隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010367504.2 (22)申请日 2020.04.30 (71)申请人 华东交通大学 地址 330000 江西省南昌市经济技术开发 区双港东大街808号 (72)发明人 罗伟陈静瑜时启博邱佩 肖燕财黄旭东易钰清 (74)专利代理机构 南昌丰择知识产权代理事务 所(普通合伙) 36137 代理人 张荣 (51)Int.Cl. E21F 17/18(2006.01) E21F 17/02(2006.01) E21D 11/10(2006.01) (54)发明名称 一种隧道。

2、二次衬砌拱顶脱空监测预警装置 及方法 (57)摘要 本发明公开了一种隧道二次衬砌拱顶脱空 监测预警装置及预警方法包括支撑机构、 壳体、 动力机构、 感应机构、 固定机构和信号装置， 支撑 机构设置在壳体内， 壳体上设置动力机构， 壳体 下方设置有感应机构， 感应机构下方设置有固定 机构， 感应机构产生的感应信号传递至信号装 置， 支撑机构使得装置使用时， 整个装置可以悬 挂， 混凝土浇筑过程中， 浇筑面不断上升， 浇筑面 接触活动块后将活动块向上抬起， 直至活动块上 表面接触凹槽上表面的感应器产生信号， 信号装 置显示信号， 使得该装置可及时监控混凝土是否 浇筑密实并将结果反馈到工作人员， 相。

3、比人工检 测更加精确且安全。 权利要求书1页 说明书4页 附图7页 CN 111412017 A 2020.07.14 CN 111412017 A 1.一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置， 其特征在于： 包括支撑机构(1)、 壳体 (2)、 动力机构(3)、 感应机构(4)、 固定机构(5)和信号装置(6)， 支撑机构(1)设置在壳体(2) 内， 壳体(2)上设置动力机构(3)， 壳体(2)下方设置有感应机构(4)， 感应机构(4)下方设置 有固定机构(5)， 感应机构(4)产生的感应信号传递至信号装置(6)， 所述支撑机构(1)包括 竖板(11)、 圆筒(12)、 弹簧(13)和竖棒(4。

4、6)， 所述圆筒(12)的右表面与竖板(11)的左表面中 间部分固定连接， 竖棒(46)与竖板(11)下边缘中间处固定连接， 圆筒(12)左端设置有挡环 (14)， 挡环(14)套接在圆筒(12)筒面的左端， 圆筒(12)筒内设置有弹簧(13)， 弹簧(13)右端 穿过圆筒(12)与竖板(11)左表面中间部分固定连接， 竖棒(46)与竖板(11)下边缘中间处固 定连接， 弹簧(13)左端设置有挡块(15)， 挡块(15)右表面中间部分与弹簧(13)左端固定连 接安装装置前， 固定机构(5)四端的圆槽(47)供竖棒(46)穿过， 分别固定支撑机构(1)的四 个竖板(11)。 2.根据权利要求1所。

5、述的一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置， 其特征在于： 所述 壳体(2)包括横块(21)、 圆槽一(22)和圆槽四(27)， 圆槽一(22)设置在横块(21)上表面的中 间部分， 圆槽一(22)环面的后端设置有方槽一(24)， 方槽一(24)的左右面的上端均设置有 一圆槽三(25)， 圆槽一(22)环面的前端的上端设置有方槽二(23)， 横块(21)左表面的前端 设置有一方槽三(26)， 方槽三(26)的左表面中间部分设置有圆槽四(27)， 圆槽四(27)左端 设置有圆槽五(28)， 圆槽五(28)的右表面与圆槽四(27)左表面固定连接， 由方槽三(26)、 圆 槽四(27)和圆槽五(28)。

6、组成的相同的结构在横块(21)左右面的前后两端各设置有一个。 3.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置， 其特征在于： 所述 动力机构(3)包括圆盖(31)、 软垫(33)和固定块(37)， 圆盖(31)环面后端设置有方块(36)， 方块(36)前表面与圆盖(31)环面后端固定连接， 方块(36)左右面各设置有一短杆(35)， 两 根短杆(35)的相对两面分别与方块(36)的左右面的后端固定连接， 两根短杆(35)相离的两 端分别置于两个圆槽三(25)内， 圆盖(31)下表面设置有接电片一(32)， 接电片一(32)上表 面与圆盖(31)下表面中间部分固定连接， 固定块(3。

7、7)后表面与圆槽一(22)环面后端的中间 部分固定连接， 软垫(33)的后表面与圆槽一(22)环面后端的下端固定连接， 圆槽一(22)底 面的中间部分设置有接电片二(34)， 接电片二(34)下表面与圆槽一(22)底面中间部分固定 连接。 4.根据权利要求1所述的一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置， 其特征在于： 所述 感应机构(4)包括圆块(45)、 活动块(44)和感应器(43)， 圆块(45)上表面与横块(21)下表面 的中间部分固定连接， 圆块(45)下表面设置有凹槽(42)， 圆块(45)上表面中间部分设置有 接线口(41)， 感应器(43)上表面与凹槽(42)上表面中间部分固定连。

8、接， 活动块(44)上端置 于凹槽(42)内。 5.一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警方法， 其特征是： 基于权利要求1-4任意一项所 述的隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置， 将圆盖打开， 将纽扣电池置于圆槽一内， 将圆盖 合上通过接电片一和接电片二使装置通电， 此时信号装置上的信号灯感应到信号， 将横块 置于预置好的槽内， 取下固定机构， 弹簧给竖板施加向外的力， 竖板与预置槽内壁接触， 使 得整个装置可以悬挂， 混凝土浇筑过程中， 浇筑面不断上升， 浇筑面接触活动块后将活动块 向上抬起， 直至活动块接触挤压凹槽上表面的感应器产生信号， 信号装置显示信号。 权利要求书 1/1 页 2 CN 1。

9、11412017 A 2 一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及隧道施工技术领域， 具体为一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测 预警装 置及方法。 背景技术 0002 随着社会经济的发展以及工程设计水平的提高， 在交通、 水利、 国防等 领域中， 隧 道的建筑结构形式已经被广泛的采用， 二次衬砌是隧道施工中的 一个重要环节。 二次衬砌 是指在隧道已经进行初期支护的条件下， 用混凝土 等材料修建的内层衬砌， 以达到加固支 护、 优化路线防排水系统、 美化外观、 方便设置通讯、 照明、 监测等设施的作用。 目前， 国内 隧道二衬混凝土浇筑 过程中， 大多使用人工在二衬台。

10、车端头拱顶处肉眼观察， 耗费人工， 且作业 空间狭小， 对人身可能造成潜在伤害。 对比同类的CN208749406U和 CN209875213U 这两个专利方法， 浇筑的混凝土在凝固硬化过程中， 体积会随 时间收缩， 从而导致浇筑监 测出现偏差。 0003 因此提出一种可以在二衬拱顶混凝土浇筑过程中能够及时监控混凝土是 否浇筑 密实， 有效避免二衬拱顶混凝土灌注不密实存在的脱空和空洞现象的 预警装置及方法。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置及预警 方法， 以解决上述背景技术中提出的问题。 本发明在较长的一段时间内进行 持续浇筑的监测， 确 保了监测的。

11、及时性。 同时， 本发明装置方法相比之下上 手容易， 安装即可运行工作， 方便快 捷， 有效避免二衬拱顶混凝土灌注不密 实存在的脱空和空洞现象 0005 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种隧道二次衬砌拱顶脱 空监测预 警装置， 包括支撑机构、 壳体、 动力机构、 感应机构、 固定机构和 信号装置， 支撑机构设置在 壳体内， 壳体上方设置有动力机构， 壳体下方设 置有感应机构， 感应机构下方设置有固定 机构， 感应机构产生的感应信号传 递至信号装置， 支撑机构包括竖板、 圆筒、 弹簧和竖棒， 圆筒的右表面与竖 板的左表面中间部分固定连接， 圆筒左端设置有挡环， 挡环套接在圆筒 筒面。

12、 的左端， 圆筒筒内设置有弹簧， 弹簧右端穿过圆筒与竖板左表面中间部分固 定连接， 弹簧左端设置有挡块， 挡块右表面中间部分与弹簧左端固定连接， 挡块直径大于圆筒直 径， 使得弹簧无法离开圆筒， 四个竖板下方的竖棒穿过 固定机构对应的圆槽中， 固定机构 以此固定四个竖板。 0006 优选的， 所述壳体包括横块、 圆槽一和圆槽四， 圆槽一设置在横块上表 面的中间 部分， 圆槽一环面的后端设置有方槽一， 方槽一的左右面的上端均 设置有一圆槽三， 圆槽 一环面的前端的上端设置有方槽二， 横块左表面的前 端设置有一方槽三， 方槽三的左表面 中间部分设置有圆槽四， 圆槽四左端设 置有圆槽五， 圆槽五的右。

13、表面与圆槽四左表面固定 连接， 由方槽三、 圆槽四 和圆槽五组成的相同的结构在横块左右面的前后两端各设置有一 个。 说明书 1/4 页 3 CN 111412017 A 3 0007 优选的， 所述动力机构包括圆盖、 软垫和固定块， 圆盖环面后端设置有 方块， 方块 前表面与圆盖环面后端固定连接， 方块左右面各设置有一短杆， 两根短杆的相对两面分别 与方块的左右面的后端固定连接， 两根短杆相离的 两端分别置于两个圆槽三内， 圆盖下表 面设置有接电片一， 接电片一上表面 与圆盖下表面中间部分固定连接， 固定块后表面与圆 槽一环面后端的中间部 分固定连接， 软垫的后表面与圆槽一环面后端的下端固定连。

14、接， 圆 槽一底面 的中间部分设置有接电片二， 接电片二下表面与圆槽一底面中间部分固定连 接。 0008 优选的， 所述感应机构包括圆块、 活动块和感应器， 圆块上表面与横块 下表面的 中间部分固定连接， 圆块下表面设置有凹槽， 圆块上表面中间部分 设置有接线口， 感应器 上表面与凹槽上表面中间部分固定连接， 活动块上端 置于凹槽内。 0009 一种隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警方法， 基于隧道二次衬砌拱顶脱空 监测预 警装置， 将圆盖打开， 将纽扣电池置于圆槽一内， 将圆盖合上通过接 电片一和接电片二使 装置通电， 此时信号装置上的信号灯感应到信号， 将横 块置于预置好的槽内， 取下固定机 构。

15、， 弹簧给竖板施加向外的力， 竖板与预 置槽内壁接触， 使得整个装置可以悬挂， 混凝土浇 筑过程中， 浇筑面不断上 升， 浇筑面接触活动块后将活动块向上抬起， 直至活动块上表面 的感应器接 触凹槽上表面产生信号， 信号装置显示信号。 0010 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 0011 (1)该隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置及预警方法， 将横块置于预 置好的槽 内， 取下固定机构， 弹簧给竖板施加向外的力， 竖板与预置槽内壁 接触， 使得整个装置可以 悬挂， 混凝土浇筑过程中， 浇筑面不断上升， 浇筑 面接触活动块后将活动块向上抬起， 直至 活动块上表面接触凹槽上表面的感 应器产生信号。

16、， 信号装置显示信号， 使得该装置可及时 监控混凝土是否浇筑 密实并将结果反馈到工作人员， 相比人工检测更加精确且安全。 0012 (2)该隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置及预警方法， 将圆盖打开， 将纽扣电 池置于圆槽一内， 将圆盖合上通过接电片一和接电片二使装置通电， 此时信号装置上的信 号灯感应到信号， 无需接电线， 避免了线路过多造成混 乱。 附图说明 0013 图1为本发明所述监测预警装置安装示意图； 0014 图2为本发明所述整体结构示意图； 0015 图3为本发明中支撑机构的结构示意图； 0016 图4为本发明中支撑机构的部分部件结构示意图。 0017 图5为本发明中壳体的结构示。

17、意图； 0018 图6为本发明图5中A处放大示意图； 0019 图7为本发明图5中B处放大示意图； 0020 图8为本发明中动力机构的结构示意图； 0021 图9为本发明图8中C处放大示意图； 0022 图10为本发明中感应机构的结构示意图(俯角)； 0023 图11为本发明中感应机构的结构示意图(仰角)； 0024 图12为本发明中固定机构的结构示意图； 说明书 2/4 页 4 CN 111412017 A 4 0025 图13为本发明的信号装置示意图。 0026 图中： 1支撑机构、 2壳体、 3动力机构、 4感应机构、 5固定机构、 6信 号装置、 11竖板、 12圆筒、 13弹簧、 1。

18、4挡环、 15挡块、 21横块、 22圆槽一、 23方槽二、 24方槽一、 25圆槽三、 26方 槽三、 27圆槽四、 28圆槽五、 31圆 盖、 32接电片一、 33软垫、 34接电片二、 35短杆、 36方块、 37 固定块、 41 接线口、 42凹槽、 43感应器、 44活动块、 45圆块、 46竖棒、 47圆槽 具体实施方式 0027 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。

19、实施例， 都属于本发明保护的范围。 0028 请参阅图1-11， 本发明的隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置， 包括支 撑机构1、 壳体2、 动力机构3、 感应机构4、 固定机构5和信号装置6， 支撑 机构1设置在壳体2内， 壳体2 上表面设置有动力机构3， 壳体2下方设置有 感应机构4， 感应机构4下方设置有固定机构5， 感应机构4产生的感应信号 传递至信号装置6， 固定机构5四端的4个圆槽47， 通过让竖棒46 穿过， 分 别固定支撑机构1的四个竖板11。 0029 如图3所示， 支撑机构1包括竖板11、 圆筒12、 弹簧13和竖棒46， 圆 筒12的右表面与 竖板11的左表面中间部分固定连。

20、接， 圆筒12左端设置有挡 环14， 挡环14套接在圆筒12筒面 的左端， 圆筒12筒内设置有弹簧13， 弹 簧13右端穿过圆筒12与竖板11左表面中间部分固定 连接， 弹簧13左端设 置有挡块15， 挡块15直径大于圆筒12直径， 使得弹簧无法离开圆筒， 挡 块 15右表面中间部分与弹簧13左端固定连接。 0030 参照图4， 壳体2包括横块21、 圆槽一22和圆槽四27， 圆槽一22设置 在横块21上表 面的中间部分， 如图6所示， 圆槽一22环面的后端设置有方 槽一24， 方槽一24的左右面的上 端均设置有一圆槽三25， 圆槽一22环面的 前端的上端设置有方槽二23。 如图5所示， 横块。

21、21 左表面的前端设置有一方 槽三26， 方槽三26的左表面中间部分设置有圆槽四27， 圆槽四27 左端设置 有圆槽五28， 圆槽五28的右表面与圆槽四27左表面固定连接， 由方槽三26、 圆槽 四27和圆槽五28组成的相同的结构在横块21左右面的前后两端各设置 有一个， 用于安装 支撑机构1， 将整个装置放置在预置槽后， 取下竖板固定装 置5， 弹簧对竖板11施加水平向 外的力， 得以使竖板11被水平推出， 与预置 槽内壁接触挤压， 进而将整个装置固定。 该支撑 结构使得整个装置安装简单 实用， 施工安全便捷。 0031 参照图7和图8， 动力机构3包括圆盖31、 软垫33和固定块37， 圆。

22、盖 31环面后端设置 有方块36， 方块36前表面与圆盖31环面后端固定连接， 方 块36左右面各设置有一短杆35， 两根短杆35的相对两面分别与方块36的左 右面的后端固定连接， 两根短杆35相离的两端 分别置于两个圆槽三25内， 圆盖31下表面设置有接电片一32， 接电片一32上表面与圆盖31 下表面中间 部分固定连接， 固定块37后表面与圆槽一22环面后端的中间部分固定连接， 软垫33的后表面与圆槽一22环面后端的下端固定连接， 圆槽一22底面的间 部分设置由接 电片二34， 接电片二34下表面与圆槽一22底面中间部分固定 连接。 0032 如图9所示， 感应机构4包括圆块45、 活动块。

23、44和感应器43， 圆块45 上表面与横块 21下表面的中间部分固定连接， 圆块45下表面设置有凹槽42， 圆块45上表面中间部分设置 说明书 3/4 页 5 CN 111412017 A 5 有接线口41， 感应器43上表面与凹槽42上表面 中间部分固定连接， 活动块44上端置于凹槽 42内。 0033 工作原理： 使用该隧道二次衬砌拱顶脱空监测预警装置及预警方法时， 将圆盖31 打开， 将纽扣电池置于圆槽一22内， 将圆盖31合上， 动力装置中 的电池通过接电片一32和 接电片二34使装置通电， 并通过导线从接线口41 传到信号装置， 此时信号装置6上的信号 灯感应到信号， 将横块21置于。

24、预置 好的槽内， 固定机构5， 固定机构5通过竖棒46穿进圆槽 47， 将竖板11与 壳体2固定在一起， 是为了在将壳体2安置在预置槽内时， 不让处于压缩状 态的弹簧13将竖板11推出， 便于安装， 取下固定装置5后， 得以使竖板11 被弹簧13水平推 出， 与预置槽内壁接触挤压， 进而将整个装置固定。 该支撑 结构使得整个装置安装简单实 用， 施工安全便捷。 浇筑前， 动块44与感应器 43由于重力原因自然下垂， 感应器不受到压 力， 不产生信号； 混凝土浇筑过 程中， 浇筑面不断上升， 接触活动块44后将活动块44向上抬 起， 使得活动 块44上表面与凹槽42上表面的感应器43挤压产生信号。

25、， 信号装置6显示信 号。 0034 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 和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。 说明书 4/4 页 6 CN 111412017 A 6 图1 说明书附图 1/7 页 7 CN 111412017 A 7 图2 图3 说明书附图 2/7 页 8 CN 111412017 A 8 图4 图5 说明书附图 3/7 页 9 CN 111412017 A 9 图6 图7 说明书附图 4/7 页 10 CN 111412017 A 10 图8 图9 说明书附图 5/7 页 11 CN 111412017 A 11 图10 图11 说明书附图 6/7 页 12 CN 111412017 A 12 图12 图13 说明书附图 7/7 页 13 CN 111412017 A 13 。