CN109083209A - 一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形监测方法 - Google Patents

一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形监测方法 Download PDF

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耿功巧
刘俊生
孙苗
曹菁菁
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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Abstract

本发明公开了一种基于无线倾角传感器的地下连续墙水平变形监测方法，包括多个无线倾角传感器；确定基坑支护结构水平变形监测断面；在每个基坑水平变形监测断面的开挖顶面设置基准点，在基坑开挖之前使用经纬仪测量地下连续墙基准点的初始水平位移值；在开挖之前把地下连续墙墙体在竖直方向上方向上分为若干个监测分段，分步在每个开挖工况之后暴露出来的每个监测分段中部布设一个无线倾角传感器；无线倾角传感器测量地下连续墙不同深度处相对于重力方向的倾斜角度，下标i表示第i个监测分段，可利用几何关系换算成相对于基准的水平位移；其中地下连续墙水平位移变化速率为，该用于地下连续墙水平变形监测方法系统简单、测量效率高且测量结果准确可靠。

Description

一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形监测 方法
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，具体涉及一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形监测方法。
背景技术
随着社会的发展，尤其是科学技术的进步，大大促进了社会生产力的飞速发展，人们的生活得到了很大的改善与提高；伴随着科学技术的进步，以及为了满足社会进步过程中对于建筑物建设的需求，诸多的地下深层建筑及地上的高楼如雨后春笋般迅速发展。
在现有的建筑施工过程中，现阶段测量深层水平位移监测采用的是在地下连续墙预埋或者在外围土体中埋设测斜管，并使用测斜仪进行测量，必须保证埋设就位的测斜管一对凹槽与基坑边缘垂直。一般情况下，传统的监测方法需要耗费大量的人力，更重要的是监测不连续，能实时监测在开挖过程中基坑变形，从而导致对突发情况的反应、处理以及预警能力大大下降。与传统的有线系统相比，无线传感器组成的系统无需布设线路，可大大提高工作效率，降低检测过程中管线的维护费用。在基坑开挖过程中，连续监测围护结构的水平位移能够掌握基坑在施工过程中的变形情况，进而优化施工工序、优化施工参数和预警作用。根据监测规范的要求，在基坑开挖期间监测频率一般达一天一次，如出现异常现象加密监测。分步监测能够很好的确定开挖过程中不同工况下基坑围护结构的变形性状。
因此，设计一种便于操作的地下连续墙墙体水平变形的监测方法，对于施工人员来说具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种测量效率高、结果准确的用于地下连续墙墙体水平变形监测的方法。
本发明的目的是这样实现的：
基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形监测方法包括以下步骤：
步骤一、确定基坑支护结构水平变形监测断面；
步骤二、在基坑开挖之前，在地下连续墙顶部确定基准点，安装一个无线倾角传感器，并根据经纬仪确定初始水平位移值X0；
步骤三、在开挖之前，将每个基坑支护结构水平变形监测断面在竖直方向上划分为若干个监测分段，分步在每个开挖工况之后暴露出来的每个监测分段布设一个无线倾角传感器；
步骤四、安装后的无线传感器节点进入到唤醒状态，读取倾角传感器的数据采用“请求- 应答”的方式，无线倾角传感器测量地下连续墙不同深度处相对于重力方向的倾斜角度θi，下标i表示第i个监测分段，水平位移监测断面的支护结构不存在侧向的扭转变形；
步骤五、求得第i段相对于基准的水平位移为在Y深度处绝对水平位移值为
步骤六、其中单测点T+t时刻的地下连续墙水平位移变化速率为式中Li为监测分段长度，θi(T)为T时刻第i分段的倾角数据，t为监测数据的时间间隔。
所述的基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平位移方法，在每个基坑水平变形监测断面上，第一次开挖过后在暴露的地下连续墙墙体竖直方向上安装无线倾角传感器，并进行网络组合，然后进行测量和数据传输；第二次开挖过后继续在暴露的地下连续墙体竖直方向上安装无线倾角传感器，向已有的网络中加入新的传感器节点，然后进行测量和数据传输，以此类推，直到开挖到底板。
所述的基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平位移方法，将地下连续墙墙体在竖直方向上分为若干个监测分段，在每个工况暴露出来的地下连续墙体上的监测分段布设无线传感倾角器，在计算中将监测分段视为刚体，即该分段支护结构上各点相对于重力方向具有相同的倾斜角度。
所述的基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平位移方法，在开挖过程中，第i个监测段的水平位移变化率为监测时间间隔为t，
积极有益效果：本发明提供的用于基坑地下连续墙水平变形的监测方法，解决了国内深基坑开挖过程中不能实时监测地下连续墙水平变形的问题。本发明提供的用于地下连续墙水平位移的监测方法，该方法布置灵活、使用方便、检测速度快、测量效率高，该监测方法为土木工程勘探实践提供有力的帮助。
附图说明
图1为本发明中无线倾角传感器布设示意图；
图中为：地下连续墙1、基坑2、无线倾角传感器3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种深部围护结构水平变形的监测方法作出进一步说明。
如图1所示，一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平位移监测方法包括以下步骤：
步骤一、确定基坑支护结构水平变形监测断面
步骤二、在基坑2开挖之前，在地下连续墙顶部确定基准点，安装一个无线倾角传感器 3，并根据经纬仪确定初始水平位移值X0；
步骤三、在开挖之前，将每个基坑支护结构水平变形监测断面在竖直方向上划分为若干个监测分段，分步在每个开挖工况之后暴露出来的每个监测分段布设一个无线倾角传感器3；
步骤四、无线倾角传感器3测量地下连续墙1不同深度处相对于重力方向的倾斜角度θi，下标i表示第i个监测分段，水平位移监测断面的支护结构不存在侧向的扭转变形；
步骤五、求得第i段相对于基准的水平位移为在Y深度处绝对水平位移值为
步骤六、其中单测点T+t时刻的地下连续墙水平位移变化速率为
式中Li为监测分段长度，θi(T)为T时刻第i分段的倾角
数据，t为监测数据的时间间隔，大大提高了预警效果。
本发明中，所述的监测分段取50cm，无线倾角传感器安装位置位于监测分段的中点处。
本发明中，所述的无线倾角传感器是由加速度计构成的静态三轴倾角传感器，选用YEI 公司的YEI-ISS三轴倾角传感器模块，测量范围±360°，精度达±0.1％，灵敏度±0.01mm/m，工作温度为-20℃～+50℃。传输采用Zigbee协议。
本发明中，在每个基坑水平变形监测断面上，第一次开挖过后在暴露的地下连续墙墙体竖直方向上安装无线倾角传感器，并进行测量；第二次开挖过后继续在暴露的地下连续墙体竖直方向上安装无线倾角传感器，并进行测量，以此类推，直到开挖到底板。
本发明中，将每个基坑支护结构水平位移监测断面在竖直方向上分为若干个监测分段，在每个工况暴露出来的地下连续墙体上的监测分段布设无线传感倾角器，在计算中将监测分段视为刚体，即该分段支护结构上各点相对于重力方向具有相同的倾斜角度θi。完成一阶段的布设后测试整个无线传感系统运行是否正常。
本发明中，无线倾角传感器测量得到的数据每个监测分段的倾斜角度θi，读取倾角传感器的数据时采用“请求-应答”的方式，及时传送到管理端，通过计算来获得深部变形监测结果。
本发明中，在开挖过程中，监测时间间隔为t，第i个监测段的水平位移变化率为
本发明对传统的地下连续墙水平位移监测方法进行了改进，合理设计了分布监测地下连续墙水平变形的监测方法，使得监测更快速、准确和稳定，测量效率高，能可靠地服务于岩土工程领域。
以上实施案例仅用于说明，本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在开挖之前，将每个基坑支护结构水平变形监测断面在竖直方向上划分为若干个监测分段；
步骤二、分步在每个开挖阶段结束后暴露出来的每个监测分段布设一个无线倾角传感器；
步骤三、无线倾角传感器测量地下连续墙不同深度处相对于重力方向的倾斜角度θi，下标i表示第i个监测分段，水平位移监测断面的支护结构不存在侧向的扭转变形；
步骤四、求得第i段相对于基准的水平位移为在Y深度处绝对水平位移值为
步骤五、其中单测点T+t时刻的地下连续墙水平位移变化速率为式中Li为监测分段长度，θi(T)为T时刻第i分段的倾角数据，t为监测数据的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形方法，其特征在于：在每个基坑水平变形监测断面上，第一次开挖过后在暴露的地下连续墙墙体竖直方向上安装无线倾角传感器，并进行测量；第二次开挖过后继续在暴露的地下连续墙体竖直方向上安装无线倾角传感器，并进行测量，以此类推，直到开挖到底板。
3.根据权利要求2所述的一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形方法，其特征在于：将每个基坑支护结构水平位移监测断面在竖直方向上分为若干个监测分段，在每个工况暴露出来的地下连续墙体上的监测分段布设无线传感倾角器，在计算中将监测分段视为刚体，即该分段支护结构上各点相对于重力方向具有相同的倾斜角度。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线倾角传感器的地下连续墙墙体水平变形方法，其特征在于：在开挖过程中，监测时间间隔为t，第i个监测段的水平变形变化率为
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