一种沉管隧道施工位移监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种沉管隧道施工位移监测装置及其监测方法，包括固定在其中一个管段上的第一盒体和固定在相邻管段上的第二盒体，第一盒体和第二盒体之间设有监测机构；监测机构包括拉伸固定在第一盒体和第二盒体之间的至少两根钢杆，第一盒体中设有用于监测钢杆的水平位移监测装置、第一垂直位移监测装置和第一纵向位移监测装置，第二盒体中设有用于监测钢杆的第二垂直位移监测装置和第二纵向位移监测装置；本发明专利技术实现了沉管隧道的全方位的自动化监测，降低了误差，保证了管段施工的基础质量。

A displacement monitoring device and its monitoring method for immersed tunnel construction

【技术实现步骤摘要】
一种沉管隧道施工位移监测装置及其监测方法
本专利技术涉及一种监测装置，具体涉及一种沉管隧道施工位移监测装置及其监测方法。
技术介绍
近年来，交通基础设施建设发展迅速，一大批跨海大桥和通道开始兴建，越来越多的海中隧道、桥梁、人工岛工程建设在复杂的海洋软土地基上。水下沉管隧道自身荷载较小，主要以抗浮力为主，一般情况下不需要进行地基处理，但在水下沉管隧道过渡段，即水下沉管隧道与人工岛的衔接处，沉管隧道由水上逐渐转入水下，软土地基埋深厚度变化较大、物理力学性质较差，如果不经过地基处理沉管隧道很容易发生较大的差异沉降，地基承载力也很难达到设计要求。沉管隧道软土地基的地基处理方法多采用开挖换填法、普通砂井排水固结法、注浆法、桩基法等。目前，沉管隧道基础灌砂或压浆施工过程中，水中的管段处于不稳定状态，管段经常抖动，特别是作为自由端的管尾上下左右抖动幅度较大，对管段可能上浮存在安全隐患。同时，对管段基础是否充填完成，管段上台量是一个重要指标，需要不间断监测，以确保管段基础质量。在以往工程施工中，尽靠人工采用全站仪监测，存在人工误差、不能连续监测、监测环境恶劣等缺点。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题提出了一种沉管隧道施工位移监测装置及其监测方法，实现了沉管隧道的全方位的自动化监测，降低了误差，保证了管段施工的基础质量。具体的技术方案如下：一种沉管隧道施工位移监测装置，包括固定在其中一个管段上的第一盒体和固定在相邻管段上的第二盒体，第一盒体和第二盒体之间设有监测机构；监测机构包括拉伸固定在第一盒体和第二盒体之间的至少两根钢杆，第一盒体中设有用于监测钢杆的水平位移监测装置、第一垂直位移监测装置和第一纵向位移监测装置，第二盒体中设有用于监测钢杆的第二垂直位移监测装置和第二纵向位移监测装置。进一步的，钢杆通过连接组件固定在第一盒体和第二盒体之间。进一步的，连接组件包括第一连接板和第二连接板，第一连接板通过螺栓可拆卸的固定在第一盒体上，第二连接板上通过第一弹簧固定一个第三连接板，第三连接板通过螺丝固定在第二盒体上，多个钢杆相互平行的通过万向节固定在第一连接板和第二连接板之间；钢杆包括与第一连接板相连接的第一钢杆，与第二连接板相连接的第二钢杆，和通过万向节连接在第一钢杆和第二钢杆之间的第三钢杆；第一钢杆上设有第一定位套环，第一定位套环固定在第一盒体中；第二钢杆上设有两个第二套环，两个第二定位套环固定在第二盒体中；第一定位套环和第二定位套环的固定高度相同，钢杆穿过第一定位套环和第二定位套环；两个第二定位套环之间还设有两组压紧组件；压紧组件包括两个第一压辊和一个第二压辊，第二压辊设置在两个第一压辊之间，第一压辊和第二压辊相对的压设在第二钢杆的两侧；水平位移监测装置设置在两组压紧组件之间，两个第二定位套环和两组压紧组件使第二钢杆处于水平的状态。进一步的，水平位移监测装置包括固定在第二钢杆上的卡环，可转动的固定在第二盒体上的转轴，转轴上固定一个摆臂，摆臂通过转接组件固定在卡环上；转接组件包括通过螺栓和螺母固定在卡环下方的两个竖直设置的转接板，两个转接板的底部通过固定板加以连接，每个转接板上分别竖直的设有一个导向槽，连杆水平且可沿导向槽移动的固定在两个转接板之间，摆臂的顶部设有安装槽，连杆可转动的固定在安装槽中，转轴上设有第一角度传感器；初始状态时，摆臂与第二钢杆垂直设置，若两个管段之间发生偏移，则第二钢杆发生水平移动，第二钢杆带动卡环移动，卡环带动摆臂进行转动，第一角度传感器监测摆臂的旋转角度，旋转角度的大小与两个管段之间的偏移量成正比。进一步的，第一纵向位移监测装置设置在第一盒体接近管段连接的边缘处，第二纵向位移监测装置设置在第一盒体接近管段连接的边缘处；第一纵向位移监测装置和第二纵向位移监测装置与各自的管段连接的边缘处的距离相同；第一垂直位移监测装置设置在第一定位套环与第一纵向位移监测装置之间，第二垂直位移监测装置设置在第二定位套环与第二纵向位移监测装置之间；第一垂直位移监测装置和第二垂直位移监测装置与各自的管段连接的边缘处的距离相同；第一垂直位移监测装置、第二垂直位移监测装置、第一纵向位移监测装置和第二纵向位移监测装置均对应第三钢杆设置。进一步的，第一垂直位移监测装置和第二垂直位移监测装置均包括承压头，用于固定承压头的第一支架通过第二弹簧固定在第一盒体或第二盒体上；第一支架的两侧分别可转动的设有一个第一齿轮，两个第一齿轮分别与固定在第一盒体或第二盒体上、且位于第一支架外侧的齿条相啮合，第一齿轮上设有第二角度传感器；初始状态时，第二弹簧处于自由状态，第三钢杆与承压头相接触，第一齿轮不发生转动；若两个管段的垂直方向发生位置偏移，则第一垂直位移监测装置或第二垂直位移监测装置的承压头会在第三钢杆的作用下向下移动，移动过程中第一齿轮发生转动，第二角度传感器用于监测第一齿轮的转动角度。进一步的，第一纵向位移监测装置和第二纵向位移监测装置均包括两组纵向位移监测组件，纵向位移监测组件包括监测顶板，监测顶板可移动的穿过两个平行设置的第二支架，监测顶板的末端设有拉板，拉板与相接近的第二支架之间通过第三弹簧加以连接；监测顶板的前端设有外螺纹，外螺纹与第二齿轮相啮合，第二齿轮可转动的固定在相应的第一盒体或第二盒体上，第二齿轮上设有第三角度传感器；两组纵向位移监测组件对称的设置在第三钢杆的两侧，监测顶板与第三钢杆垂直设置、且两个监测顶板的前端相互接触；初始状态时，两组纵向位移监测组件的第三弹簧处于自由状态；当两个管段发生纵向偏移时，其中一个纵向位移监测组件的监测顶板受压移动，移动过程中、带动第二齿轮转动，第三角度传感器用于监测第二齿轮的转动角度。进一步的，第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器分别通过无线模块与控制器相连接，控制器与服务器和显示器相连接，无线模块将监测到的数据输送至控制器，经过控制器分析后存储至服务器并通过显示器加以显示，控制器还与报警器相连接。一种沉管隧道施工位移监测方法，包括以下步骤：1)将至少两个位移监测装置安装在相邻的两个管段的侧壁之间；2)若第一垂直位移监测装置或第二垂直位移监测装置的第二角度传感器监测到第一齿轮发生转动，且相应的水平位移监测装置的第一角度传感器监测到摆臂发生转动，则两个管段之间发生了垂直偏移；3)若第一纵向位移监测装置或第二纵向位移监测装置的第三角度传感器监测到第二齿轮发生转动，且相应的水平位移监测装置的第一角度传感器监测到摆臂发生转动，则两个管段之间发生了纵向偏移；4)若仅是水平位移监测装置的第一角度传感器监测到摆臂发生转动，则两个管段之间发生了水平偏移；5)当第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器的监测数据超过警戒值时，控制器驱动报警器进行报警。本专利技术的有益效果为：1)本专利技术实现了沉管隧道的全方位的自动化监测，降低了误差，保证了管段施工的基础质量；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉管隧道施工位移监测装置，其特征为，包括固定在其中一个管段上的第一盒体和固定在相邻管段上的第二盒体，第一盒体和第二盒体之间设有监测机构；监测机构包括拉伸固定在第一盒体和第二盒体之间的至少两根钢杆，第一盒体中设有用于监测钢杆的水平位移监测装置、第一垂直位移监测装置和第一纵向位移监测装置，第二盒体中设有用于监测钢杆的第二垂直位移监测装置和第二纵向位移监测装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种沉管隧道施工位移监测装置，其特征为，包括固定在其中一个管段上的第一盒体和固定在相邻管段上的第二盒体，第一盒体和第二盒体之间设有监测机构；监测机构包括拉伸固定在第一盒体和第二盒体之间的至少两根钢杆，第一盒体中设有用于监测钢杆的水平位移监测装置、第一垂直位移监测装置和第一纵向位移监测装置，第二盒体中设有用于监测钢杆的第二垂直位移监测装置和第二纵向位移监测装置。


2.如权利要求1所述的一种沉管隧道施工位移监测装置，其特征为，钢杆通过连接组件固定在第一盒体和第二盒体之间。


3.如权利要求1或2所述的一种沉管隧道施工位移监测装置，其特征为，连接组件包括第一连接板和第二连接板，第一连接板通过螺栓可拆卸的固定在第一盒体上，第二连接板上通过第一弹簧固定一个第三连接板，第三连接板通过螺丝固定在第二盒体上，多个钢杆相互平行的通过万向节固定在第一连接板和第二连接板之间；
钢杆包括与第一连接板相连接的第一钢杆，与第二连接板相连接的第二钢杆，和通过万向节连接在第一钢杆和第二钢杆之间的第三钢杆；
第一钢杆上设有第一定位套环，第一定位套环固定在第一盒体中；第二钢杆上设有两个第二套环，两个第二定位套环固定在第二盒体中；
第一定位套环和第二定位套环的固定高度相同，钢杆穿过第一定位套环和第二定位套环；
两个第二定位套环之间还设有两组压紧组件；
压紧组件包括两个第一压辊和一个第二压辊，第二压辊设置在两个第一压辊之间，第一压辊和第二压辊相对的压设在第二钢杆的两侧；
水平位移监测装置设置在两组压紧组件之间，两个第二定位套环和两组压紧组件使第二钢杆处于水平的状态。


4.如权利要求3所述的一种沉管隧道施工位移监测装置，其特征为，水平位移监测装置包括固定在第二钢杆上的卡环，可转动的固定在第二盒体上的转轴，转轴上固定一个摆臂，摆臂通过转接组件固定在卡环上；
转接组件包括通过螺栓和螺母固定在卡环下方的两个竖直设置的转接板，两个转接板的底部通过固定板加以连接，每个转接板上分别竖直的设有一个导向槽，连杆水平且可沿导向槽移动的固定在两个转接板之间，摆臂的顶部设有安装槽，连杆可转动的固定在安装槽中，转轴上设有第一角度传感器；
初始状态时，摆臂与第二钢杆垂直设置，若两个管段之间发生偏移，则第二钢杆发生水平移动，第二钢杆带动卡环移动，卡环带动摆臂进行转动，第一角度传感器监测摆臂的旋转角度，旋转角度的大小与两个管段之间的偏移量成正比。


5.如权利要求4所述的一种沉管隧道施工位移监测装置，其特征为，第一纵向位移监测装置设置在第一盒体接近管段连接的边缘处，第二纵向位移监测装置设置在第一盒体接近管段连接的边缘处；第一纵向位移监测装置和第二纵向位移监测装置与各自的管段连接的边缘处的距离相同；
第一垂直位移监测装置设置在第一定位套环与第一纵向位移监测装置之间，第二垂直位移监测装置设置在第二定位套环与第二纵向位移监测装置之间；第一垂直位移监测装置和第二垂直位移监测装置与...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈永芳，王兆卫，武峥，
申请(专利权)人：上海交大海科检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31