CN108487218B - 建筑工程地基基础沉降监测系统 - Google Patents

Abstract

一种建筑工程地基基础沉降监测系统，包括：第一沉降管，其设置于第一监测点的地基钻孔内；第一沉降磁环，其套设于所述第一沉降管外；磁感应探头，其通过升降电缆与数据采集系统相连，用于确定地基沉降的空间信息；第二沉降管，其设置于第二监测点的地基钻孔内，由多根钢管以及PVC结合段组成；第二沉降磁环，其套设于所述第二沉降管外；磁感应时间探头，其固定于所述PVC结合段内侧，用于确定地基沉降的时间信息。

Description

建筑工程地基基础沉降监测系统

技术领域

本发明涉及基础工程的监测领域，尤其是涉及一种地基基础沉降监测系统。

现有技术

随着我国基本建设的发展，在软土地区兴建高层建筑、高速公路、桥梁等工程日益增加。若对软土特性认识不足，地基处理方法不当，技术控制不严，就会在工程建设中出现地基因失稳滑动而受到破坏，并且后期产生较大的沉降和差异沉降，引发引起上部结构的变形过大、从而导致上部结构开裂、倾斜、乃至倒塌。

引起地基不均匀沉降的主要原因有地基土的不均匀性、地基面积安全储备的不同、地基处理方法不当、建筑结构设计不当以及施工中存在的问题等，其中的任何一个都有可能导致地基不均匀沉降的发生。

现场土工监测对指导施工和保证工程质量具有重要的意义。在工程施工期间，一般都需要对基础沉降进行监测监控，以防出现较大不均匀沉降，且在出现不均匀沉降时及时采取相应的技术措施减少不均匀沉降的危害。

分层沉降磁环法是一种基础沉降监测方法，其根据地质情况在相应深度处沉降管和沉降磁环，使沉降磁环和地层同步沉降，用磁感应探头在沉降管内升降测量各沉降磁环的位置，根据各沉降磁环分别计算各地层的沉降量。现有技术中的分层层降监测系统通常采用上述方式，如CN201410582893.5，CN201510028193.6，CN201610835672.3，CN201610314335.X等发明专利。然而，通过该方法仅能够得到沉降磁环的空间信息，即在监测时沉降磁环的具体位置，而对于地层沉降的时间信息，例如想要确切的知道特定地层沉降5cm时的时间，现有技术方案无法给出解决方法。

为了解决上述问题，在先申请提出了一种改进的地基基础沉降监测系统，通过增加设置设置磁感应时间探头，能够对于基础层降的空间信息以及时间信息进行监测。但是其技术方案还存在如下缺陷：一方面，地基沉降过程缓慢，磁感应时间探头在沉降磁环沉降到附近时持续会感应到磁环信号，直到感应信号最大时确定磁环中心位置，导致增加数据采集系统以及数据分析系统的负荷；另一方面，使用PVC管作为沉降管，其刚度较小，与土体接触面积大，在沉降过程中会产生弯曲变形，对于监测结果产生影响。

发明内容

本发明提供一种建筑工程地基基础沉降监测系统，能够解决现有技术的上述问题。

作为本发明的一个方面，提供一种地基基础沉降监测系统，包括：第一沉降管，其设置于第一监测点的地基钻孔内；沉降磁环，其套设于所述第一沉降管外；磁感应探头，其通过升降电缆与数据采集系统相连，通过上下移动所述升降电缆能够将所述磁感应探头在所述第一沉降管内竖直上下移动，确定地基沉降的空间信息；第二沉降管，其设置于第二监测点的地基钻孔内；沉降磁环，其套设于所述第二沉降管外；磁感应时间探头，其固定于所述第二沉降管内壁的特定位置，用于确定地基沉降的时间信息；所述第二沉降管由多根钢管以及PVC结合段组成，所述钢管设置上下端部设置外螺纹，所述PVC结合段内表面设置与所述钢管对应的内螺纹；根据磁感应时间探头的位置设置所述PVC结合段的位置，使所述磁感应时间探头固定于所述PVC结合段内侧。

优选的，所述第一沉降管为PVC管。

优选的，所述第一监测点为一个或者多个。

优选的，所述第二监测点为一个或者多个。

优选的，还包数据分析系统，所述磁感应时间探头通过信号电缆与数据采集系统相连；所述数据分析系统根据数据采集系统获取的所述磁感应时间探头的感应信号，确定地基沉降的时间信息。

优选的，所述PVC结合段的高度为所述沉降磁环高度的3~5倍。

优选的，所述磁感应时间探头固定于所述PVC结合段内侧高度中点位置。

优选的，所述时间信息为沉降磁环沉降到特定位置所需的时间。

优选的，所述数据分析系统通过磁感应探头在第一沉降管内竖直上下移动采集的感应信息以及所述升降电缆的刻度，确定地基沉降的空间信息。

优选的，所述磁感应时间探头为涡流感应式传感器。

优选的，所述沉降磁环包括环形永磁体。

优选的，所述沉降磁环外周设置翼片，使其沉降磁环能够与周围土层共同沉降。

优选的，根据所述地基基础沉降监测需要在第二沉降管外设置多个沉降磁环，所述多个沉降磁环包括具有第一磁场强度的沉降磁环以及具有第二磁场强度的沉降磁环，所述具有第一磁场强度的沉降磁环与所述具有第二磁场强度的沉降磁环间隔设置，所述第一磁场强度与所述第二磁场强度大小不同，从而使所述磁感应时间探头在感应到具有第一磁场强度的沉降磁环的第一感应信号与以及感应到具有第二磁场强度的沉降磁环的第二感应信号的大小不同，所述数据分析系统根据所述磁感应时间探头的感应信号，确定地基沉降的时间信息。

优选的，所述数据分析系统以所述磁感应时间探头为起点，对于所述多个沉降磁环进行编号，位于所述磁感应探头上方的沉降磁环依次以正整数进行编号，位于所述磁感应探头下方的沉降磁环依次以负整数进行编号；在进行监测时，所述数据分析系统依次记录所述磁感应时间探头的感应信号强度以及时间，根据所述信号感应强度以及时间，确定地基沉降的时间信息。

优选的，所述数据分析系统通过如下步骤确定地基沉降的时间信息：（1）根据磁感应时间探头上方沉降磁环以及下方沉降磁环对应的编号，确定其对应的感应信号强度；（2）在磁感应时间探头监测到信号时，将监测到的磁感应时间探头的感应信号强度与第一感应信号强度以及第二感应信号强度比较，确定是磁感应时间探头上方沉降磁环沉降到磁感应时间探头还是磁感应时间探头下方沉降磁环隆起到磁感应时间探头，记录对应沉降磁环的编号以及感应时间；（3）根据磁感应时间探头相对于沉降磁环的位置，更新磁感应时间探头上方沉降磁环以及下方沉降磁环编号，返回步骤（1）。

附图说明

图1是本发明实施例的地基基础沉降监测系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。而且，应当理解，在此描述的各种各样的实施例的特征不互斥，并且能在各种各样的组合和换变过程中存在。

本发明实施例的地基基础沉降监测系统，用于在工程施工中的现场土工监测，参见图1，包括第一沉降管10，第一沉降磁环20，磁感应探头30，升降电缆40，数据采集系统50，数据分析系统60，第二沉降管70，第二沉降磁环80，磁感应时间探头90以及信号电缆100。

第一沉降管10，用于监测地基沉降的空间信息，其设置于第一监测点的地基钻孔内。第一监测点可以根据工程需要设置一个或者多个。第一沉降管10为PVC管，其外表面套设多个第一沉降磁环20。第一沉降磁环20可以根据监测需求，设置于基础的不同土层，也可以在同一土层设置多个第一沉降磁环20。第一沉降磁环20可以包括环形永磁体以及设置环形永磁体外周的翼片，使第一沉降磁环20能够与周围土层共同运动。设置环形永磁体外周的翼片可以是多片，例如3片或者4片。

磁感应探头30，其通过升降电缆40与数据采集系统50相连，通过上下移动升降电缆40能够将磁感应探头30在第一沉降管10内竖直上下移动。可以在升降电缆40上设置刻度，测量时测试人员将磁感应探头30放入沉降管，使磁感应探头6沿沉降管管身向下移动，当磁感应探头6感应到第一沉降磁环20的磁场时，根据升降电缆40的刻度确定各个沉降磁环20的竖直位置，从而确定地基沉降的空间信息。

第二沉降管70，其设置于第二监测点的地基钻孔内，用于监测地基沉降的时间信息。第二监测点可以根据工程需要设置一个或者多个。第二沉降管70由多根钢管71以及PVC结合段72组合成，钢管71设置上下端部设置外螺纹，PVC结合段72内表面设置与钢管71对应的内螺纹。通过钢管71与PVC结合段72的螺纹配合，可以将钢管71以及PVC结合段72组合成第二沉降管70。

第二沉降管70外表面套设多个第二沉降磁环80用于随着土体向下或者向上运动。第二沉降磁环80可以包括环形永磁体以及设置环形永磁体外周的翼片，使其沉降磁环80能够与周围土层共同运动。设置环形永磁体外周的翼片可以是多片，例如3片或者4片。

磁感应时间探头90，其固定于第二沉降管70内壁的特定位置，用于确定地基沉降的时间信息。磁感应时间探头90用于根据需要确定的土层的时间信息，固定于第二沉降管70内壁的特定位置。例如需要确定特定土层沉降5cm的时间，可以将磁感应时间探头90设置于位于的该特定土层的第二沉降磁环80的下方5cm的位置。进一步的，磁感应时间探头90还能够确定后续的第二沉降磁环80沉降到其位置的时间。

第二沉降管70的钢管71的长度根据磁感应时间探头90的位置设置，从而确定PVC结合段72的位置，使磁感应时间探头90固定于第二沉降管70中PVC结合段72内侧。优选的，PVC结合段72的高度为第二沉降磁环80高度的3~5倍。

磁感应时间探头90可以是涡流感应式传感器，通过信号电缆100与数据采集系统50相连，数据分析系统60根据数据采集系统50采集的磁感应时间探头90的感应数据，确定第二沉降磁环80沉降到磁感应时间探头90位置的时间，从而确定其对应的土层的地基沉降的时间信息。

由于地质作用以及施工影响等因素，地基基础在工程施工中还可以存在土层部分隆起的现象。此时，在磁感应时间探头90感应到第二沉降磁环80的信号时，将其确定位于其上方的第二沉降磁环80沉降到磁感应时间探头90的时间，会导致检测结果出错。优选的，可以将多个第二沉降磁环80设置为包括具有第一磁场强度的第二沉降磁环以及具有第二磁场强度的第二沉降磁环，其中具有第一磁场强度的第二沉降磁环与具有第二磁场强度的第二沉降磁环间隔设置，所述第一磁场强度与所述第二磁场强度大小不同，从而使磁感应时间探头90在感应到具有第一磁场强度的第二沉降磁环的第一感应信号与以及感应到具有第二磁场强度的第二沉降磁环的第二感应信号的大小不同。数据分析系统60根据磁感应时间探头90的感应信号，能够判断其是具有第一磁场强度的第二沉降磁环还是具有第二磁场强度的第二沉降磁环产生的感应信号，从而确定地基沉降的时间信息。

其中，数据分析系统60以磁感应时间探头90为起点，对于多个第二沉降磁环80进行编号，位于磁感应时间探头90上方的第二沉降磁环80依次以正整数进行编号，位于磁感应时间探头90下方的第二沉降磁环80依次以负整数进行编号；在进行监测时，数据分析系统60依次记录磁感应时间探头90的感应信号强度以及时间，根据信号感应强度以及时间，确定地基沉降的时间信息。具体的，数据分析系统60通过如下步骤确定地基沉降的时间信息：（1）根据磁感应时间探头90上方第二沉降磁环80以及下方第二沉降磁环80对应的编号，确定其对应的感应信号强度；（2）在磁感应时间探头90监测到信号时，将监测到的磁感应时间探头90的感应信号强度与第一感应信号强度以及第二感应信号强度比较，确定是感应时间探头上方90第二沉降磁环80沉降到磁感应时间探头90还是磁感应时间探头90下方第二沉降磁环80隆起到磁感应时间探头90，记录对应第二沉降磁环80的编号以及感应时间；（3）根据磁感应时间探头90相对于第二沉降磁环80的位置，更新磁感应时间探头90上方第二沉降磁环80以及下方第二沉降磁环80编号，返回步骤（1）。

本发明实施例相对于现有技术的技术效果在于：通过第二沉降管70结构以及磁感应时间探头90位置的设置，使磁感应时间探头90在钢管区域通过钢管的磁屏蔽作用使第二沉降磁环80只有在沉降到PVC结合段时，磁感应探头90才能够监测到磁感应信息，避免增加数据采集系统以及数据分析系统的负荷；同时，通过将第二沉降管70设置为钢管与PVC结合段的组合，降低了PVC管在结合过程中变形导致的对于监测结果的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (4)

1.一种地基基础沉降监测系统，包括：第一沉降管，其设置于第一监测点的地基钻孔内；沉降磁环，其套设于所述第一沉降管外；磁感应探头，其通过升降电缆与数据采集系统相连，通过上下移动所述升降电缆能够将所述磁感应探头在所述第一沉降管内竖直上下移动，确定地基沉降的空间信息；第二沉降管，其设置于第二监测点的地基钻孔内；沉降磁环，其套设于所述第二沉降管外；磁感应时间探头，其固定于所述第二沉降管内壁，用于确定地基沉降的时间信息；其特征在于：所述第二沉降管由多根钢管以及PVC结合段组成，所述钢管的上下端部设置外螺纹，所述PVC结合段内表面设置与所述钢管外螺纹对应的内螺纹；根据磁感应时间探头的位置设置所述PVC结合段的位置，使所述磁感应时间探头固定于所述PVC结合段内侧高度方向的中点位置；在第二沉降管外设置多个沉降磁环，所述多个沉降磁环包括具有第一磁场强度的沉降磁环以及具有第二磁场强度的沉降磁环，所述具有第一磁场强度的沉降磁环与所述具有第二磁场强度的沉降磁环间隔设置，所述第一磁场强度与所述第二磁场强度大小不同，从而使所述磁感应时间探头在感应到具有第一磁场强度的沉降磁环的第一感应信号与以及感应到具有第二磁场强度的沉降磁环的第二感应信号的大小不同，数据分析系统根据所述磁感应时间探头的感应信号，确定地基沉降的时间信息。

2.根据权利要求1所述的地基基础沉降监测系统，其特征在于：所述第一沉降管为PVC管。

3.根据权利要求2所述的地基基础沉降监测系统，其特征在于：所述第一监测点为一个或者多个。

4.根据权利要求3所述的地基基础沉降监测系统，其特征在于：所述第二监测点为一个或者多个。

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