專利名稱：一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及隧道施工過程中的監(jiān)測裝置，具體的說是一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，主要用于隧道暗挖過程中管棚支護的撓度和內(nèi)力測試。
背景技術(shù)：
為緩解交通的壓力，實現(xiàn)行車的立體交叉，需要在繁忙的公路、鐵路和既有建筑物下修建隧道。隧道施工方法受到地面建筑、城市交通、水文地質(zhì)、環(huán)境保護、施工工具等因素的影響，淺埋暗挖法以其適應性強、經(jīng)濟性好的特點，在隧道施工中廣泛應用。但是采用淺埋暗挖法施工的隧道，上部覆蓋層較薄，圍巖條件通常較差，施工安全風險非常大；而超前管棚作為一種支護體系，可長距離加固暗挖隧道拱部地層，為隧道施工創(chuàng)造了有利條件，提高了安全度。管棚支護通過向圍巖中打入鋼管并向圍巖中注漿，減少土體空隙率，增加土的密實度，使管棚、漿液和土體共同作用，維護圍巖結(jié)構(gòu)的整體性，提高圍巖的物理強度，調(diào)動軟弱圍巖的自承能力，使其及時有效地抑制圍巖的變形。管棚支護在穩(wěn)定開挖圍巖的同時，也產(chǎn)生了相應的變形，通過對該變形進行測試，綜合地表沉降、拱頂下沉和周邊收斂的測試結(jié)果，可形成完整的管棚支護圍巖穩(wěn)定性評價體系，實時監(jiān)測管棚支護圍巖的受力以及形變，極大的增加隧道施工的安全性。

實用新型內(nèi)容為了解決隧道施工中管棚支護變形的監(jiān)測問題，本實用新型提供了一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置。本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，主要由測斜裝置和測力裝置構(gòu)成，所述測斜裝置主要由測斜鋼管、水平測斜管和設置在水平測斜管內(nèi)一端的固定滑輪組成，所述固定滑輪上設有鋼絞線，所述水平測斜管外環(huán)套有環(huán)形支架，環(huán)形支架通過其上設有的滾輪與測斜鋼管的內(nèi)壁接觸；所述測力裝置主要由測力鋼管和內(nèi)部設有鋼筋計的鋼筋籠構(gòu)成，鋼筋籠通過其下部的推送滑輪設置在測力鋼管內(nèi)；所述的測斜鋼管和測力鋼管相鄰設置在隧道拱頂；所述鋼筋計通過連接鋼筋垂直焊接在鋼筋籠的內(nèi)壁上；所述固定滑輪通過鐵絲和鋼板固定在水平測斜管內(nèi)的一端；所述水平測斜管與環(huán)形支架為過盈配合，且兩者之間通過鐵絲捆綁固定。本實用新型中，所述的水平測斜管外徑小于環(huán)形支架內(nèi)徑，環(huán)形支架外徑應小于測斜鋼管內(nèi)徑，鋼筋籠外徑小于測力鋼管內(nèi)徑。利用所述的變形測試裝置測試隧道管棚支護變形的方法，包括以下步驟步驟一、將該裝置的測斜裝置和測力裝置相鄰布置在所要監(jiān)測的隧道拱頂，并使測斜裝置水平設置；步驟二、在測斜裝置內(nèi)的鋼絞線的一端設置水平測斜儀，另一端繞過固定滑輪并裸露在外，拉動裸露在外的鋼絞線使水平測斜儀沿測斜鋼管的內(nèi)壁向內(nèi)移動，每隔半米記錄一次水平測斜儀的讀數(shù)，待水平測斜儀移動到測斜鋼管底部時，交換水平測斜儀和鋼絞線的進出方向，仍然拉動鋼絞線，并每隔半米記錄一次水平測斜儀的讀數(shù)；步驟三、對測斜鋼管內(nèi)同一位置的測得的兩個數(shù)據(jù)取平均值作為該位置的斜度值，通過換算將整根測斜鋼管不同位置的斜度值轉(zhuǎn)化為測斜鋼管長度方向上的撓度曲線，并通過該撓度曲線判斷隧道管棚支護的變形情況；步驟四、通過對測力裝置中設置的鋼筋計讀數(shù)的處理來判斷管棚內(nèi)力隨隧道施工的變化情況。本實用新型的工作原理為通過在隧道拱頂鋼管內(nèi)布置水平測斜管以及相鄰的鋼管內(nèi)布置鋼筋計，測量鋼管的撓度和受力情況，分析管棚支護在隧道開挖過程中的變形及受力機制。將通過固定滑輪的鋼絞線的一端與水平測斜儀連接，另一端裸露在外；沿水平測斜管向外拉動裸露在外的鋼絞線，使得水平測斜儀沿水平測斜管向內(nèi)移動，每隔半米記錄一次數(shù)據(jù)；待測斜儀滑動至水平測斜管底部后，交換測斜儀與裸露線進出方向，仍然每隔半米記錄一次數(shù)據(jù)，對同一位置的兩次數(shù)據(jù)取平均值，通過一定的數(shù)學換算，得到水平測斜管在整個長度上的撓度曲線。對于安裝鋼筋計的鋼管內(nèi)力測試，由于鋼筋籠與鋼管之間充滿水泥砂漿，形成共同受力變形體，隨著隧道開挖的進行，鋼筋計與鋼管產(chǎn)生同步變形，通過對鋼筋計測試數(shù)據(jù)的處理，得到管棚內(nèi)力隨隧道施工的變化情況。有益效果本實用新型通過布置水平測斜管以及在水平測斜管內(nèi)設置固定滑輪，使得水平測斜儀可沿水平測斜管移動來測定其斜度，達到了實時監(jiān)控隧道拱頂變形的目的；在鋼管內(nèi)安裝鋼筋計，通過鋼筋計對鋼管內(nèi)力的測試，間接反映出管棚內(nèi)力隨隧道施工的變化情況，結(jié)構(gòu)簡單實用，便于操作和推廣應用。

圖I為本實用新型在隧道拱頂?shù)陌惭b示意圖；圖2為本實用新型測斜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型測斜裝置的剖視圖；圖4為本實用新型測力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型測力裝置的剖視圖；附圖標記1、測斜裝置，2、測力裝置，I. I、測斜鋼管，I. 2、水平測斜管，I. 3、環(huán)形支架，I. 4、滾輪，I. 5、固定滑輪，I. 6、鋼絞線，2. I、測力鋼管，2. 2、鋼筋籠，2. 3、鋼筋計、2. 4、推
送滑輪。
具體實施方式
如圖所示，一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，主要由測斜裝置I和測力裝置2構(gòu)成，所述測斜裝置I主要由測斜鋼管I. I、水平測斜管I. 2和設置在水平測斜管I. 2內(nèi)一端的固定滑輪I. 5組成，固定滑輪I. 5通過鐵絲和鋼板固定在水平測斜管I. 2內(nèi)的一端，固定滑輪I. 5上設有鋼絞線I. 6，所述水平測斜管I. 2外環(huán)套有環(huán)形支架I. 3，水平測斜管I. 2與環(huán)形支架I. 3為過盈配合，且兩者之間通過鐵絲捆綁固定，環(huán)形支架I. 3通過其上設有的滾輪I. 4與測斜鋼管I. I的內(nèi)壁接觸；所述測力裝置2主要由測力鋼管2. I和內(nèi)部設有鋼筋計2. 3的鋼筋籠2. 2構(gòu)成，鋼筋計2. 3通過連接鋼筋垂直焊接在鋼筋籠2. 2的內(nèi)壁上，鋼筋籠2. 2通過其下部的推送滑輪2. 4設置在測力鋼管2. I內(nèi)；所述的測斜鋼管I. I和測力鋼管2. I相鄰設置在隧道拱頂。在管棚打設后，把帶有滾輪I. 4的環(huán)形支架I. 3固定在水平測斜管I. 2上，每隔一段距離設置一個環(huán)形支架I. 3，作用是定位并方便推入水平測斜管I. 2，在水平測斜管I. 2最遠端(底部)安裝一個固定滑輪I. 5，在水平測斜管I. 2內(nèi)用鋼絞線I. 6繞過固定滑輪I. 5，在將水平測斜管I. 2推入測斜鋼管I. I的過程中應定位鋼絞線I. 6，使其一端在左側(cè)，一端在右側(cè)，目的是避免鋼絞線I. 6在管內(nèi)纏繞在一起，在注漿之前預先用錨固劑錨固水平測斜管I. 2，并在注漿之后用清水清洗水平測斜管I. 2內(nèi)部，防止水泥漿涌入水平測斜管I. 2造成漿液凝固后填充導槽，無法準確量測讀數(shù)。預先制作一帶有推送滑輪2. 4的鋼筋籠2. 2，將鋼筋計2. 3與幾段鋼筋焊接組成縱向連接筋，并焊接在鋼筋籠2. 2上，通過推送滑輪2. 4推入測力鋼管2. I內(nèi)，推入的鋼筋籠 2. 2，每隔一段距離焊接一對鋼筋計2. 3，分上部和下部安裝，并進行編號1、2、3……，元件的測線從鋼管內(nèi)穿出直至管口，用錨固劑錨固之后并注漿，然后根據(jù)隧道施工進度按照一定的頻率測量讀數(shù)，以便分析各部的開挖對隧道圍巖的影響，并評價管棚的支護效果。完成上述工作后，利用該裝置測試隧道管棚支護變形具體操作如下步驟一、將測斜裝置I和測力裝置2相鄰布置在所要監(jiān)測的隧道拱頂，并使測斜裝置I水平設置；步驟二、在測斜裝置I內(nèi)的鋼絞線I. 6的一端設置水平測斜儀，另一端繞過固定滑輪I. 5并裸露在外，拉動裸露在外的鋼絞線I. 6使水平測斜儀沿測斜鋼管I. I的內(nèi)壁向內(nèi)移動，每隔半米記錄一次水平測斜儀的讀數(shù)，待水平測斜儀移動到測斜鋼管I. I底部時，交換水平測斜儀和鋼絞線I. 6的進出方向，仍然拉動鋼絞線I. 6，并每隔半米記錄一次水平測斜儀的讀數(shù)，直至完成整條測斜鋼管I. I長度方向的測量；步驟三、對測斜鋼管I. I內(nèi)同一位置的測得的兩個數(shù)據(jù)取平均值作為該位置的斜度值，通過換算將整根測斜鋼管1.1不同位置的斜度值轉(zhuǎn)化為測斜鋼管1.1長度方向上的撓度曲線，并通過該撓度曲線判斷隧道管棚支護的變形情況；步驟四、通過對測力裝置2中設置的鋼筋計2. 3讀數(shù)的處理來判斷管棚內(nèi)力隨隧道施工的變化情況。
權(quán)利要求1.一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，其特征在于主要由測斜裝置(I)和測力裝置(2)構(gòu)成，所述測斜裝置(I)主要由測斜鋼管(I. I)、水平測斜管(I. 2)和設置在水平測斜管(I. 2)內(nèi)一端的固定滑輪(I. 5)組成，所述固定滑輪(I. 5)上設有鋼絞線(I. 6)，所述水平測斜管(1.2)外環(huán)套有環(huán)形支架(1.3)，環(huán)形支架(1.3)通過其上設有的滾輪(1.4)與測斜鋼管(I. I)的內(nèi)壁接觸；所述測力裝置(2)主要由測力鋼管(2. I)和內(nèi)部設有鋼筋計(2. 3)的鋼筋籠(2. 2)構(gòu)成，鋼筋籠(2. 2)通過其下部的推送滑輪(2. 4)設置在測力鋼管(2. I)內(nèi)；所述的測斜鋼管(I. I)和測力鋼管(2. I)相鄰設置在隧道拱頂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，其特征在于所述鋼筋計(2. 3)通過連接鋼筋垂直焊接在鋼筋籠(2. 2)的內(nèi)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，其特征在于所述固定滑輪(1.5)通過鐵絲和鋼板固定在水平測斜管(I. 2)內(nèi)的一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，其特征在于所述水平測斜管(I. 2)與環(huán)形支架(I. 3)為過盈配合，且兩者之間通過鐵絲捆綁固定。
專利摘要一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置，該裝置主要由測斜裝置和測力裝置構(gòu)成，測斜裝置主要由測斜鋼管、水平測斜管和設置在水平測斜管內(nèi)一端的固定滑輪組成，固定滑輪上設有鋼絞線，水平測斜管外環(huán)套有環(huán)形支架，環(huán)形支架通過其上設有的滾輪與測斜鋼管的內(nèi)壁接觸；測力裝置主要由測力鋼管和內(nèi)部設有鋼筋計的鋼筋籠構(gòu)成，鋼筋籠通過其下部的推送滑輪設置在測力鋼管內(nèi)。本實用新型通過布置水平測斜管，使水平測斜儀沿水平測斜管移動來測定其斜度，達到了實時監(jiān)控隧道拱頂變形的目的；在鋼管內(nèi)安裝鋼筋計，通過鋼筋計對鋼管內(nèi)力的測試，間接反映出管棚內(nèi)力隨隧道施工的變化情況，結(jié)構(gòu)簡單實用，便于操作和推廣應用。
文檔編號G01B21/32GK202814388SQ20122051922
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者王紅升, 郭進軍, 高富強, 張坤, 楊小林, 寧懷明 申請人:洛陽理工學院