层中、且内护套的底部贴合原土层设置；

3)外保护机构放置过程中，外螺纹导向杆自下而上的穿过第二压板和第一压板、使第二压板压设在限位平台上，上压环套设在沉降钉上、使上压环穿过外螺纹导向杆压设在第一压板上，再通过螺母对外螺纹导向杆加以锁紧固定；

4)向下推动推杆使导向块竖直向下移动，导向块推动推块向前移动，即可使插接端子的端部穿过压接腔，再通过螺丝将固定板固定在压接腔的顶部；

5)将防护压盖固定在上护套的顶部。

本发明用于监测地表沉降状态，若地表发生沉降，则沉降钉与内护套之间发生相对移动时，可通过连接机构带动第二联动板和第一联动板进行移动，从而使测试齿轮进行转动，角度传感器用于检测测试齿轮的旋转角度；

角度传感器与集成了无线传输模块的控制器相连接，控制器通过无线传输模块将接受到的信息输送至服务器后，由服务器将信号传输至显示器加以显示。

Claims (4)

1.一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，其特征为，包括沉降机构和外保护机构，沉降机构穿过路面层插入原土层中，外保护机构固定在路面层中并套设在沉降机构的外部，外保护机构的顶部设有防护压盖；外保护机构包括正四棱柱结构的内护套，内护套的顶部同轴的设有上护套，上护套的内径大于内护套的内径，内护套的外部设有一圈外护套，外护套的外径与上护套的外径相等；外护套的顶部与上护套相连、且外护套的高度小于内护套的高度；

沉降机构穿设在内护套中，防护压盖压设在上护套上，外护套中竖直的设有一圈分隔板，分隔板的内侧为测试腔；分隔板的外侧为压接腔；内护套其中相对的两个侧壁上分别与测试腔连通的设有至少两个导向槽，导向槽竖直设置，导向槽的高度小于测试腔的高度；

内护套的外壁上贴合设有一个第一联动板，第一联动板上分别与每个导向槽对应的固定多个连接块，连接块穿过导向槽与贴合内护套内壁设置的第二联动板通过螺丝加以锁紧固定，使第一联动板和第二联动板可进行上下移动；第一联动板和第二联动板的高度大于导向槽的高度；

第一联动板的外壁上设有第一齿条；

测试腔中与第一联动板对应的设有至少一个测试齿轮，测试齿轮与第一联动板的第一齿条相啮合；

测试齿轮通过驱动轴可转动的固定在测试腔中，驱动轴与角度传感器相连接。

2.如权利要求1所述的一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，其特征为，沉降机构包括沉降钉，沉降钉通过连接机构与第二联动板相连接；连接机构包括下支撑环、第一压板、第二压板和上压环；

下支撑环焊接固定在沉降钉上，每个第二联动板上分别固定一个第一压板和第二压板，第一压板设置在第二压板的上方；

下支撑环上分别与每个第二联动板对应的设有多个外螺纹导向杆，外螺纹导向杆上设有限位平台，外螺纹导向杆穿过第二压板和第一压板、使第二压板压设在限位平台上，上压环包括套环，套环的外壁上设有一圈上压板，上压环套设在沉降钉上、使上压环穿过外螺纹导向杆压设在第一压板上，再通过螺母对外螺纹导向杆加以锁紧固定；

当沉降钉与内护套之间发生相对移动时，可通过连接机构带动第二联动板和第一联动板进行移动，从而使测试齿轮进行转动，角度传感器用于检测测试齿轮的旋转角度。

3.如权利要求2所述的一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，其特征为，压接腔中设有压接组件；压接组件包括竖直设置的推板，推板通过导轨可水平移动的设置在压接腔中，导轨上套设复位弹簧，复位弹簧压设在压接腔的外壁与推板之间，推板的外壁上设有多个插接端子，插接端子可移动的穿过压接腔；

推板的内壁上设有多个推块，每个推块对应设有一个导向块，导向块与推块的接触面为坡面，导向块通过推杆加以连接，推杆可上下移动的设置在压接腔中，推杆的顶部穿设在上护套中，推杆的顶部设有固定板，固定板可通过螺丝固定在压接腔的顶部；

导向块的厚度自上而下逐渐减小；

初始状态时，复位弹簧推动推板向内移动，使插接端子内陷在压接腔中，此时导向块的底部与推块相接触；

向下推动推杆使导向块竖直向下移动，导向块推动推块向前移动，即可使插接端子的端部穿过压接腔，再通过螺丝将固定板固定在压接腔的顶部。

4.如权利要求3所述的一种地铁隧道施工用地表沉降监测装置，其特征为，地表沉降监测装置的施工方法为：

1)破开路面层，将沉降钉插入原土层中、使下支撑环贴合原土层设置；

2)将外保护机构放入路面层中，使内护套的底部插入原土层中、且内护套的底部贴合原土层设置；

3)外保护机构放置过程中，外螺纹导向杆自下而上的穿过第二压板和第一压板、使第二压板压设在限位平台上，上压环套设在沉降钉上、使上压环穿过外螺纹导向杆压设在第一压板上，再通过螺母对外螺纹导向杆加以锁紧固定；

4)向下推动推杆使导向块竖直向下移动，导向块推动推块向前移动，即可使插接端子的端部穿过压接腔，再通过螺丝将固定板固定在压接腔的顶部；

5)将防护压盖固定在上护套的顶部。

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