本實(shí)用新型屬于測(cè)量裝置，特別涉及一種隧道水平徑向收斂及拱頂沉降測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

目前隧道水平徑向收斂常用觀測(cè)方法主要包含三種測(cè)量方法，分別為收斂計(jì)觀測(cè)法、手持激光測(cè)距儀觀測(cè)法及全站儀觀測(cè)法。

其中，收斂計(jì)觀測(cè)法理論上是預(yù)先在隧道管壁水平凈空直徑處布設(shè)一對(duì)拉鉤，然后利用收斂計(jì)測(cè)定兩拉鉤點(diǎn)的凈空距離，該測(cè)量方法歷次觀測(cè)時(shí)需將收斂計(jì)懸掛好，然后調(diào)整鋼尺張力，分別進(jìn)行鋼尺讀數(shù)及螺旋千分尺讀數(shù)，并對(duì)讀數(shù)進(jìn)行人工記錄，觀測(cè)值作為隧道該斷面的水平收斂觀測(cè)值。

手持激光測(cè)距儀觀測(cè)法首先是通過(guò)水平尺找出隧道兩側(cè)水平徑向?qū)?yīng)腰線點(diǎn)并做好標(biāo)記，觀測(cè)時(shí)在隧道監(jiān)測(cè)斷面一側(cè)的腰線點(diǎn)上安放激光測(cè)距儀，采用激光照準(zhǔn)另一側(cè)腰線點(diǎn)，進(jìn)行觀測(cè)讀數(shù)，讀數(shù)作為隧道該斷面水平徑向值。

全站儀觀測(cè)法的布點(diǎn)方法同手持激光測(cè)距儀觀測(cè)法，全站儀觀測(cè)法是利用高精度全站儀進(jìn)行自由設(shè)站的方式獲取隧道水平方向兩腰線點(diǎn)的坐標(biāo)，反算兩點(diǎn)之間的距離，距離值作為隧道該斷面的水平徑向收斂觀測(cè)值。

隧道拱頂沉降觀測(cè)目前主要采用全站儀三角高程法和手持激光測(cè)距儀進(jìn)行觀測(cè)，其中全站儀三角高程法觀測(cè)步驟為在拱頂布設(shè)觀測(cè)小棱鏡或發(fā)射片，然后逐個(gè)斷面選定地面點(diǎn)對(duì)中假設(shè)儀器，先獲取地面點(diǎn)高程，然后量取儀器高，輸入儀器后照準(zhǔn)斷面拱頂點(diǎn)觀測(cè)斷面拱頂點(diǎn)的高程；手持激光測(cè)距儀觀測(cè)法為在斷面拱頂部位設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志，將激光測(cè)距儀放在地面點(diǎn)上并照準(zhǔn)拱頂觀測(cè)標(biāo)志，進(jìn)行測(cè)距，讀數(shù)加上地面點(diǎn)高程作為拱頂高程。

隧道水平徑向收斂觀測(cè)方法中，采用收斂計(jì)觀測(cè)法觀測(cè)時(shí)，觀測(cè)值為兩掛鉤之間的距離，若要測(cè)出隧道水平徑向值還須進(jìn)一步量取掛鉤與隧道壁間距離，且實(shí)際布點(diǎn)時(shí)很難將測(cè)點(diǎn)布設(shè)在隧道水平直徑處，觀測(cè)成果并非隧道實(shí)際水平徑向值，故觀測(cè)成果無(wú)法和設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比分析，并且成果精度受人為干擾因素較大，歷次觀測(cè)至少需要兩人進(jìn)行，實(shí)際工作效率低下；采用手持激光測(cè)距儀觀測(cè)時(shí)，該方法存在缺陷為找點(diǎn)不準(zhǔn)，兩腰線點(diǎn)雖為徑向點(diǎn)，但兩點(diǎn)并未嚴(yán)格在同一直徑兩端，故觀測(cè)值與隧道該斷面實(shí)際直徑存在系統(tǒng)誤差，觀測(cè)值與設(shè)計(jì)值亦無(wú)法進(jìn)行對(duì)比分析，且該觀測(cè)方法成果精度受人為因素干擾較大；采用全站儀觀測(cè)時(shí)，因?yàn)椴键c(diǎn)方法與手持激光測(cè)距儀觀測(cè)法相同，故同樣存在距離觀測(cè)值非實(shí)際隧道該斷面處徑向值，且該方法實(shí)施過(guò)程中需扛著儀器逐個(gè)斷面架設(shè)全站儀，并進(jìn)行對(duì)中整平，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，工作強(qiáng)度較大，且投入成本過(guò)高。

隧道拱頂沉降觀測(cè)采用全站儀三角高程進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，首先需要在拱頂布設(shè)觀測(cè)小棱鏡或反射片，布點(diǎn)工作量較大且困難，觀測(cè)時(shí)需對(duì)中整平架設(shè)儀器，并且需要量取儀器高，操作步驟環(huán)節(jié)較多，觀測(cè)成果精度受諸多環(huán)節(jié)影響，工作效率較低；采用激光測(cè)距儀觀測(cè)時(shí)，亦需要在拱頂部位設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志，困難較大，觀測(cè)值為地面點(diǎn)與拱頂標(biāo)志點(diǎn)間的空間距離，并非嚴(yán)格的垂直距離，故觀測(cè)值并非拱頂標(biāo)志點(diǎn)的高程，且觀測(cè)值成果精度受拱頂標(biāo)志點(diǎn)照準(zhǔn)影響較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種使用方便，測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)的隧道水平徑向收斂及拱頂沉降測(cè)量裝置。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型提供了一種隧道水平徑向收斂及拱頂沉降測(cè)量裝置，包括彎管、直線導(dǎo)軌、輪滑塊、螺桿、激光測(cè)距模塊、定位裝置、第一圓水準(zhǔn)器、第二圓水準(zhǔn)器；所述直線導(dǎo)軌固定在所述彎管上，并且所述直線導(dǎo)軌同時(shí)通過(guò)彎管的中點(diǎn)和圓心；所述輪滑塊設(shè)置在所述直線導(dǎo)軌上，所述彈簧套在螺桿上，螺桿的一端通過(guò)螺帽設(shè)置在輪滑塊上，螺桿的另一端固定在直線導(dǎo)軌的導(dǎo)軌槽內(nèi)，所述激光測(cè)距模塊的一端固定在輪滑塊上，所述激光測(cè)距模塊的另一端固定了一個(gè)與其垂直的定位裝置，激光測(cè)距模塊發(fā)射的激光平行于彎管圓心與彎管中點(diǎn)的連接線，且兩條平行線所在的平面與彎管所在平面垂直，所述第一圓水準(zhǔn)器和第二圓水準(zhǔn)器分別固定在激光測(cè)距模塊的兩側(cè)。

進(jìn)一步，還包括彈簧，所述彈簧套在所述螺桿上。這樣能夠確保定位裝置與監(jiān)測(cè)點(diǎn)緊密結(jié)合。大大提高了測(cè)量的精度。

進(jìn)一步，所述直線導(dǎo)軌為雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌。更加方便輪滑塊的移動(dòng)。

進(jìn)一步，所述定位裝置包括定位條和定位點(diǎn)，所述定位條與激光測(cè)距模塊所在平面垂直，所述定位點(diǎn)設(shè)置在定位條上。這樣使用更加方便，定位準(zhǔn)確從而得到的測(cè)量結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

進(jìn)一步，所述定位條為不銹鋼的方條；所述定位點(diǎn)為不銹鋼圓錐體。

進(jìn)一步，所述第一圓水準(zhǔn)器為豎向圓水準(zhǔn)器、第二圓水準(zhǔn)器為橫向圓水準(zhǔn)器，所述豎向圓水準(zhǔn)器的軸線平行于雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌，所述橫向圓水準(zhǔn)器的軸線垂直于雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌且平行于彎管所在平面。這樣能夠進(jìn)行多樣數(shù)據(jù)的測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

進(jìn)一步，所述彎管為半圓弧不銹鋼實(shí)心管。這樣整個(gè)結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固。

進(jìn)一步，所述彎管的兩端分別設(shè)有滾輪。這樣在使用時(shí)，整個(gè)裝置更加方便移動(dòng)。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型制作成本較低，容易制作，操作簡(jiǎn)單，便于推廣使用；其次，采用本實(shí)用新型可以大量減少監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)工作量，節(jié)約成本及降低安全風(fēng)險(xiǎn)；再者采用本實(shí)用新型可以快速的測(cè)定隧道水平徑向收斂真實(shí)值，便于與設(shè)計(jì)值對(duì)比分析，大大提高了水平徑向收斂及拱頂沉降觀測(cè)效率和觀測(cè)精度，同時(shí)節(jié)約人力資成本；最后本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)較小，一人手持即可使用，簡(jiǎn)單方便，測(cè)量數(shù)據(jù)直接保存，后續(xù)直接導(dǎo)入電腦處理。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1～2所示，本實(shí)用新型提供的一種隧道水平徑向收斂及拱頂沉降測(cè)量裝置，包括彎管1、雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2、輪滑塊3、彈簧4、螺桿5、激光測(cè)距模塊6、定位裝置7、豎向圓水準(zhǔn)器8、橫向圓水準(zhǔn)器9；其中，彎管1為半徑為20cm的半圓弧不銹鋼實(shí)心管，彎管1的直徑為15mm；在彎管1的兩端還分別設(shè)置了一個(gè)直徑為20mm的滾輪10，這樣更加方便整個(gè)裝置移動(dòng)；雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2通過(guò)不銹鋼鋼條固定在彎管1上，并且雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2的中心線同時(shí)通過(guò)彎管1的圓心和彎管1的半圓弧的中點(diǎn)。輪滑塊3設(shè)置在雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2上，彈簧4套在螺桿5上，螺桿5的一端通過(guò)螺帽設(shè)置在輪滑塊3上，螺桿5的另一端固定在雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2的導(dǎo)軌槽內(nèi)，這樣輪滑塊3通過(guò)螺桿和螺帽的相互作用在雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2上直線型來(lái)回收縮，從而調(diào)整定位裝置7的位置，設(shè)置彈簧4能夠確保定位點(diǎn)72與監(jiān)測(cè)點(diǎn)緊密結(jié)合；激光測(cè)距模塊6的一端固定在輪滑塊3上，激光測(cè)距模塊6的另一端固定了一根與其垂直的定位裝置7，激光測(cè)距模塊6發(fā)射的激光平行于彎管1的圓心與彎管1中點(diǎn)的連接線，且兩條平行線所在的平面與彎管1所在平面垂直，激光測(cè)距模塊6可采用徠卡D210或徠卡D510，一般精度能夠達(dá)到1mm即可；定位裝置7包括定位條71和定位點(diǎn)72，定位條71與激光測(cè)距模塊6所在平面垂直，定位點(diǎn)72設(shè)置在定位條71上，并位于激光測(cè)距模塊6的底部，在定位點(diǎn)72的正下方還設(shè)置了一個(gè)同樣大小和形狀的輔助定位點(diǎn)73，設(shè)置了輔助定位點(diǎn)73能夠確保裝置與隧道側(cè)壁接觸后，保持原有的幾何垂直，即定位點(diǎn)72和輔助定位點(diǎn)73的連線與定位條71平行。其中，定位條71為不銹鋼的方條，定位點(diǎn)72和輔助定位點(diǎn)73均為不銹鋼圓錐體；激光測(cè)距模塊6的兩側(cè)分別固定了一個(gè)豎向圓水準(zhǔn)器8和一個(gè)橫向圓水準(zhǔn)器9，豎向圓水準(zhǔn)器8的軸線平行于雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2，橫向圓水準(zhǔn)器9的軸線垂直于雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌2且平行于彎管1所在平面。

采用本實(shí)用新型進(jìn)行水平徑向收斂觀測(cè)，首次觀測(cè)時(shí)，裝置僅有兩個(gè)滾輪10與隧道側(cè)壁接觸，根據(jù)橫向圓水準(zhǔn)器9上的氣泡顯示，上下移動(dòng)滾輪，使橫向圓水準(zhǔn)器9中的氣泡平行于激光束，然后將定位點(diǎn)72與隧道側(cè)壁接觸，旋轉(zhuǎn)裝置，使橫水準(zhǔn)器泡平行于與激光束方向垂直的面，即完成水平徑向點(diǎn)定位。此時(shí)，即可進(jìn)行水平徑向收斂觀測(cè)讀數(shù)，按下激光測(cè)距模塊6的測(cè)量按鈕，激光測(cè)距模塊6會(huì)自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行三次讀數(shù)并記錄，監(jiān)測(cè)見(jiàn)得編號(hào)采用測(cè)距模塊默認(rèn)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出時(shí)后處理，為了確保后續(xù)歷次觀測(cè)時(shí)，觀測(cè)斷面處于同一個(gè)斷面，第一次觀測(cè)時(shí)需在找到水平收斂點(diǎn)處做點(diǎn)標(biāo)，后續(xù)歷次觀測(cè)時(shí)僅需將觀測(cè)裝置放置在該點(diǎn)處，調(diào)整好圓水準(zhǔn)氣泡即可實(shí)現(xiàn)同點(diǎn)同斷面觀測(cè)。

采用本實(shí)用新型進(jìn)行拱頂沉降觀測(cè)時(shí)，首先選取各斷面道床沉降點(diǎn)作為拱頂沉降觀測(cè)對(duì)中點(diǎn)，然后將裝置豎直放置在道床沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)頂部，裝置與道床沉降監(jiān)測(cè)類(lèi)似強(qiáng)制對(duì)中裝置，兩者緊密相接，即將定位條71底部直接插在道床沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的頂部有一個(gè)小孔中即可，將調(diào)整豎向圓水準(zhǔn)器8，氣泡居中后借助裝置圓弧架穩(wěn)固裝置，并快速按下測(cè)距按鈕，進(jìn)行連續(xù)3次測(cè)距觀測(cè)并自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)道床沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程及激光測(cè)距儀觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該出拱頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值。