CN112963685B - 一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置，由固定部、定位部、支撑调节部以及保护部构成，其中固定部安装在支撑调节部的下端，定位部安装在支撑调节部的上端，保护部安装在定位部的四周边缘，与定位部围合形成保护箱，在施工时土压力计安装在保护箱中；并且，固定部和定位部的至少一个能够沿支撑调节部上下调节其在支撑调节部上的安装位置。本发明提出的土压力计安装保护装置，满足土压力计任意安装在指定位置、密贴围岩的要求，解决了土压力计背板出现镂空无法测出数值的问题。装置整体组装方便，安装简单，成本低廉，实用性强。

Description

一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置

技术领域

本发明涉及隧道施工应力应变监测技术领域，尤其涉及一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置。

背景技术

在地铁暗挖隧道施工中，隧道围岩压力监测采用在围岩中埋设土压力计的方法。土压力计呈圆饼状且重量较大，特别在隧道的拱顶和侧壁围岩中埋设困难。对于力学性质不稳定、地层反应灵敏、开挖面不稳定易坍塌的砂卵石地层，施工过程中难以精准控制开挖尺寸，导致土压力计无法密贴围岩。目前通常的土压力计埋设方法有两种：

一、将土压力计直接固定在钢格栅、钢拱架或钢筋网上，此法存在以下去缺点：断面开挖存在一定的超挖，造成了土压力计易被喷射混凝土包裹，使其不能直接接触围岩，无法密贴围岩上，导致难以测出真实土压力值。

二、将土压力计直接固定在土体上，确保土压力计密贴土体。此法存在以下缺点：对于力学性质不稳定、地层反应灵敏、开挖面不稳定易坍塌的砂卵石地层，直接将土压力计固定在砂卵石地层围岩上易引起围岩局部坍塌，喷混凝土过程中产生扰动，易导致土压力计脱落。且施工中存在混凝土喷射不密实情况，使土压力计背板出现漏空，导致土压力测值偏小。此外，砂卵石地层粒径过大，直接接触土压力计感应板，大粒径卵石易使土压力计承受点荷载，引起土压力计测值出现负值，长期承受点荷载也会对其造成损坏。

因此，设计一种能够将土压力计应用在砂卵石地层的土压力计固定装置，使土压力计能够按照要求任意埋设在指定监测位置，与围岩紧密接触，避免产生点荷载是十分必要的。

发明内容

本发明目的在于针对现有土压力计安装方式的不足，提出一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置，此装置实现了土压力计密贴围岩且不产生点荷载的重要功能，满足了在砂卵石地层中按照设计埋设在指定监测位置进行土压力测试的需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置，该安装保护装置由固定部、定位部、支撑调节部以及保护部构成，其中

固定部安装在支撑调节部的下端，在施工时固定部固定于隧道支护结构上；

定位部安装在支撑调节部的上端，定位部用于安装定位土压力计；

保护部安装在定位部的四周边缘，与定位部围合形成保护箱，在施工时土压力计安装在保护箱中；

并且，固定部和定位部的至少一个能够沿支撑调节部上下调节其在支撑调节部上的安装位置。

本发明进一步提供一种采用土压力计施工方法，包含如下步骤：

S10、将固定板焊接固定在隧道支护钢格栅或钢拱架上，组装固定板、定位板和支撑调节螺杆，形成未带保护隔板的土压力计安装保护装置；

S20、在定位板上安装固定土压力计，并在定位板四周分别卡接至少一个直角卡槽夹，直角卡槽夹其中一个方向的卡槽卡住定位板的边缘，完成安装未带保护隔板的土压力计安装保护装置；

S30、施工隧道支护钢格栅或钢拱架，调整固定板与定位板之间的相对距离，使得土压力计感应板顶接迎土面；

S40、清除定位板区域内的砂卵石至合适深度；

S50、分别在直角卡槽夹另一个方向的卡槽中插入保护隔板，各保护隔板首尾相连在定位板四周，与定位板围合形成保护箱，并使得土压力计的线缆穿出保护箱外；

S60、向保护箱内被清除砂卵石的深度区域内填充细砂，并使得细砂充分包裹土压力计，土压力计安装保护完成。

本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出的一种土压力计安装保护装置，满足土压力计任意安装在指定监测位置、密贴围岩的要求，解决了土压力计背板出现镂空无法准确测出数值的问题。具体而言：

结构简单，设计合理、操作方便，通过焊接固定板使土压力计能够任意安装在设计位置，完全不受隧道拱顶和侧壁位置的限制；

可升降结构方便实现定位板与固定板高度的调整，反复调整可实现土压力计与围岩密贴；

通过螺杆支撑定位板，使压力沿螺杆传递到初期支护上，提供支撑反力，解决喷射混凝土不够密实使土压力计背板出现漏空，缺少足够支撑反力，导致测量值偏小问题，提高了土压力计监测精度；

设计保护隔板并用细砂粒置换大颗粒的砂卵石，使土压力计避免承受砂卵石点荷载，保证土压力计测量精度；

本装置整体组装方便，安装简单，成本低廉，实用性强，经过实际工程应用验证，效果较好，可进行工程应用推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为本发明土压力计安装保护装置一种实施方式的整体结构示意图；

图2为固定板结构示意图；

图3为定位板结构示意图；

图4为卡槽夹结构示意图；

图5为保护隔板线槽结构示意图；

图6为土压力计安装状态下整体结构效果图；

图7为施工状态下土压力计安装保护装置示意图；

图8为图7的局部区域放大示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图对本发明的技术方案进行具体阐述。

参见图1，本发明提供的一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置主要由固定部、定位部、支撑调节部以及保护部构成，其中

固定部安装在支撑调节部的下端，在施工时固定部固定于隧道支护结构上；

定位部安装在支撑调节部的上端，定位部用于安装定位土压力计；

保护部安装在定位部的四周边缘，与定位部围合形成保护箱，在施工时土压力计安装在保护箱中；并且，

固定部和定位部的至少一个能够沿支撑调节部上下调节其在支撑调节部上的安装位置。

如图1-3所示，具体而言，固定部和定位部均为板体结构，即固定部为一固定板1，定位部为一定位板6，支撑调节部本发明优选采用多根螺杆4，固定板1和定位板6上分别一一对应开设有多个螺杆孔2，多根螺杆4的下端穿过固定板1的螺杆孔2，上端穿过定位板6的螺杆孔2，并分别由螺母3可调节固定，固定板1、定位板6、支撑调节螺杆4组装为一整体，初步形成安装保护装置框架。

作为优选，固定板1、定位板6均采用方形钢板，在钢板的四角处一一对应分别开设有四个螺杆孔2。

参见图1，螺杆4分别用上、下双螺母与固定板1、定位板6安装固定，即螺杆4上在固定板1、定位板6上方和下方分别采用螺母3安装固定，如此使得定位板6能够在螺杆4上做向上和向下双向调节，螺杆4也能够相对于固定板1做向上和向下双向调节，从而确保对定位板6支撑高度的调节更简便，更易操作。

再参见图3，定位板6上对称开设有多个固定孔9，用于通过固定螺丝11固定土压力计12。

再参见图1、6，作为一种具体实施方式，保护部为多块保护隔板7构成，多块保护隔板垂直安装在定位板6的四周边缘，与定位板6围合形成保护箱，保护箱内安装土压力计12。

优选的，每一块保护隔板7分别由至少一个安装件垂直安装在定位板6的四周边缘。

本发明的保护隔板采用胶合板，保护隔板的高度不低于5cm，从而能够在保护箱内置换土压力计感应板周围至少5cm深度的砂卵石土体，保证土压力计感应板上方是细砂或其它较细的材料，确保土压力计既不会遭受大直径卵石的点荷载，也不会被喷射混凝土覆盖。

参见图4，作为一种具体实施方式，安装件为一直角卡槽夹5，直角卡槽夹5由一外侧直角板13和一内侧直角板14连接构成，外侧直角板13与内侧直角板14之间在直角的两个方向分别形成一卡槽10，使用时其中一卡槽10卡住定位板6，另一卡槽10卡住一块保护隔板7，如图1、6所示。卡槽夹结构简单，安装操作方便，在整体结构安装就位后易于操作，避免了焊接，且安装后若保护箱内土压力计或细颗粒材料填充存在问题，还能够方便地拆卸保护隔板7。

优选的，外侧直角板13或内侧直角板14上在直角的两个方向均开设有至少一个螺丝孔，通过固定螺丝11卡住定位板6和保护隔板7，防止保护隔板7松动。

再参见图5，作为一种具体实施方式，多块保护隔板7的至少其中一块开设有一线槽8，在土压力计12安装固定于保护箱内后供土压力计的线缆穿过并引出至外部。

本发明的隧道支护结构为隧道支护钢格栅或钢拱架15，如图7、8所示，土压力计安装保护装置的施工方法如下：

S10、准备隧道支护钢格栅或钢拱架15，将固定板1焊接固定在钢格栅或钢拱架15上，组装固定板1、定位板6和支撑调节螺杆4，形成未带保护隔板的土压力计安装保护装置；

S20、在定位板6上用固定螺丝11安装固定土压力计12，同时在定位板6四周边缘插接直角卡槽夹5，直角卡槽夹5其中一个方向的卡槽10卡住定位板6的边缘，用固定螺丝11固定直角卡槽夹5，完成将未带保护隔板的土压力计安装保护装置安装到钢格栅或钢拱架15上；

S30、在隧道内沿隧道轮廓线16施工隧道支护钢格栅或钢拱架15，调整固定板1与定位板6之间的相对距离，使得土压力计12感应板顶接迎土面；

具体而言，由于固定板1焊接固定在隧道支护钢格栅或钢拱架15上固定不动，通过支撑调节螺杆4上的螺母3调整定位板6在支撑调节螺杆4上的安装高度，或者通过支撑调节螺杆4上的螺母3调整支撑调节螺杆4相对于固定板1的安装高度，当然也可以同时执行上述两种调整方式，从而使得土压力计12感应板顶接迎土面，能够与待监测围岩面密切贴合。

S40、手动清除定位板6区域内的砂卵石17至合适深度，使得定位板6与迎土面之间的区域内形成空隙；

S50、在定位板6四周将保护隔板7插接在直角卡槽夹5的另一卡槽10内，并根据实际情况用固定螺丝11固定保护隔板7，各保护隔板7首尾相连在定位板6四周，与定位板6围合形成保护箱，并使得土压力计的线缆通过线槽8穿出保护箱外；

S60、向保护箱内被清除砂卵石的深度区域内填充细砂18，并使得细砂充分包裹土压力计12，土压力计安装保护完成。

至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍然可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (13)

1.一种砂卵石地层隧道施工土压力计安装保护装置，其特征在于该安装保护装置由固定板、定位板、支撑调节螺杆以及保护部构成，其中：

固定板安装在支撑调节螺杆的下端，在施工时固定板固定于隧道支护结构上；

定位板安装在支撑调节螺杆的上端，定位板用于安装定位土压力计；

保护部为多块保护隔板，多块保护隔板垂直安装在定位板的四周边缘，与定位板围合形成保护箱，在施工时保护箱深度区域内砂卵石被清除，土压力计安装在保护箱中，并且土压力计感应板上方填充细砂；

并且，所述支撑调节螺杆分别用上、下双螺母与固定板、定位板安装固定，使得定位板能够做向上和向下双向调节其在支撑调节螺杆上的安装位置，支撑调节螺杆能够做向上和向下双向调节其相对于固定板的安装位置。

2.根据权利要求1所述的安装保护装置，其特征在于：

所述固定板、定位板为方形钢板，两钢板在四角处一一对应分别开设有四个螺杆孔。

3.根据权利要求2所述的安装保护装置，其特征在于：

所述支撑调节螺杆有多根，固定板通过螺杆孔安装在支撑调节螺杆的下端，定位板通过螺杆孔安装在支撑调节螺杆的上端。

4.根据权利要求2所述的安装保护装置，其特征在于：

所述定位板上对称开设有多个固定孔，用于通过固定螺丝固定土压力计。

5.根据权利要求1所述的安装保护装置，其特征在于：

每一块保护隔板分别由至少一个安装件垂直安装在定位板的四周边缘。

6.根据权利要求1所述的安装保护装置，其特征在于：

所述保护隔板为胶合板。

7.根据权利要求1所述的安装保护装置，其特征在于：

所述保护隔板的高度不低于5cm。

8.根据权利要求5所述的安装保护装置，其特征在于：

所述安装件为一直角卡槽夹，直角卡槽夹由一外侧直角板和一内侧直角板连接构成，外侧直角板与内侧直角板之间在直角的两个方向分别形成一卡槽，使用时其中一卡槽卡住定位板，另一卡槽卡住一块保护隔板。

9.根据权利要求8所述的安装保护装置，其特征在于：

所述外侧直角板或内侧直角板上在直角的两个方向均开设有至少一个螺丝孔，通过固定螺丝紧固定位板和保护隔板。

10.根据权利要求1所述的安装保护装置，其特征在于：

所述多块保护隔板的至少其中一块开设有一线槽，供土压力计的线缆穿过。

11.根据权利要求1-10任一项所述的安装保护装置，其特征在于：

所述隧道支护结构为隧道支护钢格栅或钢拱架。

12.一种采用权利要求1-11任一项所述安装保护装置的土压力计施工方法，其特征在于包含如下步骤：

S10、将固定板焊接固定在隧道支护钢格栅或钢拱架上，组装固定板、定位板和支撑调节螺杆，形成未带保护隔板的土压力计安装保护装置；

S20、在定位板上安装固定土压力计，并在定位板四周分别卡接至少一个直角卡槽夹，直角卡槽夹其中一个方向的卡槽卡住定位板的边缘，完成安装未带保护隔板的土压力计安装保护装置；

S30、施工隧道支护钢格栅或钢拱架，调整固定板与定位板之间的相对距离，使得土压力计感应板顶接迎土面；

S40、清除定位板区域内的砂卵石至合适深度；

S50、分别在直角卡槽夹另一个方向的卡槽中插入保护隔板，各保护隔板首尾相连在定位板四周，与定位板围合形成保护箱，并使得土压力计的线缆穿出保护箱外；

S60、向保护箱内被清除砂卵石的深度区域内填充细砂，并使得细砂充分包裹土压力计，土压力计安装保护完成。

13.根据权利要求12所述的施工方法，其特征在于：

步骤S30中，通过支撑调节螺杆上的螺母调整定位板在支撑调节螺杆上的安装高度，和/或，通过支撑调节螺杆上的螺母调整支撑调节螺杆相对于固定板的安装高度。

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