一种施工扰动监测装置和系统的制作方法

1.本实用新型涉及施工扰动检测领域，特别涉及一种施工扰动监测装置和系统。


背景技术：

2.目前大多数顶管施工过程的研究都是借鉴盾构和隧道开挖的方法，而针对长距离顶管施工过程中引起周围土体扰动范围、施工周边环境稳定性等研究内容较少，目前大多数的研究方法和观测方式都局限于地面的土体位移，无法确定顶管施工引起的周围土体内部的变形及施工范围周边环境的稳定性。
3.因此，为了监测顶管，尤其是长距离顶管，在施工过程中其周围土体的稳定性，对施工过程中周围土质状态变化进行实时反馈成为目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，本实用新型旨在提供一种施工扰动监测装置和系统，用于解决现有技术中存在的上述问题。
5.本实用新型的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
6.一种施工扰动监测装置，用于顶管，所述装置包括：电磁波束变频整形模块，高频电磁波束发射和接收器、信号发送和接收模块和电源；
7.其中，所述高频电磁波束发射和接收器设置在所述装置的中部，所述电磁波束变频整形模块套设于所述高频电磁波束发射和接收器的外部，且所述电磁波束变频整形模块的输入端与所述高频电磁波束发射和接收器的发射端连接；
8.所述高频电磁波束发射和接收器的输出端连接所述信号发送和接收模块的输入端；
9.所述电源分别连接所述电磁波束变频整形模块、高频电磁波束发射和接收器及信号发送和接收模块。
10.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述施工扰动监测装置还包括防护缓冲垫片，所述防护缓冲垫片至少设置四个。
11.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述施工扰动监测装置还包括固定螺孔，所述固定螺孔至少设置四个。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述施工扰动监测装置还包括外壳。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电源采用低伏大容量蓄电池。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述所述防护缓冲垫片为具有一定厚度的橡胶缓冲材料。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述外壳为金属壳体。
16.本实用新型还提供了一种施工扰动监测系统，包括施工扰动监测装置、顶管和后台服务终端，所述施工扰动监测装置固定在所述顶管上，所述施工扰动监测装置与所述后台服务终端无线连接。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述后台服务终端包括后台接收器。
18.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每一节所述顶管中至少设置四个所述施工扰动监测装置，且对称固定在每一节所述顶管中部的内壁圆周上。
19.本实用新型的有益技术效果
20.本实用新型提供的实施例，施工扰动监测装置，用于顶管，所述装置包括：电磁波束变频整形模块，高频电磁波束发射和接收器、信号发送和接收模块及电源；其中，所述电磁波束变频整形模块与所述高频电磁波束发射和接收器连接；所述高频电磁波束发射和接收器连接所述信号发送和接收模块；所述电源分别连接所述电磁波束变频整形模块、高频电磁波束发射和接收器及信号发送和接收模块。本实用新型结构精巧，探测连续，操作便捷，实现对施工过程中周围土质状态变化的实时反馈，为工程的稳定性做出预报保障；可实现长距离顶管施工区域内地质扰动情况的精细化探测；并且安装便捷，实现了实时连续记录，节省了人工成本，提高现场的工作效率。
附图说明
21.以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中：
22.图1为本实用新型的实施例中的施工扰动监测装置的结构示意图；
23.图2为本实用新型的实施例中的施工扰动监测装置的左视图；
24.图3为本实用新型的实施例中的施工扰动监测装置在顶管内安装及工作横剖面示意图；
25.图4为本实用新型的实施例中的施工扰动监测装置在顶管内安装及工作纵剖面示意图。
26.图中：施工扰动监测装置1；电磁波束变频整形模块2；高频电磁波束发射和接收器3；螺孔4；防护缓冲垫片5；电源6。
具体实施方式
27.为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
28.如图1所示，本实用新型的施工扰动监测装置1，用于顶管上，包括：电磁波束变频整形模块2，高频电磁波束发射和接收器3、信号发射和接收模块和电源6；
29.其中，所述高频电磁波束发射和接收器3设置在所述装置的中部，所述电磁波束变频整形模块2套设于所述高频电磁波束发射和接收器3的外部，且所述电磁波束变频整形模块2的输入端与所述高频电磁波束发射和接收器3的发射端连接；
30.所述高频电磁波束发射和接收器3的输出端连接所述信号发送和接收模块的输入端；
31.所述电源6分别连接所述电磁波束变频整形模块2、高频电磁波束发射和接收器3及信号发送和接收模块，采用低伏大容量蓄电池，用于对施工扰动监测装置1整体进行电力供应。
32.电磁波束变频整形模块2包括输入端和输出端，高频电磁波束发射和接收器3包括发射端，用于发射高频电磁波；接收端，用于接收周围岩层、土层或岩石反射的电磁波；以及输出端，用于将反射的电磁波传送至信号发送和接收模块的输入端；信号发送和接收模块还设置存储器，用于存储接收的反射电磁波；及输出端，用于将存储器中存储的反射电磁波发射至后台服务终端。
33.由于在施工过程中会遇到各种不同地层,不同地层的岩层特性及地质特点也会各不相同,高频电磁波束发射和接收器3和所述电磁波束变频整形模块2设置在装置的中部位置，保证发射的高频电磁波向装置的周围均匀发射；高频电磁波束发射和接收器3通过发射端发射高频电磁波时，套设在其外部的所述电磁波束变频整形模块2的输入端接收其发射的高频电磁波，并根据不同探测区域的地层的岩层特性对高频电磁波进行调整以适应不同地层的需要，再通过电磁波束变频整形模块2的输出端向周围发射,实现最优探测效果。
34.所述高频电磁波束发射和接收器3，不仅可发射高频电磁波束, 还可同时接收反射的电磁波束,发射的电磁波束速度在33-212m/μs 之间。其中施工过程中探测区域所在地层中不同形态的土层和岩石对发射的电磁波束信号有反射作用，高频电磁波束发射和接收器3在发射电磁波束的同时在接收端还接收捕捉这些由岩石和土层反射回来的电磁波信号,并将反射的电磁波信号上传至信号发送和接收模块的输入端,信号发送和接收模块将这些反射电磁波信号数据接收并在存储器中存储,之后将存储的这些反射电磁波信号数据由信号发送和接收模块在输出端通过无线传输至后台服务终端的后台信号接收器上，由后台信号接收器对这些反射电磁波信号数据进行分析处理，生成关于不同地层的岩层或地质的图谱,基于图谱来判断施工过程探测区域周围环境的地质情况，从而将顶管施工工程扰动下的地质情况实时反映在后台服务终端处，供施工单位和相关人员参考。
35.优选地，所述施工扰动监测装置1还包括防护缓冲垫片5，所述防护缓冲垫片5至少设置四个，均匀分布在所述施工扰动监测装置1 的四周上，在施工扰动监测装置1被安装在顶管上时，防护缓冲垫片 5处于施工扰动监测装置1和顶管的管壁之间，起到缓冲作用，而且防护缓冲垫片5采用一定厚度的橡胶缓冲材料，防止因工程震动造成施工扰动监测装置1的损坏。
36.优选地，所述施工扰动监测装置1还包括固定螺孔4，所述固定螺孔4至少设置四个，均匀分布在所述施工扰动监测装置1的四周上，用于连接顶管使用，通过固定螺栓与固定螺孔4连接，将施工扰动监测装置1固定在顶管内壁管道上。
37.优选地，电磁波束变频整形模块2、高频电磁波束发射和接收器 3、固定螺孔4、信号发射装置及防护缓冲垫片5和电源6设置在金属外壳的壳体内集成，实现顶管施工环境周围地质的扰动探测效果。
38.优选地，本实用新型还提供一种施工扰动监测系统，包括数个施工扰动监测装置1、长距离顶管和后台服务终端，其中，长距离顶管为很多节顶管串联在一起的管道，数个施工扰动监测装置1固定在所述长距离顶管上，且每一所述施工扰动监测装置1均通过信号发送和接收模块与所述后台服务终端无线连接，所述后台服务终端包括后台信号接收器，具
体来说，每一节所述顶管中至少设置四个所述施工扰动监测装置1，且施工扰动监测装置1对称固定在每一节所述顶管中部的内壁圆周上，这种设置方式可以对施工过程中每一节顶管所在的周围土质进行实时检测，在有异常的情况下进行预报保障。
39.优选地，本实用新型还提供了施工扰动监测装置的实施方法，其包括步骤：
40.1).如图3、图4所示，在顶管施工工程扰动探测区域内，在每一节顶管中部垂直与水平方向各布置2个施工扰动监测装置1，实现对顶管四周的全方位探测；
41.2).将施工扰动监测装置1通过固定螺孔4和固定螺栓与顶管内壁相连，实现施工扰动监测装置1在顶管内的固定，将电磁波束变频整形模块2、高频电磁波束发射和接收器3、信号发送和接收模块及防护缓冲垫片5通过内部线相连，由电源6提供电力，施工扰动监测装置1连接成整体形式；
42.3).如图4所示，数个施工扰动监测装置1随着顶管的移动而不断移动，进而可实现对施工区域的整体实时监控；其中,图4中各施工扰动监测装置1相互独立，共同实现对所在顶管周围360
°
的实时地质监测。
43.4).施工扰动监测装置1采集的反射电磁波信号数据经信号发送和接收模块接收并存储后经无线传输上传至后台信号接收器，实现对整个工程扰动的实时监控。
44.上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本实用新型所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求书的保护范围内。