CN211783409U - 一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，包括岩土体、隧道、管棚、导管、仪器设备、采集仪、配电箱和自动化指挥平台，所述岩土体内部位于隧道的上方开设有钻孔，所述钻孔的内部设置有管棚，所述管棚的内部设置有导管，所述导管的内部设置有仪器设备，所述仪器设备与配电箱电性连接，所述仪器设备与配电箱之间电性连接有采集仪，所述采集仪与自动化指挥平台之间通过信号互相传输。该用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，克服了测量周期不全、测量位置离散和测量方式不智能等问题，既可以测量隧道施工全过程的拱顶沉降变化情况，同时能做到24小时实时监测、远程控制和无人值守，且不易被破坏。

Description

一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置

技术领域

本实用新型涉及地下工程测量技术领域，具体为一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置。

背景技术

近年来，随着地下工程的大力发展，隧道开挖过程中发生涌水、塌方等险情的情况也比较多，特别是位于繁华城市的城市轨道交通工程中隧道发生塌方险情，会对城市居民的生命财产造成重大影响。隧道拱顶岩土体沉降变化情况是反映施工过程中岩土体稳定的重要指标之一。为有效掌握隧道施工时拱顶围岩稳定状态，通常采用的做法是在隧道开挖后及时在隧道顶部布设拱顶沉降监测点，参照相关规范要求监测沉降变化，能使施工单位在开挖过程中了解隧道的沉降变化趋势，同时采取相应的施工措施。

目前常见的拱隧道顶沉降测量方法主要有以下几种：(1)几何水准测量，在隧道开挖完成后，及时在拱顶部位布设沉降观测点，将水准尺挂在上面，采用水准仪进行水准测量，测量出每次挂钩处的高程，即可计算出此处拱顶沉降的变化；(2)三角高程法测量，在隧道开挖完成后，及时在拱顶部位布设反射片，采用全站仪进行测量，通过反射片处的高程计算拱顶沉降的变化；(3)静力水准法测量，此方法一般用于运营期隧道拱顶沉降测量。在隧道拱顶位置以规定的间隔距离布设静力水准仪，各仪器之间用液体连通管连接，根据液体联通原理测量各拱顶沉降的变化；(4)激光测距法测量。此方法一般用于运营期隧道拱顶沉降测量。在隧道拱顶位置以规定的间隔距离布设激光测距仪，通过激光测距仪测量拱顶至底板的直线距离来计算拱顶沉降的变化。或者，在隧道侧壁位置以规定的间隔距离布设激光测距仪，通过激光测距仪测量侧壁至拱顶的直线距离来计算拱顶沉降的变化。

通常认为，隧道开挖后拱顶沉降可以表示为：U＝Um+U1，其中，Um为常规沉降监测值，U1为开挖到监测元器件埋设后监测这段时间产生的沉降值。由此可见，隧道开始施工至开挖监测点布设这段时间的沉降变化量无法获得。上述四种方法监测点都需要等到隧道开挖后布设，因而都只能获取到隧道开挖之后的拱顶沉降数据Um。同时，传统方法1、2采用人工监测的方式，无法做到24小时实时监测、远程控制和无人值守；方法3、4采用了自动化监测系统，可以实现实时监测，但是设备位于隧道净空范围内，开挖过程中极易造成碰撞破坏，故很少在隧道施工阶段监测中使用。

现有隧道拱顶沉降测量方法存在主要不足表现为：(1)隧道拱顶沉降测量方法只能获取到隧道开挖完成之后的变形情况，无法测量出隧道开始开挖至隧道初期支护完成这段时间的变形情况；(2)水准仪几何水准测量和全站仪三角高程测量无法做到无人值守和24小时实时监测；(3)传统测量方法监测点布设在隧道开挖净空内，极易被碰撞破坏，重复布点率很高。

针对上述缺点，本申请提出一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，既可以测量隧道开挖整个过程的拱顶沉降变化情况，又能做到24小时实时监测、远程控制、无人值守，且不易被破坏。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，包括岩土体、隧道、管棚、导管、仪器设备、采集仪、配电箱和自动化指挥平台，所述岩土体内部位于隧道的上方开设有钻孔，所述钻孔的内部设置有管棚，所述管棚的内部设置有导管，所述导管的内部设置有仪器设备，所述仪器设备与配电箱电性连接，所述仪器设备与配电箱之间电性连接有采集仪，所述采集仪与自动化指挥平台之间通过信号互相传输。

可选的，所述管棚与导管之间设置有注浆区域。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，具备以下有益效果：

该用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，采用拱顶上方沿隧道纵向预埋监测传感器方式，连接自动化智能监测系统，克服了测量周期不全、测量位置离散和测量方式不智能等问题，既可以测量隧道施工全过程的拱顶沉降变化情况，同时能做到24小时实时监测、远程控制和无人值守，且不易被破坏。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型隧道拱顶的剖面结构示意图；

图3为本实用新型隧道设置管棚时拱顶沉降监测点布设流程及安装示意图；

图4为本实用新型隧道未设置管棚时拱顶沉降监测点布设流程及安装示意图结构示意图。

图中：1、岩土体；2、隧道；3、管棚；4、导管；5、仪器设备；6、采集仪；7、配电箱；8、自动化指挥平台；9、注浆区域。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，包括岩土体1、隧道2、管棚3、导管4、仪器设备5、采集仪6、配电箱7和自动化指挥平台8，岩土体1内部位于隧道2的上方开设有钻孔，钻孔的内部设置有管棚3，管棚3的内部设置有导管4，导管4的内部设置有仪器设备5，仪器设备5与配电箱7电性连接，仪器设备5与配电箱7之间电性连接有采集仪6，采集仪6与自动化指挥平台8之间通过信号互相传输，管棚3与导管4之间设置有注浆区域9；

本实用新型工作原理和流程：(1)管棚施工完完成后，将导管连接好并插入管棚内，然后将仪器设备逐节放入导管中，采用的仪器设备为固定式测斜仪、电水平尺、倾角仪等等角度测量传感器设备；(2)仪器安装完毕后将导管与管棚之间的孔隙内进行注浆，以保证监测传感器与拱顶上方岩土体协调变形。注浆时做好导管的封闭处理，防止浆液进入导管内损坏仪器；(3)安装好的仪器与数据采集仪、配电箱连接，数据采集仪可以定时、自动采集仪器设备测量的数据，然后通过WiFi或4G信号将数据传到自动化智能平台上，实现实时、远程控制、无人值守的测量过程，确保在隧道开挖过程中全天24小时不间断进行测隧道拱顶的沉降变化；

当隧道具备管棚施工条件但不采用管棚支护的情况，可以使用水平钻机沿隧道方向打孔，然后将导管连接好并插入钻好的孔内，再将仪器设备逐节放入导管中，采用的仪器设备为角度测量传感器设备，仪器安装完毕后，在钻孔与导管之间的孔隙内进行注浆；

本实用新型采用拱顶上方沿隧道纵向预埋方式，在隧道开挖之前将监测传感器安装在管棚内或者沿着隧道轴向的水平钻孔内；使用的监测设备可以是固定式测斜仪，可以是电水平尺，也可以是倾角计，根据现场实际情况选用设备；仪器设备连接到自动化监测采集装置上，通过WiFi或4G信号实时将监测数据发送到自动化监测平台上进行监测数据分析。

实施例一：在青岛市地铁红岛火车站(非共建工程)8、12号线下穿青兰高速自动化监测项目中进行了实施；青岛市地铁12号线下穿青兰高速段隧道长度120m，施工工法为CRD法，12号线拱顶施作两层管棚作为超前支护，双层管棚，拱部140度，长105m，环向间距0.4m，层间距0.3m，在12号线拱顶上方两处管棚内安装了此拱顶沉降设备，安装长度为54m(安放在高速公路下方)，此拱顶沉降系统包含了固定式测斜仪、无线采集设备和远程控制终端，12号线隧道开挖至青兰高速位置时可监测到隧道拱顶实时的沉降变形状态，比人工监测的拱顶沉降数据更能反映隧道开挖整个过程的变化情况，做到24小时实时监测、远程控制和无人值守，且不易被破坏。

综上所述，该用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，采用拱顶上方沿隧道纵向预埋监测传感器方式，连接自动化智能监测系统，克服了测量周期不全、测量位置离散和测量方式不智能等问题，既可以测量隧道施工全过程的拱顶沉降变化情况，同时能做到24小时实时监测、远程控制和无人值守，且不易被破坏。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，包括岩土体(1)、隧道(2)、管棚(3)、导管(4)、仪器设备(5)、采集仪(6)、配电箱(7)和自动化指挥平台(8)，其特征在于：所述岩土体(1)内部位于隧道(2)的上方开设有钻孔，所述钻孔的内部设置有管棚(3)，所述管棚(3)的内部设置有导管(4)，所述导管(4)的内部设置有仪器设备(5)，所述仪器设备(5)与配电箱(7)电性连接，所述仪器设备(5)与配电箱(7)之间电性连接有采集仪(6)，所述采集仪(6)与自动化指挥平台(8)之间通过信号互相传输。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道拱顶沉降的自动化测量装置，其特征在于：所述管棚(3)与导管(4)之间设置有注浆区域(9)。

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