本實(shí)用新型涉及拱頂沉降監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種沿鏈條式軌道實(shí)現(xiàn)隧道沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的PSD裝置。

背景技術(shù)：

城市地下空間的開發(fā)利用，已成為衡量城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。城市地鐵的大規(guī)模建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，必然會(huì)帶來一系列需要引起重視的問題。從隧道短期運(yùn)營(yíng)來看，由于微幅振動(dòng)幅值較小，短期內(nèi)不會(huì)影響結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的安全，因此地鐵設(shè)計(jì)中并未有效考慮由于長(zhǎng)期微幅振動(dòng)所帶來的危害。而在已運(yùn)營(yíng)的地鐵隧道中，由于地鐵長(zhǎng)期運(yùn)行所引起的土層沉降問題日益凸顯，并已引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。地鐵長(zhǎng)期微幅振動(dòng)沉降造成的土體沉降將會(huì)引起隧道沉降和地表變形，直接威脅地鐵隧道結(jié)構(gòu)和行車安全，間接引起建筑物地基不均勻下沉，對(duì)沿線建筑物造成損害，促使有裂縫的砌體加速開裂或倒塌。因此，有必要對(duì)城市地鐵運(yùn)營(yíng)期間隧洞變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，特別是隧道拱頂?shù)谋O(jiān)控量測(cè)工作，對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，以保證地鐵運(yùn)營(yíng)安全及其沿線建筑物的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種沿鏈條式軌道實(shí)現(xiàn)隧道沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的PSD裝置，更具體的設(shè)計(jì)機(jī)械制造、激光測(cè)位、自動(dòng)化控制領(lǐng)域。同時(shí)還包含一種與之配套的監(jiān)控量測(cè)方法，特別適用于地隧道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的微幅振動(dòng)導(dǎo)致的隧道拱頂沉降，適合于自動(dòng)化程度和測(cè)量精度要求高的工程。

本實(shí)用新型目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種沿鏈條式軌道實(shí)現(xiàn)隧道沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的PSD裝置，包括PSD光電位置傳感器、激光發(fā)射器和鏈條式軌道；所述的PSD光電位置傳感器固定在監(jiān)測(cè)斷面的拱頂處；所述的鏈條式軌道通過吸盤固定在隧道一側(cè)拱肩處，鏈條式軌道上設(shè)置有電動(dòng)小車，電動(dòng)小車上設(shè)置有弧形支架，弧形支架上端設(shè)置有卡槽，卡槽內(nèi)設(shè)置伸縮裝置和調(diào)平裝置，調(diào)平裝置上設(shè)置激光發(fā)射器。

測(cè)試狀態(tài)時(shí)，激光發(fā)射器的激光束平行射向PSD光電位置傳感器。

所述的電動(dòng)小車內(nèi)設(shè)有控制電板，通過遠(yuǎn)程控制電動(dòng)小車自由運(yùn)動(dòng)；電動(dòng)小車內(nèi)包含有鋰電池，該鋰電池與設(shè)置在電動(dòng)小車上的風(fēng)扇發(fā)電裝置連接。

所述的吸盤每隔兩米布置一個(gè)。

所述的弧形支架為不銹鋼空心圓柱體，其弧度與隧道斷面相匹配，并與隧道內(nèi)壁留有間距。

所述的卡槽為不銹鋼凹槽，通過焊接固定在弧形支架3上；伸縮裝置通過螺栓固定在卡槽底部，調(diào)平裝置通過螺栓固定在伸縮裝置上；伸縮裝置采用折疊式伸縮結(jié)構(gòu)，伸縮精度為0～0.01mm。

所述的PSD光電位置傳感器含有固定支座，固定支座通過螺栓固定在隧道拱頂處；PSD光電位置傳感器還包含有數(shù)據(jù)采集器和無線傳輸模塊。

鏈條式軌道上設(shè)置一系列對(duì)電動(dòng)小車進(jìn)行固定的鎖扣，鎖扣的位置與每一個(gè)PSD光電位置傳感器的位置相對(duì)應(yīng)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型在進(jìn)行隧道拱頂沉降監(jiān)測(cè)時(shí)采用PSD光電位置傳感器能夠很好的滿足其測(cè)量精度的要求。采用的鏈條式軌道能夠適應(yīng)各種曲率的隧道，大大地提高了裝置安裝適應(yīng)性。通過吸盤將鏈條式軌道固定在隧道左拱肩處，能夠避免對(duì)隧道襯砌造成破壞。安裝激光發(fā)射器時(shí)輔以調(diào)平裝置能夠確保激光束水平的射向PSD傳感器，從而減少其測(cè)量誤差。安裝激光發(fā)射器時(shí)輔以自動(dòng)升降裝置能夠增大監(jiān)測(cè)量程，避免當(dāng)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)沉降量過大時(shí)超出測(cè)量范圍。本實(shí)用新型裝置輕便、安裝簡(jiǎn)單，該監(jiān)測(cè)方法提升監(jiān)測(cè)效率，加快監(jiān)測(cè)反饋，節(jié)省人力財(cái)力。

進(jìn)一步，鏈條式軌道通過吸盤固定在隧道左拱肩處，并沿隧道軸向布置。拼接而成的鏈條式軌道不僅能直線布置，同時(shí)也能更好的適應(yīng)轉(zhuǎn)彎段隧道的變化。

進(jìn)一步，吸盤每隔2米布置一個(gè)確保鏈條式軌道能夠很好的固定在隧道襯砌上。固定時(shí)通過從其前端抽氣，使其內(nèi)部真空，內(nèi)外存在壓力差，使其牢固的吸附在隧洞內(nèi)壁。

進(jìn)一步，弧形支架弧度與隧道斷面近似，并與隧道內(nèi)壁保持一定的間距。主要是為了避免距離太近，干擾小車的行進(jìn)和激光發(fā)射器的穩(wěn)定性。弧形支架通過螺栓緊固的固定在電動(dòng)小車上。

進(jìn)一步，電動(dòng)小車的風(fēng)扇發(fā)電裝置通過螺栓固定在電動(dòng)小車上。電動(dòng)小車內(nèi)包含有鋰電池，該鋰電池通過風(fēng)扇發(fā)電裝置7進(jìn)行充電。列車經(jīng)過時(shí)，列車與隧洞內(nèi)壁之間產(chǎn)生氣流，帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，為電動(dòng)小車的鋰電池充電。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小車電力的保證。

【附圖說明】

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)斷面示意圖。

圖2為本實(shí)用新型軌道與吸盤構(gòu)造詳圖。

圖3為本實(shí)用新型激光發(fā)射器、調(diào)平裝置與伸縮裝置詳圖

圖4鏈條式軌道鎖扣構(gòu)造詳圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)闡述，但本實(shí)用新型不限于該實(shí)施例。為了使公眾對(duì)本實(shí)用新型有徹底的了解，在以下本實(shí)用新型優(yōu)選施例中詳細(xì)說明具體的細(xì)節(jié)。

如圖1所示，一種沿鏈條式軌道實(shí)現(xiàn)隧道沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的PSD裝置，包括通過吸盤6固定在隧道左拱肩處的鏈條式軌道4，沿鏈條式軌道4運(yùn)行的電動(dòng)小車5，固定在電動(dòng)小車5上的風(fēng)扇發(fā)電裝置7和弧形支架3，設(shè)置在弧形支架3上端的卡槽8，卡槽8內(nèi)設(shè)置伸縮裝置10，伸縮裝置10上安裝調(diào)平裝置9，固定在伸縮裝置10上的激光發(fā)射器2，PSD光電位置傳感器1。

電動(dòng)小車5內(nèi)設(shè)有控制電板，可以通過電腦控制電動(dòng)小車5自由運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)小車5內(nèi)包含有鋰電池，該鋰電池通過風(fēng)扇發(fā)電裝置7進(jìn)行充電。列車經(jīng)過時(shí)，列車與隧洞內(nèi)壁之間產(chǎn)生氣流，帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，為電動(dòng)小車5的鋰電池充電。

如圖3所示，鏈條式軌道4通過吸盤6固定在隧道左拱肩處。通過吸盤6固定軌道可以避免在隧道襯砌上打孔或者安裝其他的設(shè)施，從而減少對(duì)襯砌的破壞。軌道設(shè)置成鏈條式不僅可以直線布置，同時(shí)也能更好的適應(yīng)轉(zhuǎn)彎段隧道的變化，滿足不同曲率變化的隧道。吸盤6，通過從其前端抽氣，使其內(nèi)部真空，內(nèi)外存在壓力差，使其牢固的吸附在隧洞內(nèi)壁，從而避免在隧道上打洞或者造成隧道破壞。吸盤每隔2米布置一個(gè)確保鏈條式軌道能夠很好的固定在隧道襯砌上。固定時(shí)通過從其前端抽氣，使其內(nèi)部真空，內(nèi)外存在壓力差，使其牢固的吸附在隧洞內(nèi)壁。

弧形支架3為不銹鋼空心圓柱體，其弧度與隧道斷面近似，并與隧道內(nèi)壁保持一定的間距。主要是為了避免距離太近，干擾小車的行進(jìn)和激光發(fā)射器的穩(wěn)定性?；⌒沃Ъ芡ㄟ^螺栓緊固的固定在電動(dòng)小車上。

PSD光電位置傳感器1通過支座將其固定在每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的拱頂處。PSD光電位置傳感器1的安裝時(shí)要確保其一直處于垂直狀態(tài)，并面向激光發(fā)射器2。

如圖2所述，伸縮裝置10通過螺栓固定在卡槽8底部。調(diào)平裝置9通過螺栓固定在伸縮裝置10上。將激光發(fā)射器安裝在調(diào)平裝置9上，以保障激光發(fā)射器每次發(fā)射激光時(shí)均處于水平位置，從而確保每次的激光束都是平行射向PSD光電位置傳感器1。

伸縮裝置10用于調(diào)節(jié)激光發(fā)射器的位置，以確保激光束照射到PSD傳感器上。伸縮裝置10采用高精度儀器，精度控制在0.01mm。伸縮裝置10在監(jiān)測(cè)前期處于折疊狀態(tài)，當(dāng)沉降量過大超出PSD位置傳感器的量程時(shí)，打開伸縮裝置，重新調(diào)整激光發(fā)射器的位置。

PSD光電位置傳感器1含有固定支座，固定支座通過螺栓固定在隧道拱頂處。PSD光電位置傳感器1同時(shí)還包含有數(shù)據(jù)采集器和無線傳輸模塊，以確保采集到的數(shù)據(jù)能夠很好的存儲(chǔ)和傳輸。

激光發(fā)射器2安裝在調(diào)平裝置9上，以確保每次的激光束都是平行射向PSD位置傳感器。PSD位置傳感器通過支座將其固定在每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的拱頂處，PSD傳感器的支座與拱頂之間通過螺栓連接。PSD傳感器的安裝時(shí)要確保其一直處于垂直狀態(tài)，并面向激光發(fā)射器2。

如圖4所示，鏈條式軌道上設(shè)置一系列鎖扣，鎖扣的位置與每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面相對(duì)應(yīng)。當(dāng)電動(dòng)小車到達(dá)每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面時(shí)，鎖扣將電動(dòng)小車固定。

本實(shí)用新型的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

首先電腦發(fā)出指令，電動(dòng)小車上的控制電板接到指令后驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)，電動(dòng)小車載著安裝在弧形裝置上的激光發(fā)射器沿鏈條式軌道運(yùn)動(dòng)。鏈條式軌道上設(shè)置一系列鎖扣，鎖扣的位置與每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面相對(duì)應(yīng)，當(dāng)電動(dòng)小車到達(dá)每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面時(shí)，鎖扣將電動(dòng)小車固定，激光發(fā)射器發(fā)出激光照射在PSD傳感器上，PSD傳感器進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，獲得監(jiān)測(cè)結(jié)果之后鎖扣自動(dòng)打開，電動(dòng)小車?yán)^續(xù)前行，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)斷面的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

本實(shí)用新型在進(jìn)行隧道拱頂沉降監(jiān)測(cè)時(shí)采用PSD光電位置傳感器能夠很好的滿足其測(cè)量精度的要求。采用的鏈條式軌道能夠適應(yīng)各種曲率的隧道，大大地提高了裝置安裝適應(yīng)性。通過吸盤將鏈條式軌道固定在隧道左拱肩處，能夠避免對(duì)隧道襯砌造成破壞。安裝激光發(fā)射器時(shí)輔以調(diào)平裝置能夠確保激光束水平的射向PSD傳感器，從而減少其測(cè)量誤差。安裝激光發(fā)射器時(shí)輔以自動(dòng)升降裝置能夠增大監(jiān)測(cè)量程，避免當(dāng)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)沉降量過大時(shí)超出測(cè)量范圍。本適用新型裝置輕便、安裝簡(jiǎn)單，該監(jiān)測(cè)方法提升監(jiān)測(cè)效率，加快監(jiān)測(cè)反饋，節(jié)省人力財(cái)力。

以上，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非僅限于本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，凡依本實(shí)用新型專利范圍的內(nèi)容所做的等效變化和修飾，都應(yīng)為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。