CN114076587B - 一种隧道施工用地面沉降监测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道施工用地面沉降监测装置，涉及地面沉降监测相关技术领域，包括底板和用于对地面沉降检测的监测箱，底板的上表面两侧对称固定连接有密封轴，监测箱的两侧对称开设有滑槽，滑槽的内部贴合连接有凸形板，凸形板远离监测箱的一侧固定连接有平衡板。本发明还公开了一种隧道施工用地面沉降监测装置的检测方法，包括A：装置定位、B：平衡调节、C：竖直定位、D：检测稳定、E：水位勘测。本发明通过伸缩杆定量调节沉降杆的长度，便于对隧道内深层地下水检测，在收取伸缩杆时经感应模块对沉降杆的顶端封闭，通过限位槽使定位杆的底端在定位模块的内部滑动，经限位模块对定位杆的底端限位，避免调节过程中滑出限位槽。
Description
技术领域
本发明涉及地面沉降监测相关技术领域，特别涉及一种隧道施工用地面沉降监测装置及其检测方法。
背景技术
地面沉降指地面下沉的现象，是目前世界各大城市的一个主要工程地质问题，它一般表现为区域性下沉和局部下沉两种形式，可引起建筑物倾斜，破坏地基的稳定性，滨海城市会造成海水倒灌，给生产和生活带来很大影响，造成地面沉降的原因很多，地壳运动、海平面上升等会引起区域性沉降，而引起城市局部地面沉降的主要原因则与大量开采地下水有密切关系。
在中国发明专利申请号：CN201811005201.5中公开有一种用于岩溶地质环境监测的装置，该用于岩溶地质环境监测的装置，虽然，地质雷达即使要安装在凹凸不平的地面上或者地面沉降后产生凹凸不平的现象，也可以保持地质雷达水平的状态，可以随着岩溶区地面的沉降对支撑地质雷达的支撑部件进行收紧，避免地质雷达发生偏移的现象，整体的稳定性较好，但是，该用于岩溶地质环境监测的装置，在对隧道施工地面沉降监测时，只对地下水的深度做出测量，并没有考虑装置测量时，和地面是倾斜和还是垂直，导致检测结果出现较大的误差，且装置在不使用时，不能够伸缩折叠收起，导致装置体积过大，不便于搬运运输使用，在实际使用中效率不高。
因此，提出一种隧道施工用地面沉降监测装置及其检测方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道施工用地面沉降监测装置及其检测方法，解决了在隧道内地面沉降监测时，未考虑装置测量时和地面是倾斜和还是垂直，导致检测结果出现较大的误差，且装置在不使用时，不能够伸缩折叠收起，导致装置体积过大，不便于搬运运输使用，在实际使用中效率不高的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种隧道施工用地面沉降监测装置，包括底板和用于对地面沉降检测的监测箱，所述底板的上表面两侧对称固定连接有密封轴，所述监测箱的两侧对称开设有滑槽，所述滑槽的内部贴合连接有凸形板，所述凸形板远离监测箱的一侧固定连接有平衡板，所述平衡板的两端顶部固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴端部固定安装有转轴，所述转轴的底端贯穿密封轴的内侧和底板的一端并固定连接有定位钻头，所述转轴位于底板底部的一端对称活动连接有活动贴环，两个所述活动贴环的内侧固定连接有支撑弹簧，所述平衡板的顶部固定安装有水平仪，所述监测箱的前侧固定安装有水位显示盘，所述监测箱的顶端两侧对称固定安装有静力水准仪。
可选的，所述监测箱的上表面固定安装有定位模块，所述定位模块的两侧对称固定安装有刻度模块，所述刻度模块的顶部固定安装有调节模块，所述调节模块的底部一侧固定连接有液压杆。
可选的，所述液压杆的底部固定安装有连接板，所述连接板远离液压杆的一端固定连接有第二电机，所述第二电机的输出轴端部固定连接有沉降杆，所述沉降杆的内部顶端固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆的底端一侧固定连接有感应模块。
可选的，所述监测箱的内部固定连接有收纳筒，所述监测箱的顶部位于收纳筒的两侧对称开设有限位槽，所述限位槽的内部顶端贴合连接有定位杆。
可选的，所述定位杆的顶部和第二电机的底部一侧固定连接，所述定位杆位于限位槽的内部固定连接有限位模块，所述沉降杆的底部固定连接有检测钻头。
可选的，所述沉降杆位于检测钻头顶部的底端固定连接有螺旋叶片，所述检测钻头的内部固定安装有地下水探测仪。
一种隧道施工用地面沉降检测方法，包括以下步骤：
A：装置定位：密封轴对转轴的一端限位，带动定位钻头在底板的底部转动，滑槽对凸形板的一端限位，经水平仪检测平衡板的水平，使第一电机带动转轴和定位钻头旋转；
B：平衡调节：支撑弹簧的顶部和底部安装活动贴环，对转轴的底端支撑，使底板四角处于水平状态，在监测箱安装定位后，观察静力水准仪不是水平位置时，单个调节定位钻头在底层内的深度，使静力水准仪数值保持水平；
C：竖直定位：调节模块调控液压杆在刻度模块内侧的高度，连接板的一端跟随液压杆升降，调节第二电机在定位模块顶部的位置，对沉降杆的高度调节；
D：检测稳定：两个定位杆将第二电机的底端限位在限位槽内，经限位模块将定位杆的底端限制在限位槽，避免勘测时沉降杆侧偏，影响地下水位检测的准确性；
E：水位勘测：经伸缩杆可延长沉降杆的长度，使沉降杆底部的检测钻头对隧道施工地面钻取探查地下水位，经螺旋叶片松动地下土层，使地下水探测仪对隧道内施工路段地下水的位置深度记录。
可选的，所述转轴位于支撑弹簧的内侧，所述水平仪位于平衡板的中端，四个所述静力水准仪呈矩形阵列分布，所述伸缩杆位于沉降杆的顶端内部。
可选的，所述刻度模块的内侧开设有对连接板一端限位的滑动槽，所述静力水准仪的输出信号端连接有水平仪，所述水平仪的输出信号端连接有第一电机。
可选的，所述调节模块的输出信号端连接有第二电机，所述刻度模块的输出信号端连接有地下水探测仪，所述地下水探测仪的输出信号端连接有水位显示盘。
本发明提供了一种隧道施工用地面沉降监测装置及其检测方法，具备以下有益效果：
1、本发明通过将监测箱安装在底板的顶部，使凸形板在监测箱一侧的滑槽内活动调节高度，在凸形板的外侧一端连接平衡板，使第一电机带动转轴在密封轴的内部转动，将转轴的底部的定位钻头伸入隧道地面内部，使监测箱在检测时保持水平状态，避免检测过程中出现侧偏，从而影响设备的检测准确性。
2、本发明通过水平仪使平衡板两侧的第一电机位于同一水平面上，避免一侧定位钻头偏高，另一侧定位钻头偏低，通过设置静力水准仪，避免监测箱整体出现角度倾斜，经水位显示盘对隧道内多次检测的地下水位统计对比。
3、本发明通过在定位模块的两侧设置刻度模块，对沉降杆的下沉高度做出记录，经调节模块控制液压杆伸缩，通过连接板带动第二电机升降高度，不使用时将沉降杆的底端收进收纳筒内，便于对监测装置搬运移动位置。
4、本发明通过伸缩杆定量调节沉降杆的长度，便于对隧道内深层地下水检测，在收取伸缩杆时经感应模块对沉降杆的顶端封闭，通过限位槽使定位杆的底端在定位模块的内部滑动，经限位模块对定位杆的底端限位，避免调节过程中滑出限位槽。
5、本发明通过在沉降杆的底端安装螺旋叶片，在隧道内检测水位时，将土层翻松后使检测后的坑洞恢复原样，避免隧道多出检测后留下多出坑洞，通过检测钻头的内部安装地下水探测仪，在检测钻头触碰到水位时，停止对土层钻取，将数据传输给水位显示盘做记录，方便对比隧道内多出水位的高度，对地面沉降进行监测。
附图说明
图1为本发明结构的立体示意图；
图2为本发明结构的立体仰视示意图；
图3为本发明结构的立体剖视示意图；
图4为本发明结构的立体局部剖视示意图；
图5为本发明图3中A区结构的放大示意图。
图6为本发明结构的主控单元模块示意图；
图7为本发明结构的检测方法示意图；
图中：1、底板；2、监测箱；3、密封轴；4、滑槽；5、凸形板；6、平衡板；7、第一电机；8、转轴；9、活动贴环；10、支撑弹簧；11、定位钻头；12、水平仪；13、水位显示盘；14、静力水准仪；15、定位模块；16、刻度模块；17、调节模块；18、液压杆；19、连接板；20、第二电机；21、收纳筒；22、沉降杆；23、伸缩杆；24、感应模块；25、限位槽；26、定位杆；27、限位模块；28、螺旋叶片；29、检测钻头；30、地下水探测仪。
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。
根据如图1-6所示，本发明提供了一种技术方案：
一种隧道施工用地面沉降监测装置，包括底板1和用于对地面沉降检测的监测箱2，底板1的上表面两侧对称固定连接有密封轴3，监测箱2的两侧对称开设有滑槽4，滑槽4的内部贴合连接有凸形板5，凸形板5远离监测箱2的一侧固定连接有平衡板6，平衡板6的两端顶部固定连接有第一电机7，第一电机7的输出轴端部固定安装有转轴8，转轴8的底端贯穿密封轴3的内侧和底板1的一端并固定连接有定位钻头11，转轴8位于底板1底部的一端对称活动连接有活动贴环9，两个活动贴环9的内侧固定连接有支撑弹簧10，平衡板6的顶部固定安装有水平仪12，监测箱2的前侧固定安装有水位显示盘13，监测箱2的顶端两侧对称固定安装有静力水准仪14，水平仪12用于在隧道内对设备定位时，测量两个第一电机7是否位于同一水平面上，静力水准仪14是一种高精密液位测量系统，该系统适用于测量多点的相对沉降。
作为本发明的一种可选技术方案：监测箱2的上表面固定安装有定位模块15，定位模块15的两侧对称固定安装有刻度模块16，刻度模块16的顶部固定安装有调节模块17，调节模块17的底部一侧固定连接有液压杆18，刻度模块16用于测量沉降杆22在使用中下降了多少距离，定位模块15用于对沉降杆22的顶端定位，避免转动时沉降杆22稳定性差，导致检测钻头29钻取位置出现侧偏，影响测量结果的准确性，调节模块17用于调节液压杆18的升降，在使用时向下调节第二电机20，不使用时向上调节第二电机20，提高使用便捷性。
作为本发明的一种可选技术方案：液压杆18的底部固定安装有连接板19，连接板19远离液压杆18的一端固定连接有第二电机20，第二电机20的输出轴端部固定连接有沉降杆22，沉降杆22的内部顶端固定连接有伸缩杆23，伸缩杆23的底端一侧固定连接有感应模块24，感应模块24用于在不使用时，对伸缩杆23的接口处闭合，内部进入杂质锈蚀，影响后续使用。
作为本发明的一种可选技术方案：监测箱2的内部固定连接有收纳筒21，监测箱2的顶部位于收纳筒21的两侧对称开设有限位槽25，限位槽25的内部顶端贴合连接有定位杆26。
作为本发明的一种可选技术方案：定位杆26的顶部和第二电机20的底部一侧固定连接，定位杆26位于限位槽25的内部固定连接有限位模块27，沉降杆22的底部固定连接有检测钻头29，限位模块27用于在定位杆26上升至限位槽25的顶端时，关闭调节模块17，致使第二电机20不会升高。
作为本发明的一种可选技术方案：沉降杆22位于检测钻头29顶部的底端固定连接有螺旋叶片28，检测钻头29的内部固定安装有地下水探测仪30，地下水探测仪用于勘探寻找基岩水，便于对地下水深度找寻，避免同一位置低下水位深浅不一，导致地面出现沉降现象。
工作原理：本发明在工作时，通过将监测箱2安装在底板1的顶部，使第一电机7带动转轴8在密封轴3的内部转动，将转轴8的底部的定位钻头11伸入隧道地面内部，经滑槽4将凸形板5安装在监测箱2，使平衡板6连接两个第一电机7在底板1的顶部调节，通过水平仪12使平衡板6两侧的第一电机7位于同一水平面上，避免底板1底部一侧定位钻头11偏高，另一侧定位钻头11偏低，使监测箱2在检测时保持水平状态，避免检测过程中出现侧偏，通过在底板1的两侧设置静力水准仪14，避免监测箱2整体出现角度倾斜，在定位模块15的两侧设置刻度模块16，对沉降杆22的下沉高度做出记录，通过调节模块17控制液压杆18伸缩，经连接板19带动第二电机20升降高度，不使用时将沉降杆22的底端收进收纳筒21内，根据隧道内深层地下水的高度，通过伸缩杆23定量调节沉降杆22的长度，在收取伸缩杆23时经感应模块24对沉降杆22的顶端封闭，通过限位槽25使定位杆26的底端在定位模块15的内部滑动，经限位模块27对定位杆26的底端限位，避免调节过程中滑出限位槽25，通过在沉降杆22的底端安装螺旋叶片28，在检测地下水位后将土层翻松后的坑洞恢复，通过检测钻头29的内部安装地下水探测仪30，在检测钻头29触碰到水位时，停止对土层钻取，将数据传输给水位显示盘13做记录，经水位显示盘13对隧道内多次检测的地下水位统计对比，对地面沉降进行监测。
根据如图7所示，本发明还提供了一种技术方案：
一种隧道施工用地面沉降检测方法，包括以下步骤：A：装置定位：密封轴3对转轴8的一端限位，带动定位钻头11在底板1的底部转动，滑槽4对凸形板5的一端限位，经水平仪12检测平衡板6的水平，使第一电机7带动转轴8和定位钻头11旋转；
B：平衡调节：支撑弹簧10的顶部和底部安装活动贴环9，对转轴8的底端支撑，使底板1西周处于水平状态，在监测箱2安装定位后，观察静力水准仪14不是水平位置时，单个调节定位钻头11在底层内的深度，使静力水准仪14数值保持水平；
C：竖直定位：调节模块17调控液压杆18在刻度模块16内侧的高度，连接板19的一端跟随液压杆18升降，调节第二电机20在定位模块15顶部的位置，对沉降杆22的高度调节；
D：检测稳定：两个定位杆26将第二电机20的底端限位在限位槽25内，经限位模块27将定位杆26的底端限制在限位槽25，避免勘测时沉降杆22侧偏，影响地下水位检测的准确性；
E：水位勘测：经伸缩杆23可延长沉降杆22的长度，使沉降杆22底部的检测钻头29对隧道施工地面钻取探查地下水位，经螺旋叶片28松动地下土层，使地下水探测仪30对隧道内施工路段地下水的位置深度记录。
作为本发明的一种可选技术方案：转轴8位于支撑弹簧10的内侧，水平仪12位于平衡板6的中端，四个静力水准仪14呈矩形阵列分布，伸缩杆23位于沉降杆22的顶端内部。
作为本发明的一种可选技术方案：刻度模块16的内侧开设有对连接板19一端限位的滑动槽，静力水准仪14的输出信号端连接有水平仪12，水平仪12的输出信号端连接有第一电机7。
作为本发明的一种可选技术方案：调节模块17的输出信号端连接有第二电机20，刻度模块16的输出信号端连接有地下水探测仪30，地下水探测仪30的输出信号端连接有水位显示盘13。
综上所述：本发明通过将监测箱2安装在底板1的顶部，使凸形板5在滑槽4内活动调节，在凸形板5的外侧一端连接平衡板6，经平衡板6对两个第一电机7的底部固定，使第一电机7带动转轴8在密封轴3的内部转动，将转轴8的底部的定位钻头11伸入隧道地面内部，使监测箱2在检测时保持水平状态，避免检测过程中出现侧偏，从而影响设备的检测准确性，通过水平仪12使平衡板6两侧的第一电机7位于同一水平面上，避免定位钻头11一侧偏高一侧偏低，通过静力水准仪14对监测箱2的水平角度校准，避免监测箱2整体出现角度倾斜，在定位模块15的两侧设置刻度模块16，对沉降杆22的下沉高度做出记录，经调节模块17控制液压杆18伸缩，通过连接板19带动第二电机20升降高度，不使用时将沉降杆22的底端收进收纳筒21内，对监测装置搬运移动位置，通过伸缩杆23定量调节沉降杆22的长度，对隧道内深层地下水检测，在收取伸缩杆23时经感应模块24对沉降杆22的顶端封闭，通过限位槽25使定位杆26的底端在定位模块15的内部滑动，经限位模块27对定位杆26的底端限位，避免调节过程中滑出限位槽25，在沉降杆22的底端安装螺旋叶片28，在隧道内检测水位时，在检测地下水位后将土层翻松后的坑洞恢复，避免隧道多出检测后留下多出坑洞，通过检测钻头29的内部安装地下水探测仪30，在检测钻头29触碰到水位时，停止对土层钻取，将数据传输给水位显示盘13做记录，经水位显示盘13对隧道内多次检测的地下水位统计对比，对地面沉降进行监测。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (4)
1.一种隧道施工用地面沉降监测装置，包括底板（1）和用于对地面沉降检测的监测箱（2），其特征在于：所述底板（1）的上表面两侧对称固定连接有密封轴（3），所述监测箱（2）的两侧对称开设有滑槽（4），所述滑槽（4）的内部贴合连接有凸形板（5），所述凸形板（5）远离监测箱（2）的一侧固定连接有平衡板（6），所述平衡板（6）的两端顶部固定连接有第一电机（7），所述第一电机（7）的输出轴端部固定安装有转轴（8）；
所述转轴（8）的底端贯穿密封轴（3）的内侧和底板（1）的一端并固定连接有定位钻头（11），所述转轴（8）位于底板（1）底部的一端对称活动连接有活动贴环（9），两个所述活动贴环（9）的内侧固定连接有支撑弹簧（10），所述平衡板（6）的顶部固定安装有水平仪（12），所述监测箱（2）的前侧固定安装有水位显示盘（13），所述监测箱（2）的顶端两侧对称固定安装有静力水准仪（14）；
所述监测箱（2）的上表面固定安装有定位模块（15），所述定位模块（15）的两侧对称固定安装有刻度模块（16），所述刻度模块（16）的顶部固定安装有调节模块（17），所述调节模块（17）的底部一侧固定连接有液压杆（18）；
所述液压杆（18）的底部固定安装有连接板（19），所述连接板（19）远离液压杆（18）的一端固定连接有第二电机（20），所述第二电机（20）的输出轴端部固定连接有沉降杆（22），所述沉降杆（22）的内部顶端固定连接有伸缩杆（23），所述伸缩杆（23）的底端一侧固定连接有感应模块（24）；
所述监测箱（2）的内部固定连接有收纳筒（21），所述监测箱（2）的顶部位于收纳筒（21）的两侧对称开设有限位槽（25），所述限位槽（25）的内部顶端贴合连接有定位杆（26）；
所述定位杆（26）的顶部和第二电机（20）的底部一侧固定连接，所述定位杆（26）位于限位槽（25）的内部固定连接有限位模块（27），所述沉降杆（22）的底部固定连接有检测钻头（29）；
所述沉降杆（22）位于检测钻头（29）顶部的底端固定连接有螺旋叶片（28），所述检测钻头（29）的内部固定安装有地下水探测仪（30）；
监测装置的使用方法如下：
A：装置定位：密封轴（3）对转轴（8）的一端限位，带动定位钻头（11）在底板（1）的底部转动，滑槽（4）对凸形板（5）的一端限位，经水平仪（12）检测平衡板（6）的水平，使第一电机（7）带动转轴（8）和定位钻头（11）旋转；
B：平衡调节：支撑弹簧（10）的顶部和底部安装活动贴环（9），对转轴（8）的底端支撑，使底板（1）四角处于水平状态，在监测箱（2）安装定位后，观察静力水准仪（14）不是水平位置时，单个调节定位钻头（11）在底层内的深度，使静力水准仪（14）数值保持水平；
C：竖直定位：调节模块（17）调控液压杆（18）在刻度模块（16）内侧的高度，连接板（19）的一端跟随液压杆（18）升降，调节第二电机（20）在定位模块（15）顶部的位置，对沉降杆（22）的高度调节；
D：检测稳定：两个定位杆（26）将第二电机（20）的底端限位在限位槽（25）内，经限位模块（27）将定位杆（26）的底端限制在限位槽（25），避免勘测时沉降杆（22）侧偏，影响地下水位检测的准确性；
E：水位勘测：经伸缩杆（23）可延长沉降杆（22）的长度，使沉降杆（22）底部的检测钻头（29）对隧道施工地面钻取探查地下水位，经螺旋叶片（28）松动地下土层，使地下水探测仪（30）对隧道内施工路段地下水的位置深度记录。
2.根据权利要求1所述的一种隧道施工用地面沉降监测装置，其特征在于：所述转轴（8）位于支撑弹簧（10）的内侧，所述水平仪（12）位于平衡板（6）的中端，四个所述静力水准仪（14）呈矩形阵列分布，所述伸缩杆（23）位于沉降杆（22）的顶端内部。
3.根据权利要求1所述的一种隧道施工用地面沉降监测装置，其特征在于：所述刻度模块（16）的内侧开设有对连接板（19）一端限位的滑动槽，所述静力水准仪（14）的输出信号端连接有水平仪（12），所述水平仪（12）的输出信号端连接有第一电机（7）。
4.根据权利要求1所述的一种隧道施工用地面沉降监测装置，其特征在于：所述调节模块（17）的输出信号端连接有第二电机（20），所述刻度模块（16）的输出信号端连接有地下水探测仪（30），所述地下水探测仪（30）的输出信号端连接有水位显示盘（13）。
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