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专利名称：一种公路隧道施工沉降测量设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410890312.8

专利申请（专利权）人：叙镇铁路有限责任公司
权利人地址：四川省泸州市龙马潭区小市交通路2幢20号21号22号

专利发明（设计）人：发明人:王洪,王序宇

专利摘要：本发明公开了一种公路隧道施工沉降测量设备，涉及施工测量领域，解决了现有公路隧道施工沉降测量设备使用时设备稳定性较差，测量不够全面且难以对大面积垂直沉降进行判断的问题，包括装置盒、固定机构、检测机构和测量机构，装置盒的底部固定连接有固定盒，固定机构包括插接杆，检测机构包括储液箱和配重柱，储液箱内固定连接有固定筒，测量机构包括多组测量杆，此公路隧道施工沉降测量设备，便于通过固定机构内的插接杆将装置盒相对稳定地安装在待测位置，在发生大面积垂直沉降时，通过检测机构使得装置盒与配重柱发生相对移动，得出配重柱与装置盒之间变化的高度差，通过测量机构将测量杆的底端与地面始终相抵触，测出地面局部的沉降深度。

主权利要求：
1.一种公路隧道施工沉降测量设备，其特征在于，包括：
装置盒（1），所述装置盒（1）的底部固定连接有固定盒（2）；
还包括：
固定机构（3），所述固定机构（3）包括安装于所述固定盒（2）内的插接杆（4），所述固定机构（3）用于通过所述插接杆（4）将所述装置盒（1）相对稳定地安装在待测位置；
检测机构（5），所述检测机构（5）包括安装于所述装置盒（1）上的储液箱（6）和配重柱（7），所述储液箱（6）内固定连接有固定筒（8），所述配重柱（7）与所述固定筒（8）的内壁沿竖直方向滑动连接，所述检测机构（5）用于在发生大面积垂直沉降时，使得所述装置盒（1）与所述配重柱（7）发生相对移动，并在移动后对所述配重柱（7）的位置进行限位；
测量机构（9），所述测量机构（9）包括多组均匀安装于所述装置盒（1）上的测量杆（10），所述测量机构（9）用于通过将所述测量杆（10）的底端与地面始终相抵触，并在地面沉降时控制所述测量杆（10）随之进行下移，通过所述测量杆（10）下移的高度差测出沉降深度，所述固定机构（3）还包括固定安装于所述插接杆（4）顶端的定位球（11），所述固定盒（2）内开设有与所述定位球（11）外壁滑动贴合的定位槽（12），所述检测机构（5）还包括固定安装于所述配重柱（7）底部的限位杆（13），所述限位杆（13）贯穿所述装置盒（1）和所述固定盒（2），且与所述装置盒（1）和所述固定盒（2）内壁沿竖直方向滑动连接，所述定位球（11）上开设有能够与所述限位杆（13）沿竖直方向相插接的限位槽（14），所述储液箱（6）的底部固定连接有与所述装置盒（1）螺纹连接的螺纹环（15），所述装置盒（1）内设有用于控制所述限位杆（13）与所述限位槽（14）插接状态的限位件（16），所述储液箱（6）内设有用于保持所述配重柱（7）在检测过程中高度相对稳定的控制件（17），所述控制件（17）包括与所述储液箱（6）内壁活动套接的下压环（18），所述下压环（18）的上侧固定连接有多组第一弹簧（19），所述第一弹簧（19）的上侧固定连接有驱动环（20），所述储液箱（6）的内壁开设有与所述驱动环（20）螺纹连接的螺纹槽（21），所述固定筒（8）上均匀开设有多组连通孔（22），所述连通孔（22）内设有用于控制液体单向流动的输送件（23），所述输送件（23）包括固定安装于所述连通孔（22）内的第一固定环（24）和第二固定环（25），所述第一固定环（24）上固定连接有第二弹簧（26），所述第二弹簧（26）上固定连接有用于对所述第二固定环（25）中部进行封堵的密封球（27）。
2.根据权利要求1所述的一种公路隧道施工沉降测量设备，其特征在于：所述限位件（16）包括与所述装置盒（1）内壁转动连接的转动块（28），所述转动块（28）的两端均固定连接有与所述装置盒（1）转动连接的转动杆（29），所述转动块（28）上开设有导向孔（30），所述限位杆（13）能够与所述导向孔（30）内壁沿竖直方向滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种公路隧道施工沉降测量设备，其特征在于：所述测量机构（9）还包括与所述测量杆（10）外壁活动套接的螺纹管（31），所述螺纹管（31）贯穿所述装置盒（1），且与所述装置盒（1）螺纹连接，所述螺纹管（31）的底端固定连接有第三弹簧（32），所述测量杆（10）的底端固定连接有支撑块（33），所述第三弹簧（32）的底端与所述支撑块（33）固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种公路隧道施工沉降测量设备，其特征在于：所述测量杆（10）和所述配重柱（7）的外壁均开设有刻度槽（34），所述配重柱（7）的顶端固定连接有圆形水平泡（35）。
5.根据权利要求1所述的一种公路隧道施工沉降测量设备，其特征在于：所述固定筒（8）的内壁上侧转动连接有多组滚轮（36），所述配重柱（7）的外壁均匀开设有多组导向槽（37），所述滚轮（36）与所述导向槽（37）内壁滚动连接。
6.根据权利要求1所述的一种公路隧道施工沉降测量设备，其特征在于：所述插接杆（4）的外壁设有螺纹线（38），所述装置盒（1）的侧面固定连接有用于保持整体重量分布相对均匀的配重块（39），所述驱动环（20）上固定连接有把手（40）。 说明书 : 一种公路隧道施工沉降测量设备技术领域[0001] 本发明涉及施工测量设备技术领域，具体为一种公路隧道施工沉降测量设备。背景技术[0002] 公路在穿过山体或者其他障碍物时，多采用钻探隧道的方式进行跨越。而在盾构隧道开挖过程中，往往会对隧道周围土体造成扰动，使土体向临空面产生蠕动变形，为了及时获得盾构开挖过程中地面的变形情况，必须采用适当的监测方案，在盾构掘进过程中，对周围土体的扰动必然会引起地面发生沉降变形，通常做法是在盾构线路上方地面上布设地表沉降监测点，通过测量的方式获得地面的沉降变化量，调整盾构掘进参数，科学地指导施工。公开号为CN117007012B的发明专利公开了一种公路隧道施工沉降测量设备，采用水平仪的倾斜状态来判断沉降的状态，首先这种测量方式是不准确的，一些沉降并不是单侧沉降，如果是设备位置整体发生垂直沉降，且沉降之后设备依旧保持相对水平的状态，此时该装置则难以对沉降的数据进行估测，即使沉降之后设备不是水平状态，那么此时水平仪的测量结果也是误差较大的，同时也会对后期施工情况造成误判。为此，我们提出一种公路隧道施工沉降测量设备。发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种便于提升公路沉降测量准确性和设备稳定性的公路隧道施工沉降测量设备，以解决上述背景技术中提出的问题。[0004] 优选的，所述固定机构还包括固定安装于所述插接杆顶端的定位球，所述固定盒内开设有与所述定位球外为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种公路隧道施工沉降测量设备，包括装置盒、固定机构、检测机构和测量机构，所述装置盒的底部固定连接有固定盒，所述固定机构包括安装于所述固定盒内的插接杆，所述固定机构用于通过所述插接杆将所述装置盒相对稳定地安装在待测位置，所述检测机构包括安装于所述装置盒上的储液箱和配重柱，所述储液箱内固定连接有固定筒，所述配重柱与所述固定筒的内壁沿竖直方向滑动连接，所述检测机构用于在发生大面积垂直沉降时，使得所述装置盒与所述配重柱发生相对移动，并在移动后对所述配重柱的位置进行限位，便于后期对垂直沉降的高度进行判断，所述测量机构包括多组均匀安装于所述装置盒上的测量杆，所述测量机构用于通过将所述测量杆的底端与地面始终相抵触，并在地面沉降时控制所述测量杆随之进行下移，通过所述测量杆下移的高度差测出沉降深度，便于提升公路沉降测量准确性和设备稳定性。[0005] 壁滑动贴合的定位槽，便于插入到地层深处对设备整体进行固定，避免产生晃动。[0006] 优选的，所述检测机构还包括固定安装于所述配重柱底部的限位杆，所述限位杆贯穿所述装置盒和所述固定盒，且与所述装置盒和所述固定盒内壁沿竖直方向滑动连接，所述定位球上开设有能够与所述限位杆沿竖直方向相插接的限位槽，所述储液箱的底部固定连接有与所述装置盒螺纹连接的螺纹环，所述装置盒内设有用于控制所述限位杆与所述限位槽插接状态的限位件，所述储液箱内设有用于保持所述配重柱在检测过程中高度相对稳定的控制件，便于在发生大面积垂直沉降时，使得所述装置盒与所述配重柱发生相对移动，并在移动后对所述配重柱的位置进行限位，便于后期对垂直沉降的高度进行判断。[0007] 优选的，所述控制件包括与所述储液箱内壁活动套接的下压环，所述下压环的上侧固定连接有多组第一弹簧，所述第一弹簧的上侧固定连接有驱动环，所述储液箱的内壁开设有与所述驱动环螺纹连接的螺纹槽，所述固定筒上均匀开设有多组连通孔，所述连通孔内设有用于控制液体单向流动的输送件，便于保持所述配重柱在检测过程中高度相对稳定。[0008] 优选的，所述输送件包括固定安装于所述连通孔内的第一固定环和第二固定环，所述第一固定环上固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧上固定连接有用于对所述第二固定环中部进行封堵的密封球，便于控制液体单向流动。[0009] 优选的，所述限位件包括与所述装置盒内壁转动连接的转动块，所述转动块的两端均固定连接有与所述装置盒转动连接的转动杆，所述转动块上开设有导向孔，所述限位杆能够与所述导向孔内壁沿竖直方向滑动连接，便于控制所述限位杆与所述限位槽插接状态。[0010] 优选的，所述测量机构还包括与所述测量杆外壁活动套接的螺纹管，所述螺纹管贯穿所述装置盒，且与所述装置盒螺纹连接，所述螺纹管的底端固定连接有第三弹簧，所述测量杆的底端固定连接有支撑块，所述第三弹簧的底端与所述支撑块固定连接，便于通过将所述测量杆的底端与地面始终相抵触，并在地面沉降时控制所述测量杆随之进行下移，通过所述测量杆下移的高度差测出沉降深度。[0011] 优选的，所述测量杆和所述配重柱的外壁均开设有刻度槽，所述配重柱的顶端固定连接有圆形水平泡，便于通过圆形水平泡对设备整体的水平程度进行调节，通过刻度槽观察测量杆下移的距离和配重柱相对固定筒移动的距离。[0012] 优选的，所述固定筒的内壁上侧转动连接有多组滚轮，所述配重柱的外壁均匀开设有多组导向槽，所述滚轮与所述导向槽内壁滚动连接，便于降低配重柱与固定筒内壁之间的摩擦力，减小误差。[0013] 优选的，所述插接杆的外壁设有螺纹线，所述装置盒的侧面固定连接有用于保持整体重量分布相对均匀的配重块，所述驱动环上固定连接有把手，便于通过螺纹线增加插接杆与底面之间的连接力，通过把手方便对驱动环进行转动操作。[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0015] 本发明提供的一种公路隧道施工沉降测量设备，解决了现有公路隧道施工沉降测量设备使用时设备稳定性较差，测量不够全面且难以对大面积垂直沉降进行判断的问题，便于通过固定机构内的插接杆将装置盒相对稳定地安装在待测位置，插接杆的长度较长，只有在发生大面积沉降时才会使得装置盒发生移动，在发生大面积垂直沉降时，通过检测机构使得装置盒与配重柱发生相对移动，并在移动后对配重柱的位置进行限位，得出配重柱与装置盒之间变化的高度差，便于后期对垂直沉降的高度进行初步的判断，通过测量机构将测量杆的底端与地面始终相抵触，并在地面沉降时控制测量杆随之进行下移，通过测量杆下移的高度差测出沉降深度，该装置结构简单，操作便捷高效，测量方式独特，能够对大面积的沉降和小面积沉降进行更加全面的估测。附图说明[0016] 图1为本发明整体结构示意图；[0017] 图2为本发明底部结构示意图；[0018] 图3为图2中A区域放大图；[0019] 图4为本发明插接杆插入地面过程中的结构示意图；[0020] 图5为图4中B区域放大图；[0021] 图6为本发明储液箱内注入液体后的结构示意图；[0022] 图7为图6中C区域放大图；[0023] 图8为本发明检测机构局部结构剖视图；[0024] 图9为图8中D区域放大图。[0025] 图中：1?装置盒；2?固定盒；3?固定机构；4?插接杆；5?检测机构；6?储液箱；7?配重柱；8?固定筒；9?测量机构；10?测量杆；11?定位球；12?定位槽；13?限位杆；14?限位槽；15?螺纹环；16?限位件；17?控制件；18?下压环；19?第一弹簧；20?驱动环；21?螺纹槽；22?连通孔；23?输送件；24?第一固定环；25?第二固定环；26?第二弹簧；27?密封球；28?转动块；29?转动杆；30?导向孔；31?螺纹管；32?第三弹簧；33?支撑块；34?刻度槽；35?圆形水平泡；36?滚轮；37?导向槽；38?螺纹线；39?配重块；40?把手。具体实施方式[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0027] 实施例1：[0028] 请参阅图1?图9，图示中的一种公路隧道施工沉降测量设备，包括装置盒1、固定机构3、检测机构5和测量机构9，装置盒1的底部固定连接有固定盒2，固定机构3包括安装于固定盒2内的插接杆4，固定机构3用于通过插接杆4将装置盒1相对稳定地安装在待测位置，检测机构5包括安装于装置盒1上的储液箱6和配重柱7，储液箱6内固定连接有固定筒8，配重柱7与固定筒8的内壁沿竖直方向滑动连接，检测机构5用于在发生大面积垂直沉降时，使得装置盒1与配重柱7发生相对移动，并在移动后对配重柱7的位置进行限位，便于后期对垂直沉降的高度进行判断，测量机构9包括多组均匀安装于装置盒1上的测量杆10，测量机构9用于通过将测量杆10的底端与地面始终相抵触，并在地面沉降时控制测量杆10随之进行下移，通过测量杆10下移的高度差测出沉降深度，固定机构3还包括固定安装于插接杆4顶端的定位球11，固定盒2内开设有与定位球11外壁滑动贴合的定位槽12，插接杆4的外壁设有螺纹线38。[0029] 请参阅图1?图9，图示中的检测机构5还包括固定安装于配重柱7底部的限位杆13，限位杆13贯穿装置盒1和固定盒2，且与装置盒1和固定盒2内壁沿竖直方向滑动连接，定位球11上开设有能够与限位杆13沿竖直方向相插接的限位槽14，储液箱6的底部固定连接有与装置盒1螺纹连接的螺纹环15，装置盒1内设有用于控制限位杆13与限位槽14插接状态的限位件16，储液箱6内设有用于保持配重柱7在检测过程中高度相对稳定的控制件17。[0030] 本实施方案中，使用时，先向下推动配重柱7，使得限位杆13插入到限位槽14内部（如图4），从而避免定位球11在定位槽12内继续转动，此时将插接杆4插在需要进行沉降测量的位置，转动配重柱7带动限位杆13与装置盒1一起转动，通过螺纹线38使得插接杆4与底面进行紧密连接，提升插接效率，由于插接杆4插入的位置较深，使得在小面积沉降时，装置盒1能够持续稳定的处于原始的位置，通过将测量杆10的底端与地面始终相抵触，并在地面沉降时控制测量杆10随之进行下移，通过测量杆10下移的高度差测出沉降深度，该装置结构简单，操作便捷高效，测量方式独特，能够对大面积的沉降和小面积沉降进行更加全面的估测。[0031] 需要说明的是：通过螺纹环15将储液箱6与装置盒1进行螺纹固定，通过限位件16控制限位杆13与限位槽14插接状态，使得在插接杆4完全插入底面之后，将配重柱7拉起，解除限位杆13与限位槽14的插接状态（如图6），通过限位件16将限位杆13的底端挡。撕笸ü刂萍17对配重柱7进行顶起，当地面发生大面积快速沉降时，土壤会带动插接杆4一起快速下移，而此时配重柱7的重力较大，惯性较大，固定筒8对配重柱7向下的摩擦力较。沟门渲刂7此时相对固定筒8进行滑动，通过控制件17保持住这个滑动的间距并进行记录，最后即可得出土层沉降的数据。[0032] 实施例2：[0033] 请参阅图2?图9说明实施例2，本实施例对实施例1作进一步说明，图示中的控制件17包括与储液箱6内壁活动套接的下压环18，下压环18的上侧固定连接有多组第一弹簧19，第一弹簧19的上侧固定连接有驱动环20，储液箱6的内壁开设有与驱动环20螺纹连接的螺纹槽21，固定筒8上均匀开设有多组连通孔22，连通孔22内设有用于控制液体单向流动的输送件23。[0034] 请参阅图8?图9，图示中的输送件23包括固定安装于连通孔22内的第一固定环24和第二固定环25，第一固定环24上固定连接有第二弹簧26，第二弹簧26上固定连接有用于对第二固定环25中部进行封堵的密封球27，固定筒8的内壁上侧转动连接有多组滚轮36，配重柱7的外壁均匀开设有多组导向槽37，滚轮36与导向槽37内壁滚动连接。[0035] 请参阅图4?图7，图示中的限位件16包括与装置盒1内壁转动连接的转动块28，转动块28的两端均固定连接有与装置盒1转动连接的转动杆29，转动块28上开设有导向孔30，限位杆13能够与导向孔30内壁沿竖直方向滑动连接，装置盒1的侧面固定连接有用于保持整体重量分布相对均匀的配重块39，驱动环20上固定连接有把手40。[0036] 本实施方案中，当插接杆4插入土壤后，将配重柱7拉起，限位杆13从导向孔30内抽出，转动转动杆29，使得转动块28上导向孔30的朝向由竖直方向变为水平方向，即可将固定筒8的底部与限位槽14之间的连通阻断，松开配重柱7，再向储液箱6内注入设定量的液体，将下压环18放入储液箱6内，转动驱动环20上的把手40，使得驱动环20拧入螺纹槽21内，下压环18的底部推动液体下移，储液箱6内压强持续增加，液体通过底部的第二固定环25推动密封球27后进入到连通孔22内，流入固定筒8，对配重柱7施加向上的推力，将驱动环20拧入直到配重柱7被液面略微顶起之后即可停止转动把手40，此时配重柱7处于被液体顶起的状态，而且此时的第一弹簧19处于被下压环18顶起的压缩状态，装置整体处于相对稳定状态。[0037] 值得注意的是：此后一旦发生大面积土层快速沉降，土壤带动插接杆4与装置盒1一起快速下移，装置盒1与固定筒8一起下移，此时由于配重柱7的重力较大，惯性较大，固定筒8对配重柱7向下的摩擦力较。沟霉潭ㄍ8此时相对配重柱7进行滑动下移，固定筒8内配重柱7下侧的空间增加，压强降低，即可将储液箱6内的液体快速通过连通孔22抽入到固定筒8内，第一弹簧19推动下压环18下移，沉降完成后，配重柱7挤压固定筒8内的液体，但此时固定筒8内的液体推动密封球27堵住第二固定环25，实现液体单向限流，避免了固定筒8内的液体回流到储液箱6内，此时通过观察配重柱7上刻度槽34的移动刻度即可大致的判断出土层沉降的数据，这个沉降数据具有一定的误差，但对施工的判断已经具有较好的辅助评判作用。[0038] 实施例3：[0039] 请参阅图1?图7说明实施例3，本实施例对实施例1作进一步说明，图示中的测量机构9还包括与测量杆10外壁活动套接的螺纹管31，螺纹管31贯穿装置盒1，且与装置盒1螺纹连接，螺纹管31的底端固定连接有第三弹簧32，测量杆10的底端固定连接有支撑块33，第三弹簧32的底端与支撑块33固定连接，测量杆10和配重柱7的外壁均开设有刻度槽34，配重柱7的顶端固定连接有圆形水平泡35。[0040] 本实施方案中，在装置盒1与插接杆4固定完成后，转动四周的螺纹管31，推动第三弹簧32和支撑块33下移，支撑块33的底部与地面抵触后继续转动螺纹管31，使得第三弹簧32被压缩到一定强度，此时，通过观察配重柱7上的圆形水平泡35并调节螺纹管31的转动圈数，使得圆形水平泡35的气泡处于居中位置，则表示此时装置盒1处于相对水平的状态，此后如果土壤发生单向的局部沉降，则会使得该位置的土壤表面下陷，支撑块33与测量杆10被第三弹簧32推动下移，此时通过观察测量杆10上刻度槽34的下移刻度即可估测出该位置的沉降深度，通过定位球11的设置使得装置盒1能够在沉降时朝任意角度倾斜，通过圆形水平泡35内气泡的倾斜方向即可辅助判断出沉降的角度。[0041] 测量完成后，将装置盒1与插接杆4从地面取出，转动储液箱6即可解除螺纹环15与装置盒1之间的连接，将固定筒8内的液体从底部限位杆13贯穿的位置倒出即可，转动驱动环20将下压环18取出，即可对储液箱6内的液体进行清除，便于下一次的使用。[0042] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。[0043] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-07-04

专利公开日期：2024-10-15

专利公告号：CN118408513B