CN113309529B - 一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，包括地铁盾构隧道管片，所述地铁盾构隧道管片安装在地铁隧道的内部，并且多组地铁盾构隧道管片组成圆筒状结构；定位箱，所述定位箱放置在地铁盾构隧道管片的内部；红外线测距机构，所述安装在定位箱外侧的红外线测距机构对修复形变距离进行测量；复位机构，所述复位机构设置在定位箱的内部；辅助机构，所述辅助机构与复位机构对应设置，且辅助机构的横向中轴线与固定筒的纵向中轴线垂直。该基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，具有足够的张拉力度，且整体的修复工作效率较高，并且能进行定量的修复，不会造成修复过量或者修复不足的情况。

Description

一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置
技术领域
本发明涉及地铁隧道相关技术领域，具体涉及一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置。
背景技术
在地铁隧道修筑时，需要在地铁隧道的内部修筑盾构隧道管片，来对地铁隧道进行支撑，但是由于外界环境的影响，在长期使用后，会出现地铁隧道管片变形的情况，为了不影响地铁隧道的正常使用，需要定期对其进行监测和修复，现有的监测技术，通常是在全站仪的配合进行的，当全站仪监测到地铁隧道管片变形时，将信息传递给监测平台，进而进行修复工作；
但是现有的地铁隧道管片变形修复装置仍存在一定的缺陷，比如：
如授权公告号为：CN107091093B，授权公告日为：2019.05.07的“基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置及方法”，本发明公开了一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，包括电涡流加热装置、形状记忆合金圈、钢环；所述电涡流加热装置包括两个高频交变电源和两段漆包线，所述漆包线缠绕在形状记忆合金圈上，并与交变电源连接；所述形状记忆合金圈放置于已变形盾构隧道内侧；所述钢环放置于已纠正变形的盾构隧道内侧。本发明克服现有突发地表堆载造成地铁盾构隧道变形时，缺少主动将变形的隧道横截面恢复为圆形的装置；同时本发明基于电涡流加热启动形状记忆合金圈纠正已变形盾构隧道，具有热启动响应快的优点，另外形状记忆合金圈在室温时可以变形从而适应任意横截面形状的已变形盾构隧道。
在上述现有技术中，利用好记忆合金圈的形变，对变形的盾构隧道进行修复，但是这种修复方式，往往会由于支撑力不足，而难以将变形的盾构隧道完全修复；
又如授权公告号为：CN108397204B，授权公告日为：2019.04.12的“一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置”，一种基于形状记忆合金修复已变形地铁盾构隧道的装置，包括立柱，立柱内部中空，立柱的两侧分别开设竖向的第一透槽，立柱的外周套装第一滑套，第一滑套能够沿立柱上下滑动，第一滑套的内壁两侧分别固定安装第一连接块，第一连接块分别同时从对应的第一透槽内穿过，立柱的内壁背面上部两侧分别固定安装链轮，立柱的内壁背面下部两侧分别固定安装两个同样的链轮，位于立柱下部同侧的两个链轮同轴。两个支撑管分别位于地铁轨道两侧，施工人员能够在两个支撑管之间穿行，从而有利于实际操作中施工人员对现场进行实时观察和操控，且通过两个支撑管和第二弧形板之间的相互配合，能够稳定地支撑本装置，本装置不会发生倾斜，无需借助其他辅助装置。
上述现有技术方案中，通过两个支撑管和第二弧形板之间的相互配合，利用外力对变形的盾构隧道进行修复，但是在修复时，L型杆15的形变和复位较为麻烦，只能进行单次的修复工作，不能在短时间内进行反复的修复，进而影响整体的修复工作效率；
再如授权公告号为：CN106761780B，授权公告日为：2019.01.08的“一种地面堆载作用下盾构隧道变形修复方法”，本发明提供一种地面堆载作用下盾构隧道变形修复方法，包括如下：步骤1)在隧道盾构的隧道管片内均匀布设隧道变形监测点，基于变形监测数据监测当前隧道变形状态；步骤2)在待修复隧道断面两侧分别施作隔离桩，限制隧道周围土体沿隧道横断面方向的位移变形；步骤3)在工程条件可以满足的情况下先卸载部分隧道上方土体，以使隧道修复更容易完成；步骤4)在隧道径向两侧端的隧道管片上的螺丝栓位置处安装钢绞线I后，采用四根钢绞线II连接形成一结点后与一根钢绞线III相连，且在该钢绞线III与张拉设备相连；通过张拉装置在隧道内部张拉隧道两侧来恢复隧道的变形。采用专利方法，对周围环境影响小，在隧道盾构隧道变形修复中具有广阔的运用前景。
上述现有技术方案，是通过四根钢绞线的连接，并通过张拉装置在隧道内部张拉隧道两侧来恢复隧道的变形，但是这种修复装置和方法，不能根据盾构隧道具体的变形量进行相应的修复，往往会造成修复过量或者修复不足的情况。
因此，我们提出一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，以解决上述背景技术中提出的大多数地铁隧道变形修复装置，张拉力度不足，且整体的修复工作效率低下，并且不能进行定量的修复，容易造成修复过量或者修复不足的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，包括：
地铁盾构隧道管片，所述地铁盾构隧道管片安装在地铁隧道的内部，并且多组地铁盾构隧道管片组成圆筒状结构；
定位箱，所述定位箱放置在地铁盾构隧道管片的内部，并且纵截面形状为椭圆形结构的定位箱用于对整个修复装置进行支撑；
红外线测距机构，所述安装在定位箱外侧的红外线测距机构对修复形变距离进行测量；
复位机构，所述复位机构设置在定位箱的内部；
辅助机构，所述辅助机构与复位机构对应设置，且辅助机构的横向中轴线与固定筒的纵向中轴线垂直。
优选的，所述定位箱的上下两端对称设置有固定筒，并且固定筒与定位箱为一体化结构，并且固定筒的内部贯穿连接有修复机构的下端。
优选的，所述修复机构包括竖杆、支撑杆、顶板和防滑板，其中：
所述竖杆在固定筒的内部为滑动结构，并且竖杆的中轴线与地铁盾构隧道管片整体的直径重合；
所述支撑杆对称设置在竖杆的外侧，且竖杆关于支撑杆的竖直中轴线倾斜设置，并且支撑杆采用焊接连接的方式与竖杆相连接；
所述顶板固定安装在竖杆和支撑杆的顶端，且纵截面呈弧形结构的顶板用于对地铁盾构隧道管片的顶升；
所述防滑板紧密贴合设置在顶板的外侧，且用于增大摩擦阻力的防滑板外表面呈凹凸状结构。
优选的，所述复位机构由记忆合金、线圈、高频交变电源、连接杆、定位板、限位套、横杆、第一伺服电机和控制器组成，其中：
记忆合金，所述记忆合金关于定位箱的竖直中轴线对称设置，且记忆合金的外表面均匀缠绕有线圈，并且线圈的末端分别与高频交变电源正负极相连接；
连接杆，所述连接杆与记忆合金的末端固定连接，且连接杆远离记忆合金的端头与定位板固定连接；
限位套，所述限位套镶嵌设置在记忆合金的左右两端，且限位套的内部贯穿连接有横杆；
第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端与横杆的右端相连接，且第一伺服电机与控制器信号连接，并且控制器固定安装在第一伺服电机的右侧。
优选的，所述限位套与纵截面形状为“V”字型结构的记忆合金固定连接，且限位套的内径尺寸与横杆的外径尺寸相等，并且横杆与限位套的连接方式为螺纹连接，同时，横杆外表面的螺纹结构方向相反。
优选的，所述辅助机构还包括：
收卷轮，所述收卷轮安装在定位箱的前后两端，且收卷轮的外侧端头与第二伺服电机的输出端相连接；
钢绞线，所述钢绞线盘绕设置在收卷轮的外表面；
螺丝栓，所述螺丝栓固定安装在地铁盾构隧道管片的内部，并且螺丝栓端头与钢绞线相连接。
优选的，所述收卷轮的转动控制钢绞线左右两端的收放，且收卷轮和钢绞线均关于定位箱的横向中轴线前后对称设置。
优选的，还包括注浆管，所述注浆管关于地铁盾构隧道管片整体的竖直中轴线左右对称设置，且注浆管的下端高度与地铁盾构隧道管片的横向中轴线重合。
优选的，所述地铁盾构隧道管片的内部还设置有钢管片，且圆环形结构的钢管片外表面与地铁盾构隧道管片的内表面紧密贴合设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，具有足够的张拉力度，且整体的修复工作效率较高，并且能进行定量的修复，不会造成修复过量或者修复不足的情况；
1、通过在地铁盾构隧道管片的内部设置有定位箱，且在定位箱中的复位机构中设置有横杆，其中，在修复时，利用高频交变电源对线圈进行加热，使得记忆合金恢复原状，并在横杆的转动下，辅助记忆合金的恢复，进而增加移动的推力，使得在修复时，顶板具有足够的推力；
2、通过在记忆合金的内部贯穿有横杆，并在横杆的转动下，控制记忆合金的形变，因此在一次修复工作完成后，可通过横杆的转动，对记忆合金进行水平方向的拉扯，从而使得记忆合金再次在外力作用下发生形变，便于下次的修复工作进行，从而使得该记忆合金在短时间内可反复使用，进而提高了整个修复装置的修复效率；
3、通过在定位箱的外侧设置有红外线测距机构，且与红外线测距机构对应的位置设置有定位板，并且定位板随着连接杆的运动而运动，因此，可通过红外线测距机构的作用对定位板的距离进行测量，进而得知连接杆和记忆合金的运动距离，进而可进行定量的修复，防止造成修复过量或者修复不足的情况；
4、通过在顶板的外侧设置有防滑板，且防滑板的外表面呈凹凸状结构，因此，可通过防滑板的作用，使得顶板能够更加稳定的与地铁盾构隧道管片内表面接触；
5、通过在地铁盾构隧道管片整体的外侧设置有注浆管，在修复完成后，通过注浆管的注浆，对地铁盾构隧道管片整体的左右两侧进行外力的施加，防止地铁盾构隧道管片再次发生变形，另外，当地铁盾构隧道管片修复完成后，在地铁盾构隧道管片的内部安装钢管片，能够使得钢管片对地铁盾构隧道管片的内部进行支撑，使得地铁盾构隧道管片维持圆形的效果更好。
附图说明
图1为本发明整体正视剖面结构示意图；
图2为本发明地铁盾构隧道管片正视结构示意图；
图3为本发明图2中A处放大结构示意图；
图4为本发明地铁盾构隧道管片正视剖面结构示意图；
图5为本发明图4中B处放大结构示意图；
图6为本发明定位箱正视剖面结构示意图；
图7为本发明俯视剖面结构示意图；
图8为本发明收卷轮与钢绞线连接整体结构示意图；
图9为本发明固定筒与修复机构连接整体结构示意图；
图10为本发明地铁盾构隧道管片与钢管片连接整体结构示意图；
图中：1、地铁盾构隧道管片；2、定位箱；3、固定筒；4、修复机构；41、竖杆；42、支撑杆；43、顶板；44、防滑板；5、红外线测距机构；6、复位机构；61、记忆合金；62、线圈；63、高频交变电源；64、连接杆；65、定位板；66、限位套；67、横杆；68、第一伺服电机；69、控制器；7、辅助机构；71、收卷轮；72、第二伺服电机；73、钢绞线；74、螺丝栓；8、注浆管；9、钢管片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，包括地铁盾构隧道管片1、定位箱2、固定筒3、修复机构4、红外线测距机构5、复位机构6、辅助机构7、注浆管8和钢管片9，其中，修复机构4包括竖杆41、支撑杆42和顶板43、防滑板44；复位机构6包括记忆合金61、线圈62、高频交变电源63、连接杆64、定位板65、限位套66、横杆67、第一伺服电机68和控制器69；辅助机构7包括收卷轮71、第二伺服电机72、钢绞线73和螺丝栓74；
参照图4和图6，在使用该基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置时，首先，在全站仪的配合下，对地铁盾构隧道管片1的形变情况进行检测，当检测到地铁盾构隧道管片1发生形变后，将信号传递给控制器69，此时控制器69将控制高频交变电源63的工作，使得高频交变电源63与线圈62接通，在电涡流效应下，使记忆合金61产生大量热，从而使得在外力作用下变成“V”字型结构的记忆合金61，恢复形变，此时，控制器69同时控制第一伺服电机68的启动，使得第一伺服电机68带动横杆67转动，从而使得横杆67逆向转动，进而在限位套66的作用下，带动记忆合金61的左右两端同时向中间运动，辅助记忆合金61恢复形变，对记忆合金61起到一定的外力支撑作用，进而增强记忆合金61力的作用；
在记忆合金61恢复形变过程中，将通过连接杆64带动定位板65向外侧运动，从而带动修复机构4上的竖杆41向外侧运动，使得顶板43外侧的防滑板44与地铁盾构隧道管片1的内表面紧密贴合，进而对地铁盾构隧道管片1进行张拉修复；
由于该修复过程在全站仪的配合下使用，因此全站仪将检测到的地铁盾构隧道管片1形变量信息传递给控制器69，控制器69将控制第一伺服电机68和高频交变电源63的工作时长，并且，在红外线测距机构5的作用下，对定位板65的移动距离进行测量，当测量到的定位板65移动距离，与全站仪检测的地铁盾构隧道管片1形变量一致时，将停止第一伺服电机68和高频交变电源63的工作，此时记忆合金61将不再继续发生形变，从而对记忆合金61的形变恢复量进行控制，进而对地铁盾构隧道管片1的修复量进行控制，防止造成修复过量或者修复不足的情况；
另外，在辅助机构7的作用，能够对地铁盾构隧道管片1的左右方向进行向内拉动，辅助地铁盾构隧道管片1的修复，在具体使用时，参照图7和图8，先在地铁盾构隧道管片1内部的指定位置安装螺丝栓74，然后将钢绞线73与螺丝栓74固定连接，并在第二伺服电机72的作用下，对收卷轮71进行驱动，从而使得收卷轮71对钢绞线73进行收放，进而对地铁盾构隧道管片1的水平方向向内拉动，辅助地铁盾构隧道管片1的修复；
在修复完成后，将钢管片9安装在已经修复完成的地铁盾构隧道管片1内部，对地铁盾构隧道管片1的内部进行支撑，维持地铁盾构隧道管片1的形状，另外，再通过注浆管8对地铁盾构隧道管片1的左右两侧进行注浆，从而使得地铁盾构隧道管片1的左右两侧受力，更加防止地铁盾构隧道管片1再次发生变形；
在对局部的地铁盾构隧道管片1进行修复前，需要先将地铁盾构隧道管片1上方的土壤进行适当的卸载，并在修复完成后将其恢复，另外，再将注浆管8抽出，并对注浆管8留下的缝隙进行灌浆。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于，包括：
地铁盾构隧道管片(1)，所述地铁盾构隧道管片(1)安装在地铁隧道的内部，并且多组地铁盾构隧道管片(1)组成圆筒状结构；
定位箱(2)，所述定位箱(2)放置在地铁盾构隧道管片(1)的内部，并且纵截面形状为椭圆形结构的定位箱(2)用于对整个修复装置进行支撑；
红外线测距机构(5)，所述定位箱(2)外侧的红外线测距机构(5)对修复形变距离进行测量；
复位机构(6)，所述复位机构(6)设置在定位箱(2)的内部；所述复位机构(6)由记忆合金(61)、线圈(62)、高频交变电源(63)、连接杆(64)、定位板(65)、限位套(66)、横杆(67)、第一伺服电机(68)和控制器(69)组成，其中：
记忆合金(61)，所述记忆合金(61)关于定位箱(2)的竖直中轴线对称设置，且记忆合金(61)的外表面均匀缠绕有线圈(62)，并且线圈(62)的末端分别与高频交变电源(63)正负极相连接；
连接杆(64)，所述连接杆(64)与记忆合金(61)的末端固定连接，且连接杆(64)远离记忆合金(61)的端头与定位板(65)固定连接；
限位套(66)，所述限位套(66)镶嵌设置在记忆合金(61)的左右两端，且限位套(66)的内部贯穿连接有横杆(67)；
第一伺服电机(68)，所述第一伺服电机(68)的输出端与横杆(67)的右端相连接，且第一伺服电机(68)与控制器(69)信号连接，并且控制器(69)固定安装在第一伺服电机(68)的右侧；
辅助机构(7)，所述辅助机构(7)与复位机构(6)对应设置，且辅助机构(7)的横向中轴线与固定筒(3)的纵向中轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于：所述定位箱(2)的上下两端对称设置有固定筒(3)，并且固定筒(3)与定位箱(2)为一体化结构，并且固定筒(3)的内部贯穿连接有修复机构(4)的下端。
3.根据权利要求2所述的一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于：所述修复机构(4)包括竖杆(41)、支撑杆(42)、顶板(43)和防滑板(44)，其中：
所述竖杆(41)在固定筒(3)的内部为滑动结构，并且竖杆(41)的中轴线与地铁盾构隧道管片(1)整体的直径重合；
所述支撑杆(42)对称设置在竖杆(41)的外侧，且竖杆(41)关于支撑杆(42)的竖直中轴线倾斜设置，并且支撑杆(42)采用焊接连接的方式与竖杆(41)相连接；
所述顶板(43)固定安装在竖杆(41)和支撑杆(42)的顶端，且纵截面呈弧形结构的顶板(43)用于对地铁盾构隧道管片(1)的顶升；
所述防滑板(44)紧密贴合设置在顶板(43)的外侧，且用于增大摩擦阻力的防滑板(44)外表面呈凹凸状结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于：所述限位套(66)与纵截面形状为“V”字型结构的记忆合金(61)固定连接，且限位套(66)的内径尺寸与横杆(67)的外径尺寸相等，并且横杆(67)与限位套(66)的连接方式为螺纹连接，同时，横杆(67)外表面的螺纹结构方向相反。
5.根据权利要求1所述的一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于：所述辅助机构(7)还包括：
收卷轮(71)，所述收卷轮(71)安装在定位箱(2)的前后两端，且收卷轮(71)的外侧端头与第二伺服电机(72)的输出端相连接；
钢绞线(73)，所述钢绞线(73)盘绕设置在收卷轮(71)的外表面；
螺丝栓(74)，所述螺丝栓(74)固定安装在地铁盾构隧道管片(1)的内部，并且螺丝栓(74)端头与钢绞线(73)相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于：所述收卷轮(71)的转动控制钢绞线(73)左右两端的收放，且收卷轮(71)和钢绞线(73)均关于定位箱(2)的横向中轴线前后对称设置。
7.根据权利要求1所述的一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于：还包括注浆管(8)，所述注浆管(8)关于地铁盾构隧道管片(1)整体的竖直中轴线左右对称设置，且注浆管(8)的下端高度与地铁盾构隧道管片(1)的横向中轴线重合。
8.根据权利要求1所述的一种基于全站仪的地铁隧道变形检测用隐藏式修复装置，其特征在于：所述地铁盾构隧道管片(1)的内部还设置有钢管片(9)，且圆环形结构的钢管片(9)外表面与地铁盾构隧道管片(1)的内表面紧密贴合设置。
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