[实用新型]一种隧道拱顶沉降监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土力学监测装置，尤其涉及一种隧道拱顶沉降监测装置；具体地说，该装置是针对于高速公路、铁路隧道施工中对拱顶沉降进行监测的装置，它不仅适用于公路、铁路隧道施工，而且对类似尺寸的地下空间开挖工程顶部沉降的监测也同样适用。 

背景技术

随着国民经济的不断发展，针对我国资源部分不均衡，山岭地区所占比较大，同时为缓减日益膨胀的城市交通压力，隧道建设日益增多。如何在施工中有效避免事故的发生，对隧道实时、准确地监控量测必不可少。因此，在这种形势下，为了降低隧道拱顶沉降的监测成本，提高效率，达到规范所要求的精度，迫切需要一种实用的隧道拱顶沉降监测装置。 

监控量测是隧道新奥法（新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。）施工三核心之一，能直观反映隧道围岩变化特征，为预留变形量以及支护参数调整提供依据，为隧道施工安全提供保障。同时依据相关规范，拱顶沉降监测是隧道施工中的必测项目，而且为了提高监测精度一般要求通过水准仪进行监测。因此，考虑到现场施工实际情况，提供一种能够根据不同施工工法，对初期支护或者二衬拱顶沉降进行监测的装置意义重大。 

具体地说，目前对隧道拱顶沉降监测是这样的： 

如图1，隧道的作业空间包括围岩A、仰拱B和掌子面C。目前高速公路隧道的断面高度约在8-9m左右，隧道拱顶沉降测量存在工序复杂等诸多困难。目 前隧道拱顶沉降测量的安全预警机制要求测量精度达到mm量级，但目前工程中常用的拱顶沉降测量设备和方法中对于测量精度和便携程度存在一定缺陷。目前隧道拱顶监测采用的主要设备手段和方法是： 

1、全站仪：全站仪测量拱顶沉降存在误差偏大的缺陷，误差量级在1cm左右。 

2、水准仪配合塔尺：塔尺的长度可以满足隧道高跨度的要求，但是塔尺存在误差偏大的缺陷。 

3、水准仪配合铟钢尺：铟钢尺的精度可以满足要求，但是铟钢尺的长度偏低，不能满足隧道断面的大跨度监测要求。 

目前隧道拱顶沉降的监测需要一种既能满足高精度的要求，又能适用于隧道的高跨度测量，而且便于安装、拆卸和携带的拱顶沉降监测装置。 

经检索，尚未发现满足上述要求的装置。 

发明内容

本实用新型目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种实用的隧道拱顶沉降监测装置，要求结构简单，成本低廉，操作方便，安装、拆卸和操作方便，便于携带，易于推广应用。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

一、隧道拱顶沉降监测装置（简称装置） 

本装置包括水准仪、转站尺垫、拱顶挂钩、铟钢尺、改装铟钢尺、接力挂杆和接力撑杆； 

在隧道围岩的测点设置拱顶挂钩，拱顶挂钩、接力挂杆和改装铟钢尺上下依次连接； 

在隧道隧道内地面或者仰拱上设置转站尺垫，在转站尺垫上设置铟钢尺； 

在隧道隧道内地面或者仰拱上设置的水准仪置于铟钢尺和改装铟钢尺之间。 

二、隧道拱顶沉降监测方法（简称方法） 

本方法包括下列步骤： 

①制作水准基准点和安装拱顶监测点挂钩 

水准基准点要求安装在洞口外边或者已经稳定的仰拱顶部，并且该基准点不 易被施工机械等破坏，在确定基准点位置后，通过冲气钻在仰拱上打1m左右的深孔，将直径22mm的钢筋插入深孔中，用锚固剂加固； 

拱顶监测点选取在需要监测断面的拱顶中间部位，通过充气钻在拱顶围岩中打1m左右的深孔，将带有挂钩的直径12mm的光面)钢筋插入孔中，用锚固剂加固。 

②选取合适的水准仪测量站点，测量人员将三脚支架牢固支撑于地面上，将水准仪安装在三角支架上，进行水准仪调平。 

③将铟钢尺放置在水准基点上，测量辅助人员通过水准泡对铟钢尺进行调平，测量人员将水准仪对准铟钢尺，调节仪器，读取测量数据。 

④测量辅助人员选取合适长度的接力撑杆，进行安装对接，将第1撑杆上的挑钩插入第1挂杆上的挂筒内，将合适长度的接力挂杆挂至待测量点提前安装好的拱顶挂钩处，将顶端安装挂钩的改装铟钢尺挂于接力挂杆的底部。 

⑤将水准仪对准悬挂至稳定状态的改装铟钢尺，调节水准仪，读取测量数据。 

⑥通过基准点测量数据、待测点测量数据以及接力挂杆的长度计算得出待测量与基准点之间的高程差。