CN109113109A - 地下连续墙监测系统和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地下连续墙监测系统，所述地下连续墙包括多段钢筋笼以及浇筑钢筋笼形成的钢筋混凝土墙体，所述监测系统包括安装在每段所述钢筋笼对应墙体的至少一侧面的至少二个监测设备，信号发射设备和信号接收设备和信号处理设备；所述监测设备用于获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号；所述信号发射设备用于接收坐标信号并发射；所述信号接收设备用于接收所述坐标信号给所述信号处理设备；所述信号处理设备用于对坐标信号进行处理和分析，以判断地下连续墙的位置是否发生偏移能准确和及时地监测到地下墙体是否倾斜，减少地下墙体因倾斜而发生地下水渗漏和水土流失的风险。

Description

地下连续墙监测系统和监测方法

技术领域

本发明涉及地下连续墙施工领域，尤其涉及一种地下连续墙监测系统和监测方法。

背景技术

地下连续墙可以作为截水、防渗漏、承重的结构。施工时，在地面上采用一种挖槽机械，开挖出一条狭长的深槽。在槽内吊放钢筋笼，然后灌筑混凝土筑成一个槽段。如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁。地下连续墙适用于建筑物基坑、各种深基础和桩基、水利水电、和环保工程的防渗墙。

但是在施工过程中连续墙可能会出现偏离，在施工完成之后，也可能会随着基坑开挖等各种因素而发生偏移，地下连续墙的偏移会导致地下水渗漏和水土流失，造成基坑塌陷等事故，因此，对地下连续墙位置是否偏移的监控对于工程安全十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下连续墙监测系统和监测方法，用于监测地下连续墙体在施工过程中和施工后的位置是否发生偏移，减少地下水渗漏和水土流失的风险。

为了达到上述目的，本发明提供了一种地下连续墙监测系统，所述地下连续墙，包括多段钢筋笼以及浇筑钢筋笼形成的钢筋混凝土墙体，所述监测系统包括安装在每段所述钢筋笼对应墙体的至少一侧面的至少二个监测设备，还包括信号发射设备和信号接收设备和信号处理设备；

所述监测设备，用于获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号；

所述信号发射设备用于接收所述监测设备获取的钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号并发射；

所述信号接收设备用于接收所述信号发射设备发射的钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号给所述信号处理设备；

所述信号处理设备用于对钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号进行处理和分析，获得地下连续墙在施工过程中和/或施工后的姿态坐标信息，以判断地下连续墙的位置是否发生偏移。

可选的，在所述的倾斜度监测系统中，所述多段钢筋笼从下至上对接安装，每段钢筋笼对应钢筋混凝土墙体的一个侧面安装二个所述监测设备，二个监测设备分别设置于每段钢筋笼的一边的上下边角，每段钢筋笼对应钢筋混凝土墙体的另一个面安装二个监测设备，二个监测设备分别设置于每段钢筋笼的另一边的上下边角。

可选的，在所述的倾斜度监测系统中，所述监测设备的结构包括：第一通信接口模块、第一电源模块、第一控制器模块、加速度传感器以及倾角传感器，所述加速度传感器和所述倾角传感器用于分别获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号。

可选的，在所述的倾斜度监测系统中，在待形成钢筋混凝土墙体的至少一侧面对应每段所述钢筋笼的上端和下端分别安装二个监测设备。

可选的，在所述的倾斜度监测系统中，所述信号发射设备的结构包括：第二通信接口模块、第二电源模块、第二控制器模块以及无线发送模块。

可选的，在所述的倾斜度监测系统中，所述信号接收设备的结构包括：USB接口、第三电源模块、第三控制器模块以及无线接收模块。

可选的，在所述的倾斜度监测系统中，所述监测设备和所述信号发射设备，以及所述信号发射设备和信号接收设备通过有线或者无线方式连接，所述信号发射设备延伸设置于地面上。

可选的，在所述的倾斜度监测系统中，所述信号接收设备通过支架安装在钢筋笼上。

本发明还提供了一种，监测方法，所述监测方法包括：

在每段钢筋笼的安装至少四个监测设备，对应待形成的钢筋混凝土墙体的一个侧面的钢筋笼上下各有一个设备；

吊装多段钢筋笼，并浇筑钢筋笼形成的钢筋混凝土墙体；

在混凝土墙体外安装信号发射设备、信号接收设备和信号处理设备；

所述监测设备获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号；

所述信号发射设备发射所述坐标信号给所述信号接收设备；

所述信号接收设备传输所述坐标信号给所述信号处理设备；

所述信号处理设备对所述坐标信号进行处理和分析，获得地下连续墙在施工过程中和/或施工后的坐标姿态信息，以判断地下连续墙的位置是否发生偏移。

可选的，在所述的倾斜度监测方法中，在钢筋笼吊装之前校准所述监测设备。

在本发明提供的地下连续墙监测系统和监测方法中，通过监测设备实时监测墙体的倾斜度，并获取多个数据，信号处理设备对多个数据进行处理并分析出地下墙体的倾斜度，能准确和及时地监测到地下连续墙体是否倾斜，减少地下连续墙体因倾斜而发生地下水渗漏和水土流失的风险。

附图说明

图1是本发明实施例的地下连续墙监测系统的结构示意图；

图2至图3是本发明实施例的地下连续墙监测系统的监测设备安装位置的结构示意图；

图4是本发明实施例的地下连续墙监测系统的监测设备的结构示意图；

图5是本发明实施例的地下连续墙监测系统的信号发射设备的结构示意图；

图6是本发明实施例的地下连续墙监测系统的信号接收设备的结构示意图；

其中：110-监测设备、120-信号发送设备、130-信号接收设备、140-信号处理设备、150-钢筋笼、160-混凝土墙体。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参照图1至图6，本发明提供了一种地下连续墙监测系统，所述地下连续墙，包括多段钢筋笼150以及浇筑钢筋笼形成的钢筋混凝土墙体160，所述监测系统包括安装在每个所述钢筋笼150对应墙体160的至少一侧面的至少二个监测设备110，信号发射设备120和信号接收设备130和信号处理设备140；

所述监测设备110，用于获取钢筋笼150和/或钢筋混凝土墙体160在施工过程中和/或施工后的坐标信号；

所述信号发射设备120用于接收所述监测设备110获取的钢筋笼150和/或钢筋混凝土墙体160在施工过程中和/或施工后的坐标信号并发射；

所述信号接收设备130用于接收所述信号发射设备120发射的钢筋笼150和/或钢筋混凝土墙体160在施工过程中和/或施工后的坐标信号给所述信号处理设备140；

所述信号处理设备140用于对钢筋笼150和/或钢筋混凝土墙体160在施工过程中和/或施工后的坐标信号进行处理和分析，获得地下连续墙在施工过程中和/或施工后的姿态坐标信息，以判断地下连续墙的位置是否发生偏移。

本实施例中，所述倾斜度监测系统用于监测地下连续墙体的倾斜度。地下连续墙体在施工过程中可能会出现偏移，在施工完成后，也可能会随着地质沉降等各种因素而发生偏移，地下连续墙体的偏移可能导致地下水渗透、泄漏，甚至基坑塌陷等事故，因此，地下连续墙体的倾斜度监控对于工程安全十分重要。

本实施例中，所述多段钢筋笼150从下至上对接安装，每段钢筋笼150对应钢筋混凝土墙体160的一个侧面安装二个所述监测设备110，二个监测设备110分别设置于每段钢筋笼150的一边的上下边角，每段钢筋笼150对应钢筋混凝土墙体160的另一个面安装二个监测设备110，二个监测设备110分别设置于每段钢筋笼150的另一边的上下边角。钢筋笼150位于钢筋混凝土墙体内，钢筋笼150用于提升地下连续墙体的强度，地下连续墙体的倾斜度与钢筋笼的倾斜度相同。如果钢筋笼150的没有倾斜，在其基础上形成的地下连续墙体在理论情况下也不会倾斜，则出现地下渗透等工程安全问题的几率就会减少。例如，地下连续墙体分为三幅钢筋混凝土墙体160，每幅钢筋混凝土墙体160的深度为120m，每幅钢筋混凝土墙体160可以选用三段钢筋笼150，三段钢筋笼150从下至上对接。四个监测设备110安装在钢筋笼150纵截面的四个角落上，具体的安装方式是，可以在钢筋笼上焊接一个不锈钢支架，监测设备110通过四个螺钉固定在支架上。

具体的，每个钢筋笼150上共有四个监测设备110，每幅混凝土墙体共有十二个监测设备110，每幅混凝土墙体的一侧面对应有六个监测设备110，六个监测设备110之间通过有线连接，并且最终与位于六个监测设备110上方的信号发射设备120有线连接，所述信号发射设备120延伸设置于地面上。每幅混凝土墙体的另一侧面对应的六个监测设备110也通过有线连接并且最终与位于六个监测设备110上方的另一个信号发射设备120有线连接。一幅混凝土墙体160共十二个监测设备110，配二个信号发射设备120，二个信号发射设备120又通过无线连接到信号接收设备130。

本实施例中，所述监测设备110的结构包括：第一通信接口模块、第一电源模块、第一控制器模块、加速度传感器以及倾角传感器。第一通信模块主要用于通信，第一电源模块用于提供电源，第一控制器模块可以选择MCU微控制处理器。由于地球重力加速度方向垂直地面向下，利用三轴加速度传感器，监测X、Y、Z三个轴上的加速度分量值，与重力加速度利用三角函数关系计算得出敏感轴和垂直地面的重力加速度方向的夹角从而可以得到钢筋笼相对地心重力加速度方向的倾角值。为了采集更丰富的实验数据样本，本项目还采用了倾角传感器来采集地下连续墙的倾斜角度变化，倾角传感器利用内部MEMS(微电子机械系统)敏感单元，监测倾角传感器相对于水平面在X、Y两个方向上的倾斜角度值。至少其中一种传感器获得的其所在的钢筋笼的姿态坐标超出了一定的值，就可以判断地下墙发生了倾斜。

本实施例中，所述加速度传感器和所述倾角传感器用于分别获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号。具体的，加速度传感器获取加速度传感器的XYZ三个方向的旋转角值，转化成加速度传感器所在钢筋笼的位置的姿态坐标；倾角传感器获取倾角传感器的倾角角度，转化成所述倾角传感器所在的钢筋笼的姿态坐标，参照图3，每幅墙的一侧有6个倾角传感器(监测设备)，选取地下墙的一侧的最高点为参考点，每个倾角传感器到参考点的距离是固定并且已知的，地下墙的高度H已知，如果地下墙偏移θ，每个倾角传感器会获得一个在水平面上的X轴和Y轴上偏移的角度，就可以转化成每一个倾角传感器所在的位置。

本实施例中，所述信号发射设备120的结构包括：第二通信接口模块、第二电源模块、第二控制器模块以及无线发送模块。第二通信接口模块可以选用RS-485通信接口，与监测设备110的通信接口模块进行通信，第二电源管理用于提供信号发射设备120各个模块的电压，第二控制器模块对信号发射设备120的其他模块进行管理和控制，无线发送模块可以与信号接收设备130进行无线通信。

本实施例中，所述信号接收设备130的结构包括：USB接口(通用串行总线接口)、第三电源模块、第三控制器模块以及无线接收模块。所述信号接收设备130具有无线接入能力，可以与超过1km范围的信号发射设备120进行有效的无线通信。所述信号接收设备130接收到信号后，将信号传输给所述信号处理设备140进行分析和处理，所述信号处理设备140可以选用计算机。信号接收设备130可以通过USB接口与计算机连接，计算机可以处理和分析多个数据。

本实施例中，所述监测设备和所述信号发射设备，以及所述信号发射设备和信号接收设备通过有线或者无线方式连接，所述信号发射设备延伸设置于地面上。监测设备110和所述信号发射设备120，监测设备110与信号发射设备120均通过RS-485总线方式有线连接方式；信号发射设备120和所述信号接收设备130无线连接。

相应地，本发明还提供了一种地下连续墙监测系统的监测方法，包括：

在每段钢筋笼150的安装至少四个监测设备110，对应待形成的钢筋混凝土墙体的一个侧面的钢筋笼150上下各有一个设备110(待形成的钢筋混凝土墙体有两个侧面，则每段钢筋笼150的安装至少四个监测设备110)；

吊装多段钢筋笼150，并浇筑钢筋笼150形成的钢筋混凝土墙体160；

在混凝土墙体160外安装信号发射设备120、信号接收设备130和信号处理设备140；

所述监测设备获取钢筋笼150和/或钢筋混凝土墙体160在施工过程中和/或施工后的坐标信号；

所述信号发射设备120发射坐标信号给所述接收设备130；

所述接收设备130发送坐标信号给所述信号处理设备140；

所述信号处理设备140对所述坐标信号进行处理和分析，获得地下连续墙在施工过程中和/或施工后的坐标姿态信息，以判断地下连续墙的位置是否发生偏移。

本实施例中，在钢筋笼吊装之前校准所述监测设备110，校准监测设备的方法包括：测量并记录监测设备的初始值。具体的，在每个钢筋笼150上安装4个监测设备110，将钢筋笼150沉放到将要浇筑的地下墙体的槽内，在沉放到槽底之前并且钢筋笼处于自然下垂的情况，测量一组4个监测设备初始值(包括加速度传感器和倾角传感器分别获得的初始值)，在地下墙体浇筑过程中或浇筑完成后的一段时间内监测设备110采集到的数据(包括加速度传感器和倾角传感器分别获得的的数据)与初始值的差值就是地下墙体的实际倾斜度。

本实施例中，当所述信号处理设备140判断地下连续墙偏移时，对所述地下墙体进行补修。具体的，钢筋笼150吊入完毕，所有校准操作完成之后，进行一次测量；混凝土浇注完毕，但还未固化时刻，进行一次测量；混凝土浇注完毕后24小时左右，混凝土达到初步固化程度时，进行一次测量。如果测量结果(坐标)变化与初始值相比变化较大(变化值超出阈值，阈值为发明人通过实验或经验获取)，则及时纠正地下墙体的浇注方向。而在地下墙体浇注完成后的长期监测中，若监测设备110的测量结果变化不大，则说明地下连续墙姿态正常；若测量结果出现较大变化(变化值超出阈值)，则能指示地下连接墙发生了倾斜或偏移异常，可能需要对地下墙体进行修补。而监测设备110测量到的数据是加速度传感器和倾角传感器分别测得的数据，同样，信号处理设备140分别对加速度传感器和倾角传感器获得的数据进行分析，如果两组数据同时超过了阈值，则判断地下墙体已经倾斜，可以选择对地下墙体进行修正。

综上，在本发明实施例提供的倾斜度监测系统和倾斜度监测方法中，通过使用监测设备监控地下墙体的倾斜度，实时监测墙体的倾斜度，能减少因墙体偏移造成的地下水渗漏和水土流失的几率。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下连续墙监测系统，所述地下连续墙，包括多段竖向安装的钢筋笼以及浇筑钢筋笼形成的钢筋混凝土墙体，其特征在于，所述监测系统包括在待形成钢筋混凝土墙体的至少一侧面对应每段所述钢筋笼的上端和下端至少分别安装一个监测设备，还包括信号发射设备和信号接收设备和信号处理设备；

所述监测设备，用于获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号；

所述信号发射设备用于接收所述监测设备获取的钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号并发射；

所述信号接收设备用于接收所述信号发射设备发射的钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号给所述信号处理设备；

所述信号处理设备用于对钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号进行处理和分析，获得地下连续墙在施工过程中和/或施工后的姿态坐标信息，以判断地下连续墙的位置是否发生偏移。

2.如权利要求1所述的地下连续墙监测系统，其特征在于，所述监测设备安装在钢筋笼的上端边角和下端边角。

3.如权利要求1所述的倾斜度监测系统，其特征在于，所述监测设备的结构包括：第一通信接口模块、第一电源模块、第一控制器模块、加速度传感器以及倾角传感器，所述加速度传感器和所述倾角传感器用于分别获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号。

4.如权利要求1所述的倾斜度监测系统，其特征在于，在待形成钢筋混凝土墙体的至少一侧面对应每段所述钢筋笼的上端和下端分别安装一个监测设备。

5.如权利要求1所述的地下连续墙监测系统，其特征在于，所述信号发射设备的结构包括：第二通信接口模块、第二电源模块、第二控制器模块以及无线发送模块。

6.如权利要求1所述的地下连续墙监测系统，其特征在于，所述信号接收设备的结构包括：USB接口、第三电源模块、第三控制器模块以及无线接收模块。

7.如权利要求1所述的地下连续墙监测系统，其特征在于，所述监测设备和所述信号发射设备，以及所述信号发射设备和信号接收设备通过有线或者无线方式连接，所述信号发射设备延伸设置于地面上。

8.如权利要求1所述的地下连续墙监测系统，其特征在于，所述信号接收设备通过支架安装在钢筋笼上。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的地下连续墙监测系统的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：

在每段钢筋笼上至少安装四个监测设备，对应待形成的钢筋混凝土墙体的一个侧面的钢筋笼上下各有一个设备；

吊装多段钢筋笼，并浇筑钢筋笼形成的钢筋混凝土墙体；

在混凝土墙体外安装信号发射设备、信号接收设备和信号处理设备；

所述监测设备获取钢筋笼和/或钢筋混凝土墙体在施工过程中和/或施工后的坐标信号；

所述信号发射设备发射所述坐标信号给所述信号接收设备；

所述信号接收设备传输所述坐标信号给所述信号处理设备；

所述信号处理设备对所述坐标信号进行处理和分析，获得地下连续墙在施工过程中和/或施工后的坐标姿态信息，以判断地下连续墙的位置是否发生偏移。

10.如权利要求9所述的监测方法，其特征在于，在钢筋笼吊装之前校准所述监测设备。