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
技術領域：
本實用新型涉及隧道施工過程中的監測裝置，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力測試。
背景技術：
為緩解交通的壓力，實現行車的立體交叉，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、環境保護、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，維護圍巖結構的整體性，提高圍巖的物理強度，調動軟弱圍巖的自承能力，使其及時有效地抑制圍巖的變形。管棚支護在穩定開挖圍巖的同時，也產生了相應的變形，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果，可形成完整的管棚支護圍巖穩定性評價體系，實時監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。
實用新型內容為了解決隧道施工中管棚支護變形的監測問題，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問題采用的技術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套有環形支架，環形支架通過其上設有的滾輪與測斜鋼管的內壁接觸；所述測力裝置主要由測力鋼管和內部設有鋼筋計的鋼筋籠構成，鋼筋籠通過其下部的推送滑輪設置在測力鋼管內；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壁上；所述固定滑輪通過鐵絲和鋼板固定在水平測斜管內的一端；所述水平測斜管與環形支架為過盈配合，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形支架內徑，環形支架外徑應小于測斜鋼管內徑，鋼筋籠外徑小于測力鋼管內徑。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壁向內移動，每隔半米記錄一次水平測斜儀的讀數，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；步驟三、對測斜鋼管內同一位置的測得的兩個數據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的處理來判斷管棚內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布置水平測斜管以及相鄰的鋼管內布置鋼筋計，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移動，每隔半米記錄一次數據；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據，對同一位置的兩次數據取平均值，通過一定的數學換算，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，鋼筋計與鋼管產生同步變形，通過對鋼筋計測試數據的處理，得到管棚內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，達到了實時監控隧道拱頂變形的目的；在鋼管內安裝鋼筋計，通過鋼筋計對鋼管內力的測試，間接反映出管棚內力隨隧道施工的變化情況，結構簡單實用，便于操作和推廣應用。
圖I為本實用新型在隧道拱頂的安裝示意圖；圖2為本實用新型測斜裝置的結構示意圖；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構示意圖；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外環套有環形支架I. 3，水平測斜管I. 2與環形支架I. 3為過盈配合，且兩者之間通過鐵絲捆綁固定，環形支架I. 3通過其上設有的滾輪I. 4與測斜鋼管I. I的內壁接觸；所述測力裝置2主要由測力鋼管2. I和內部設有鋼筋計2. 3的鋼筋籠2. 2構成，鋼筋計2. 3通過連接鋼筋垂直焊接在鋼筋籠2. 2的內壁上，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；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，一端在右側，目的是避免鋼絞線I. 6在管內纏繞在一起，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。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，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穿出直至管口，用錨固劑錨固之后并注漿，然后根據隧道施工進度按照一定的頻率測量讀數，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的內壁向內移動，每隔半米記錄一次水平測斜儀的讀數，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，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內同一位置的測得的兩個數據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讀數的處理來判斷管棚內力隨隧道施工的變化情況。
權利要求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)外環套有環形支架(1.3)，環形支架(1.3)通過其上設有的滾輪(1.4)與測斜鋼管(I. I)的內壁接觸；所述測力裝置(2)主要由測力鋼管(2. I)和內部設有鋼筋計(2. 3)的鋼筋籠(2. 2)構成，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；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.根據權利要求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)的內壁上。
3.根據權利要求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)內的一端。
4.根據權利要求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，水平測斜管外環套有環形支架，環形支架通過其上設有的滾輪與測斜鋼管的內壁接觸；測力裝置主要由測力鋼管和內部設有鋼筋計的鋼筋籠構成，鋼筋籠通過其下部的推送滑輪設置在測力鋼管內。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，達到了實時監控隧道拱頂變形的目的；在鋼管內安裝鋼筋計，通過鋼筋計對鋼管內力的測試，間接反映出管棚內力隨隧道施工的變化情況，結構簡單實用，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 優先權日2012年10月11日
發明者王紅升, 郭進軍, 高富強, 張坤, 楊小林, 寧懷明 申請人:洛陽理工學院