CN115790527A - 一种地铁盾构隧道的测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种地铁盾构隧道的测量装置，主要涉及隧道自动测量设备的技术领域，其包括底座、垂直设在所述底座上的减速电机、与所述减速电机动力输出轴相连的传动螺杆、沿水平方向对称设在所述底座上的两个定位推杆、对称设在所述底座上的两个测量杆和连接组件；所述连接组件包括套设在所述传动螺杆上的连接块和对称铰接与所述连接块两侧的连杆，所述连杆与所述测量杆铰接；所述测量杆与所述底座转动连接，所述传动螺杆与所述定位推杆啮合，所述定位推杆与所述底座滑动连接。本申请具有操作方便、测量精准的优点。

Description

一种地铁盾构隧道的测量装置

技术领域

本申请涉及隧道测量设备的技术领域，尤其是涉及一种地铁盾构隧道的测量装置。

背景技术

盾构隧道是采用盾构法，利用盾构机修建的地下隧道的总称。地铁隧道是常见的盾构隧道之一。地铁隧道进行修建的过程中，千斤顶会推动盾构机向隧道延伸的方向推进，使得本来位于盾构壳内部的拼装衬砌脱出盾壳的保护，并在衬砌外围产生建筑空隙，引起较大地层损失，进而产生很大的地层位移和地面沉降。在富水松软土层中，地表沉降难以控制，因此需要对隧道内壁的形体进行实时测量和形变量监控。

目前，地铁盾构隧道内壁的测量主要依靠全站仪。施工人员首先通过全站仪测量出隧道的实际高度，再与设计标高进行比对，即可得出一点的沉降值。关于隧道定点对称两点的沉降值的差值即可作为地铁盾构隧道不均匀沉降度的衡量标准。随着盾构隧道的延伸和里程的延长，需要进行测量的点位逐渐增加，因此需要频繁调整全站仪的安装位置。每一次测量点位移动之后都需要对全站仪重新进行固定和找平，操作过程繁琐，费时费工。

针对上述中的相关技术，发明人认为现有的地铁盾构隧道内壁的测量工作存在操作过程繁琐、作业效率较低的缺陷。

发明内容

为了提高地铁盾构隧道内壁测量工作的作业效率，降低测量过程的操作难度，本申请提供一种地铁盾构隧道的测量装置。

本申请提供的一种地铁盾构隧道的测量装置采用如下的技术方案：

一种地铁盾构隧道的测量装置，包括底座、垂直设在所述底座上的减速电机、与所述减速电机动力输出轴相连的传动螺杆、沿水平方向对称设在所述底座上的两个定位推杆、对称设在所述底座上的两个测量杆和连接组件；所述连接组件包括套设在所述传动螺杆上的连接块和对称铰接与所述连接块两侧的连杆，所述连杆与所述测量杆铰接；所述测量杆与所述底座转动连接，所述传动螺杆与所述定位推杆啮合，所述定位推杆与所述底座滑动连接。

通过采用上述技术方案，底座对本申请中其他部分结构起到了支撑和限位的作用，为主体的测量结构提供了安装位置，同时使本申请能够沿着盾构隧道延伸的方向移动，方便本申请对沿着隧道延伸方向分布的多个测量点位分别进行测量，安装在底座上的减速电机能够为本申请的测量动作提供动力，传动螺杆能够将减速电机转动产生的扭矩传递至定位推杆和测量杆，定位推杆能够在减速电机的作用下向底座两侧同步伸出并抵接在隧道左右两侧内壁上，从而起到了定位作用，相比于人工找点定位找平的安装方式，节省了大量的时间，与此同时，测量杆能够在减速电机的作用下向两侧运动，从而对隧道内壁的形状进行测量，免去了人工找点、焦距调整等步骤，显著提升了测量过程的效率，达到了提高地铁盾构隧道内壁测量工作的作业效率，降低测量过程的操作难度的发明目的。

可选的，底座包括底板、多个设在所述底板下表面的万向轮、垂直设在所述底板上表面的支撑架和设在所述底板上表面的安装块。

通过采用上述技术方案，底板是底座的主体结构，安装在底板下表面的万向轮能够将底座与隧道地面之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低底座移动所需克服的摩擦力，安装在底板上表面的支撑架对减速电机的安装起到了支撑作用，安装在底板上表面的安装块对定位推杆和测量杆起到了限位作用。

可选的，安装块顶部设有盖板；所述盖板与所述安装块可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，安装块顶部设置的顶板对安装块内部的传动结构起到了保护作用，盖板与安装块可拆卸连接的结构设计能够方便施工人员将盖板拆除并对内部结构进行维修或保养。

可选的，支撑架与所述底板之间垂直连接有多个筋板；所述筋板沿所述支撑架的周向均匀设置。

通过采用上述技术方案，支撑架与底板之间垂直连接的多个筋板结构能够增加支撑架与底板之间连接结构的强度，使支撑架对减速电机的支撑效果更加稳定，减少本申请使用过程中出现的不规则晃动，进一步提升了本申请的测量精度。

可选的，安装块顶部垂直设有限位筒，所述限位筒套设在所述传动螺杆远离所述减速电机对的一端，且与所述传动螺杆转动连接。

通过采用上述技术方案，安装块顶部垂直安装的限位筒结构与传动螺杆之间转动连接的结构设计使得限位筒能够对传动螺杆的转动起到支撑和位置限定的作用，减少本申请使用过程中出现的不规则晃动，进一步提升了本申请的测量精度。

可选的，测量杆包括与所述底座转动连接的外杆体、穿设在所述外杆体上的内杆体、设在所述外杆体内且与所述内杆体抵接的复位弹簧和设在所述内杆体远离所述外杆体一端的滚珠；所述滚珠与所述内杆体球铰接。

通过采用上述技术方案，外杆体与内杆体之间沿平行于轴线方向滑动连接的结构设计是的测量杆的长度能够根据盾构隧道内壁的实际尺寸进行调整，安装在外杆体内且抵接在内杆体上的复位弹簧能够推动内杆体并使其恢复原位，安装在内杆体端部的滚珠能够减少杆体端部与盾构隧道内壁的接触面积，使内杆体与盾构隧道内壁的面接触近似成为滚珠与盾构隧道内壁的点接触，进一步提升测量的准确性。

可选的，外杆体远离所述滚珠的一端固定设有同步齿轮；两个所述同步齿轮互相啮合。

通过采用上述技术方案，外杆体远离所述滚珠的一端固定安装的同步齿轮互相啮合的结构设计能够使两个测量杆的转动保持同步，免去了后期对应变图形对比时进行的相位调整的步骤，进一步简化了测量工序，提高了测量工作的开展效率。

可选的，定位推杆包括与所述底座滑动连接的齿条和设在所述齿条一端的推板；所述齿条远离所述推板的一端与所述传动螺杆啮合连接。

通过采用上述技术方案，定位推杆中的齿条能够在传动螺杆的啮合作用下沿水平方向移动，安装在齿条一端的推板能够用于抵接在隧道内壁上，从而对整个装置起到定位作用。

可选的，推板与所述齿条转动连接。

通过采用上述技术方案，推板与齿条转动连接的结构设计使得推板能够在本申请的非工作状态下旋转至与齿条贴合的位置，从而减少空间占用，降低发生碰撞的几率，提高了本申请的移动便携性。

可选的，推板远离所述齿条的一侧平面设有缓冲垫。

通过采用上述技术方案，安装在推板远离齿条一侧平面即安装在推板与隧道内壁贴合的一侧平面上的缓冲垫能够在推板逐渐抵紧隧道内壁的过程中起到缓冲减振的作用，吸收一部分撞击产生的晃动，减少对测量杆的影响，进一步增加本申请的测量精度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中的底座对本申请中其他部分结构起到了支撑和限位的作用，为主体的测量结构提供了安装位置，同时使本申请能够沿着盾构隧道延伸的方向移动，方便本申请对沿着隧道延伸方向分布的多个测量点位分别进行测量，安装在底座上的减速电机能够为本申请的测量动作提供动力，传动螺杆能够将减速电机转动产生的扭矩传递至定位推杆和测量杆，定位推杆能够在减速电机的作用下向底座两侧同步伸出并抵接在隧道左右两侧内壁上，从而起到了定位作用，相比于人工找点定位找平的安装方式，节省了大量的时间，与此同时，测量杆能够在减速电机的作用下向两侧运动，从而对隧道内壁的形状进行测量，免去了人工找点、焦距调整等步骤，显著提升了测量过程的效率，达到了提高地铁盾构隧道内壁测量工作的作业效率，降低测量过程的操作难度的发明目的；

2.本申请中的底板是底座的主体结构，安装在底板下表面的万向轮能够将底座与隧道地面之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低底座移动所需克服的摩擦力，安装在底板上表面的支撑架对减速电机的安装起到了支撑作用，安装在底板上表面的安装块对定位推杆和测量杆起到了限位作用；

3.本申请中的外杆体与内杆体之间沿平行于轴线方向滑动连接的结构设计是的测量杆的长度能够根据盾构隧道内壁的实际尺寸进行调整，安装在外杆体内且抵接在内杆体上的复位弹簧能够推动内杆体并使其恢复原位，安装在内杆体端部的滚珠能够减少杆体端部与盾构隧道内壁的接触面积，使内杆体与盾构隧道内壁的面接触近似成为滚珠与盾构隧道内壁的点接触，进一步提升测量的准确性。

附图说明

图1是本申请实施例公开的一种地铁盾构隧道的测量装置的结构示意图。

图2是本申请实施例中底座的结构示意图。

图3是本申请实施例中定位推杆的结构示意图。

图4是本申请实施例中测量杆的结构示意图。

图5是本申请实施例中连接组件的结构示意图。

附图标记说明：1、底座；11、底板；12、万向轮；13、支撑架；14、安装块；131、筋板；141、盖板；142、限位筒；2、减速电机；3、传动螺杆；4、定位推杆；41、齿条；42、推板；421、缓冲垫；5、测量杆；51、外杆体；52、内杆体；53、复位弹簧；54、滚珠；511、同步齿轮；6、连接组件；61、连接块；62、连杆。

具体实施方式

以下结合附图1-附图5对本申请作进一步详细说明。

地铁盾构隧道是一种通过盾构机挖掘建设形成的隧道。地铁盾构隧道建造过程中的不均匀沉降现象会对建设质量产生不利影响，因此需对建成的隧道内壁形体进行实时测量和监控。目前，行业内一般采用全站仪对内壁沉降值进行测量。但是，隧道建成后测量点位较多，全站仪的操作相对复杂，这导致测量工作难以高效展开。为了提高地铁盾构隧道内壁测量工作的作业效率，降低测量过程的操作难度，本申请提供一种地铁盾构隧道的测量装置。

本申请实施例公开了一种地铁盾构隧道的测量装置。参照图1，地铁盾构隧道的测量装置包括底座1、减速电机2、定位推杆4、测量杆5和连接组件6。其中，底座1沿着平行于隧道地面的方向水平放置在隧道地面上。减速电机2、定位推杆4和测量杆5均安装在底座1上。减速电机2沿着垂直于地面的方向固定安装在底座1的顶部。传动螺杆3与减速电机2的动力输出轴通过联轴器连接，并且垂直安装在底座1上，且与底座1转动连接。定位推杆4沿着平行于地面的方向与底座1滑动连接，且通过皮带传动结构与传动螺杆3实现扭矩传动啮合。测量杆5与底座1转动连接。连接组件6套设在传动螺杆3上，且与测量杆5相连。

参照图1和图2，底座1包括底板11、万向轮12、支撑架13和安装块14。其中，底板11可以是一个矩形实心金属平板。万向轮12的数量为4个，万向轮12通过转动连接的方式垂直安装在底板11的下表面。支撑架13可以是一个顶部中间位置开设有圆形限位孔的门形梁。支撑架13通过螺栓连接的方式垂直安装在底板11的上表面。支撑架13靠近底板11的位置垂直焊接有筋板131，筋板131的数量为2个。筋板131关于支撑架13的中点对称设置。安装块14可以是一个开设有螺栓孔的金属箱体，安装块14通过焊接的方式固定设置在底板11的上表面，安装块14位于支撑架13的下方。安装块14的顶部通过螺栓连接的方式安装有盖板141。盖板141对位于安装块14内的传动结构起到了遮挡和保护作用。安装块14的顶部垂直于底板11的方向焊接有限位筒142。限位筒142可以是一个顶部开口的空心金属圆筒。减速电机2通过螺栓连接的方式安装在支撑架13的顶部，且减速电机2的动力输出轴轴线与地面垂直设置。减速电机2的动力输出轴与传动螺杆3通过联轴器连接。传动螺杆3远离减速电机2的一端穿设在限位筒142中，且于限位筒142转动连接。限位筒142对传动螺杆3的转动起到位置限定的作用。

参照图1和图 3，定位推杆4包括齿条41和推板42。其中，齿条41沿着平行于地面的方向水平设置在底板11的上表面且穿设在底座1上。推板42可以是一个与齿条41转动连接的矩形金属板。推板42远离齿条41的一侧平面即推板42与盾构隧道内壁接触的平面通过液体胶粘接的方式固定安装有缓冲垫421。缓冲垫421可以是一块大小与推板42大小一致，表面设有防滑纹的矩形橡胶片。定位推杆4的数量为两个，且两个定位推杆4关于底板11的中线对称设置。两个定位推杆4的齿条41与同一柱齿轮啮合。柱齿轮与底座1转动连接，且与传动螺杆3通过皮带传动连接。

参照图1和图4，测量杆5包括外杆体51、内杆体52、复位弹簧53和滚珠54。其中，外杆体51可以是一个与底座1转动连接的空心金属筒体。外杆体51与底座1连接的一端固定套设有同步齿轮511。同步齿轮511的轴线与外杆体51的旋转轴线共线。外杆体51的内部安装有复位弹簧53，且通过滑动连接的方式安装有内杆体52。复位弹簧53的一端抵接在内杆体52上。内杆体52的靠近外杆体51的一端安装有限位结构。内杆体52远离外杆体51的一端男装有滚珠54，滚珠54与内杆体52球铰接。滚珠54上安装有多个压力传感器，压力传感器与测量设备电性连接，测量设备用于测量和记录墙壁对滚珠54的支撑反力。墙壁对滚珠54的支撑反力等于内杆体52对滚珠54的支撑力，在忽略摩擦力等因素影响的情况下可近似等于复位弹簧53压缩产生的弹力。根据近似得到的弹力和压缩弹簧53的变形模量即可得到该点位置压缩弹簧53的压缩量，从而对内杆体52的实际伸长量进行测算，并对隧道内壁曲线进行描绘。

参照图1和图5，连接组件6包括连接块61和连杆62。连接块61套设在传动螺杆3上，且与传动螺杆3螺纹配合。连杆62的一端与连接块61连接，另一端与测量杆5连接。连杆62的两端均为铰接。

本申请实施例的一种地铁盾构隧道的测量装置的实施原理为：测量人员首先将本申请水平放置在地铁盾构隧道的地面上。操作减速电机2正向旋转，使测量杆5沿着地铁盾构隧道的内壁向水平方向发生转动，同时使定位推杆4向两侧平移直至推板42抵接在地铁盾构隧道的内壁上。推板42抵紧后，对万向轮12进行固定，然后操作减速电机2反向旋转，使测量杆5沿着地铁盾构隧道的内壁向竖直方向发生转动，并对该过程中的滚珠54部位受到的支撑反力数据进行记录，同时绘制支撑反力-时间关系曲线。对两个测量杆5得出的关系曲线进行分别计算和作差，即可对一点的不规则沉降度进行测算。将万向轮12解锁后移动至下一测量点位，重复上述步骤即可对多个点位进行测量。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：包括底座（1）、垂直设在所述底座（1）上的减速电机（2）、与所述减速电机（2）动力输出轴相连的传动螺杆（3）、沿水平方向对称设在所述底座（1）上的两个定位推杆（4）、对称设在所述底座（1）上的两个测量杆（5）和连接组件（6）；所述连接组件（6）包括套设在所述传动螺杆（3）上的连接块（61）和对称铰接与所述连接块（61）两侧的连杆（62），所述连杆（62）与所述测量杆（5）铰接；所述测量杆（5）与所述底座（1）转动连接，所述传动螺杆（3）与所述定位推杆（4）啮合，所述定位推杆（4）与所述底座（1）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述底座（1）包括底板（11）、多个设在所述底板（11）下表面的万向轮（12）、垂直设在所述底板（11）上表面的支撑架（13）和设在所述底板（11）上表面的安装块（14）。

3.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述安装块（14）顶部设有盖板（141）；所述盖板（141）与所述安装块（14）可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述支撑架（13）与所述底板（11）之间垂直连接有多个筋板（131）；所述筋板（131）沿所述支撑架（13）的周向均匀设置。

5.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述安装块（14）顶部垂直设有限位筒（142），所述限位筒（142）套设在所述传动螺杆（3）远离所述减速电机（2）对的一端，且与所述传动螺杆（3）转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述测量杆（5）包括与所述底座（1）转动连接的外杆体（51）、穿设在所述外杆体（51）上的内杆体（52）、设在所述外杆体（51）内且与所述内杆体（52）抵接的复位弹簧（53）和设在所述内杆体（52）远离所述外杆体（51）一端的滚珠（54）；所述滚珠（54）与所述内杆体（52）球铰接。

7.根据权利要求6所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述外杆体（51）远离所述滚珠（54）的一端固定设有同步齿轮（511）；两个所述同步齿轮（511）互相啮合。

8.根据权利要求1所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述定位推杆（4）包括与所述底座（1）滑动连接的齿条（41）和设在所述齿条（41）一端的推板（42）；所述齿条（41）远离所述推板（42）的一端与所述传动螺杆（3）啮合连接。

9.根据权利要求8所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述推板（42）与所述齿条（41）转动连接。

10.根据权利要求8所述的一种地铁盾构隧道的测量装置，其特征在于：所述推板（42）远离所述齿条（41）的一侧平面设有缓冲垫（421）。

Images