CN110185069A - 一种基坑围护结构的顶面位移监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，涉及工程检测技术领域，旨在解决监测效率低技术问题，其技术方案要点是包括条码读数仪和被观测装置，被观测装置包括第一插槽和若干第二插槽，第一插槽和若干第二插槽内均设置有支架和与支架转动连接的横向条码尺，支架朝向上方的一侧相对设置有两个支撑耳片，横向条码尺上穿设有转动轴，转动轴的两端分别转动连接于两个支撑耳片；转动轴伸出其中一个支撑耳片的一端套设有驱动齿轮，支架的外侧壁设置有气缸，气缸的活塞杆上连接有与驱动齿轮相啮合的驱动齿条，通过电驱动的方式驱动横向条码尺的转动，从而提高监测效率。

Description

一种基坑围护结构的顶面位移监测装置及方法

技术领域

本发明涉及工程检测技术领域，更具体地说，它涉及一种基坑围护结构的顶面位移监测装置及方法。

背景技术

随着城市建设的发展，地下空间在世界各大城市中得到开发利用，如高层建筑地下室、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和工业设施等；在我国，地铁及高层建筑的兴建，产生了大量的基坑工程；在基坑施工过程中，为了保证其整体的稳定性，一般会在其四周设置维护结构，但是随着基坑开挖深度的增加，围护结构会受到基坑内外土压力差的影响而发生位移，围护结构一般为刚性结构，其位移超过一定限度之后就会发生损坏，所说需要对基坑围护结构顶面的位移进行监测。

现有授权公告号为CN108755646A的中国专利提供了一种基坑围护结构的顶面位移监测装置及方法，其中一种基坑围护结构的定位位移监测装置包括观测装置和被观测装置，观测装置包括设在基坑围护结构一侧的强制对中墩，强制对中墩的顶部设置有条码读数仪；被观测装置包括第一插槽和若干第二插槽，且第一插槽与观测装置相对设置，第二插槽设置在基坑围护结构的顶面上，第二插槽位于第一插槽和强制对中墩之间；第一插槽和第二插槽内均插装有横向折叠条码尺，横向折叠条码尺包括支架和与支架之间相互铰接的横向条码尺，在监测过程中，通过翻转横向条码尺，并通过条码读数仪对横向条码尺进行观测得出读数，从而进行监测。

但是，由于观测点较多，且需要进行多次监测，在监测过程中需要人工去翻转横向条码尺，大大降低了监测效率，故有待改善。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，其具有提高监测效率的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，包括条码读数仪和被观测装置，被观测装置包括第一插槽和若干第二插槽，第一插槽和若干第二插槽内均设置有支架和与支架转动连接的横向条码尺，所述支架朝向上方的一侧相对设置有两个支撑耳片，所述横向条码尺上穿设有转动轴，所述转动轴的两端分别转动连接于两个支撑耳片；所述转动轴伸出其中一个支撑耳片的一端套设有驱动齿轮，所述支架的外侧壁设置有气缸，所述气缸的活塞杆上连接有与驱动齿轮相啮合的驱动齿条。

通过采用上述技术方案，通过气缸带动带动驱动齿条上下移动，从而带动驱动齿轮正反转动，驱动齿轮带动转动轴转动，转动轴带动横向条码尺正反转，在监测过程中采用电驱动的方式，大大提高了监测效率，提高了监测精度。

进一步地，所述横向条码尺靠近转动轴的一端呈圆弧状，所述支架朝向上方的一侧开设有让位孔，所述让位孔的内壁呈半球形。

通过采用上述技术方案，在横向条码尺转动的过程中，让位孔起到让位的作用，以防止横向条码尺在转动过程中抵触到支架的上表面，造成磨损。

进一步地，所述支架上设置有两组与条码读数仪相连的触发装置，所述触发装置包括接触开关和设置在接触开关上的压簧片。

通过采用上述技术方案，当横向条码尺向下转动，抵接到压簧片时，压簧片受力发生形变，接触开关将信号传输给条码读数仪，条码读数仪启动，对横向条码尺进行读数，这样，条码读数仪在横向条码尺的转动过程处于断电状态，从而提高条码读数仪的使用寿命。

进一步地，所述支架朝向上方的一侧开设有可供接触开关放入的安装孔，所述压簧片上连接有抵紧凸起，所述抵紧凸起位于安装孔的孔口上方。

通过采用上述技术方案，抵紧凸起位于压簧片的上方，且其材质与压簧片一致，抵紧凸起减少其与横向条码尺相抵接而产生的磨损，进一步提高压簧片的形变，从而提高触发装置的灵敏性。

进一步地，所述抵紧凸起朝向下方的一侧一体成型设置有定位凸起，所述压簧片上开设有可供定位凸起插入的定位孔，且所述定位凸起的直径小于抵紧凸起的直径。

通过采用上述技术方案，实现抵紧凸起与压簧片之间的可拆卸连接，当抵紧凸起磨损严重，便于对其进行更换。

进一步地，所述驱动齿轮套设于转动轴的外侧壁，所述转动轴的外侧壁一体成型设置有限位凸起，所述驱动齿轮的内圈开设有可供限位凸起插入的限位凹槽。

通过采用上述技术方案，将驱动齿轮套设到转动轴上，限位凸起插入到限位凹槽内，对驱动齿轮进行快速安装。

进一步地，所述转动轴的外侧壁上设置有与驱动齿轮相抵的定位块。

通过采用上述技术方案，在安装驱动齿轮的过程中，驱动齿轮的端面与定位块相抵，以快速定位驱动齿轮位于转动轴上的位置，便于驱动齿轮与驱动齿条之间的准确啮合。

本发明的另一发明目的在于提供一种基坑围护结构的顶面位移监测方法，其具有提高监测效率的优势。

一种应用于上述的一种基坑围护结构的顶面位移监测方法，步骤如下：

S100,首先，将第一插槽埋设到基坑围护结构上；

S200，然后，在待监测基坑围护结构的顶面上根据设计断面埋设若干第二插槽，作为监测点；

S300，然后，在支架的端面加工让位孔和安装孔，将触发装置通过胶水粘固在安装孔的底壁，并使得压簧片上凸起突出安装孔的孔口外部；

S400，然后，在支架的端面焊接两个支撑耳片，将横向条码尺通过螺丝钉固定在转动轴上，并将转动轴穿设在支撑耳片上预留的通孔内，使得横向条码尺抵接于支架的上表面；

S500,然后，将驱动齿轮套设到转动轴的外侧壁上，使得限位凸起插入到限位凹槽内，驱动齿轮的端面与定位块相抵；将驱动齿条焊接到气缸上，将气缸通过螺栓固定在支架上，使驱动齿轮与驱动齿条相啮合；

S600，然后，安装条码读数仪，并通过导线将触发装置与条码读数仪相互连接；

S700，驱动气缸，气缸张开，带动驱动齿条向上移动，驱动齿条带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动转动轴转动，使得横向条码尺背向基坑，此时，横向条码尺对抵紧凸起进行挤压，压簧片变形，接触开关检测到压力信号，并将信号传输带条码读数仪，条码读数仪启动观测横向条码尺，读取基准值X0；

S800，驱动其中一个支架上的气缸，气缸闭合，带动驱动齿条向下移动，驱动齿条带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动转动轴转动，使得其中一个横向条码尺朝向基坑，此时，横向条码尺对凸起进行挤压，压簧片变形，接触开关检测到压力信号，并将信号传输到条码读数仪，条码读数仪启动观测横向条码尺，读取基准值X1；

S900，得到该监测点的基准值A1，A1=X1-X0，从而得到其它所有监测点的基准值A2、A3•••Ai•••An，根据计算得出位移值S=Aij-Ai，其中Aij为对第i个监测点的第j次读数，Ai为第i个监测点的基准值。

通过采用上述技术方案，通过气缸带动带动驱动齿条上下移动，从而带动驱动齿轮正反转动，驱动齿轮带动转动轴转动，转动轴带动横向条码尺正反转，在监测过程中采用电驱动的方式，大大提高了监测效率，提高了监测精度。

进一步地，在步骤S700中，对气缸进行n次操作，读出若干基准值X0=（x1+x2+•••xn）/n;在步骤S800中，对气缸进行n次操作，读出若干基准值X1=（x1+x2+•••xn）/n。

通过采用上述技术方案，在读取基准值时，重复操作，读取多次数值后取其平均值，这样，得出的基准值更加准确。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过气缸带动带动驱动齿条上下移动，从而带动驱动齿轮正反转动，驱动齿轮带动转动轴转动，转动轴带动横向条码尺正反转，在监测过程中采用电驱动的方式来控制横向条码尺的转动，从而大大提高了监测效率，提高了监测精度；

2、支架上设置有两组与条码读数仪相连的触发装置，触发装置包括接触开关和设置在接触开关上的压簧片，当横向条码尺向下转动，抵接到压簧片时，压簧片受力发生形变，接触开关将信号传输给条码读数仪，条码读数仪启动，对横向条码尺进行读数，这样，条码读数仪在横向条码尺的转动过程处于断电状态，从而提高条码读数仪的使用寿命。

附图说明

图1为实施例中一种基坑围护结构的顶面位移监测装置的示意图；

图2为实施例中用于体现支架与横向条码尺之间连接关系的拆解示意图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为实施例中用于体现触发装置与横向条码尺之间关系的拆解示意图；

图5为实施例中用于体现驱动齿轮与转动轴之间连接关系的拆解示意图。

图中：1、强制对中观测墩；2、条码读数仪；3、被观测装置；31、第一插槽；32、第二插槽；4、支架；41、气缸；411、驱动齿条；42、让位孔；43、安装孔；5、支撑耳片；6、转动轴；61、限位凸起；62、定位块；7、横向条码尺；8、驱动齿轮；81、限位凹槽；9、触发装置；91、接触开关；92、压簧片；921、定位孔；93、抵紧凸起；931、定位凸起。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，参照图1和图2，其包括埋设在基坑围护结构上的强制对中观测墩1，强制对中观测墩1为钢筋混凝土浇筑而成，强制对中观测墩1上通过螺栓固定有条码读数仪2，条码读数仪2由扫描枪、激光全向扫描台和横置电子水准仪组成；还包括被观测装置3，被观测装置3包括第一插槽31和若干第二插槽32，第一插槽31和若干第二插槽32相对设置分布在基坑围护结构的顶面上；第一插槽31和若干第二插槽32内均插设有支架4，支架4朝向上方一侧相抵设置有两个支撑耳片5，两个支撑耳片5之间设置有转动轴6，转动轴6与支撑耳片5上的孔间隙配合，且转动轴6的外侧壁还连接有横向条码尺7。

参照图2和图3，支架4的外侧壁通过螺栓固定有气缸41，气缸41的活塞杆焊接有驱动齿条411，转动轴6的外侧壁套设有与驱动齿轮8相啮合的驱动齿轮8，气缸41的活塞杆伸缩，带动驱动齿条411上下移动，从而带动驱动齿轮8正反转动，驱动齿轮8带动转动轴6转动，转动轴6带动横向条码尺7正反转。

参照图4，支架4朝向上方的一侧开设有让位孔42，让位孔42的内壁呈半球形，且横向条码尺7靠近转动轴6的一端呈圆弧形，这样，便于横向条码尺7的转动，以防其抵触到支架4的上表面。

参照图1和图4，支架4上开设有两个安装孔43，两个安装孔43分别位于支撑耳片5的两侧，两个安装孔43的底壁均粘固有与条码读数仪2通过导线信号连接的触发装置9，触发装置9微触发装置9包括接触开关91和设置在接触开关91上的压簧片92，接触开关91为压电式压力传感器，压簧片92的材质优选为铜片；压簧片92上设置有抵紧凸起93，其材质与压簧片92相通，抵紧凸起93突出于安装孔43的孔口，抵紧凸起93靠近压簧片92的一侧一体成型设置有定位凸起931，压簧片92上开设有可供定位凸起931插入的定位孔921，且定位凸起931的直径小于抵紧凸起93的直径；当横向条码尺7向下转动，与支架4的上表面相抵接，从而抵接到抵紧凸起93，将压簧片92向下压，压簧片92发生形变，接触开关91检测到压力信号，并将信号传输给条码读数仪2，条码读数仪2启动，对横向条码尺7进行读数。

参照图3和图5，驱动齿轮8套设在转动轴6的外侧壁上，转动轴6的外侧壁一体成型设置有限位凸起61，驱动齿轮8的内圈开设有可供限位凸起61插入的限位凹槽81当驱动齿轮8套设到转动轴6上，限位凸起61插入到限位凹槽81内，对驱动齿轮8进行卡接；转动轴6的外侧壁上焊接有定位块62，定位块62与驱动齿轮8的端面相抵，在安装驱动齿轮8的过程中，以快速定位驱动齿轮8位于转动轴6上的位置，使得驱动齿轮8与驱动齿条411准确啮合。

一种应用于上述基坑围护结构的顶面装置的监测方法，步骤如下：

S100,首先，浇筑钢筋混凝土强制对中观测墩1，并将其埋设在待监测基坑围护结构的一侧，同时，将第一插槽31埋设到基坑围护结构上；

S200，然后，在待监测基坑围护结构的顶面上根据设计断面埋设若干第二插槽32，作为监测点；

S300，然后，在支架4的端面通过手持型钻孔机加工出让位孔42和安装孔43，将触发装置9通过胶水粘固在安装孔43的底壁，并使得压簧片92上凸起突出安装孔43的孔口外部；

S400，然后，在支架4的端面焊接两个支撑耳片5，将横向条码尺7通过螺丝钉固定在转动轴6上，并将转动轴6穿设在支撑耳片5上预留的通孔内，使得横向条码尺7抵接于支架4的上表面；

S500,然后，将驱动齿轮8套设到转动轴6的外侧壁上，使得限位凸起61插入到限位凹槽81内，驱动齿轮8的端面与定位块62相抵；将驱动齿条411焊接到气缸41上，将气缸41通过螺栓固定在支架4上，使驱动齿轮8与驱动齿条411相啮合；

S600，然后，在强制对中观测墩1上通过螺栓安置条码读数仪2，并通过导线将触发装置9与条码读数仪2相互连接；

S700，驱动气缸41，气缸41张开，带动驱动齿条411向上移动，驱动齿条411带动驱动齿轮8转动，驱动齿轮8带动转动轴6转动，使得横向条码尺7背向基坑，此时，横向条码尺7对抵紧凸起93进行挤压，压簧片92变形，接触开关91检测到压力信号，并将信号传输带条码读数仪2，条码读数仪2启动观测横向条码尺7，重复n次，计算基准值X0=（x1+x2+•••xn）/n；

S800，驱动其中一个支架4上的气缸41，气缸41闭合，带动驱动齿条411向下移动，驱动齿条411带动驱动齿轮8转动，驱动齿轮8带动转动轴6转动，使得其中一个横向条码尺7朝向基坑，此时，横向条码尺7对抵紧凸起93进行挤压，压簧片92变形，接触开关91检测到压力信号，并将信号传输到条码读数仪2，条码读数仪2启动观测横向条码尺7，重复n次，计算基准值X1=（x1+x2+•••xn）/n；

S900，得到该监测点的基准值A1，A1=X1-X0，从而得到其它所有监测点的基准值A2、A3•••Ai•••An，根据计算得出位移值S=Aij-Ai，其中Aij为对第i个监测点的第j次读数，Ai为第i个监测点的基准值。

在监测的过程中，通过气缸41带动带动驱动齿条411上下移动，从而带动驱动齿轮8正反转动，驱动齿轮8带动转动轴6转动，转动轴6带动横向条码尺7正反转，从而提高监测效率，提高了监测精度。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，包括条码读数仪(2)和被观测装置(3)，被观测装置(3)包括第一插槽(31)和若干第二插槽(32)，第一插槽(31)和若干第二插槽(32)内均设置有支架(4)和与支架(4)转动连接的横向条码尺(7)，其特征在于：所述支架(4)朝向上方的一侧相对设置有两个支撑耳片(5)，所述横向条码尺(7)上穿设有转动轴(6)，所述转动轴(6)的两端分别转动连接于两个支撑耳片(5)；所述转动轴(6)伸出其中一个支撑耳片(5)的一端套设有驱动齿轮(8)，所述支架(4)的外侧壁设置有气缸(41)，所述气缸(41)的活塞杆上连接有与驱动齿轮(8)相啮合的驱动齿条(411)。

2.根据权利要求1所述的一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，其特征在于：所述横向条码尺(7)靠近转动轴(6)的一端呈圆弧状，所述支架(4)朝向上方的一侧开设有让位孔(42)，所述让位孔(42)的内壁呈半球形。

3.根据权利要求1所述的一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，其特征在于：所述支架(4)上设置有两组与条码读数仪(2)相连的触发装置(9)，所述触发装置(9)包括接触开关(91)和设置在接触开关(91)上的压簧片(92)。

4.根据权利要求3所述的一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，其特征在于：所述支架(4)朝向上方的一侧开设有可供接触开关(91)放入的安装孔(43)，所述压簧片(92)上连接有抵紧凸起(93)，所述抵紧凸起(93)位于安装孔(43)的孔口上方。

5.根据权利要求4所述的一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，其特征在于：所述抵紧凸起(93)朝向下方的一侧一体成型设置有定位凸起(931)，所述压簧片(92)上开设有可供定位凸起(931)插入的定位孔(921)，且所述定位凸起(931)的直径小于抵紧凸起(93)的直径。

6.根据权利要求1所述的一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，其特征在于：所述驱动齿轮(8)套设于转动轴(6)的外侧壁，所述转动轴(6)的外侧壁一体成型设置有限位凸起(61)，所述驱动齿轮(8)的内圈开设有可供限位凸起(61)插入的限位凹槽(81)。

7.根据权利要求6所述的一种基坑围护结构的顶面位移监测装置，其特征在于：所述转动轴(6)的外侧壁上设置有与驱动齿轮(8)相抵的定位块(62)。

8.一种应用于权利要求7的基坑围护结构的顶面位移监测方法，其特征在于，步骤如下：

S100,首先，将第一插槽(31)埋设到基坑围护结构上；

S200，然后，在待监测基坑围护结构的顶面上根据设计断面埋设若干第二插槽(32)，作为监测点；

S300，然后，在支架(4)的端面加工让位孔(42)和安装孔(43)，将触发装置(9)通过胶水粘固在安装孔(43)的底壁，并使得压簧片(92)上凸起突出安装孔(43)的孔口外部；

S400，然后，在支架(4)的端面焊接两个支撑耳片(5)，将横向条码尺(7)通过螺丝钉固定在转动轴(6)上，并将转动轴(6)穿设在支撑耳片(5)上预留的通孔内，使得横向条码尺(7)抵接于支架(4)的上表面；

S500，然后，将驱动齿轮(8)套设到转动轴(6)的外侧壁上，使得限位凸起(61)插入到限位凹槽(81)内，驱动齿轮(8)的端面与定位块(62)相抵；将驱动齿条(411)焊接到气缸(41)上，将气缸(41)通过螺栓固定在支架(4)上，使驱动齿轮(8)与驱动齿条(411)相啮合；

S600，然后，安装条码读数仪(2)，并通过导线将触发装置(9)与条码读数仪(2)相互连接；

S700，驱动气缸(41)，气缸(41)张开，带动驱动齿条(411)向上移动，驱动齿条(411)带动驱动齿轮(8)转动，驱动齿轮(8)带动转动轴(6)转动，使得横向条码尺(7)背向基坑，此时，横向条码尺(7)对凸起进行挤压，压簧片(92)变形，接触开关(91)检测到压力信号，并将信号传输带条码读数仪(2)，条码读数仪(2)启动观测横向条码尺(7)，读取基准值X0；

S800，驱动其中一个支架(4)上的气缸(41)，气缸(41)闭合，带动驱动齿条(411)向下移动，驱动齿条(411)带动驱动齿轮(8)转动，驱动齿轮(8)带动转动轴(6)转动，使得其中一个横向条码尺(7)朝向基坑，此时，横向条码尺(7)对抵紧凸起(93)进行挤压，压簧片(92)变形，接触开关(91)检测到压力信号，并将信号传输到条码读数仪(2)，条码读数仪(2)启动观测横向条码尺(7)，读取基准值X1；

S900，得到该监测点的基准值A1，A1=X1-X0，从而得到其它所有监测点的基准值A2、A3•••Ai•••An，根据计算得出位移值S=Aij-Ai，其中Aij为对第i个监测点的第j次读数，Ai为第i个监测点的基准值。

9.根据权利要求8所述的一种基坑围护结构的顶面位移监测方法，其特征在于：在步骤S700中，对气缸(41)进行n次操作，读出若干基准值X0=（x1+x2+•••xn）/n;在步骤S800中，对气缸(41)进行n次操作，读出若干基准值X1=（x1+x2+•••xn）/n。