CN106284445A - 土木工程基坑施工过程监测装置以及监测方法 - Google Patents

Abstract

一种土木工程基坑施工过程监测装置以及监测方法，通过在检测点上设置具有监测目标，通过基坑外的全站仪观测监测目标的棱镜位置，从而监测基坑坑底土体隆起变形量。其中，通过监测目标的双棱镜设置，避免在基坑内的监测目标倾斜导致的对于测量的影响，提高基坑变形测量结果的精确性。

Description

土木工程基坑施工过程监测装置以及监测方法

技术领域

本发明涉及基坑施工过程基础的勘探，尤其是涉及土木工程中基坑变形的监测装置以及监测方法。

背景技术

基坑是房屋建筑、市政工程或者地下建筑物在施工时需要开挖的的坑。为了保证基坑施工、主体地下结构的安全与周围环境不受损害，需要进行基坑支护、降水和开挖，并且进行相应的堪查、设计、施工和监测，这项系统的综合性工程称之为基坑工程。

基坑工程是面对各种各样的地基土和复杂的环境条件进行施工作业，其存在诸如外力不确定性、变形不确定性、土性不确定性和一些偶然变化所引起的不确定因素。随着国民经济、基础建设和城市规划的发展，土地越显珍贵，各种地下建筑越来越多、越来越深、越来越复杂，因而基坑施工技术在这个发展过程中也得到了极大的推广和普及，但是各种安全问题也经常出现。所以如何保证基坑施工的安全就显得更加重要了。

基坑工程是一门实践性很强的实践科学,由于土体性质的复杂多变性和各种计算模型的局限性,很多基坑工程的理论计算结果与实测数据往往有较大差异。根据上述情况，在工程设计阶段就准确无误地预测基坑工程支护结构和周围土体在施工过程中的变化是不现实的，施工过程中如果出现异常，且这种变化又没有被及时发现并任其发展，后果将不堪设想。

因此，对于大型复杂工程，原型监测是保证基坑工程的关键。为了保证各种基坑施工的安全性和可预见性，除了安全合理的基坑支护设计方案外，针对实际情况制订相应的监测方案和措施也非常重要。通过对监测资料的总结和分析，优化深基坑支护设计方案，并在整个施工过程中进行指导和监督，以保证施工安全。

基坑监测的内容包括坑底回弹监测、裂缝监测、土压力监测、孔隙水压力监测、地下水位监测等。其中,对于坑底回弹的竖向隆起位移监测通常采用静力水准法或者激光测距法。但是，现有的这些方法只能够确定相对隆起，而无法确定检测点的绝对隆起。

现有技术中，201310324728.5的发明专利提出了一种基坑坑底土体隆起的监测方法，其通过在检测点上设置棱镜的升降装置，通过基坑外的全站仪观测棱镜位置，从而监测基坑坑底土体隆起变形量。该发明中是将棱镜位置的变化量作为基坑坑底变形的测量值，但是由于棱镜设置于坑底隆起位置，坑底地面隆起可能导致棱镜升降装置倾斜，从而该棱镜位置的变化无法准确反应基坑坑底的变形量；另一方面，需要在坑底的各个检测点设置棱镜，使用全站仪进行多次测量。

发明内容

本发明提供了一种基坑施工过程监测装置以及监测方法，能够解决现有技术中的上述缺陷，准确测量基坑坑底的变形值。

作为本发明的一个方面，提供了一种基坑施工过程监测装置，包括：监测目标以及全站仪；所述监测目标包括基座、调节杆、第一棱镜、第二棱镜；所述基座用于放置在基坑坑底隆起的检测点位置；所述调节杆固定于所述基座上，其自身长度能够调节；所述全站仪能够通过对于基坑内的棱镜进行测量，确定其高度；其特征在于：所述调节杆包括可伸缩杆和长度固定杆，所述长度固定杆位于所述伸缩杆上方；所述长度固定杆设置两个固定点，其中第一固定点设置于其顶部，第二固定点设置于第一固定点下方；所述第一固定点用于固定所述第一棱镜，所述第二固定点用于固定所述第二棱镜；所述长度固定杆上设置有第一刻度，所述可伸缩杆设置有第二刻度；在检测时，通过全站仪分别检测所述第一棱镜和所述第二棱镜的高度，通过所述第一刻度确定所述第一固定点和第二固定点之间的杆长度，通过所述第二刻度确定可伸缩杆的长度；通过所述第一棱镜和第二棱镜的高度、所述第一固定点和第二固定点之间的杆长度、所述可伸缩杆的长度、以及所述长度固定杆的长度，确定所述检测点的高度，从而确定基坑坑底的隆起变形数据。

优选的，所述全站仪设置于基坑外的工作点。

优选的，所述长度固定杆设置滑轨，所述第二固定点通过滑轨可滑动地设置于第一固定点下方。

优选的，在每次检测前，通过滑轨将第二固定点的位置滑动至全站仪视野的下沿。

优选的，所述监测目标设置于基坑中央，在基坑中央周围设置多个检测点，在各个检测点埋设标志杆。

优选的，在确定监测目标所在的基坑中央的高度后，通过其他检测点的标志杆与基坑中央的高度差，确定其他检测点的隆起高度。

优选的，在不受基坑影响的位置设置基准点，所述全站仪在测量前先通过基准点对其本身的位置座标进行校正。

作为本发明的另外一个方面，提供一种上述基坑施工过程监测装置的监测方法，包括如下步骤：1）在基坑中央设置监测目标；2）在基坑中央周围设置多个检测点，在各个检测点埋设标志杆；3）在不受基坑影响的位置设置基准点；4）每次测量前，全站仪通过先通过基准点对其本身的位置座标进行校正；（5）调整可伸缩杆的长度，使第一棱镜和第二棱镜位于全站仪的视野里；（6）通过全站仪确定第一棱镜和所述第二棱镜的高度；（7）通过所述第一刻度确定所述第一固定点和第二固定点之间的杆长度，通过所述第二刻度确定可伸缩杆的长度；（8）通过第一棱镜和第二棱镜的高度、第一固定点和第二固定点之间的杆长度、可伸缩杆的长度、以及长度固定杆的长度，确定基坑中央的检测点的高度；（9）通过其他检测点的标志杆与基坑中央检测点的高度差，确定其他检测点的隆起高度；（10）根据测量的所有检测点的测量高度与其初始高度的高度差，确定基坑坑底的所有检测点的变形数据；（11）记录测量的变形数据，对其进行监控，在变形数据超过阈值时进行报警。

优选的，所述步骤（8）中，通过下式确定基坑中央的检测点的高度H：H＝H2-(H1-H2)(L2+L3)/L1；其中H1为第一棱镜的高度、H2为第二棱镜的高度，L1为第一固定点和第二固定点之间的杆长度，L2为第二固定点和基座之间杆长度，L3为基座长度；其中，L2＝L_伸+L_固－L1，其中L_伸为可伸缩杆的实时长度，L_固为长度固定杆长度。

优选的，所述步骤（9）中，通过几何水准测量法，确定其他检测点的标志杆与基坑中央检测点的高度差。

优选的，所述步骤（5）中，在确定了第一固定点的位置后，通过滑轨将第二固定点的位置滑动至全站仪视野的下沿。

优选的，还包括记录各次测量时的开挖深度，计算隆起量差值与开挖深度差值之间的比值，当其超过特定阈值时，进行报警。

附图说明

图1是本发明实施例的基坑施工过程监测装置的监测目标示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。

本发明实施例的基坑施工过程监测装置，包括设置于基坑内的监测目标以及设置于基坑外的全站仪。其中，参见图1，基坑内的监测目标包括基座1、调节杆2、第一棱镜3以及第二棱镜4。基座1用于放置在基坑坑底隆起的检测点位置，可以是三角架或者圆盘底座。

调节杆2固定于基座1上，包括可伸缩杆21以及长度固定杆22。可伸缩杆21位于长度固定杆22的下方，其底部与基座固定，外表面设置外螺纹。长度固定杆22位于可伸缩杆21上方，其为中空结构，内壁设置与可伸缩杆21对应的内螺纹。通过顺时针或者逆时针旋转长度固定杆22，能够改变可伸缩杆21的长度。

长度固定杆22设置两个固定点，其中第一固定点设置于其顶部，第二固定点设置于第一固定点下方。第一固定点用于固定第一棱镜3，第二固定点用于固定第二棱镜4。长度固定杆22上设置有第一刻度，可伸缩杆21设置有第二刻度。

全站仪设置于基坑外的工作点，通过全站仪能够测量在其视野内的棱镜的高度。在不受基坑影响的建筑物位置设置基准点，全站仪在测量前先通过基准点对其本身的位置座标进行校正。

在检测时，监测目标设置于基坑坑底中央的检测点，通过全站仪分别检测第一棱镜3和第二棱镜4的高度，通过长度固定杆22上的第一刻度确定第一固定点和第二固定点之间的杆长度，通过可伸缩杆21上的第二刻度确定可伸缩杆21的实时长度。通过第一棱镜3和第二棱镜4的高度、第一固定点和第二固定点之间的杆长度、可伸缩杆21的实时长度、以及长度固定杆22的长度，确定检测点的高度，从而确定基坑坑底的隆起变形数据。具体的，通过下式确定基坑中央的检测点的高度H：H＝H2-(H1-H2)(L2+L3)/L1；其中H1为全站仪检测的第一棱镜3的高度、H2为全站仪检测的第二棱镜4的高度，L1为第一固定点和第二固定点之间的杆长度，L2为第二固定点和基座之间杆长度，L3为基座长度；其中，L2＝L_伸+L_固－L1，其中L_伸为可伸缩杆21的实时长度，L_固为长度固定杆22的长度。

通过本发明上述实施例的设置，能够避免在基坑内的监测目标倾斜导致的对于测量的影响，提高测量结果的精确性。优选的，可以在长度固定杆22设置滑轨23，第二固定点通过滑轨可滑动地设置于第一固定点下方，每次检测前，在确定了第一固定点的位置后，通过滑轨23将第二固定点的位置滑动至全站仪视野的下沿，从而尽可能的拉长第一固定点和第二固定点之间的距离，使测量的结果更加精确。

本发明实施例的基坑施工过程监测装置的监测方法，包括如下步骤：1）在基坑中央设置监测目标；2）在基坑中央周围设置多个检测点，在各个检测点埋设标志杆；3）在不受基坑影响的位置设置基准点；4）每次测量前，全站仪通过先通过基准点对其本身的位置座标进行校正；（5）调整可伸缩杆21的长度，使第一棱镜3和第二棱镜4位于全站仪的视野里；（6）通过全站仪确定第一棱镜3和第二棱镜4的高度；（7）通过第一刻度确定第一固定点和第二固定点之间的杆长度，通过第二刻度确定可伸缩杆21的长度；（8）通过第一棱镜3和第二棱镜4的高度、第一固定点和第二固定点之间的杆长度、可伸缩杆21的长度、以及长度固定杆22的长度，确定基坑中央的检测点的高度；（9）通过其他检测点的标志杆与基坑中央检测点的高度差，确定其他检测点的隆起高度；（10）根据测量的所有检测点的测量高度与其初始高度的高度差，确定基坑坑底的所有检测点的变形数据；（11）记录测量的变形数据，对其进行监控，在变形数据超过阈值时进行报警。优选的，在步骤（11）中还包括记录各次测量时的开挖深度，计算隆起量差值与开挖深度差值之间的比值，当其超过特定阈值时，进行报警。

本发明中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基坑施工过程监测装置，包括：包括监测目标以及全站仪；所述监测目标包括基座、调节杆、第一棱镜、第二棱镜；所述基座用于放置在基坑坑底隆起的检测点位置；所述调节杆固定于所述基座上，其自身长度能够调节；所述全站仪能够通过对于基坑内的棱镜进行测量，确定其高度；其特征在于：所述调节杆包括可伸缩杆和长度固定杆，所述长度固定杆位于所述伸缩杆上方；所述长度固定杆设置两个固定点，其中第一固定点设置于其顶部，第二固定点设置于第一固定点下方；所述第一固定点用于固定所述第一棱镜，所述第二固定点用于固定所述第二棱镜；所述长度固定杆上设置有第一刻度，所述可伸缩杆设置有第二刻度；在检测时，通过全站仪分别检测所述第一棱镜和所述第二棱镜的高度，通过所述第一刻度确定所述第一固定点和第二固定点之间的杆长度，通过所述第二刻度确定可伸缩杆的长度；通过所述第一棱镜和第二棱镜的高度、所述第一固定点和第二固定点之间的杆长度、所述可伸缩杆的长度、以及所述长度固定杆的长度，确定所述检测点的高度，从而确定基坑坑底的隆起变形数据。

2.根据权利要求1所述的基坑施工过程监测装置，其特征在于：所述全站仪设置于基坑外的工作点。

3.根据权利要求2所述的基坑施工过程监测装置，其特征在于：所述监测目标设置于基坑中央，在基坑中央周围设置多个检测点，在各个检测点埋设标志杆。

4.根据权利要求3所述的基坑施工过程监测装置，其特征在于：在确定监测目标所在的基坑中央的高度后，通过其他检测点的标志杆与基坑中央的高度差，确定其他检测点的隆起高度。

5.根据权利要求4所述的基坑施工过程监测装置，其特征在于：在不受基坑影响的位置设置基准点，所述全站仪在测量前先通过基准点对其本身的位置座标进行校正。

6.根据权利要求5所述的基坑施工过程监测装置，其特征在于：在检测时，对于第一刻度和第二刻度做温度、尺长的校正。

7.一种权利要求1－6所述的基坑施工过程监测装置的监测方法，包括如下步骤：1）在基坑中央设置监测目标；2）在基坑中央周围设置多个检测点，在各个检测点埋设标志杆；3）在不受基坑影响的位置设置基准点；4）每次测量前，全站仪通过先通过基准点对其本身的位置座标进行校正；（5）调整可伸缩杆的长度，使第一棱镜和第二棱镜位于全站仪的视野里；（6）通过全站仪确定第一棱镜和所述第二棱镜的高度；（7）通过所述第一刻度确定所述第一固定点和第二固定点之间的杆长度，通过所述第二刻度确定可伸缩杆的长度；（8）通过第一棱镜和第二棱镜的高度、第一固定点和第二固定点之间的杆长度、可伸缩杆的长度、以及长度固定杆的长度，确定基坑中央的检测点的高度；（9）通过其他检测点的标志杆与基坑中央检测点的高度差，确定其他检测点的隆起高度；（10）根据测量的所有检测点的测量高度与其初始高度的高度差，确定基坑坑底的所有检测点的变形数据；（11）记录测量的变形数据，对其进行监控，在变形数据超过阈值时进行报警。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（8）中，通过下式确定基坑中央的检测点的高度H：H＝H2-(H1-H2)(L2+L3)/L1；其中H1为第一棱镜的高度、H2为第二棱镜的高度，L1为第一固定点和第二固定点之间的杆长度，L2为第二固定点和基座之间杆长度，L3为基座长度；其中，L2＝L_伸+L_固－L1，其中L_伸为可伸缩杆的实时长度，L_固为长度固定杆长度。

9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于：所述步骤（9）中，通过几何水准测量法，确定其他检测点的标志杆与基坑中央检测点的高度差。