[发明专利]一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置及方法，该装置包括支架、双头激光测距仪和转动机构，支架包括底部横梁、立柱、连接梁和支腿；在立柱的顶端设置有安装板，转动机构包括固定在安装板上的测量伺服电机和角度传感器，双头激光测距仪的壳体背面中心位置通过螺栓与角度传感器的中心螺杆固定连接，测量伺服电机的输出轴与角度传感器对应连接，在横梁两端的底部以及支腿的底端均设有万向轮。本发明能够快速、准确测量盾构管片隧道的内径尺寸，明确管片隧道内径与标准圆模型之间的偏差，便于根据实时测量数据及时纠偏，对控制管片隧道结构的安全性具有重要意义。

技术领域

本发明涉及盾构掘进施工地下隧道工程技术领域，具体涉及一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置及方法。

背景技术

随着我国大量地铁、地下管廊的施工建设，大量地下工程采用盾构法隧道施工，地铁盾构隧道的衬砌一般由管片拼装而成，存在大量接头是其最显著的特征，接头的存在对于隧道结构的力学性能有极大的影响，一旦拼装尺寸（圆度）偏差过大，接头发生较大变形将会产生应力集中现象，导致管片错台，严重时会致使管片开裂，引起渗漏水等一系列危害，拼装尺寸（圆度）偏差过大将导致盾尾刷与管片外部贴合不紧密，盾尾密封失效，管片外泥浆涌入在建隧道内，管片隧道外泥土流失造成空洞，导致地面沉降坍塌，影响地表道路及建筑物的安全。对盾构设备及人员生命安全构成严重威胁。因此，准确全面地及时测量盾构管片隧道的拼装圆度尺寸偏差，根据实时测量数据及时纠偏，对控制管片隧道结构的安全性具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置及方法，能够快速测量管片隧道内径尺寸及变形。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置，包括支架、双头激光测距仪和转动机构，

所述支架包括底部横梁、竖向垂直固定在所述横梁中心上部的立柱、横向垂直设置在所述横梁中心位置一侧的连接梁，以及斜向设置的支腿，所述支腿的底端与所述连接梁的外端铰接，所述连接梁与横梁之间通过转轴铰接，使所述连接梁可沿转轴上下转动；在所述立柱的顶端固定设置有安装板，所述支腿的顶端与所述安装板底部铰接；

所述转动机构包括固定设置在所述安装板上的测量伺服电机和角度传感器，所述双头激光测距仪的壳体背面中心位置通过螺栓与所述角度传感器的中心螺杆固定连接在一起，所述测量伺服电机的输出轴与角度传感器对应连接，所述测量伺服电机的输出轴、角度传感器和双头激光测距仪三者的中心线位于同一轴线上；所述测量伺服电机、角度传感器分别通过导线与双头激光测距仪的内置控制器连接；

在所述横梁两端的底部以及支腿的底端均设有万向轮。

在上述技术方案中，支架用于放置在待测量的管片隧道的底部，并保持调平状态，测量伺服电机用于带动角度传感器和双头激光测距仪转动，角度传感器用于预设转动角度，控制双头激光测距仪的测量点，在不同的角度测量点测量管片隧道一个断面的内部直径，得到的测量数据与标准圆数据进行对比，即可得到测量的管片隧道内径尺寸的偏差，根据实时测量数据及时纠偏。

优选的，所述支腿为可伸缩支腿，包括中空结构的上部套筒和下部套筒，所述下部套筒的顶部套装在所述上部套筒内，在所述上部套筒内固定设置有调节伺服电机，所述调节伺服电机的输出轴连接有丝杆，所述下部套筒的顶部端口处固定设置有丝杆螺母，所述丝杆螺母转动套装在所述丝杆上，所述调节伺服电机带动丝杆转动，用于调整下部套筒上下移动。采用可伸缩支腿，可以调整支腿的高度，用于在测量前调平支架，使支架上部的安装板处于水平位置。