CN217900827U - 一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其包括隧道墙体、沿着隧道墙体周向布置的激光位移传感器和激光反射镜，隧道墙体上设置有安装座和至少两个带有开关的磁性座，安装座和激光位移传感器之间设置有旋转调节组件、丝杆调节组件和翻转调节组件，旋转调节组件的转动轴心线、丝杆调节组件的移动方向和翻转调节组件的转动轴心线相互垂直，激光反射镜上设置有磁性块，磁性座与磁性块选择性磁吸。本实用新型通过将磁性座和激光反射镜设置为可拆卸连接的方式，并通过旋转调节组件、丝杆调节组件和翻转调节组件调整激光位移传感器的激光发射方向，能实现激光位移传感器和激光反射镜之间完成激光测距操作，保证监测精度。

Description

一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置

技术领域

本实用新型涉及隧道工程的技术领域，尤其是涉及一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置。

背景技术

随着交通行业的高速发展，我国的道路建设步伐越来越快，作为其重要组成部分的隧道，数量也在不断增加。隧道工程属于地下工程，施工条件复杂，风险高，常常因突发事故导致人身伤亡、工期延误，造成巨大的经济损失，埋下安全隐患，因此，隧道监控量测是隧道工程必不可少的环节，是保证隧道工程安全的重要手段。

传统的隧道监测主要采用“全站仪+人工作业”的方式，在一定周期内测量完毕并进行安全判断，这种监测频率及人为误差，都会对监测结果造成一些不可控的安全因素。目前，在隧道施工时，采用激光位移传感器代替全站仪对隧道的拱顶下沉以及周边收敛进行实时监测预警。激光位移传感器主要由激光传感器和接收器组成，传感器可有效监测出激光反射镜的沉降数据，接收器对激光光斑中心定位、光点位移差比对分析，并结合投射角度调谐方法的列阵位移增敏技术，准确的捕捉位移的变化，结合传感器的沉降数据生成准确的三维动态监测数据，再利用物联网技术建立一套信息化、自动化、科学化的监测系统，适用于隧道的施工期以及运行期的变形监测。

现有的激光位移传感器在安装时，需要对准待测目标点的激光反射镜，但是受固定结构的限制，激光位移传感器的激光发射方向调整较为繁琐，同时，安装在隧道墙体上的激光反射镜受施工环境影响，需要检修更换，否则会影响监测精度。因此，现有的激光位移传感器位置调节不便，激光反射镜不便于拆装，难以满足隧道洞顶断面沉降监测线多、频次高的要求，有待改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其达到了便于调节激光位移传感器位置和便于拆装激光反射镜的目的，具有保证监测精度的优点。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，包括隧道墙体、沿着所述隧道墙体周向布置的激光位移传感器和激光反射镜，所述隧道墙体上设置有安装座和至少两个带有开关的磁性座，所述安装座和激光位移传感器之间设置有旋转调节组件、丝杆调节组件和翻转调节组件，所述旋转调节组件的转动轴心线、丝杆调节组件的移动方向和翻转调节组件的转动轴心线相互垂直，所述激光反射镜上设置有磁性块，所述磁性座与磁性块选择性磁吸。

通过采用上述技术方案，磁性座主要由可被旋动的矩形磁性元件、两磁性轭铁组、以及位于两磁性轭铁组间的上、下非磁性块构成，通过开关控制磁性座磁化和退磁，能使磁性座与磁性块选择性磁吸，从而便于在磁性座上检修更换激光反射镜，以保证监测精度；在施工过程中可能出现地表塌陷处设置观测点，地表下沉观测点按普通水准点埋设的情况，在预计断面以外3~4倍洞径处设置水准点，作为各观测点高程测量的基准，在完成上述监测点上激光反射镜的安装后，需调整激光位移传感器的激光发射方向，从而计算出各观测点的沉降量；此时，先通过旋转调节组件和丝杆调节组件驱使激光位移传感器旋转平移，使其发射端与激光反射镜近似的处于同一平面上，再通过翻转调节组件驱使激光位移传感器翻转，使其发射端对准激光反射镜；在此过程中，通过将磁性座和激光反射镜设置为可拆卸连接的方式，并通过旋转调节组件、丝杆调节组件和翻转调节组件调整激光位移传感器的激光发射方向，能实现激光位移传感器和激光反射镜之间完成激光测距操作，保证监测精度。

本实用新型进一步设置为：所述旋转调节组件包括U型板、开设于所述U型板上的多个弧形的旋转槽、以及滑动连接于所述旋转槽上并螺纹连接于所述安装座上的旋转螺母，所述旋转螺母紧密抵触于所述U型板表面，所述丝杆调节组件设置于所述U型板上。

通过采用上述技术方案，旋转时，旋松旋转螺母，U型板沿着旋转槽的轴心线旋转至预定角度，以调整丝杆调节组件的移动调节方向，然后旋紧旋转螺母，并使其紧密抵触于U型板表面，以限制U型板转动。

本实用新型进一步设置为：所述旋转槽的圆心角为60~90°。

通过采用上述技术方案，便于配合丝杆调节组件进行激光位移传感器的平移或升降调节。

本实用新型进一步设置为：所述丝杆调节组件包括设置于所述U型板上的一对滑杆、转动连接于所述U型板上的调节丝杆、螺纹连接于所述调节丝杆上的调节螺母、以及设置于所述调节螺母上且滑动连接于这些滑杆上的滑座，所述翻转调节组件设置于所述滑座上。

通过采用上述技术方案，丝杆传动具有启动力矩小、自锁好的优点，能通过旋转调节丝杆，来带动滑座定点移动，以调整激光位移传感器的位置。

本实用新型进一步设置为：所述滑杆上套设有一对布置于所述滑座两侧的调节弹簧，所述调节弹簧的两端分别固定于所述滑座和U型板上。

通过采用上述技术方案，利用调节弹簧对滑座两侧施加预压力，能避免滑座受外力而轻易移动。

本实用新型进一步设置为：所述翻转调节组件包括设置于所述滑座上的匚型板、开设于所述匚型板上的一对弧形的翻转槽、铰接于所述匚型板上的翻转条、以及滑动连接于所述翻转槽上并螺纹连接于所述翻转条上的翻转螺母，所述翻转螺母紧密抵触于所述匚型板表面，所述激光位移传感器设置于这对翻转条上。

通过采用上述技术方案，翻转时，旋松翻转螺母，翻转条沿着翻转槽翻转至预定角度，以调整激光位移传感器的激光发射方向，然后旋紧翻转螺母，并使其紧密抵触于匚型板表面，以限制翻转条翻转。

本实用新型进一步设置为：所述翻转槽的圆心角为120~180°。

通过采用上述技术方案，便于调整激光位移传感器的翻转角度。

本实用新型进一步设置为：所述磁性块的表面设置为拱形外凸的凸面，所述磁性座的表面设置为与所述凸面配合的凹孔。

通过采用上述技术方案，拱形的凸面能与凹孔在预定角度范围内贴合，即激光反射镜能沿着凹孔进行角度调节，以便与激光位移传感器对准。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：通过将磁性座和激光反射镜设置为可拆卸连接的方式，并通过旋转调节组件、丝杆调节组件和翻转调节组件调整激光位移传感器的激光发射方向，能实现激光位移传感器和激光反射镜之间完成激光测距操作，保证监测精度。

附图说明

图1是本实用新型的隧道洞顶断面沉降监测预警装置的结构示意图。

图2是本实用新型的激光测距单元的爆炸结构示意图。

图3是本实用新型的激光反射单元的爆炸结构示意图。

图中，1、激光测距单元；2、旋转调节组件；21、安装座；22、U型板；23、旋转槽；24、旋转螺母；3、丝杆调节组件；31、滑杆；32、调节丝杆；33、调节螺母；34、滑座；35、调节弹簧；4、翻转调节组件；41、匚型板；42、翻转槽；43、翻转条；44、翻转螺母；5、激光位移传感器；6、激光反射单元；7、磁性座；71、开关；72、凹孔；8、磁性块；81、凸面；9、激光反射镜；10、隧道墙体。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述。

参照图1，为本实用新型公开的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，包括隧道墙体10、沿着隧道墙体10周向安装的激光测距单元1和两个激光反射单元6。参照图2和图3，其中，激光测距单元1包括沿远离隧道墙体10的方向顺次连接的安装座21、旋转调节组件2、丝杆调节组件3、翻转调节组件4和激光位移传感器5，旋转调节组件2的转动轴心线、丝杆调节组件3的移动方向和翻转调节组件4的转动轴心线相互垂直；激光反射单元6包括沿远离隧道墙体10的方向顺次连接的带有开关71的磁性座7、磁性块8和激光反射镜9，磁性座7与磁性块8选择性磁吸。

磁性座7主要由可被旋动的矩形磁性元件、两磁性轭铁组、以及位于两磁性轭铁组间的上、下非磁性块8构成，通过开关71控制磁性座7磁化和退磁，能使磁性座7与磁性块8选择性磁吸，从而便于在磁性座7上检修更换激光反射镜9，以保证监测精度。在施工过程中可能出现地表塌陷处设置观测点，地表下沉观测点按普通水准点埋设的情况，在预计断面以外3~4倍洞径处设置水准点，作为各观测点高程测量的基准，在完成上述监测点上激光反射镜9的安装后，需调整激光位移传感器5的激光发射方向，从而计算出各观测点的沉降量；此时，先通过旋转调节组件2和丝杆调节组件3驱使激光位移传感器5旋转平移，使其发射端与激光反射镜9近似的处于同一平面上，再通过翻转调节组件4驱使激光位移传感器5翻转，使其发射端对准激光反射镜9。激光位移传感器5主要由激光传感器和接收器组成，传感器可有效监测出激光反射镜9的沉降数据，接收器对激光光斑中心定位、光点位移差比对分析，并结合投射角度调谐方法的列阵位移增敏技术，准确的捕捉位移的变化，结合传感器的沉降数据生成准确的三维动态监测数据，再利用物联网技术建立一套信息化、自动化、科学化的监测系统，适用于隧道的施工期以及运行期的变形监测。

参照图2，具体的，旋转调节组件2包括U型板22、开设于U型板22上的多个弧形的旋转槽23、以及滑动连接于旋转槽23上并螺纹连接于安装座21上的旋转螺母24。其中，旋转槽23的圆心角为60~90°，本实施例为75°。旋转时，旋松旋转螺母24，U型板22沿着旋转槽23的轴心线旋转至预定角度，以调整丝杆调节组件3的移动调节方向，然后旋紧旋转螺母24，并使其紧密抵触于U型板22表面，以限制U型板22转动。

丝杆调节组件3包括设置于U型板22上的一对滑杆31、转动连接于U型板22上的调节丝杆32、螺纹连接于调节丝杆32上的调节螺母33、以及设置于调节螺母33上且滑动连接于这些滑杆31上的滑座34。滑杆31上套设有一对布置于滑座34两侧的调节弹簧35，调节弹簧35的两端分别固定于滑座34和U型板22上。丝杆传动具有启动力矩小、自锁好的优点，能通过旋转调节丝杆32，来带动滑座34定点移动，以调整激光位移传感器5的位置。

翻转调节组件4包括设置于滑座34上的匚型板41、开设于匚型板41上的一对弧形的翻转槽42、铰接于匚型板41上的翻转条43、以及滑动连接于翻转槽42上并螺纹连接于翻转条43上的翻转螺母44，激光位移传感器5设置于这对翻转条43上。其中，翻转槽42的圆心角为120~180°，本实施例为180°。翻转时，旋松翻转螺母44，翻转条43沿着翻转槽42翻转至预定角度，以调整激光位移传感器5的激光发射方向，然后旋紧翻转螺母44，并使其紧密抵触于匚型板41表面，以限制翻转条43翻转。

参照图3，为便于快速进行激光测距操作，磁性块8的表面设置为拱形外凸的凸面81，磁性座7的表面设置为与凸面81配合的凹孔72。拱形的凸面81能与凹孔72在预定角度范围内贴合，即激光反射镜9能沿着凹孔72进行角度调节，以便与激光位移传感器5对准。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，包括隧道墙体(10)、沿着所述隧道墙体(10)周向布置的激光位移传感器(5)和激光反射镜(9)，其特征在于：所述隧道墙体(10)上设置有安装座(21)和至少两个带有开关(71)的磁性座(7)，所述安装座(21)和激光位移传感器(5)之间设置有旋转调节组件(2)、丝杆调节组件(3)和翻转调节组件(4)，所述旋转调节组件(2)的转动轴心线、丝杆调节组件(3)的移动方向和翻转调节组件(4)的转动轴心线相互垂直，所述激光反射镜(9)上设置有磁性块(8)，所述磁性座(7)与磁性块(8)选择性磁吸。

2.根据权利要求1所述的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其特征在于：所述旋转调节组件(2)包括U型板(22)、开设于所述U型板(22)上的多个弧形的旋转槽(23)、以及滑动连接于所述旋转槽(23)上并螺纹连接于所述安装座(21)上的旋转螺母(24)，所述旋转螺母(24)紧密抵触于所述U型板(22)表面，所述丝杆调节组件(3)设置于所述U型板(22)上。

3.根据权利要求2所述的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其特征在于：所述旋转槽(23)的圆心角为60~90°。

4.根据权利要求2所述的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其特征在于：所述丝杆调节组件(3)包括设置于所述U型板(22)上的一对滑杆(31)、转动连接于所述U型板(22)上的调节丝杆(32)、螺纹连接于所述调节丝杆(32)上的调节螺母(33)、以及设置于所述调节螺母(33)上且滑动连接于这些滑杆(31)上的滑座(34)，所述翻转调节组件(4)设置于所述滑座(34)上。

5.根据权利要求4所述的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其特征在于：所述滑杆(31)上套设有一对布置于所述滑座(34)两侧的调节弹簧(35)，所述调节弹簧(35)的两端分别固定于所述滑座(34)和U型板(22)上。

6.根据权利要求4所述的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其特征在于：所述翻转调节组件(4)包括设置于所述滑座(34)上的匚型板(41)、开设于所述匚型板(41)上的一对弧形的翻转槽(42)、铰接于所述匚型板(41)上的翻转条(43)、以及滑动连接于所述翻转槽(42)上并螺纹连接于所述翻转条(43)上的翻转螺母(44)，所述翻转螺母(44)紧密抵触于所述匚型板(41)表面，所述激光位移传感器(5)设置于这对翻转条(43)上。

7.根据权利要求6所述的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其特征在于：所述翻转槽(42)的圆心角为120~180°。

8.根据权利要求1所述的一种隧道洞顶断面沉降监测预警装置，其特征在于：所述磁性块(8)的表面设置为拱形外凸的凸面(81)，所述磁性座(7)的表面设置为与所述凸面(81)配合的凹孔(72)。

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