一种隧道变形测量装置的制作方法

1.本实用新型属于隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道变形测量装置。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.隧道的变形破坏主要有岩爆、坍塌、拱顶沉降等形式，除岩爆、坍塌具有突发性的变形破坏之外，对于一些具有空间和时间累积性的变形来说，及时的监测隧道内壁面的变形并进行加固，能够减少后续施工事故的发生。
4.发明人了解到，其中一些隧道变形测量装置中，在支撑杆件的端部安装一个防滑辊，防滑辊与收线轮同轴固定，收线轮上缠绕测量带，选取待监测的位置，以该位置隧道内壁面的截面周长是否为设计的周长尺寸来判断隧道是否发生变形。该方案需要转动支撑杆，使得防滑辊沿隧道内壁面实现周向行走，利用测量带的长度来表征防滑辊行走的距离，进而表征该位置隧道内壁面的周长。
5.但发明人认为，现有测量装置在进行测量时，支撑杆件移动线路的水平度完全靠人为控制，容易使得支撑杆件的移动线路出现偏移，造成测量结果不准确；且测量装置不能适应凹凸不平的隧道内壁面，支撑杆件的整体长度不能随意改变，会因隧道沉降造成支撑杆件无法转动。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种隧道变形测量装置，降低了人员工作负担，提高了测量结果的准确性，解决了现有隧道变形测量装置测量不准确的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
8.一种隧道变形测量装置，包括安装座，安装座中转动连接有两个相同的齿轮，两齿轮啮合，每个齿轮的端面处分别设有一个沿齿轮直径方向延伸的伸缩杆，伸缩杆的一端与齿轮固定，另一端转动设有滚轮，伸缩杆中具有能够沿伸缩杆轴线方向积蓄和释放弹性势能的弹簧；
9.所述伸缩杆包括依次连接的支撑杆、连接杆和顶杆，支撑杆的一端与齿轮固定，连接杆能够沿支撑杆伸缩并固定，连接杆与顶杆之间设有所述弹簧；
10.滚轮的转轴处同轴固定有码盘，所述码盘与控制器通信。
11.进一步地，两齿轮啮合处的竖直平面与该竖直平面两侧的伸缩杆具有相同的夹角。
12.进一步地，所述连接杆背离支撑杆的一端具有沿自身轴线方向的滑动腔，滑动腔中设有滑台，滑台与顶杆固定连接。
13.进一步地，所述顶杆的横截面尺寸小于滑动腔的横截面尺寸，滑动腔端部设有开口，滑动腔开口处固定有挡环，挡环的内孔尺寸与顶杆的横截面尺寸相同，滑动腔中设有所
述弹簧，弹簧套设在顶杆的外部。
14.进一步地，所述支撑杆具有中空结构以供连接杆伸入其中，连接杆伸入支撑杆的一端侧部设有螺孔，支撑杆远离安装座的一端设有贯穿支撑杆的通槽，螺孔中安装有锁紧螺栓，锁紧螺栓穿过所述通槽。
15.进一步地，所述滚轮的表面均布设有凸起结构。
16.进一步地，所述滚轮的转动轴线与齿轮的转动轴线平行。
17.进一步地，所述顶杆的顶部固定设有安装架，滚轮转动设置在安装架上。
18.进一步地，还包括安装在滚轮转轴处的接近开关，所述接近开关与同轴的码盘相对设置，且接近开关位于滚轮转轴邻近齿轮端面的一侧。
19.进一步地，所述安装座为箱形结构，箱形结构的内腔具有安装板，安装板与箱形结构内壁固定，安装板用于安装所述齿轮。
20.以上一个或多个技术方案的有益效果为：
21.（1）本实用新型采用安装座、两个伸缩杆及两个滚轮结构，能够将滚轮转动的角度转化成行走的距离，并最终转化成隧道任意截面的尺寸，整个测量装置的重量由隧道底面支撑，测量人员只需要施加支撑杆转动的外力，减轻了劳动负担；并且在安装座不发生位移的情况下，伸缩杆会在既定的平面中旋转，只要能够保证初始阶段伸缩杆的轴线与轨道延伸方向垂直，就能完成任意截面的周向尺寸测量，减少测量误差。
22.（2）本实用新型采用两个伸缩杆结构，使得滚轮沿隧道内壁行走时，隧道内壁施加给滚轮的反力相互抵消，避免在弹簧弹力作用下，因隧道变形导致弹簧弹力变化，进而安装座受力发生水平位移的情况。
23.（3）本实用新型采用弹簧结构，使得伸缩杆的整体长度能够随隧道的变形而调节，避免因为隧道沉降造成的伸缩杆无法有效转动的情况。
24.（4）本实用新型采用连接杆能够沿支撑杆滑动并固定的方式，使得本装置能够完成不同尺寸隧道的横截面尺寸监测，进而判断隧道的沉降情况。
附图说明
25.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定。
26.图1是本实用新型隧道变形测量装置两伸缩杆间夹角呈锐角时的整体结构主视方向示意图（其中安装座部分以剖视显示）；
27.图2是本实用新型隧道变形测量装置两伸缩杆间夹角呈钝角时的整体结构俯视方向示意图；
28.图3是本实用新型隧道变形测量装置的顶杆与弹簧等部分结构示意图；
29.图4是本实用新型隧道变形测量装置使用状态的示意图；
30.图中，1、第一支撑杆；2、第二支撑杆；3、通槽；4、锁紧螺栓；5、连接杆；6、滑台；7、滑动腔；8、顶杆；9、安装架；10、滚轮；11、第一齿轮；12、第二齿轮；13、安装座；14、底板；15、缺口；16、显示器；17、弹簧；18、接近开关；19、隧道内壁。
具体实施方式
31.正如背景技术所介绍的，现有隧道变形测量装置存在着支撑杆件移动容易出现偏移，从而使得测量不准确的问题，为了解决上述问题，本实用新型提供了一种隧道变形测量装置。
32.实施例1：
33.本实用新型的一种典型的实施方式中，参考图1
‑
图4所示，提供一种隧道变形测量装置，其中，图1是所述隧道变形测量装置两伸缩杆间夹角呈锐角时的整体结构主视方向示意图，为了便于体现伸缩杆与齿轮的连接及位置关系，将安装座部分以剖视显示；图2是所述隧道变形测量装置两伸缩杆间夹角呈钝角时的整体结构俯视方向示意图。
34.具体方案为：一种隧道变形测量装置，包括安装座13，安装座13中转动连接有两个相同的齿轮，两齿轮啮合，每个齿轮的端面处分别设有一个沿齿轮直径方向延伸的伸缩杆，伸缩杆的一端与齿轮固定，另一端转动安装有转动轴线与齿轮转动轴线平行的滚轮10。
35.安装座13为箱形结构，箱形结构的内腔具有安装板，安装板与箱形结构内壁固定，安装板用于安装齿轮，为了保证箱形结构的箱壁不会影响伸缩杆的转动，应在箱形结构的箱壁处开设缺口15，伸缩杆由缺口处伸出并向外延伸。
36.为了实现安装座13的支撑，增大支撑面的面积以提高支撑稳定性，在安装座13的底部设置底板14，并使安装座13与底板14固定连接。
37.伸缩杆中具有能够沿伸缩杆轴线方向积蓄和释放弹性势能的弹簧17；滚轮10的转轴处同轴固定有码盘，码盘能够测量滚轮10的角位移并将角位移信息传递给控制器，控制器能够根据角位移的数值计算得出滚轮10沿隧道内壁19行走的距离。
38.为了操作人员能够获得隧道内壁19的尺寸信息，在安装座13的外侧壁上设置一个显示器16，显示器16与控制器通信。
39.具体的，安装座13为箱形结构，具有长边和短边，其中，长边位于伸缩杆转动方向上，显示器16设置在安装座13长边的外侧壁上。
40.可以理解的是，在其他实施例中为了降低使用成本，也可以取消显示器16的使用，这里不做过多限制。
41.为了保证两个伸缩杆同步旋转，能够相互抵消沿隧道内壁面行走时，隧道给予的反力，齿轮与伸缩杆的位置关系被设置为：两齿轮啮合处的竖直平面与该竖直平面两侧的伸缩杆具有相同的夹角。
42.此处所指竖直平面为与齿轮端面垂直的平面，两伸缩杆与两齿轮啮合处的竖直平面具有相同夹角也即表明两伸缩杆对称设置于该竖直平面两侧。
43.所述伸缩杆包括依次连接的支撑杆、连接杆5和顶杆8，支撑杆的一端与齿轮固定，连接杆5能够沿支撑杆伸缩并固定，连接杆5与顶杆8之间设有弹簧17，顶杆8的顶部设有滚轮10。
44.具体的，为了便于滚轮10的安装以及不妨碍滚轮10的滚动，在顶杆8的顶部固定设有安装架9，滚轮10转动设置在安装架上。
45.以齿轮及支撑杆为例，图1中分别标示出了第一支撑杆1和第二支撑杆2、第一齿轮11和第二齿轮12，其中，第一齿轮11与第一支撑杆1固定连接，第二齿轮12与第二支撑杆2固定连接。
46.本实施例中提供一种弹簧的设置方式：连接杆5背离支撑杆的一端具有沿自身轴线方向的滑动腔7，滑动腔7中设有滑台6，滑台6与顶杆8的底部固定连接，顶杆8的横截面尺寸小于滑动腔7的横截面尺寸，滑动腔7的端部设有开口，顶杆8由开口延伸至滑动腔7内，开口处固定有挡环，挡环的内孔尺寸与顶杆8的横截面尺寸相同，以避免对顶杆滑动产生影响；滑动腔7中设有弹簧17，弹簧17套设在顶杆8的外部。
47.弹簧17的设置使得伸缩杆的整体长度能够随隧道的变形而调节，避免因为隧道沉降造成的伸缩杆无法有效转动的情况。
48.另外一种弹簧的设置方式为：在滑动腔中设置弹簧17，弹簧17处于顶杆8伸入滑动腔7的一端与滑动腔7底端面之间。
49.支撑杆具有中空结构以供连接杆伸入其中，连接杆5伸入支撑杆的一端侧部设有螺孔，支撑杆远离安装座13的一端设有贯穿支撑杆的通槽3，通槽沿支撑杆轴线方向布设，螺孔中安装有锁紧螺栓4，锁紧螺栓4穿过通槽3，从而将支撑杆和连接杆固定。
50.通槽可为长条形槽，通过将连接杆固定于通槽的不同位置，从而实现连接杆沿支撑杆的伸缩。
51.为了提高滚轮10与隧道内壁19之间的摩擦力，避免滚轮10沿隧道内壁行走时打滑，滚轮10的表面均布设有凸起结构，凸起结构可以为点状凸起，也可以为条纹状凸起等结构。
52.两伸缩杆与两齿轮的连接端面为不同侧端面；即，第一齿轮11与一伸缩杆的连接端面、第二齿轮12与另一伸缩杆的连接端面为不同侧端面；
53.在本实施例中，如图1所示，一伸缩杆的第一支撑杆1固定连接于第一齿轮11的后侧端面，另一伸缩杆的第二支撑杆2固定连接于第二齿轮12的前侧端面。
54.在本实施例中，滚轮10直径尺寸大于支撑杆的直径尺寸，在伸缩杆转动时，伸缩杆之间不会发生相互干涉，且两伸缩杆顶部的滚轮也不会发生相互干涉；在至少一个滚轮10的转轴处安装接近开关18，具体的，伸缩杆上的滚轮10转轴邻近齿轮端面的一侧设有接近开关18，该接近开关18与同轴上的码盘相对设置，接近开关18能够在两个伸缩杆顶部的滚轮10的转轴移动到同一水平线的位置时触发并结束测量，码盘将信号传递给控制器，控制器能够接收得到测量完毕的信息。
55.工作原理：当使用本装置时，将其大致放置在隧道底面的中心线位置，调松锁紧螺栓4，使得连接杆5能够沿支撑杆自由伸缩，转动两个伸缩杆，使其分别处于水平状态；
56.根据隧道的横截面尺寸来调节连接杆5伸出支撑杆的长度并固定，使得两个连接杆5伸出支撑杆的长度相同；
57.向上转动其中一根伸缩杆，另外一根伸缩杆在齿轮的驱动下同步发生转动，滚轮10在弹簧17的作用下压紧在隧道内壁19，当两个滚轮10的转轴移动到同一水平线的位置时（也即两滚轮的轴线重合时），接近开关18触发，此时两个滚轮10完成了当前截面隧道横截面的测量；由码盘测量滚轮10的角位移并将角位移信息传递给控制器，控制器将滚轮10转动的角度转化成行走的距离，并将两滚轮得到的距离相加以此得出当前隧道截面的周长，以当前周长与开挖设计周长进行比较，判断隧道是否发生变形。
58.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领
域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。