[发明专利]一种隧道内面监测装置

说明书

本发明公开了一种隧道内面监测装置，包括壳体，以及设置在壳体内的步进电机、激光测距仪和控制器；在对隧道内面测量时，步进电机在控制器的控制下带动激光测距仪的镜头沿安装壳体上开设的弧形通光孔周向转动，通过镜头发出的激光对隧道内面进行测量。本发明提高了隧道内面的检测效率，检测范围广，并且不需要花费大量的人力物力进行测量，节省了人工成本。

技术领域

本发明涉及隧道结构健康监测领域，尤其涉及一种隧道内面监测装置。

背景技术

隧道施工根据隧道结构安全等级，可以分为4个区域：掌子面开挖、台阶开挖、初支结构安装、仰拱闭合区域。

这四个区域的危险性最高的是掌子面开挖，大多数在建隧道施工中产生的安全事故大多发生在掌子面附近，包括掌子面坍塌、漏水、漏泥。

台阶开挖位置也是事故多发区域，在这个位置由于刚刚完成了初支混凝土喷砼，钢铆网结构刚开始布设，隧道结构未到稳定的区域，是隧道内表面变形最容易发生的区域，特别是刚开挖的阶段，每日内面位移速度能达到2mm～5mm，如果不对变形进行监测和控制，及容易导致损伤扩展诱发安全事故。

初支结构安装区域，这部分区域中，初支结构已经形成了C形闭合，初支结构基本处于稳定状态，但是该区域的初支结构重量是由下卧土层直接承力，如果下卧土层结构因为开挖振动，地下水系干扰导致改变，容易引发初支结构整体沉降，导致隧道结构出现破坏，因此初支结构安装区域也应该进行监测。

对于仰拱施工完成闭合的区域，由于初支结构形成了一个完整的环，抗切向应力的能力大大提高，在这个阶段初支结构内部的相对变形基本处于稳定阶段，对实时监测需求已经不太急迫。

根据上述问题，在建隧道应该对前三个区域进行重点监测，确保隧道施工安全。

在隧道施工过程中，掌子面到仰拱施工位置的初支结构由于支撑结构尚未闭合成圈，结构抗剪切能力较弱，且喷砼处于凝固阶段，结构强度也没有达到工作要求，该区域属于隧道施工阶段中风险性最高的环节。当前隧道建设施工中的最常见的损伤是掌子面结构失稳，导致漏水、漏泥，甚至于垮塌事故。

现有的监测技术是通过人工使用全站仪进行监测，但是全站仪监测存在以下几个问题：

第一，需要人工监测，监测数据与人员水平有关；

第二，全站仪反射点需要布置反射棱镜，监测点间隔大；

第三，每次检测耗时较长，需要预留较多时间；

第四，检测时间受施工窗口限制，停工监测，无法对风险预警；

第五，无法在掌子面布置传感器，风险性最高的区域无法监测。

因此，现有技术中，缺乏对隧道在建区域高效监测的手段。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种隧道内面监测装置，解决现有技术中人工对隧道内面的检测效率低、并且检测范围小的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种隧道内面监测装置，包括壳体，以及设置在壳体内的步进电机、激光测距仪和控制器；在对隧道内面测量时，所述步进电机在控制器的控制下带动所述激光测距仪的镜头沿所述安装壳体上开设的弧形通光孔周向转动，通过所述镜头发出的激光对隧道内面进行测量。