一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，其包括固连在隧道衬砌表面上的传感系统和采集传输系统，在隧道内设置多个检测断面，在每一个检测断面的衬砌表面上设有多件传感系统，并且相邻的多个检测断面之间至少设有一件与每件传感系统连接的采集传输系统；通过传感系统实时监测隧道施工围岩松动圈变形量并将监测数据发送至采集传输系统，并与远程终端进行数据交互，进行不同等级预警。本实用新型专利技术结构简单，安装和使用便捷，成本低廉，能够排除隧道施工干扰，监测精度高、性能好，测量数据真实可靠，实现自动采集数据、自动报警并自动推送信息至后台，方便施工部门根据相应监测信息及时制定应对措施，大大提高隧道施工安全性和施工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置
本技术涉及一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，属于隧道制造及监测设备

技术介绍
在隧道施工过程中，围岩松动圈变形量测是必测项目，测量仪器精度要求不低于0.1mm。由于精度限制，隧道施工过程中将围岩松动圈变形量测分为周边位移和拱顶下沉两个项目，分别采用收敛计和水准仪进行测量；必要时通过多点位移计监测围岩内部位移。此外，部分工程也摆脱了仪器精度的束缚，采用全站仪进行控制量测。然而，基于收敛计、水准仪、全站仪的测量方法均属于常规方法，不能完全满足信息化施工。调研发现，目前解决隧道信息化施工的监测手段有两种方式：一是激光收敛计自动监测预警；二是静力水准仪自动监测预警。这两种方法都受隧道施工环境等影响，并未得到广泛应用。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，可以克服现有技术的不足。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，它包括固连在隧道衬砌表面上的传感系统和采集传输系统；在隧道内设置多个检测断面，每个检测断面的衬砌表面上设置多件传感系统；并且相邻的多个检测断面之间至少设有一件与每件传感系统连接的采集传输系统；所述传感系统用于实时监测隧道施工围岩松动圈变形量并将监测数据发送至采集传输系统，所述采集传输系统用于采集监测数据，进行预警并将数据发送至远程终端。在前述每一个检测断面上均设置3～5件传感系统；相邻检测断面之间距离不大于30m时，在2～3个检测断面布置一个采集传输系统，并且每个检测断面上的传感系统均通过线缆与所述采集传输系统连接；相邻检测断面距离大于30m时，在每个检测断面布置一个采集传输系统，其通过线缆与设置在该检测断面的传感系统连接。前述传感系统包括呈对设置的支架，所述支架下端与预埋在衬砌内两相邻的工字钢架固连，上端通过螺母固连有基座板，在基座板中部设有保护盒和设置在保护盒内的拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器底部的感应线贯穿围岩松动圈分界线并与被测断面连接。前述支架为螺杆，螺杆底端垂直设置在预埋在衬砌内两相邻的工字钢架上，二者焊接固连；所述螺杆延伸出衬砌表面，并且其延伸长度不小于15cm；所述基座板通过螺母固定在螺杆上，并且基座板与衬砌表面的距离10～15cm；在两螺杆中间开设有检测孔，所述检测孔孔底为被测断面，检测孔相对于被测断面垂直且与工字钢架平行设置，在检测孔内套设有中空注浆锚杆结构，所述中空注浆锚杆结构包括感应线保护管和设置在其内的引线，所述感应线保护管的底端与被测断面抵接，被测断面内预埋王字筋，所述引线底端与王字筋固连，上端与拉绳位移传感器的感应线连接。前述检测孔孔径为孔深为穿过隧道围岩松动圈分界线下方30～50cm；所述感应线保护管通过浇注水泥浆固连在检测孔内；所述王字筋的直径为在王字筋顶端设有滑轮机构；所述引线为直径的软钢丝线，所述引线绕过滑轮机构与王字筋固连并构成双线组结构，引线上端延伸出感应线保护管并与其顶部的距离为30～50cm。前述采集传输系统包括机箱盒、中继器和报警器，所述机箱盒包括多通道数据采集仪和与之连接的无线传输模块DTU，无线传输模块DTU与报警器和远程终端连接；所述继电器安装在无线传输模块DTU与报警器之间，用于触发报警器发出警报，所述中继器安装在隧道衬砌表面顶部中心处，其与无线传输模块DTU连接，用于增强无线信号，提高监测、数据采集及传输精度；所述各部件均与供电系统连接，所述供电系统包括通过电路相互连接的整流器、充放电控制器和蓄电池，所述蓄电池通过充放电控制器与外接电源连接。与现有技术比较，本技术公开了一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，其包括传感系统和与之连接的采集传输系统；所述传感系统与采集传输系统固连在隧道衬砌表面上，并且隧道内设置多个检测断面，在每一个检测断面的衬砌表面上设有多件传感系统，并且相邻的多个检测断面之间至少设有一件与每件传感系统连接的采集传输系统；通过传感系统实时监测隧道施工围岩松动圈变形量并将监测数据发送至采集传输系统，所述采集传输系统与远程终端进行数据交互，进行不同等级预警。在隧道施工中，隧道的变形基本来源于围岩松动圈变形产生的位移，且在有钢架支护的隧道中，松动圈的变形首先传递给钢架，钢架之间的变形相对较迟缓。于此，根据隧道施工前期计算与评估，得出隧道内变形区域，并设置多个检测断面，在每一个检测检测断面上安装3～5件件传感系统；当相邻检测断面之间距离不大于30m时，在2～3个检测断面布置一个采集传输系统，并且每个检测断面上的传感系统均通过线缆与对应的采集传输系统连接，采用一件采集传输系统同时采集多个检测断面的数据；当相邻检测断面距离大于30m时，在每个检测断面布置一个采集传输系统用于单独采集该断面的数据，在最大程度上降低检测成本的同时保证检查精度；所述传感系统布置时，以三角形拓扑形式布置在每一个检测断面上，传感系统的监测元件为拉绳位移传感器，其精度可达到0.1mm，满足测量要求，安装则通过支架固连在衬砌表面上方，所述支架下端与预埋在衬砌内两相邻的工字钢架相连，在两工字钢架中间开设检测孔，孔底至围岩松动圈范围内，使拉绳位移传感器的感应线贯穿检测孔并固连在孔底，进而实时监测围岩松动圈范围内的变形量。本设计以检测断面上预埋在衬砌内两相邻的工字钢架为基准点安装传感系统，并在两工字钢架中间打孔引出参考点，对隧道施工围岩松动圈变形量进行实时监测，其可避免隧道施工环境的影响，使设备能够准确采集到变形数据。本技术的有益效果是：(1)本技术结构简单，安装和使用便捷，所需耗材价格低廉，经济实用性好。(2)能够排除隧道施工干扰，参考点稳定，并且采用拉绳位移传感器进行监测，精度高、性能好，测量数据真实、可靠。(3)拉绳位移计被拉伸或压缩的长度代表测量处围岩松动圈产生的位移量，数据能直观反映松动圈变形规律。(4)智能化水平高，能够自动采集数据、自动报警并自动推送信息至后台，方便施工部门根据相应监测信息及时制定应对措施，大大提高隧道施工安全性和施工效率。本技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本技术的实践中得到教导。本技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步的详细描述，其中：图1为本技术的安装结构示意图。图2是图1的正面结构示意图(实施例一)。图3是图1图1的正面结构示意图(实施例二)。图4是图1中传感系统的安装结构示意图。图5是图4中传感系统中拉绳位移传感器感应线与感应线保护管内的引线连接示意图。图6是图1中机箱盒的结构示意图。图7是本技术围岩松动圈范围示意图。图8是本技术围岩松动圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，它包括固连在隧道衬砌表面（2）上的传感系统和采集传输系统，其特征在于：在隧道内设置多个检测断面，每个检测断面的衬砌表面（2）上设置多件传感系统；并且相邻的多个检测断面之间至少设有一件与每件传感系统连接的采集传输系统；所述传感系统用于实时监测隧道施工围岩松动圈变形量并将监测数据发送至采集传输系统，所述采集传输系统用于采集监测数据，进行预警并将数据发送至远程终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，它包括固连在隧道衬砌表面（2）上的传感系统和采集传输系统，其特征在于：在隧道内设置多个检测断面，每个检测断面的衬砌表面（2）上设置多件传感系统；并且相邻的多个检测断面之间至少设有一件与每件传感系统连接的采集传输系统；所述传感系统用于实时监测隧道施工围岩松动圈变形量并将监测数据发送至采集传输系统，所述采集传输系统用于采集监测数据，进行预警并将数据发送至远程终端。


2.根据权利要求1所述的隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，其特征在于：在每一个检测断面上均设置3~5件传感系统；相邻检测断面之间距离不大于30m时，在2~3个检测断面布置一个采集传输系统，并且每个检测断面上的传感系统均通过线缆与所述采集传输系统连接；相邻检测断面距离大于30m时，在每个检测断面布置一个采集传输系统，其通过线缆与设置在该检测断面的传感系统连接。


3.根据权利要求2所述的隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，其特征在于：所述传感系统包括呈对设置的支架（8），所述支架（8）下端与预埋在衬砌内两相邻的工字钢架（1）固连，上端通过螺母（7）固连有基座板（3），在基座板（3）中部设有保护盒（4）和设置在保护盒（4）内的拉绳位移传感器（5），所述拉绳位移传感器（5）底部的感应线（6）贯穿围岩松动圈分界线（13）并与被测断面连接。


4.根据权利要求3所述的隧道施工围岩松动圈变形自动监测预警装置，其特征在于：所述支架（8）为螺杆，螺杆底端垂直设置在预埋在衬砌内两相邻的工字钢架（1）上，二者焊接固连；所述螺杆延伸出衬砌表面（2），并且其延伸长度不小于15cm；所述基座板（3）通过螺母（7）固定在螺杆上，并且基座板（3）与衬砌表面（2）的距离10~15cm；在两螺杆中间开设有检测孔，所述检测孔孔底为被测断面，检测孔相对于被测断面垂直且与工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌龙，卢凤文，吴维义，张世娟，廖斌，
申请(专利权)人：贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州;52