一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置

技术领域

本发明属于地铁盾构施工沉降监测装置技术领域，具体的说是一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置。

背景技术

地铁盾构是城市地铁施工中一种重要的施工技术，是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法。它使用地铁盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将地铁盾构机吊入安装，地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。

地铁盾构施工沉降监测装置可监测隧洞位于地底是否发生沉降现象，如监测地铁隧道的沉降，但地铁盾构施工沉降监测装置监测地铁隧道的沉降并不能解决沉降发生的问题，且地铁隧道进行沉降难以恢复，为此，本发明提出的一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置用于解决上述弊端。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决地铁盾构施工沉降监测装置监测地铁隧道的沉降并不能解决沉降发生的问题，且地铁隧道进行沉降难以恢复问题，本发明提出的一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置，包括地铁隧道，所述地铁隧道呈圆形管道结构；所述地铁隧道的下方固定设置有基板；所述基板的下方设有底部板；所述基板与底部板之间设有多组相邻分布的支撑囊；所述地铁隧道、基板、支撑囊和底部板均地埋于地底；所述基板的底部设置有多组贴合在支撑囊上表面的监测单元，且监测单元设置于基板底部的矩形槽中；所述基板的一侧固定设有添加单元；所述添加单元上方的基板侧面固定设置有集中盒；所述集中盒呈与基板走向一致且长度相同的矩形盒体结构；所述集中盒的内部设置有与添加单元连通的空腔；所述集中盒的下表面固定设有多组与空腔连通的第一接管；所述支撑囊的侧面设置有连通其内部的第二接管；所述第二接管与第一接管之间设有二号连接管，且二号连接管的两端分别通过螺纹配合连接在第二接管和第一接管的端部；

工作时，监测单元实时监测地铁隧道整体位于地底的高度位置，当监测单元监测到地铁隧道整体沉降时，添加单元启动并向集中盒的空腔中输入填充介质，填充介质依次经过第一接管、二号连接管、第二接管进入支撑囊中并使支撑囊膨胀变形，将基板顶起，使得地铁隧道在压迫支撑囊时，支撑囊具有反向的弹升作用传递给地铁隧道，抵消地铁隧道压迫支撑囊产生的重力，减缓沉降现象，此装置不仅可监测地铁盾构施工过程中的沉降现象，且可减缓沉降现象。

优选的，所述支撑囊的内部由多组隔垫隔成不同的空腔；所述隔垫的表面设有左右贯穿的微孔；所述微孔的两端均设有喇叭孔；

工作时，隔垫将支撑囊内部组成不同的空腔，使得支撑囊在膨胀变形时，支撑囊由不同充满填充介质的高压腔室支撑地铁隧道和基板，在某一处支撑囊破损时减缓对整体沉降支撑的影响，而在向支撑囊中充入填充介质时，随着支撑囊的膨胀变形，隔垫呈被拉伸的状态，不断进入支撑囊的填充介质易于通过喇叭孔进入微孔中，而在支撑囊被地铁隧道和基板压迫缩小变形时，隔垫呈压缩状态，压缩状态下的隔垫上的微孔不易打开，使得支撑囊不同腔室中的填充介质不易排出，起到加强支撑囊对基板和地铁隧道稳定支撑的作用。

优选的，所述支撑囊的两侧均设置有导向板；所述导向板的上端固定焊接在基板的侧面；所述底部板的侧面固定焊接有固定板；所述导向板的下端活动穿过固定板的上下表面设置；

工作时，导向板阻挡在支撑囊的侧面，使得支撑囊内在添加填充介质并膨胀变形时朝向上下膨胀变形，保证了支撑囊膨胀变形时向上抵触基板和地铁隧道，解决了支撑囊膨胀变形方向不可控的弊端。

优选的，所述底部板的底部固定设置有竖向支撑板；所述竖向支撑板的底部固定设置有横向支撑板；所述横向支撑板和竖向支撑板之间组成T字形结构；所述竖向支撑板在底部板的下表面分布有三组；中间一组所述竖向支撑板下方的横向支撑板位于两侧竖向支撑板下方的横向支撑板上方；

工作时，设置于底部板底部的竖向支撑板增加整体底部的受力面积，减缓整体的沉降现象，且三组横向支撑板上下交错分布，将整体的重量均匀分布，进一步减缓整体的沉降现象。

优选的，所述底部板的内部设有空心槽；所述底部板的一侧设有多组连通空心槽的第三接管；第三接管通过一号连接管连通支撑囊的内部；所述竖向支撑板和横向支撑板的内部设置有填充腔；所述横向支撑板内部的填充腔中设置有两组对称的内活动板；所述内活动板的外圈固定设有与填充腔内壁活动贴合并密封的第二密封圈；两组所述内活动板之间固定连接有弹簧；两组所述内活动板相互远离的一面均固定设置有活动支撑板；所述横向支撑板的两侧面均设置有通过孔；所述活动支撑板远离内活动板的一端活动穿过通过孔并伸出横向支撑板；所述通过孔的内壁上固定设置有活动贴合并密封在活动支撑板外圈处的第一密封圈；

工作时，添加单元向支撑囊的内部输入填充介质时，填充介质可依次通过支撑囊、一号连接管、第三接管、空心槽进入填充腔中，不断进入填充腔中的填充介质使得两组内活动板相互远离运动，两组内活动板相互远离时，横向支撑板两侧的活动支撑板插入横向支撑板两侧的地底，以增加整体的受力面积，减缓整体的沉降，且根据实际需求可向填充腔中输入足量的填充介质，以继续将活动支撑板伸出横向支撑板，持续增加整体的受力面积，减缓整体的沉降。

优选的，所述横向支撑板的表面远离竖向支撑板的一端设置有连通填充腔内外的矩形槽；所述矩形槽的两侧内壁上均连通设置有补充槽；所述矩形槽中设置有弹性金属板；所述弹性金属板的两端均活动伸入补充槽的内部，且弹性金属板伸入补充槽内部的一端固定设置有活动贴合并和补充槽之间保持密封的密封板；

工作时，向填充腔中输入填充介质时，活动支撑板不断向横向支撑板外侧移动，当活动支撑板端部的内活动板通过矩形槽位置时，填充介质会挤压弹性金属板朝外变形，弹性金属板突出于横向支撑板表面并竖直插入地底，增加整体横向的受力面积，减缓整体的横向偏移现象。

优选的，所述底部板的底部固定设置有注浆盒；所述注浆盒呈L字形板状结构活动穿过竖向支撑板并设置于横向支撑板的上方；所述注浆盒的内部设置有注浆通道；所述注浆通道的上端贯穿底部板的上表面；所述注浆盒的底端上表面设有多组连通注浆通道的注浆孔；所述注浆盒的上端内圈处固定设置有限位环；所述注浆盒的上端开口处通过螺纹密封有密封塞；所述密封塞的上端固定设有拉环；

工作时，可取出支撑囊，并在注浆通道的端部连接有注浆设备，向注浆通道中注浆，注浆时，注浆通道中的浆液由注浆盒上端的注浆孔溢出并填充于横向支撑板上方的土壤层中，以方便后续增加地铁隧道底部土壤层的牢固性，减缓沉降现象。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置，通过设置支撑囊，当监测单元监测到地铁隧道整体沉降时，添加单元启动并向集中盒的空腔中输入填充介质，填充介质依次经过第一接管、二号连接管、第二接管进入支撑囊中并使支撑囊膨胀变形，将基板顶起，减缓沉降，延长地铁隧道使用寿命，不会出现沉降过度不可及时补救的现象，且支撑囊膨胀变形时弹性支撑基板以上的地铁隧道，使得地铁隧道在压迫支撑囊时，支撑囊具有反向的弹升作用传递给地铁隧道，抵消地铁隧道压迫支撑囊产生的重力，减缓沉降现象，此装置不仅可监测地铁盾构施工过程中的沉降现象，且可减缓沉降现象。

2.本发明所述的一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置，通过设置隔垫，隔垫将支撑囊内部组成不同的空腔，使得支撑囊在膨胀变形时，支撑囊由不同充满填充介质的高压腔室支撑地铁隧道和基板，在某一处支撑囊破损时减缓对整体沉降支撑的影响，而在向支撑囊中充入填充介质时，随着支撑囊的膨胀变形，隔垫呈被拉伸的状态，不断进入支撑囊的填充介质易于通过喇叭孔进入微孔中，而在支撑囊被地铁隧道和基板压迫缩小变形时，隔垫呈压缩状态，压缩状态下的隔垫上的微孔不易打开，使得支撑囊不同腔室中的填充介质不易排出，起到加强支撑囊对基板和地铁隧道稳定支撑的作用。

3.本发明所述的一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置，通过设置导向板，导向板阻挡在支撑囊的侧面，使得支撑囊内在添加填充介质并膨胀变形时朝向上下膨胀变形，保证了支撑囊膨胀变形时向上抵触基板和地铁隧道，解决了支撑囊膨胀变形方向不可控的弊端。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧面结构示意图；

图3是本发明的侧视图；

图4是图1中A处局部放大图；

图5是图1中B处局部放大图；

图6是图3中C处局部放大图；

图7是本发明的横向支撑板内部结构示意图；

图8是本发明的弹性金属板结构示意图；

图9是本发明的弹性金属板弹升出横向支撑板时的结构示意图；

图10是图3中D处局部放大图；

图中：地铁隧道1、基板2、支撑囊3、底部板4、竖向支撑板5、注浆盒6、注浆孔7、导向板8、一号连接管9、二号连接管10、集中盒11、隔垫12、横向支撑板13、空心槽14、活动支撑板15、矩形槽16、弹性金属板17、第一接管18、添加单元19、第二接管20、固定板21、第三接管22、填充腔23、限位环24、密封塞25、拉环26、第一密封圈27、通过孔28、弹簧29、内活动板30、第二密封圈31、密封板32、补充槽33、监测单元34、喇叭孔35、微孔36、注浆通道37。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图10所示，本发明所述的一种基于互联网的地铁盾构施工沉降监测装置，包括地铁隧道1，所述地铁隧道1呈圆形管道结构；所述地铁隧道1的下方固定设置有基板2；所述基板2的下方设有底部板4；所述基板2与底部板4之间设有多组相邻分布的支撑囊3；所述地铁隧道1、基板2、支撑囊3和底部板4均地埋于地底；所述基板2的底部设置有多组贴合在支撑囊3上表面的监测单元34，且监测单元34设置于基板2底部的矩形槽中；所述基板2的一侧固定设有添加单元19；所述添加单元19上方的基板2侧面固定设置有集中盒11；所述集中盒11呈与基板2走向一致且长度相同的矩形盒体结构；所述集中盒11的内部设置有与添加单元19连通的空腔；所述集中盒11的下表面固定设有多组与空腔连通的第一接管18；所述支撑囊3的侧面设置有连通其内部的第二接管20；所述第二接管20与第一接管18之间设有二号连接管10，且二号连接管10的两端分别通过螺纹配合连接在第二接管20和第一接管18的端部；

工作时，监测单元34实时监测地铁隧道1整体位于地底的高度位置，当监测单元34监测到地铁隧道1整体沉降时，添加单元19启动并向集中盒11的空腔中输入填充介质，填充介质依次经过第一接管18、二号连接管10、第二接管20进入支撑囊3中并使支撑囊3膨胀变形，将基板2顶起，使得地铁隧道1在压迫支撑囊3时，支撑囊3具有反向的弹升作用传递给地铁隧道1，抵消地铁隧道1压迫支撑囊3产生的重力，减缓沉降现象，此装置不仅可监测地铁盾构施工过程中的沉降现象，且可减缓沉降现象。

作为本发明的一种实施方式，所述支撑囊3的内部由多组隔垫12隔成不同的空腔；所述隔垫12的表面设有左右贯穿的微孔36；所述微孔36的两端均设有喇叭孔35；

工作时，隔垫12将支撑囊3内部组成不同的空腔，使得支撑囊3在膨胀变形时，支撑囊3由不同充满填充介质的高压腔室支撑地铁隧道1和基板2，在某一处支撑囊3破损时减缓对整体沉降支撑的影响，而在向支撑囊3中充入填充介质时，随着支撑囊3的膨胀变形，隔垫12呈被拉伸的状态，不断进入支撑囊3的填充介质易于通过喇叭孔35进入微孔36中，而在支撑囊3被地铁隧道1和基板2压迫缩小变形时，隔垫12呈压缩状态，压缩状态下的隔垫12上的微孔36不易打开，使得支撑囊3不同腔室中的填充介质不易排出，起到加强支撑囊3对基板2和地铁隧道1稳定支撑的作用。

作为本发明的一种实施方式，所述支撑囊3的两侧均设置有导向板8；所述导向板8的上端固定焊接在基板2的侧面；所述底部板4的侧面固定焊接有固定板21；所述导向板8的下端活动穿过固定板21的上下表面设置；

工作时，导向板8阻挡在支撑囊3的侧面，使得支撑囊3内在添加填充介质并膨胀变形时朝向上下膨胀变形，保证了支撑囊3膨胀变形时向上抵触基板2和地铁隧道1，解决了支撑囊3膨胀变形方向不可控的弊端。

作为本发明的一种实施方式，所述底部板4的底部固定设置有竖向支撑板5；所述竖向支撑板5的底部固定设置有横向支撑板13；所述横向支撑板13和竖向支撑板5之间组成T字形结构；所述竖向支撑板5在底部板4的下表面分布有三组；中间一组所述竖向支撑板5下方的横向支撑板13位于两侧竖向支撑板5下方的横向支撑板13上方；

工作时，设置于底部板4底部的竖向支撑板5增加整体底部的受力面积，减缓整体的沉降现象，且三组横向支撑板13上下交错分布，将整体的重量均匀分布，进一步减缓整体的沉降现象。

作为本发明的一种实施方式，所述底部板4的内部设有空心槽14；所述底部板4的一侧设有多组连通空心槽14的第三接管22；第三接管22通过一号连接管9连通支撑囊3的内部；所述竖向支撑板5和横向支撑板13的内部设置有填充腔23；所述横向支撑板13内部的填充腔23中设置有两组对称的内活动板30；所述内活动板30的外圈固定设有与填充腔23内壁活动贴合并密封的第二密封圈31；两组所述内活动板30之间固定连接有弹簧29；两组所述内活动板30相互远离的一面均固定设置有活动支撑板15；所述横向支撑板13的两侧面均设置有通过孔28；所述活动支撑板15远离内活动板30的一端活动穿过通过孔28并伸出横向支撑板13；所述通过孔28的内壁上固定设置有活动贴合并密封在活动支撑板15外圈处的第一密封圈27；

工作时，添加单元19向支撑囊3的内部输入填充介质时，填充介质可依次通过支撑囊3、一号连接管9、第三接管22、空心槽14进入填充腔23中，不断进入填充腔23中的填充介质使得两组内活动板30相互远离运动，两组内活动板30相互远离时，横向支撑板13两侧的活动支撑板15插入横向支撑板13两侧的地底，以增加整体的受力面积，减缓整体的沉降，且根据实际需求可向填充腔23中输入足量的填充介质，以继续将活动支撑板15伸出横向支撑板13，持续增加整体的受力面积，减缓整体的沉降。

作为本发明的一种实施方式，所述横向支撑板13的表面远离竖向支撑板5的一端设置有连通填充腔23内外的矩形槽16；所述矩形槽16的两侧内壁上均连通设置有补充槽33；所述矩形槽16中设置有弹性金属板17；所述弹性金属板17的两端均活动伸入补充槽33的内部，且弹性金属板17伸入补充槽33内部的一端固定设置有活动贴合并和补充槽33之间保持密封的密封板32；

工作时，向填充腔23中输入填充介质时，活动支撑板15不断向横向支撑板13外侧移动，当活动支撑板15端部的内活动板30通过矩形槽16位置时，填充介质会挤压弹性金属板17朝外变形，弹性金属板17突出于横向支撑板13表面并竖直插入地底，增加整体横向的受力面积，减缓整体的横向偏移现象。

作为本发明的一种实施方式，所述底部板4的底部固定设置有注浆盒6；所述注浆盒6呈L字形板状结构活动穿过竖向支撑板5并设置于横向支撑板13的上方；所述注浆盒6的内部设置有注浆通道37；所述注浆通道37的上端贯穿底部板4的上表面；所述注浆盒6的底端上表面设有多组连通注浆通道37的注浆孔7；所述注浆盒6的上端内圈处固定设置有限位环24；所述注浆盒6的上端开口处通过螺纹密封有密封塞25；所述密封塞25的上端固定设有拉环26；

工作时，可取出支撑囊3，并在注浆通道37的端部连接有注浆设备，向注浆通道37中注浆，注浆时，注浆通道37中的浆液由注浆盒6上端的注浆孔7溢出并填充于横向支撑板13上方的土壤层中，以方便后续增加地铁隧道1底部土壤层的牢固性，减缓沉降现象。

本发明具体工作流程如下：

当监测单元34检测到地铁隧道1发现沉降现象时，添加单元19启动并向集中盒11的空腔中输入填充介质，填充介质依次经过第一接管18、二号连接管10、第二接管20进入支撑囊3中并使支撑囊3膨胀变形，将基板2顶起，减缓沉降，延长地铁隧道1使用寿命，不会出现沉降过度不可及时补救的现象，且支撑囊3膨胀变形时弹性支撑基板2以上的地铁隧道1，使得地铁隧道1在压迫支撑囊3时，支撑囊3具有反向的弹升作用传递给地铁隧道1，抵消地铁隧道1压迫支撑囊3产生的重力，减缓沉降现象，此装置不仅可监测地铁盾构施工过程中的沉降现象，且可减缓沉降现象；

监测单元34可使用位置传感器等装置，用于监测设备的位置变化；添加单元19可使用水泵、风机等装置，填充介质可选用水、空气等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。