本发明专利技术公开了一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，包括测量模块，和与所述测量模块无线通信连接的监控模块，所述监测模块包括多个测量单元，所述测量单元包括：多个监测孔，位于所述监测孔内、内部中空且长度可调节的测量杆，设置在所述测量杆底部的扩张定位机构，安装在所述监测孔上方地面上的监测箱，设置在所述监测箱内、用于调节所述测量杆长度的调节机构，设置所述监测箱上、用于驱动所述扩张定位机构的驱动机构，和设置在所述监测箱的激光测距传感器，所述激光测距传感器的激光投垂直投射在测量杆内底壁上；本发明专利技术系统具有实时性、高精度、自动化以及资源节约等优点，能够显著提升地铁施工过程中的地表沉降监测水平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地铁施工，具体涉及一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统。
技术介绍
1、随着城市发展和人口迅速增长，城市交通越来越拥挤，传统地面交通工具已经难以满足市民的出行需求，地铁作为一种大运量、快速、准时的公共交通方式，能够节省地面空间，有效缓解城市交通压力，提高出行效率，对完善城市交通运输网具有重要作用，地铁已经发展为城市的主要运输方式之一。
2、地铁隧道施工涉及大规模的土体开挖和地下作业，这些活动会对周围岩土体的应力状态、地下水的运移等产生显著影响，如果施工控制不力或地质条件复杂，就可能引发地表沉降、建筑物开裂等安全隐患；地表沉降监测是确保地铁隧道施工工程顺利进行和周边环境安全的重要措施，通过监测地表沉降数据，可以评估地铁隧道开挖过程中土体的变形情况，掌握施工对周边环境的影响情况，及时发现并处理潜在问题，从而及时调整施工方案，为施工安全和工程质量提供有力保障。
3、现有技术通常采用设置沉降监测点的方式对地表的沉降程度进行监测，该种方式需要先在路面上设置特定深度和宽度的孔，然后再将足够长的沉降杆埋入孔内，底部混凝土浇筑，上部填筑细沙，借助于测量仪器(如水准仪、全站仪等)观察监测孔内沉降杆的高程的变化，以获得该监测点的地表沉降数据；但这种方式依赖于人工定期观测，无法提供连续、实时的地表沉降监测数据，且受人为操作和环境因素影响，导致监测数据精度受限，难以捕捉到微小的沉降变化；并且在地面或基坑恢复时，地表沉降监测点通常直接废弃在地下，造成资源浪费。
技术实现思路</p>1、本专利技术的目的在于提供一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，以解决上述现有技术中存在的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，包括测量模块，和与所述测量模块无线通信连接的监控模块，所述监测模块包括多个测量单元，所述测量单元包括：从地面竖直钻设至原土层的多个监测孔，位于所述监测孔内部、内部中空且长度可调节的测量杆，设置在所述测量杆底部的扩张定位机构，安装在所述监测孔上方地面上的监测箱，设置在所述监测箱内、用于调节所述测量杆长度的调节机构，设置所述监测箱上、用于驱动所述扩张定位机构的驱动机构，和设置在所述监测箱的激光测距传感器，所述激光测距传感器的激光投垂直投射在测量杆内内底壁上。
4、优选的，所述监测孔上方地面上设有安装座，所述安装座中心贯穿设有与所述监测箱大小相适配的安装口，所述监测孔内设有与所述测量杆大小相适配的定位环，所述定位环通过连接架与所述安装座内侧壁相连接，所述监测箱通过插接组件安装在所述安装座的安装口内。
5、优选的，所述插接组件包括：设置在所述安装座内侧壁上的凹槽，滑动设置在凹槽内插接板，一端与所述插接板连接、另一端与所述凹槽内壁连接的压缩弹簧，贯穿设置在所属监测箱侧壁上的插接孔，和一端与所述插接板连接、另一端与活动贯穿所述凹槽壁的活动杆，所述插接块朝向所述插接孔一侧面为向下倾斜的斜面。
6、优选的，所述测量杆包括：顶端开口且内部中空的插入杆，和两端开口且内部中空的调节杆，所述插入杆螺纹连接在所述调节杆内部，所述插入杆底部设有锥形头，所述插入杆内侧壁上设有沿其长度方向设置的第一限位条，所述调节杆外侧壁上设有沿其长度方向设置的第二限位条。
7、优选的，所述监测箱底部贯穿设有通孔，所述调节机构包括：两端开口且内部中空的驱动筒，两端开口且内部中空的限位筒，和设置在所述监测箱内、用于带动驱动筒旋转的动力组件，所述驱动筒内侧壁上设有与所述第二限位条相适配的第二限位槽，所述限位筒外侧壁上设有与所述第一限位条相适配的第一限位槽，所述驱动筒底端穿过所述通孔套接在所述调节杆顶部，所述限位筒上端与所述监测箱固定连接、下端穿过所述通孔插接在所述插入杆内部。
8、优选的，所述动力组件包括：固定套接在所述驱动筒顶端外侧的齿轮环，与所述齿轮环相啮合的齿轮，和设置在所述监测箱上与所述齿轮连接、驱动所述齿轮旋转的动力件。
9、优选的，所述扩张定位机构包括：贯穿设置在所述插入杆下端侧壁上的多个穿孔，所述穿孔围绕插入杆的中心轴线呈环形阵列分布，一端端部设置在所述穿孔内的扩张杆，连接在所述扩张杆另一端部、且底端与所述插入杆底壁滑动连接的滑块，端部铰接在所述滑块上端连杆，设置在所述插入杆中心轴线上、与所述连杆相铰接的移动杆，螺纹连套接在所述移动杆上端的套筒，和固定连接所述套筒顶端的方形杆，所述移动杆通过连接杆与所述插入杆内侧壁滑动连接。
10、优选的，所述驱动机构包括：内部设有方形空腔、底端开口且套设在所述方形杆外端的安装筒，转动贯穿所述监测箱、并与安装筒顶端固定连接的转轴，和设置在所述转轴顶端的把手。
11、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
12、1、本专利技术监测系统通过调节机构对测量杆的长度进行调节，使得测量杆底端能够深入原土层内，进而使得测量杆的底端会随着原土层的沉降而下降，通过在测量箱内设置激光测距传感器实时测量测量杆内底壁与传感器之间的距离变化，并通过无线通信传输给监控模块，从而实时准确反映地表的沉降量，实现了地表沉降的实时监测，能够持续不断地收集数据，减少了人工干预，避免了因人工观测间隔导致的数据空白期，提高了监测效率和数据可靠性，为地铁施工安全和质量保障提供有力支持；
13、2、本专利技术通过在安装座内设置定位环，确保测量杆在监测孔内保持垂直且稳定，防止其在监测过程中发生偏移或晃动，通过采用插接组件将监测箱与安装座连接，使得监测箱的安装过程变得简单快捷，无需使用额外的工具或复杂的操作步骤，提高了监测系统的安装效率和稳固性，还方便了后续的维护和更换工作；
14、3、本专利技术通过动力件驱动齿轮和齿轮环的传动，结合第二限位槽与第二限位条的配合，使得驱动筒旋转时带动调节杆同步旋转，第一限位槽与第一限位条的配合确保了插入杆在调节过程中不会随着调节杆一起转动，而是保持相对静止，仅在调节杆内上下移动，最终实现了测量杆长度的调节，整体结构紧凑，安装和调节过程简单快捷，在测量结束后也方便将测量杆从原土层内拔出回收再利用，不仅提高了测量的精度和稳定性，还进一步提高了系统使用的便捷性和实用性。
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【技术保护点】
1.一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：包括测量模块，和与所述测量模块无线通信连接的监控模块，所述监测模块包括多个测量单元，所述测量单元包括：从地面竖直钻设至原土层的多个监测孔，位于所述监测孔内、内部中空且长度可调节的测量杆(1)，设置在所述测量杆(1)底部的扩张定位机构(2)，安装在所述监测孔上方地面上的监测箱(3)，设置在所述监测箱(3)内、用于调节所述测量杆(1)长度的调节机构，设置所述监测箱(3)上、用于驱动所述扩张定位机构(2)的驱动机构，和设置在所述监测箱(3)的激光测距传感器(4)，所述激光测距传感器(4)的激光投垂直投射在测量杆(1)内底壁上。
2.根据权利要求1所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述监测孔上方地面上设有安装座(5)，所述安装座(5)中心贯穿设有与所述监测箱(3)大小相适配的安装口(6)，所述监测孔内设有与所述测量杆(1)大小相适配的定位环(7)，所述定位环(7)通过连接架(8)与所述安装座(5)内侧壁相连接，所述监测箱(3)通过插接组件安装在所述安装座(5)的安装口(6)内。
>3.根据权利要求2所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述插接组件包括：设置在所述安装座(5)内侧壁上的凹槽(9)，滑动设置在凹槽(9)内插接板(10)，一端与所述插接板(10)连接、另一端与所述凹槽(9)内壁连接的压缩弹簧(11)，贯穿设置在所属监测箱(3)侧壁上的插接孔(12)，和一端与所述插接板(10)连接、另一端与活动贯穿所述凹槽(9)壁的活动杆(13)，所述插接块朝向所述插接孔(12)一侧面为向下倾斜的斜面。4.根据权利要求1所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述测量杆(1)包括：顶端开口且内部中空的插入杆(14)，和两端开口且内部中空的调节杆(15)，所述插入杆(14)螺纹连接在所述调节杆(15)内部，所述插入杆(14)底部设有锥形头，所述插入杆(14)内侧壁上设有沿其长度方向设置的第一限位条(16)，所述调节杆(15)外侧壁上设有沿其长度方向设置的第二限位条(17)。
5.根据权利要求4所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述监测箱(3)底部贯穿设有通孔(18)，所述调节机构包括：两端开口且内部中空的驱动筒(19)，两端开口且内部中空的限位筒(20)，和设置在所述监测箱(3)内、用于带动驱动筒(19)旋转的动力组件，所述驱动筒(19)内侧壁上设有与所述第二限位条(17)相适配的第二限位槽(22)，所述限位筒(20)外侧壁上设有与所述第一限位条(16)相适配的第一限位槽(21)，所述驱动筒(19)底端穿过所述通孔(18)套接在所述调节杆(15)顶部，所述限位筒(20)上端与所述监测箱(3)固定连接、下端穿过所述通孔(18)插接在所述插入杆(14)内部。
6.根据权利要求5所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述动力组件包括：固定套接在所述驱动筒(19)顶端外侧的齿轮(24)环(23)，与所述齿轮(24)环(23)相啮合的齿轮(24)，和设置在所述监测箱(3)上与所述齿轮(24)连接、驱动所述齿轮(24)旋转的动力件(25)。
7.根据权利要求4所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述扩张定位机构(2)包括：贯穿设置在所述插入杆(14)下端侧壁上的多个穿孔(26)，所述穿孔(26)围绕插入杆(14)的中心轴线呈环形阵列分布，一端端部设置在所述穿孔(26)内的扩张杆(27)，连接在所述扩张杆(27)另一端部、且底端与所述插入杆(14)底壁滑动连接的滑块(28)，端部铰接在所述滑块(28)上端连杆(29)，设置在所述插入杆(14)中心轴线上、与所述连杆(29)相铰接的移动杆(30)，螺纹连套接在所述移动杆(30)上端的套筒(31)，和固定连接所述套筒(31)顶端的方形杆(32)，所述移动杆(30)通过连接杆与所述插入杆(14)内侧壁滑动连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述驱动机构包括：内部设有方形空腔、底端开口且套设在所述方形杆(32)外端的安装筒(33)，转动贯穿所述监测箱(3)、并与安装筒(33)顶端固定连接的转轴(34)，和设置在所述转轴(34)顶端的把手(35)。
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【技术特征摘要】
1.一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：包括测量模块，和与所述测量模块无线通信连接的监控模块，所述监测模块包括多个测量单元，所述测量单元包括：从地面竖直钻设至原土层的多个监测孔，位于所述监测孔内、内部中空且长度可调节的测量杆(1)，设置在所述测量杆(1)底部的扩张定位机构(2)，安装在所述监测孔上方地面上的监测箱(3)，设置在所述监测箱(3)内、用于调节所述测量杆(1)长度的调节机构，设置所述监测箱(3)上、用于驱动所述扩张定位机构(2)的驱动机构，和设置在所述监测箱(3)的激光测距传感器(4)，所述激光测距传感器(4)的激光投垂直投射在测量杆(1)内底壁上。
2.根据权利要求1所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述监测孔上方地面上设有安装座(5)，所述安装座(5)中心贯穿设有与所述监测箱(3)大小相适配的安装口(6)，所述监测孔内设有与所述测量杆(1)大小相适配的定位环(7)，所述定位环(7)通过连接架(8)与所述安装座(5)内侧壁相连接，所述监测箱(3)通过插接组件安装在所述安装座(5)的安装口(6)内。
3.根据权利要求2所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述插接组件包括：设置在所述安装座(5)内侧壁上的凹槽(9)，滑动设置在凹槽(9)内插接板(10)，一端与所述插接板(10)连接、另一端与所述凹槽(9)内壁连接的压缩弹簧(11)，贯穿设置在所属监测箱(3)侧壁上的插接孔(12)，和一端与所述插接板(10)连接、另一端与活动贯穿所述凹槽(9)壁的活动杆(13)，所述插接块朝向所述插接孔(12)一侧面为向下倾斜的斜面。
4.根据权利要求1所述的一种用于地铁施工隧道的地表沉降实时监测系统，其特征在于：所述测量杆(1)包括：顶端开口且内部中空的插入杆(14)，和两端开口且内部中空的调节杆(15)，所述插入杆(14)螺纹连接在所述调节杆(15)内部，所述插入杆(14)底部设有锥形头，所述插入杆(14)内侧壁上设有沿其长度方向设置的第一限位条(16)，所述调节杆(15)外侧壁上设有沿其长度方向设置的第二限位条(17)。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：安阳，蒋冬可，张亮亮，兰鹏飞，刘力祯，沈延新，王学红，王振宇，李小虎，路旭涛，
申请(专利权)人：中国水利水电第三工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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