專利名稱:隧道拱頂位移計的制作方法
本實用新型涉及一種地下工程設(shè)計和施工中，量測地下洞室拱頂位移的工具。特別適用于鐵路單雙線隧道和一般地下洞室拱頂鉛垂方向的位移量測。
目前，國內(nèi)外對于洞室拱頂處位移值的觀測，一般采用的儀器有在地面打鉆孔埋設(shè)鋼管下沉樁或鋼絲撓度計；豎立鋼尺用水平儀抄平；洞室內(nèi)籍助工作平臺進(jìn)行三角收斂值量測等方法。但都不太理想，不是因條件限制不易實現(xiàn)；或是精度達(dá)不到要求或因常與現(xiàn)場施工干擾大影響施工；加之觀測儀器少，不得以而放棄洞室拱頂處位移的觀測工作。
本實用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種構(gòu)造簡單、便于制造又使用操作方便的量測又準(zhǔn)確的工具。
本實用新型的技術(shù)特征是該儀器由錨固桿、吊鉤錨固頭、吊鉤、鋼尺、鋼尺夾板、表座、基點帽頭、百分表等組成。
該發(fā)明的量測原理，主要是通過吊掛于洞室拱頂，在表座重力作用下，張緊了鋼尺作傳遞媒介，由表座內(nèi)的百分表，量測隧道底部的水準(zhǔn)基點，其百分表讀數(shù)，就是洞室拱頂垂直下沉的位移值。
計算公式如下un＝ln－l0式中un－位移值；ln－觀測值；l0－百分表初讀數(shù)。
位移值修正
1、鋼尺(鋼筋)受溫度變化影響產(chǎn)生的修正值按下式計算Δl＝a.L.ΔT(mm)式中Δl－因溫度變化引起鋼尺(鋼筋)的增(減)量(mm)；α－鋼尺(鋼筋)的線膨脹系數(shù)；α＝12.10－6；(見隧道設(shè)計手冊)；L－初始溫度時的鋼尺(鋼筋)長度(mm)；ΔT－溫差(℃)ΔT＝tn－t0其中tn－觀測時的溫度；t0－初始溫度(℃)2、因鋼尺換孔產(chǎn)生的誤差修正值。
按下式計算Δu＝n+1]]>·mn即修正值Δu等于綜合均方差(中誤差)mn的n+1]]>倍。式中n為換孔次數(shù)。
3、觀測時，鋼尺因受儀器自重的影響，使鋼尺產(chǎn)生不可恢復(fù)的伸長誤差修正；在實際觀測時，不但時間很短，而且儀器總重只有6kg，完全在鋼尺的彈性范圍之內(nèi)，可以忽略不計。
本實用新型的優(yōu)點是構(gòu)造簡單、操作使用方便、量測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，其精度0.127～0.171mm。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明裝置作詳細(xì)描述。
圖1為錨固桿 圖5為鋼尺夾板圖2為錨固頭 圖6為表座圖3為吊鉤 圖7為基點帽頭圖4為鋼尺 圖8為裝配圖圖中(1)錨固桿；(2)吊鉤錨固頭；(3)吊鉤；(4)鋼卷尺；(5)鋼尺夾板；(6)表座；(7)基點錨頭；(8)連接鉤；(9)螺帽；(10)百分表；(11)固定螺釘；(12)錨桿；本儀器是由錨固桿(1)、吊鉤錨固頭(2)、吊鉤(3)、鋼尺(4)、鋼尺夾板(5)、表座(6)、基點帽頭(圖7)、連接鉤(8)及百分表(10)組成。使用時，用吊鉤(3)連接吊鉤錨固頭(2)和錨固桿(1)及鋼尺(4)下面的裝置，用鋼尺夾板(5)調(diào)整鋼尺長度，再用連接鉤(8)把表座(6)及百分表(10)連接在一起，構(gòu)成完整的測試裝置，詳見附圖8裝配圖。
使用該位移計進(jìn)行位移觀測是這樣實現(xiàn)的用竹桿將長鋼尺(4)一端套在拱頂?shù)蹉^(3)，用連接鉤(8)將表座(6)接在短鋼尺(4)下端，再用鋼尺夾板(5)調(diào)整連接上下兩條鋼尺(4)，使百分表(10)初讀數(shù)最小為宜。重錘儀(表座)(6)穩(wěn)定，對準(zhǔn)坑內(nèi)基點帽頭(13)。作標(biāo)記，記下鋼尺(4)長度和百分表(10)讀數(shù)以及洞室內(nèi)溫度t0，然后輕輕提起，再輕輕放下，重復(fù)三次，取三次讀數(shù)的平均值，作為觀測值。
本儀器的具體操作如下1、錨固桿的埋置先用風(fēng)鉆在拱頂中部打一個孔徑φ45mm左右，深250mm的孔，用11的水泥砂漿(若早凝固可加適量的速凝劑)灌滿孔再將錨固桿(1)插入，錨固桿(1)的外端不要超出圍巖面，以免放炮損壞。(以后可以根據(jù)襯砌厚度向外接長)。待砂漿凝固后，再把帶吊鉤的錨頭連接在錨固桿(1)上。(注意距掌子面很近時，放炮前應(yīng)將錨固頭(2)摘下來)。
2、洞室底定位在拱頂掛鉤上吊垂球于底部落點定位，并在其周圍修筑一個0.5×0.5m2、深0.15～0.2m見方的護(hù)坑。然后用紅油漆在坑底做標(biāo)記。護(hù)坑應(yīng)用厚10mm的鋼板蓋住并加鎖。其蓋板標(biāo)高應(yīng)和隧道底標(biāo)高平，以防施工時損壞。
3、底錨桿(基點)的埋設(shè)首先在護(hù)坑底標(biāo)記處鉆孔。孔徑45mm，鉆孔要求垂直。(其孔深和錨桿長度根據(jù)地質(zhì)條件決定)將鉆孔沖洗干凈后，用11水泥砂漿注入孔底0.3m深，再把錨桿(1)插入孔內(nèi)。注意錨桿頂標(biāo)高應(yīng)低于隧道底標(biāo)高10cm，以便保護(hù)和安裝基點帽頭。
4、位移觀測方法如前述，當(dāng)量程超過百分表的量程時，可用連接上下兩條鋼尺的夾板進(jìn)行調(diào)整。
本位移計的區(qū)別特征在于使用時的幾個注意事項1、把百分表固定在表座內(nèi)以后，就不要再拆動。并注意螺絲不要上得過緊，以免損壞百分表。
2、吊鉤(3)和連接鉤(8)接觸面越少越好，也可以將吊鉤(3)銼成一個小槽，把鋼尺鐵環(huán)落在小槽內(nèi)，以減少誤差。
3、觀測時，鋼尺不要打扭(鋼尺面始終應(yīng)朝一個方向)。
4、觀測時，應(yīng)輕提輕放。每次量測都應(yīng)使百分表的尖端對準(zhǔn)錨桿頂端或基點帽頭上初次做的標(biāo)記。
5、護(hù)坑內(nèi)宜經(jīng)常保持干燥。錨桿頂端或基點帽頭(13)應(yīng)經(jīng)常涂油，以防銹蝕。
6、在施工測量中，要核對隧道基點是否有底鼓現(xiàn)象如圍巖較好，確定無底鼓現(xiàn)象時，基點可不用錨桿，僅將基點帽頭(13)埋設(shè)在隧道底即可。
本實用新型實施例(現(xiàn)場測試實例)京秦線丁莊隧道(雙線)，洞身通過風(fēng)化的花崗巖屬Ⅲ類圍巖，從上導(dǎo)坑開挖開始至上部擴大到測試斷面，用本位移計共量測二個月。從拱頂位移記錄表和時間與位移曲線圖(見附表、附圖)中可以明顯看出丁莊隧道當(dāng)上部繼續(xù)開挖擴大時，從82年9月10日～9月12日的位移值，用該儀器測得(見表)，拱頂下沉每天速率達(dá)2.2～3.1mm。如果繼續(xù)向前開挖，就要發(fā)生坍方。(從過去觀測經(jīng)驗得知測得的數(shù)據(jù)每天速率達(dá)到3.5mm時，拱頂局部就坍方)，由于監(jiān)測予報就停止了開挖。進(jìn)行噴錨網(wǎng)加固措施后，拱頂變形(即位移值)降到0.5mm以下。圍巖基本已穩(wěn)定。繼續(xù)向前開挖。可見本儀器是地下工程信息化設(shè)計與施工中，一種最簡便的圍巖變形監(jiān)測工具。
丁莊隧道拱頂位移記錄表
權(quán)利要求
1.一種用于鐵路單雙線隧道和一般地下洞室拱頂位移的測量工具，其特征在于所述的工具是由錨固桿(1)、吊鉤錨固頭(2)、吊鉤(3)、鋼卷尺(4)、鋼尺夾板(5)、表座(6)、基點錨頭(7)、連接鉤(8)、螺帽(9)、百分表(10)、固定螺釘(11)、錨桿(12)連接所組成，使用時，用吊鉤(3)連接吊鉤錨固頭(2)和錨固桿(1)及鋼尺(4)下面的裝置，用鋼尺夾板(5)調(diào)整鋼尺長度，再用連接鉤(8)把表座(6)及百分表(10)連接在一起，構(gòu)成完整的測試裝置。
專利摘要
本實用新型提供了一種用于鐵路單雙線隧道和一般地下洞室工程中，洞頂垂直位移的量測工具。本位移計采用了在拱頂?shù)跻粭l張緊的鋼卷尺及其下端的百分表和隧道底部的水準(zhǔn)基點上來量測位移值。構(gòu)造簡單、使用方便。該儀器與隧道周邊位移計配合使用，可以形成一整套洞室周邊收斂(位移)量測工具。
文檔編號G01B5/02GK87203956SQ87203956
公開日1988年6月29日 申請日期1987年3月24日
發(fā)明者姚以德 申請人:鐵道部第三勘測設(shè)計院科學(xué)技術(shù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan