拱顶沉降监测装置论文和设计-姜中理

全文摘要

本实用新型公开了一种拱顶沉降监测装置，涉及工程监理设备，旨在解决现有的拱顶监测装置抗干扰能力较差，影响检测结果和使用效果的问题，其技术方案要点是：包括挂杆、激光发射器以及基准杆，所述挂杆竖直挂设于检测位，所述基准杆固定于挂杆的侧方，且基准杆上设置有沉降量判定装置，所述激光发射器设置于挂杆，且发出的激光线朝向沉降量判定装置供其做判定，所述挂杆的下方设置有测距仪，所述测距仪的测距线落在挂杆上。本实用新型的拱顶沉降监测装置，可以提高抗干扰能力和检测精度。

主设计要求

1.一种拱顶沉降监测装置，包括挂杆（1）、激光发射器（2）以及基准杆（3），其特征在于：所述挂杆（1）竖直挂设于检测位，所述基准杆（3）固定于挂杆（1）的侧方，且基准杆（3）上设置有沉降量判定装置（4），所述激光发射器（2）设置于挂杆（1），且发出的激光线朝向沉降量判定装置（4）供其做判定，所述挂杆（1）的下方设置有测距仪（8），所述测距仪（8）的测距线落在挂杆（1）上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的拱顶沉降监测装置，其特征在于：所述挂杆（1）的上端设置有固定件（5），所述固定件（5）一端同轴设置有螺纹杆（51），所述挂杆（1）的上端开设有契合螺纹杆（51）的螺纹槽（11），所述固定件（5）背离螺纹杆（51）一端呈尖端朝外的锥状或具有铁磁性。

3.根据权利要求1所述的拱顶沉降监测装置，其特征在于：所述挂杆（1）的下端固定有具有弹性的卡套（12），所述卡套（12）横置，且端视图呈C状，所述激光发射器（2）卡接于卡套（12）内，且激光线伸出卡套（12）的端部。

4.根据权利要求1所述的拱顶沉降监测装置，其特征在于：还包括安装座（6），所述安装座（6）的下部竖直向下设置有若干插脚（61），所述插脚（61）下端呈尖锥状，所述安装座（6）上开设有契合测距仪（8）的安装槽（62），所述安装槽（62）呈上开口结构，所述测距仪（8）卡接于安装槽（62）内，且测距线竖直向上延伸出安装槽（62），并落在卡套（12）的下部。

5.根据权利要求1所述的拱顶沉降监测装置，其特征在于：所述基准杆（3）的下端呈尖锥状，且连接有底板（31），所述底板（31）上竖直开设有契合基准杆（3）下端的插槽（311），所述基准杆（3）的下端插接于插槽（311）内。

6.根据权利要求1所述的拱顶沉降监测装置，其特征在于：所述沉降量判定装置（4）包括尺度板（41）以及反射板（42），所述尺度板（41）横向垂直于基准杆（3），且其朝上的端面沿垂直基准杆（3）的方向设置有刻度，所述反射板（42）呈倾斜的固定于基准杆（3），且位于尺度板（41）的上方，所述激光发射器（2）发出的激光落在反射板（42）朝下的一面，并被反射落到尺度板（41）的刻度上。

7.根据权利要求6所述的拱顶沉降监测装置，其特征在于：所述反射板（42）倾斜朝下的一侧纵向铰接于基准杆（3），且其上部连接有调节杆（43），所述调节杆（43）包括螺纹穿设基准杆（3）的螺杆（431）和螺纹套设固定螺杆（431）的螺纹套管（432），所述螺纹套管（432）远离螺杆（431）的一端纵向铰接于反射板（42）倾斜朝上的一侧。

8.根据权利要求1所述的拱顶沉降监测装置，其特征在于：所述测距仪（8）连接并反馈检测值到控制器（7），所述控制器（7）连接有报警器（71）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及工程监理设备，更具体地说，它涉及一种拱顶沉降监测装置。

背景技术

目前，无论是山体隧道，还是地铁隧道，其在施工过程中都会面临拱顶沉降的问题。拱顶的沉降不仅会干扰隧道的正常施工过程，还会引发安全事故，因此需要相应工程管理人员定期对拱顶进行沉降监测。

公告号为CN207850356U的专利：一种拱顶沉降监测装置，其包括挂杆、激光器、基准杆和测量组件，激光器设于挂杆的底端，基准杆上设有校准刻度尺，测量组件通过滑动组件活动地配合连接于基准杆，使测量组件能够在基准杆的长度方向上滑动，测量组件包括基准指针以及相对设置的凹透镜和沉降刻度尺，基准指针的活动端对着校准刻度尺；在隧道支护拱顶设置挂钩，挂杆的顶端挂载于挂钩上，基准杆竖直设置于隧道的地面上。

上述技术方案，可以实现对拱顶的沉降进行监测，但是其使用时受干扰影响相对较多，无论是基准杆自身沉降，还是其安装时是否保持竖直都将干扰检测结果，因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种拱顶沉降监测装置，可以提高抗干扰能力和检测精度。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种拱顶沉降监测装置，包括挂杆、激光发射器以及基准杆，所述挂杆竖直挂设于检测位，所述基准杆固定于挂杆的侧方，且基准杆上设置有沉降量判定装置，所述激光发射器设置于挂杆，且发出的激光线朝向沉降量判定装置供其做判定，所述挂杆的下方设置有测距仪，所述测距仪的测距线落在挂杆上。

通过采用上述技术方案，使用时，工作人员先将挂杆挂设于拱顶支护上，将基准杆插设于挂杆侧方的地面上；接着开启激光发射器发出激光照射在沉降量判定装置上供工作人员对拱顶沉降量做判定；同时开启测距仪，使其测距线落在挂杆上对挂杆检测；此时工作人员可以结合测距仪的检测结果和沉降量判定装置的检测结果来判定拱顶支护是否发生沉降，并获取沉降量；同时因为测距仪的存在，所以即便基准杆自身发生沉降带来检测干扰，工作人员也可以通过测距仪的检测结果及时发现，并对数据进行相应处理，以排出干扰，提高监测精度。

本实用新型进一步设置为：所述挂杆的上端设置有固定件，所述固定件一端同轴设置有螺纹杆，所述挂杆的上端开设有契合螺纹杆的螺纹槽，所述固定件背离螺纹杆一端呈尖端朝外的锥状或具有铁磁性。

通过采用上述技术方案，当遇到木质的支护拱顶时，工作人员可以将一端呈尖锥状的固定件螺纹连接在挂杆的上端，以便后续通过插接固定的方式快速对挂杆进行安装固定；当遇到钢铁材质的拱顶支护时，工作人员可以将具有铁磁性的固定件螺纹连接在挂杆的上端，然后通过磁性吸合的方式将挂杆固定在支护拱顶上，从而安装使用方便。

本实用新型进一步设置为：所述挂杆的下端固定有具有弹性的卡套，所述卡套横置，且端视图呈C状，所述激光发射器卡接于卡套内，且激光线伸出卡套的端部。

通过采用上述技术方案，激光发射器可以通过卡接于卡套的方式安装固定于挂杆的下端，因为卡套端视图呈C状，且具有弹性，所以安装拆卸激光发射器时，工作人员可以通过掰开卡套的C状开口的方式快速进行，从而使用更为方便。

本实用新型进一步设置为：还包括安装座，所述安装座的下部竖直向下设置有若干插脚，所述插脚下端呈尖锥状，所述安装座上开设有契合测距仪的安装槽，所述安装槽呈上开口结构，所述测距仪卡接于安装槽内，且测距线竖直向上延伸出安装槽，并落在卡套的下部。

通过采用上述技术方案，测距仪以卡接于安装槽的方式固定在安装座上，安装座通过插脚固定在指定位置；若指定位置的地面为土层，则插脚可以借助尖锥状的下端插设入土层，以加强稳固性；若指定位置的地面不适合插入，则安装座直接依靠支脚落在指定位置；即便指定位置的地面相对不平整，但是因为支脚的下端为尖锥状，所以其实际落点较小，也相对更为容易站稳，使用效果更佳。

本实用新型进一步设置为：所述基准杆的下端呈尖锥状，且连接有底板，所述底板上竖直开设有契合基准杆下端的插槽，所述基准杆的下端插接于插槽内。

通过采用上述技术方案，基准杆可以通过插设于土层的方式实现固定；当指定位置不适用插设时，则可以通过在指定位置放置底板，然后插接于底板上的插槽的方式固定。

本实用新型进一步设置为：所述沉降量判定装置包括尺度板以及反射板，所述尺度板横向垂直于基准杆，且其朝上的端面沿垂直基准杆的方向设置有刻度，所述反射板呈倾斜的固定于基准杆，且位于尺度板的上方，所述激光发射器发出的激光落在反射板朝下的一面，并被反射落到尺度板的刻度上。

通过采用上述技术方案，激光发射器发出的激光线经过反射板的反射后落在横置的尺度板上的刻度上；之所以这样设置，主要是为了方便工作人员读数，同时减小读数误差，毕竟在竖直刻度上读数时，总是不可避免的会因为斜视等方式干扰读数结果；本方式相对对比文件的方式，安装要求更低，只需保证激光线落在刻度上即可。

本实用新型进一步设置为：所述反射板倾斜朝下的一侧纵向铰接于基准杆，且其上部连接有调节杆，所述调节杆包括螺纹穿设基准杆的螺杆和螺纹套设固定螺杆的螺纹套管，所述螺纹套管远离螺杆的一端纵向铰接于反射板倾斜朝上的一侧。

通过采用上述技术方案，工作人员可以转动螺杆，改变调节杆的长度，从而调节反射板的倾斜角度，调节反射后的激光线在尺度板上的落点，以便保证监测效果。

本实用新型进一步设置为：所述测距仪连接并反馈检测值到控制器，所述控制器连接有报警器。

通过采用上述技术方案，在工作人员对控制器设置后，控制器可以根据局测距仪的检测结果控制报警器及时报警，以提示相关工作人员，提高使用效果和安全性。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、设置有测距仪对挂杆做监测，以避免基准杆自身发生沉降时干扰监测结果；

2、挂杆上激光发射器发出的激光照射在基准杆上的反射板，经其反射后落在横向尺度板上的刻度上，从而方便工作人员读数，且减小因斜视等带动的读数误差，改善监测精度，加强使用效果；

3、测距仪连接控制器，控制器连接报警器，从而工作人员可以对控制器进行设置，使其在测距仪的检测结果达到某一值时控制报警器报警，以及时提示工作人员，加强使用效果和安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，主要用以展示整体结构；

图2为本实用新型的局部爆炸视图一，主要用以展示固定件和卡套的结构；

图3为本实用新型的局部爆炸视图二，主要用以展示插槽的结构；

图4为本实用新型的局部爆炸视图三，主要用以展示调节杆的结构；

图5为本实用新型的局部爆炸视图四，主要用以展示安装槽的结构；

图6为本实用新型的系统框图，主要用以展示控制器的控制结构。

图中：1、挂杆；11、螺纹槽；12、卡套；2、激光发射器；3、基准杆；31、底板；311、插槽；4、沉降量判定装置；41、尺度板；42、反射板；43、调节杆；431、螺杆；432、螺纹套管；5、固定件；51、螺纹杆；6、安装座；61、插脚；62、安装槽；7、控制器；71、报警器；8、测距仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

拱顶沉降监测装置，参照图1和图2，包括挂杆1、激光发射器2以及基准杆3。

挂杆1呈柱状，采用轻质材料，例如塑料制成，且柱体上开设若干减重用的空腔。挂杆1的上端连接有固定件5，固定件5呈柱状；在固定件5的一端同轴成型有螺纹杆51。在挂杆1的上端开设有契合螺纹杆51的螺纹槽11，固定件5通过螺纹杆51螺纹连接于的螺纹槽11的方式实现安装固定。

同一个本实用新型至少配置有两个固定件5，一个固定件5背离螺纹杆51的一端呈尖端朝外的尖锥状，且在锥面上环绕成型有螺纹旋片；当隧道拱顶的支护为木质时，工作人员可以通过转动固定件5将其螺纹固定在拱顶支护上，接着将螺纹槽11螺纹连接于螺纹杆51，即可实现对挂杆1安装固定。

另一个固定件5采用磁性材料制成，其安装在挂杆1的上端后，若拱顶支护为钢铁材质，则可以直接吸附固定在拱顶支护上。

参照图2，在挂杆1的下部固定连接有卡套12，卡套12采用橡胶制成，其上部成型有契合挂杆1下端的套管，套管套接于挂杆1的下端，实现卡套12和挂杆1的连接固定。

卡套12的主体横向延伸，且端视图呈C状。卡套12的C状内腔契合激光发射器2，激光发射器2插接于卡套12内，且发出的激光线从卡套12的端部横向伸出。因为卡套12具有弹性，所以工作人员可以方便的对激光发射器2进行安装拆卸。

参照图1，基准杆3同样呈柱状，其下端呈尖端朝下的尖锥状。工作人员可以借助锥尖插入地面，将基准杆3竖直安装固定在挂杆1的侧面。在基准杆3上安装固定有沉降量判定装置4，激光发射器2发出的激光线落在沉降量判定装置4。工作人员可以通过观察激光线在沉降量判定装置4上的位置来判定拱顶支护是否发生沉降，即判定隧道拱顶是否发生沉降。

参照图1和图3，因为不同隧道顶部到底面的间距不等，所以基准杆3设置为伸缩杆结构，以增强本实用新型的适用性。同时因为隧道底面的土层并不一定方便插入，所以在基准杆3的下部连接有底板31。底板31呈长方体状，其重量应相对较大，一方面作为配重块增强稳定性，另一方面避免发生碰撞时随意移动。在底板31上开设有契合基准杆3下端的插槽311，插槽311呈上开口结构。

当隧道底面不适合基准杆3插设固定时，工作人员将底板31放置在底面上，再将基准杆3插接于插槽311内即可实现固定。

参照图3，沉降量判定装置4包括尺度板41以及反射板42。尺度板41焊接固定于基准杆3，且其呈横向延伸；在尺度板41朝上的端面沿其长度方向设置有刻度；刻度可以是直接刻画于尺度板41。

反射板42位于尺度板41的上方，且呈倾斜设置；反射板42纵向铰接于基准杆3上。在反射板42倾斜朝上的端面连接有一调节杆43，调节杆43远离反射板42的一端连接于基准杆3，以实现对反射板42固定。反射板42倾斜朝下一侧涂覆反光涂层。

参照图4，调节杆43包括螺杆431以及螺纹套管432。螺纹套管432一端通过铰接座纵向铰接于反射板42，另一端螺纹套接螺杆431，螺杆431远离反射板42的一端螺纹穿设基准杆3。

使用时，工作人员先依次安装好挂杆1、激光发射器2以及基准杆3，使得激光发射器2发出的激光线落在反射板42倾斜朝下的端面上，并被折射到尺度板41的刻度上。当拱顶支护发生沉降时，其同步带动挂杆1升降，挂杆1沉降带动激光发射器2竖直移动，激光发射器2竖直移动到，其发出的激光线落在反射板42上的位置对应变化，且被反射的激光线也同样在尺度板41发生移动，从而工作人员可以通过对激光线在尺度板41刻度上的前后落点来获取拱顶支护沉降量。之所以将激光发射器2的激光线反射，使其落在尺度板41上，是因为相对竖直读数，水平读数的因斜视导致的误差相对更小，从而使得监测精度更高，使用效果更强。

之所以将反射板42设置为纵向铰接于基准杆3，是因为需要调节激光发射器2的激光线反射路线。尺度板41上刻度设置为0刻度位于中部；使用时，工作人员转动螺杆431改变调节杆43的长度，调节反射板42的倾斜角度，使得落在其端面上的激光线被反射至尺度板41的0刻度线上，以方便工作人员对其进行更为直观的观测。

参照图1，本实用新型还包括测距仪8，测距仪8选择数显输出型测距仪，也可选择测距传感器，其使用时置于挂杆1的下方，测距线落在卡套12的底部（任意固定位置即可）。工作人员可以通过读取测距仪8的检测结果，并使用其配合尺度板41上激光落点变化量来判定挂杆1，即拱顶支护是否发生沉降；通过上述方式可以排除基准杆3自身沉降对监测结果带来的影响，从而保证监测效果。

参照图1和图5，为了对测距仪8进行安装固定，本实用新型还设置有安装座6。安装座6呈原板状，在安装座6的上部开设有呈上开口结构的安装槽62；测距仪8插接于安装槽62内，且检测端朝向卡套12。在安装座6的下部均匀固定有三个插脚61，插脚61竖直向下延伸，且下端呈尖端朝下的尖锥状，安装座6通过插接于土层的方式实现安装固定。

参照图6，测距仪8电信号连接有控制器7，控制器7包括单片机，其电信号连接有控制器71，报警器71选择声光报警器。

在控制器7内预设报警距离阈值，报警距离阈值为测距仪8初始安装于指定位置后检测得到的距离值，再加上一误差允许距离值后的值。当测距仪8反馈到控制器7的距离检测值超出报警距离阈值，则控制器7对应控制报警器71开启发出报警，以提示相关工作人员。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

拱顶沉降监测装置论文和设计

拱顶沉降监测装置论文和设计-姜中理

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