CN213016456U - 一种钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其包括，采集系统装置，用于获取所述隧道内初期支护的变形数据；传输系统装置，用于接收所述采集系统装置获取的所述变形数据并传输至数据处理系统装置；所述数据处理系统装置用于对接收的所述变形数据进行处理分析和预警；其中，所述采集系统装置包括均匀布设在所述隧道内的第一测量棱镜和第二测量棱镜，用于对所述隧道的每个横断面上的初期支护进行监测；本实用新型通过系统采集装置，能够实时监测隧道内部初期支护变形状态，并可作出预警，可有效防止隧道坍塌的风险，可广泛应用于隧道工程监测技术领域。

Description

一种钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置

技术领域

本实用新型涉及隧道工程监测技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置。

背景技术

近些年随着公路隧道工程建设数量的增加，各类工程事故频发，并且有持续增长的趋势，对人们的生产生活造成了严重的损失，而隧道监控量测的目的就是及时掌握围岩与支护的变形状态，及时对险情进行预判，确保隧道施工期的安全。但由于钻爆法隧道施工空间及环境条件限制，一般钻爆法隧道施工期较多采用人工+全站仪或水准仪的监测方法，传统的人工测量耗时长、频率低、误差大，不但影响正常的隧道施工工序，而且不能及时、快速、准确地反映隧道结构变形的情况。若出现初支变形过大时，未采取及时有效的支护措施，造成初支整体或局部大变形，远超过设计预留变形量，导致初支侵入二衬净空，严重影响着二次衬砌结构的安全及使用寿命。若出现初支变形速率过大时，未及时采取及时有效控制措施，甚至会出现初支坍塌施工风险，严重威胁着钻爆法隧道施工的安全。

实用新型内容

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其包括，

采集系统装置，用于获取所述隧道内初期支护的变形数据；

传输系统装置，用于接收所述采集系统装置获取的所述变形数据并传输至数据处理系统装置；

所述数据处理系统装置用于对接收的所述变形数据进行处理分析和预警；

其中，所述采集系统装置包括均匀布设在所述隧道内的第一测量棱镜和第二测量棱镜，用于对所述隧道的每个横断面上的初期支护进行监测。

优选地，所述第一测量棱镜为多个，且分别等距设置在所述隧道内每个横断面的初期支护上，其中，所述隧道的每一横断面的所述初期支护上的多个第一测量棱镜数量均等；

所述第二测量棱镜为多个，且第一安装位置设置在远离所述隧道的所述初期支护方向的洞口处，用于对所述隧道的内部深度方向的建筑结构进行监测，并可根据施工进度，实时调整所述第二测量棱镜位于所述隧道内的第二安装位置；

所述第一测量棱镜和所述第二测量棱镜均相对于其安装位置可进行自由的方向调节设置。

优选地，所述采集系统装置还包括，测量机器人，其通过一固定支架支撑设置于所述隧道的中部节段，用于监测所述隧道内部，提供全景监测。

优选地，所述，测量机器人为全站仪。

优选地，所述固定支架包括，对中盘，其为水平设置的圆盘；

若干根支架杆，其沿所述对中盘的周向外侧底部等距支撑竖向设置；

一对环状定位架，其沿所述支架杆的支撑高度方向等距设置于所述对中盘的正下方，且一对环状定位架的直径、靠近所述对中盘的一环状定位架直径大于所述对中盘，远离所述对中盘的一所述环状定位架的直径大于所述靠近所述对中盘的所述环状定位架。

优选地，每根所述支架杆的底部均设置有固定脚板，所述固定脚板均为水平连接与所述支架杆的底部的平板；

所述，平板上设置有贯穿的圆孔。

优选地，所述传输系统装置包括，路由器、无线网桥发射端和无线网桥接收端，所述无线网桥接收端用于接收所述第一测量棱镜、第二测量棱镜、测量机器人的监测信息，并通过所述无线网桥发射端发射至所述数据处理系统装置。

优选地，所述数据处理系统装置为远程数据监控终端，用于接收通过所述无线网桥发射端发射的所述监测信息，并对所述监测信息进行数据处理、保存。

本实用新型至少包括以下有益效果：

(1)本申请通过在隧道内固定安装采集系统装置，将隧道初支变形情况通过传输系统装置实时传输至数据处理系统装置，因此，采用该装置能够实时查看隧道初支监测断面测点的变形及侵限情况，可实现远距离、连续、动态、实时监测，不仅提高了监测效率，而且能够实时掌握初支变形状态，采取有效措施避免隧道初支侵限及坍塌施工风险。

(2)监测范围广以及监测时间长，通过第一测量棱镜和第二测量棱镜以及测量机器人对隧道初支进行实时、全方位监测，替代了现有通过人工的对初期支护的变形和侵限状态进行观察和判断方式，进而大大减小了判断误差，提高了施工的整体稳定性。

(3)每个监测断面只需要一次安装便可以一直测量到该监测断面完工，不仅避免了由于机械或者人为因素导致的误差，同时也减少了监控量测所需投入的人力物力，而且也提高了监测数据的准确性。该断面监测完毕后，第一测量棱镜与第二测量棱镜即可拆卸下来，并投入下一个待测断面使用，实现循环利用，满足工程经济要求。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型一优选实施例中监测装置的整体结构示意图；

图2为上述实施例中固定支架的结构示意图；

图3为本实用新型上述实施例中固定支架的固定脚板的结构示意图。

说明书附图标记说明：1、第一测量棱镜，2、第二测量棱镜，3、隧道初期支护，4、测量机器人，5、固定支架，6、测量采集控制终端，7、保护箱，8、无线网桥接收端，9、路由器，10、无线网桥发射端，11、远程数据监控终端，12、第一连接线，13、第二连接线，14、第三连接线，15、隧道仰拱，16、隧道洞口，17数据采集系统装置，18传输系统装置，19数据处理系统装置，51、连接螺栓，52、对中盘，53、第一圆形定位架，54、支架杆，55、第二圆形定位架，56、固定脚板，57、圆孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1-3所示，本实用新型的一种钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其包括，采集系统装置17，用于获取所述隧道内初期支护3的变形数据；

传输系统装置18，用于接收所述采集系统装置17获取的所述变形数据并传输至数据处理系统装置19；

所述数据处理系统装置19用于对接收的所述变形数据进行处理分析和预警；

其中，所述采集系统装置17包括均匀布设在所述隧道内的第一测量棱镜1和第二测量棱镜2，用于对所述隧道的每个横断面上的初期支护3进行监测。

在上述技术方案中，通过数据采集装置对隧道初期支护3变形数据进行采集，通过传输系统装置18将采集的变形数据传输至数据处理系统装置19，数据处理系统装置19对采集的数据进行处理分析，发现异常后及时预警；

所述的第一测量棱镜1与第二测量棱镜2均为可在空间内任意调整方向的监测棱镜，直径约为25mm，测程可达800m，重量约为100g。所述的第一测量棱镜1安装在隧道初期支护3结构上，可根据现场实际情况，确定测试断面间距及第一测量棱镜1的个数，一般每个监测断面安装5个或7个，分别位于隧道拱顶、左右侧拱肩、左右侧拱腰及左右侧边墙位置，每个监测断面上的第一测量棱镜1尽量安装在同一个里程桩号上，并确保其安装稳定牢固。

在另一种技术方案中，所述第一测量棱镜1为多个，且分别等距设置在所述隧道内每个横断面的初期支护3上，其中，所述隧道的每一横断面的所述初期支护3上的多个第一测量棱镜1数量均等；

所述第二测量棱镜2为多个，且第一安装位置设置在远离所述隧道的所述初期支护3方向的洞口处，用于对所述隧道的内部深度方向的建筑结构进行监测，并可根据施工进度，实时调整所述第二测量棱镜位于所述隧道内的第二安装位置；

所述第一测量棱镜1和所述第二测量棱镜2均相对于其安装位置可进行自由的方向调节设置。

在上述技术方案，所述的第二测量棱镜2作为后视控制点，安装在隧道外洞口处稳定地基上或洞内隧道仰拱15填充结构上，一般后视控制点至少安装2～5个第二测量棱镜2，随着隧道掘进不断向前跟进，确保第二测量棱镜测量的监测视角具备良好的通视条件。

在另一种技术方案中，所述采集系统装置17还包括，测量机器人4，其通过一固定支架5支撑设置于所述隧道的中部节段，用于监测所述隧道内部，提供全景监测。

在另一种技术方案中，所述，测量机器人4为全站仪。

在上述技术方案中，所述的测量采集控制终端6由220V交流电供电，并起到给测量机器人4供电、发送指令、数据采集与储存、数据校验及通讯等作用，其固定安装在保护箱8内，保护箱8起到防水、防尘的作用。测量采集控制终端6的一端通过第一连接线12与测量机器人4连接，通过测量采集控制终端6可以进行采集参数设置，如采集频率、采集方式、测点编号等；另一端通过第二连接线13与无线网桥接收端8连接，接收来至无线网桥发射端10的传输信号。所述的测量机器人4为超精密三维自动化全站仪，测量精度能达到0.01mm，通过连接螺栓51安装在固定支架5上。

在另一种技术方案中，所述固定支架5包括，对中盘52，其为水平设置的圆盘；

若干根支架杆54，其沿所述对中盘52的周向外侧底部等距支撑竖向设置；

一对环状定位架53或55，其沿所述支架杆54的支撑高度方向等距设置于所述对中盘52的正下方，且一对环状定位架53的直径、靠近所述对中盘52的一环状定位架53直径大于所述对中盘52，远离所述对中盘52的一所述环状定位架53的直径大于所述靠近所述对中盘52的所述环状定位架53。

在另一种技术方案中，每根所述支架杆54的底部均设置有固定脚板56，所述固定脚板56均为水平连接与所述支架杆54的底部的平板；

所述，平板上设置有贯穿的圆孔57。

在另一种技术方案中，所述传输系统装置18包括，路由器9、无线网桥发射端10和无线网桥接收端8，所述无线网桥接收端8用于接收所述第一测量棱镜1、第二测量棱镜2、测量机器人4的监测信息，并通过所述无线网桥发射端10发射至所述数据处理系统装置19。

在上述技术方案中，所述的路由器9由220V交流电供电，通过第三连接线14与无线网桥发射端10连接，两者一般均安装在隧道洞口16信号较好位置，通过无线网桥发射端10与无线网桥接收端8之间信号的传递，可实现500～1000m远距离无线数据实时传输。

在另一种技术方案中，所述数据处理系统装置19为远程数据监控终端11，用于接收通过所述无线网桥发射端10发射的所述监测信息，并对所述监测信息进行数据处理、保存。

在上述技术方案中，数据处理系统装置19为远程数据监控终端11，所述的远程数据监控终端11能够兼容不同型号的测量机器人4，并可实时显示当前测量数据信息，实现测量数据编辑与自动化处理功能，实时查看分析监测点的三维变形量情况，也可进行多级报警限值设置，实现多种形式的报警方式，如短信、微信、邮件及声光报警等。并可自动计算隧道初支断面的第一测量棱镜1的三维坐标至隧道设计断面轮廓的最小距离，即也可实时查看该测点至隧道设计净空的侵限情况。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，包括，

采集系统装置，用于获取所述隧道内初期支护的变形数据；

传输系统装置，用于接收所述采集系统装置获取的所述变形数据并传输至数据处理系统装置；

所述数据处理系统装置用于对接收的所述变形数据进行处理分析和预警；

其中，所述采集系统装置包括均匀布设在所述隧道内的第一测量棱镜和第二测量棱镜，用于对所述隧道的每个横断面上的初期支护进行监测。

2.根据权利要求1所述的钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，所述第一测量棱镜为多个，且分别等距设置在所述隧道内每个横断面的初期支护上，其中，所述隧道的每一横断面的所述初期支护上的多个第一测量棱镜数量均等；

所述第二测量棱镜为多个，且第一安装位置设置在远离所述隧道的所述初期支护方向的洞口处，用于对所述隧道的内部深度方向的建筑结构进行监测，并可根据施工进度，实时调整所述第二测量棱镜位于所述隧道内的第二安装位置；

所述第一测量棱镜和所述第二测量棱镜均相对于其安装位置均可进行自由的方向调节。

3.根据权利要求1所述的钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，所述采集系统装置还包括，测量机器人，其通过一固定支架支撑设置于所述隧道的中部节段，用于监测所述隧道内部提供全景监测视角。

4.根据权利要求3所述的钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，所述测量机器人为全站仪。

5.根据权利要求3所述的钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，所述固定支架包括，对中盘，其为水平设置的圆盘；

若干根支架杆，其沿所述对中盘的周向外侧底部等距支撑竖向设置；

一对环状定位架，其沿所述支架杆的支撑高度方向等距设置于所述对中盘的正下方，且一对环状定位架的直径、靠近所述对中盘的一环状定位架直径大于所述对中盘，远离所述对中盘的一所述环状定位架的直径大于所述靠近所述对中盘的所述环状定位架。

6.根据权利要求5所述的钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，每根所述支架杆的底部均设置有固定脚板，所述固定脚板均为水平连接与所述支架杆的底部的平板；

所述平板上设置有贯穿的圆孔。

7.根据权利要求1或3所述的钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，所述传输系统装置包括，路由器、无线网桥发射端和无线网桥接收端，所述无线网桥接收端用于接收所述第一测量棱镜、第二测量棱镜、测量机器人的监测信息，并通过所述无线网桥发射端发射至所述数据处理系统装置。

8.根据权利要求7所述的钻爆法隧道初支变形与侵限实时监测装置，其特征在于，所述数据处理系统装置为远程数据监控终端，用于接收通过所述无线网桥发射端发射的所述监测信息，并对所述监测信息进行数据处理、保存。

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