CN114234873A - 一种深井在水施工作业管片位移的检测装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深井在水施工作业管片位移的检测装置，包括管片、以及掘进深度测量装置，管片用于形成初始的深井井壁，深井上方设置有位置固定的第一挂线点；管片内侧设置有随其同步下降的第二挂线点；挂线一端固定于第二挂线点，另一端绕过第一挂线点后与放线装置连接；第一挂线点与第二挂线点之间挂线的垂直度不超过0.1/1000毫米；还包括扫描装置，其用于对挂线漏出深井的地上部分的两个检测点进行测量，以获得两个检测点之间的水平距离。还涉及一种管片位移的检测方法，在(水下)施工过程中对初始管片的竖直位置(深度)、水平位置时时监控，利用利用经纬仪和等比原理获得整个沉井的垂直度等参数，不受深井作业工况、深井直径影响。

Description

一种深井在水施工作业管片位移的检测装置与方法

技术领域

本发明涉及深井垂直度测量技术领域，尤其是一种深井在水施工作业管片位移的检测装置与方法。

背景技术

地下空间开发中沉降法施工深井技术应用越来越广泛。为了保证开挖砌衬管片满足工程质量要求，需要及时准确地掌握起始环管片随砌衬沉降过程中的水平位移量，以跟踪深井垂直度等参数指标。

现有技术中，测量位于井口位置处的相邻两层管片的垂直度方法，存在累计误差大精度低、数据滞后等无法时时精确掌握施工参数的问题，特别是深井掘进机进行水下施工作业时，由于井下存在地下水、工作环境复杂，现有的测量方法受到限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种深井在水施工作业管片位移的检测装置与方法，不受深井作业工况影响，特别适合在水作业施工，测量精度高。

本发明采用的技术方案如下：

一种深井在水施工作业管片位移的检测装置，包括管片，所述管片用于形成初始的深井井壁，还包括掘进深度测量装置；

深井上方设置有位置固定的第一挂线点，所述管片内侧设置有随其同步下降的第二挂线点；挂线一端固定于所述第二挂线点，另一端绕过所述第一挂线点后与放线装置连接；第一挂线点与第二挂线点之间挂线的垂直度不超过0.1/1000毫米；

还包括扫描装置，其用于对所述挂线漏出深井的地上部分的两个检测点进行测量，以获得所述两个检测点之间的水平距离。

进一步技术方案为：

所述第一挂线点由挂线滑轮形成，其固定设置在井口上方；所述放线装置由转向滑轮形成，其用于所述挂线的转向支点，所述挂线另一端绕过所述转向滑轮后连接一线坠。

所述第二挂线点位于挂线柱的一端，所述挂线柱水平设置，另一端与所述管片内壁连接。

所述挂线柱的长度为0.5-5米。

所述第二挂线点位于深井底部施工的掘进机本体的支架上，所述掘进机本体的支架与所述管片连接。

所述扫描装置为经纬仪。

一种深井在水施工作业管片位移的检测方法，包括以下步骤：

安装挂线：

在深井上方设置第一挂线点及放线装置，在所述管片内侧设置随其同步下降的第二挂线点；

将挂线一端与第二挂线点连接，另一端绕过第一挂线点后与放线装置连接，使挂线绷紧；调整第一挂线点的位置，使第一挂线点与第二挂线点之间挂线的垂直度不超过0.1/1000毫米，然后固定第一挂线点的位置；

位移测量：掘进过程中，管片下移，以过第一挂线点的垂线作为测量基准，取挂线漏出深井的地上部分的第一检测点、第二检测点，利用经纬仪测量两个检测点到所述测量基准的水平横向距离a、b，扫描两个检测点之间的垂直高度A，计算两个检测点之间的水平横向距离x＝|a-b|，计算管片的水平横向位移X＝xB/A，其中，B为第一挂线点与第二挂线点之间的垂直距离，由掘进深度测量装置测得；

将经纬仪的测点位置绕第一挂线点转动90°，重复位移测量步骤，测得管片的水平纵向位移Y＝yB/A，其中，y为两个检测点之间的水平纵向距离。

本发明的有益效果如下：

本发明一方面不受深井作业工况的影响，特别适合在水作业施工，另一方面不受深井直径的影响，在整个施工过程中对初始管片的竖直位置(深度)、水平位置时时监控，获得整个沉井的垂直度等参数。

本发明方法操作简便、安全可靠、成本低，测量结果精度高。满足自动化无人操作深井掘进机水下作业的施工情况跟踪需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的测量方法原理示意图。

图3为本发明俯视视角的测量方法原理示意图。

图中：1、挂线；101、挂线滑轮；102、转向滑轮；2、线坠；3、经纬仪；4、深井；401、管片；5、挂线柱；S1、第一检测点；S2、第二检测点；S3、第一挂线点；S4、第二挂线点。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的一种深井在水施工作业管片位移的检测装置，包括管片401，管片401用于形成初始的深井4井壁，以及掘进深度测量装置；

深井4上方设置有位置固定的第一挂线点S3；管片401内侧设置有随其同步下降的第二挂线点S4；

挂线1一端固定于第二挂线点S4，另一端绕过第一挂线点S3后与放线装置连接；第一挂线点S3与第二挂线点S4之间挂线1的垂直度不超过0.1/1000毫米；

还包括扫描装置，其用于对挂线1漏出深井4的地上段的两个检测点进行测量，以获得两个检测点之间的水平距离。

具体的，扫描装置为经纬仪3。

具体的，掘进深度测量装置设置在掘进机本体上，随掘进机下移而记录掘进深度。

具体的，第一挂线点S3由挂线滑轮101形成，其固定设置在井口上方；放线装置由转向滑轮102形成，其用于挂线1的转向支点，挂线1另一端绕过转向滑轮102后连接一线坠2。

具体的，第二挂线点S4设置有至少两种形式：

1)第二挂线点S4位于挂线柱5的一端，挂线柱5水平设置，另一端与管片401内壁连接。

具体的，挂线柱5的长度为0.5-5米。

2)第二挂线点S4位于深井4底部施工的掘进机本体的支架上，掘进机本体的支架与管片401连接。

在掘进过程中第二挂线点S4不受深井内有无地下水的影响。

本实施例的一种深井在水施工作业管片位移的检测方法，包括以下步骤：

安装挂线的准备工作：

深井施工作业时，管片401安装就位后，在地面上借助管片401便于对位置度、深度等指标进行检验，确保管片401初始安装符合设计要求。

其中管片401内壁上设置挂线柱5。

安装挂线：

在深井4上方设置第一挂线点S3及放线装置，在挂线柱5外端设置第二挂线点S4；

具体的，第一挂线点S3设置在挂线滑轮101上，放线装置采用与挂线滑轮102水平间隔设置的转向滑轮，其用于形成挂线的转向支点；

将挂线1一端与第二挂线点S4连接，另一端绕过挂线滑轮101的第一挂线点S3后、在绕过转向滑轮102，然后在挂线1末端绑上线坠2，使挂线1绷紧；

调整第一挂线点S3的位置，使第一挂线点S3与第二挂线点S4之间挂线1的垂直度不超过0.1/1000毫米，然后固定第一挂线点S3的位置。

具体的，挂线1可采用钢丝线。

位移测量：

深井掘进运行过程中，挂线柱5上的第二挂线点S4随着砌衬管片401同步下降，在挂线点S3位置不变的情况下，引起挂线1在两挂线点S3和S4之间的垂直度发生变化。

如图2所示，以过第一挂线点S3的垂线作为测量基准，在挂线1漏出深井4的地上段取第一检测点S1、第二检测点S2，利用经纬仪3测量两个检测点到测量基准的水平横向距离a、b，并借助经纬仪3扫描两个检测点之间的垂直高度A(在S3和S4之间垂直距离B范围内，漏出深井地面部分挂线1上取点S1、S2，该段长度垂直高度A作为测量基准，即距离A对应水平距离分别为a、b)，计算两个检测点之间的水平横向距离x＝|a-b|，根据相似三角形的等比原理，计算管片401的水平横向位移X＝xB/A，其中，B为第一挂线点S3与第二挂线点S4之间的垂直距离，可由掘进深度测量装置测得；

调整经纬仪3的测量位置，将经纬仪3的位置绕第一挂线点S3转动90°，如图3所示。重复位移测量步骤，测得管片401的水平纵向位移Y＝yB/A，其中，y为两个检测点之间的水平纵向距离；

如图3所示，图中X轴、Y轴方向分别为水平横向和水平纵向方向。

根据深井施工作业进度，按照上述方法每天进行1～2次测量。

本领域技术人员可以理解，随着挂线向井内下放，上述第一检测点S1、第二检测点S2在每次测量时并不是绝对测量点，实际上，对挂线在井上部分的任意两个检测点(每次测量保证两者之间的垂直距离一致)进行测量，借助等比原理，即可测算出整个挂线(第二挂线点S4相对于第一挂线点S3)的水平偏移距离，从而获得管片401及深井4的偏移量。

本实施例的测量方法，简单有效，易操作实现，不受深井直径的影响。借助一根挂线和经纬仪完成对及时对深井施工过程中初始管片位移跟踪检测，准确掌握深井施工中整个深井的垂直度等重要参数，操作简单、数据准确、测量精度高。经纬仪扫描挂线的工作方法，不受深井掘进工况的影响，特别是满足在水下作业跟踪测量。

本领域普通技术人员可以理解：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 (7)

1.一种深井在水施工作业管片位移的检测装置，包括管片(401)，所述管片(401)用于形成初始的深井(4)井壁，还包括掘进深度测量装置，其特征在于，深井(4)上方设置有位置固定的第一挂线点(S3)，所述管片(401)内侧设置有随其同步下降的第二挂线点(S4)；

挂线(1)一端固定于所述第二挂线点(S4)，另一端绕过所述第一挂线点(S3)与放线装置连接；第一挂线点(S3)与第二挂线点(S4)之间挂线(1)的垂直度不超过0.1/1000毫米；

还包括扫描装置，其用于对所述挂线(1)漏出深井(4)的地上部分的两个检测点进行测量，以获得所述两个检测点之间的水平距离。

2.根据权利要求1所述的深井在水施工作业管片位移的检测装置，其特征在于，所述第一挂线点(S3)由挂线滑轮(101)形成，其固定设置在井口上方；所述放线装置采用转向滑轮(102)，其用于所述挂线(1)的转向支点，所述挂线(1)另一端绕过所述转向滑轮(102)后连接一线坠(2)。

3.根据权利要求2所述的深井在水施工作业管片位移的检测装置，其特征在于，所述第二挂线点(S4)位于挂线柱(5)的一端，所述挂线柱(5)水平设置，另一端与所述管片(401)内壁连接。

4.根据权利要求3所述的深井在水施工作业管片位移的检测装置，其特征在于，所述挂线柱(5)的长度为0.5-5米。

5.根据权利要求2所述的深井在水施工作业管片位移的检测装置，其特征在于，所述第二挂线点(S4)位于深井(4)底部施工的掘进机本体的支架上，所述掘进机本体的支架与所述管片(401)连接。

6.根据权利要求1所述的深井在水施工作业管片位移的检测装置，其特征在于，所述扫描装置为经纬仪(3)。

7.一种深井在水施工作业管片位移的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装挂线：

在深井(4)上方设置第一挂线点(S3)及放线装置，在所述管片(401)内侧设置随其同步下降的第二挂线点(S4)；

将挂线(1)一端与第二挂线点(S4)连接，另一端绕过第一挂线点(S3)后与放线装置连接，使挂线(1)绷紧；

调整第一挂线点(S3)的位置，使第一挂线点(S3)与第二挂线点(S4)之间挂线(1)的垂直度不超过0.1/1000毫米，然后固定第一挂线点(S3)的位置；

位移测量：

掘进过程中，管片(401)下移，以过第一挂线点(S3)的垂线作为测量基准，取挂线(1)漏出深井(4)的地上部分的第一检测点(S1)、第二检测点(S2)，利用经纬仪(3)测量两个检测点到所述测量基准的水平横向距离a、b，扫描两个检测点之间的垂直高度A，计算两个检测点之间的水平横向距离x＝|a-b|，计算管片(401)的水平横向位移X＝xB/A，其中，B为第一挂线点(S3)与第二挂线点(S4)之间的垂直距离，由掘进深度测量装置测得；

将经纬仪(3)的位置绕第一挂线点(S3)转动90°，重复位移测量步骤，测得管片(401)的水平纵向位移Y＝yB/A，其中，y为两个检测点之间的水平纵向距离。

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