CN110616747B - 双侧式地下围护结构变形探测机器人及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种双侧式地下围护结构变形探测机器人及探测方法，包括气源泵、输气管路、截止阀、压力表、三通接头、快插接头、测读仪、同步卷扬机、滑动支座、软管及双侧式地下围护结构变形探测装置；气源泵通过输气管路与三通接头的第一接头连通，截止阀和压力表安装在输气管路上，三通接头的第二接头通过软管与双侧式地下围护结构变形探测装置相连，软管经绕同步卷扬机和滑动支座，快插接头的一端通过电线与测读仪电连接，快插接头的另一端通过穿设三通接头的第三接头和软管的电线与地下围护结构变形探测装置电连接；双侧式地下围护结构变形探测装置用于监测地下围护结构体变形情况并将变形数据传输至测读仪，测读仪用于读取和显示变形数据。

Description

双侧式地下围护结构变形探测机器人及探测方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种双侧式地下围护结构变形探测机器人及探测方法。

背景技术

随着城市化进程的快速发展，基坑规模和开挖深度不断增加，深基坑的安全问题成为工程施工首要考虑的因素。基坑开挖必然会破坏土体原始平衡状态，为了建立起新的平衡，基坑周围的土体、建筑物和埋设物也必然会对基坑围护墙的结构墙体(简称基坑围护墙，例如地下连续墙)等进行挤压，从而造成基坑围护墙产生一定的变形，当这种变形超过一定的安全极限时，就会对基坑本身和周围保护目标造成严重的破坏，严重的可能会发生崩塌、突涌等严重的安全事故。所以为了保障基坑施工的安全，必须在基坑施工过程中要对基坑围护墙进行检测，以便于对基坑的安全状态做出评价，采取有效的措施确保基坑本身、保护目标和相关施工人员的安全。

目前基坑变形监测手段主要是采用测斜仪进行检测。现有的测斜仪主要由探头、测读仪、电缆和测斜管四部分组成；所述测读仪可读取探头的测量数据，保存和处理测量数据并对探头供电，测斜管预埋于基坑围护墙内，探头位于测斜管内，探头通过电缆与测读仪连接；使用时，通过人工上提或者下放电缆，将探头分别放置于所述测斜管的不同位置，来分别测量所述测斜管的不同位置的变形情况。一方面，探头包括两组导轮导向机构与安装有测斜仪线路板的主体结构，每组导轮导向机构包括导轮连接杆、两个导轮以及一个扭簧，扭簧安装在导轮连接杆的中心，安装初始状态，使扭簧一定的扭转角度，此时，扭簧就会给导轮连接杆施加一个确定的初始预紧力矩。在实际工程中，根据工程性质区别和不同要求，测斜工作时，通过外力将探头插入测斜管，在测斜管的限制下，使导轮导向机构中的扭簧进一步产生扭转，此时扭簧增加预紧力矩，因此扭簧最终产生的预紧力矩为初始预紧力矩和增加预紧力矩之和；由于预紧力矩的存在就会造成影响探头下放提拉过程中，探头受到额外的摩擦力，从而影响探头顺利的下放和提拉，增加操作人员的劳动强度。另一方面，现有的人工提拉检测方法，由于过度依赖人工，测量效率低、测量精度难以控制，已越来越不适应现代施工测量的高效、高质量、高精度的要求。

综上所述，为了提高测斜的效率和精度，研究、设计出一种地下围护结构体变形实时监测系统及其监测方法成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的双侧式地下围护结构变形探测机器人及探测方法，以解决现有的探头装置效率低、测量精度难以控制和越来越不适应现代施工测量的高效、高质量、高精度、自动化要求的难题。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种双侧式地下围护结构变形探测机器人，其包括气源泵、输气管路、截止阀、压力表、三通接头、快插接头、测读仪、同步卷扬机、滑动支座、软管以及双侧式地下围护结构变形探测装置。

所述气源泵通过输气管路与三通接头的第一接头相连通，所述截止阀和压力表安装在输气管路上，所述三通接头的第二接头通过软管与双侧式地下围护结构变形探测装置相连，所述软管经绕同步卷扬机和滑动支座，所述快插接头的一端通过电线与测读仪电连接，所述快插接头的另一端通过依次穿设三通接头的第三接头和软管的电线与双侧式地下围护结构变形探测装置电连接。

所述双侧式地下围护结构变形探测装置用于监测地下围护结构体变形情况，并将变形数据传输至测读仪，所述测读仪用于读取和显示变形数据。

本方案中，系统对基坑变形进行实时监控，取代了现有人工提拉探测法，解放了操作工人，提高了探测的工作效率。

较佳地，所述双侧式地下围护结构变形探测装置包括预埋于基坑围护结构内的测斜管、上侧气动探头、上侧过渡套、运动气缸、下侧过渡套、中空接头和下侧气动探头，所述上侧气动探头、下侧气动探头和运动气缸均置于测斜管内，所述上侧气动探头的底部与上侧过渡套法兰螺纹连接，所述运动气缸的活塞杆与上侧过渡套的底部螺纹连接，所述上侧过渡套的顶部螺纹连接有A口阀门，所述上侧气动探头的顶部螺纹连接有B口阀门，所述运动气缸的底部通过中空接头与下侧过渡套螺接，所述下侧气动探头的顶部与下侧过渡套法兰螺纹连接，所述下侧气动探头的底部密封有盖帽。

较佳地，所述上侧气动探头和下侧气动探头均包括上下对称设置的上气动活塞体和下气动活塞体，所述上气动活塞体和下气动活塞体的中心孔内均安装有气动阀门。

本发明还提供一种双侧式地下围护结构变形探测方法，其利用上述的探测机器人实现，其包括以下步骤：

S1、上侧气动探头、运动气缸和下侧气动探头沿测斜管下放到初始位置，启动气源泵；所有阀门开启，气源泵向上侧气动探头、运动气缸和下侧气动探头充入压缩空气，所有气动活塞体膨胀，所有气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁，形成正压力和静摩擦力，所有气动阀门关闭；

S2、上侧气动探头和下侧气动探头监测地下围护结构体变形情况，并将变形数据传输至测读仪，测读仪读取和显示变形数据；

S3、A口阀门和B口阀门关闭，截止阀关闭，上侧气动探头的气动阀门开启，上侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体复位，上侧气动探头的气动阀门关闭；

S4、截止阀开启，A口阀门开启，气源泵向运动气缸注入压缩空气，推动活塞杆和上侧气动探头向上移动；

上侧气动探头启动，气源泵向上侧气动探头的气动阀门注入压缩空气，上侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体膨胀，上下气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁，形成正压力和静摩擦力，A口阀门关闭，截止阀关闭，下侧气动探头的气动阀门开启，下侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体复位，下侧气动探头的气动阀门关闭；

S5、A口阀门和B口阀门开启，运动气缸排气，运动气缸复位，提拉运动气缸的缸体和下侧气动探头向上移动，截止阀开启，气源泵向下侧气动探头充入压缩空气，下侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体膨胀，所有气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁；

完成整根测斜管的变形监测，转到S7；

未完成整根测斜管的变形监测，转到S6；

S6、气动探头到达下一个测量位置，重复步骤S2-S5；

气动探头尚未到达下一个测量位置，重复步骤S3-S5；

S7、关闭气源泵，拆除监测系统。

本方案提供的探测方法可以实现自动监测、自动读取监测数据，可以避免人为操作产生的误差，提高了监测工作的精度和质量。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

1、变形监测操作更容易：气动探头在充气前与测斜管之间存在一定间隙，方便探头组下放和提拉。

2、有效提高了监测工作效率和质量：本发明提供的探测机器人和探测方法对基坑变形进行实时监控，取代了现有人工提拉探测法，解放了操作工人，提高了探测的工作效率；同时本发明提供的探测方法可以实现自动监测、自动读取监测数据，可以避免人为操作产生的误差，提高了监测工作的精度和质量。

3、结构更简单：采用气压式结构，结构更简单，制造维护更便捷。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的双侧式地下围护结构变形探测机器人的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的软管的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的气动探头顶紧测斜管壁的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的气动探头松动的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的步骤1的结构示意图。

图6为本发明较佳实施例的步骤2的结构示意图。

图7为本发明较佳实施例的步骤3的结构示意图。

图8为本发明较佳实施例的步骤4的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本实施例提供一种双侧式地下围护结构变形探测机器人，其包括气源泵1、输气管路2、截止阀3、压力表4、三通接头5、快插接头6、测读仪7、同步卷扬机8、滑动支座9、软管10以及双侧式地下围护结构变形探测装置11。

所述气源泵1通过输气管路2与三通接头5的第一接头相连通，所述截止阀3和压力表4安装在输气管路2上，所述三通接头5的第二接头通过软管10与双侧式地下围护结构变形探测装置11相连，所述软管10经绕同步卷扬机8和滑动支座9，所述快插接头6的一端通过电线与测读仪7电连接，所述快插接头6的另一端通过依次穿设三通接头5的第三接头和软管10的电线与双侧式地下围护结构变形探测装置11电连接。

所述双侧式地下围护结构变形探测装置11用于监测地下围护结构体变形情况，并将变形数据传输至测读仪7，所述测读仪7用于读取和显示变形数据。

其中，所述双侧式地下围护结构变形探测装置11包括预埋于基坑围护结构内的测斜管111、上侧气动探头112、上侧过渡套113、运动气缸114、下侧过渡套115、中空接头116和下侧气动探头117，所述上侧气动探头112、下侧气动探头117和运动气缸114均置于测斜管111内，所述上侧气动探头112的底部与上侧过渡套113法兰螺纹连接，所述运动气缸114的活塞杆与上侧过渡套113的底部螺纹连接，所述上侧过渡套113的顶部螺纹连接有A口阀门118，所述上侧气动探头112的顶部螺纹连接有B口阀门119，所述运动气缸114的底部通过中空接头116与下侧过渡套115螺接，所述下侧气动探头117的顶部与下侧过渡套115法兰螺纹连接，所述下侧气动探头117的底部密封有盖帽120。

所述上侧气动探头112包括上下对称设置的上气动活塞体1121和下气动活塞体1122，所述下侧气动探头112的结构也是如此，气动探头的具体结构是现有技术，这里就不再详述。所述上气动活塞体1121和下气动活塞体1122的中心孔内均安装有气动阀门1123。

结合图5-8，本实施例还提供一种双侧式地下围护结构变形探测方法，其利用上述的探测机器人实现，其包括以下步骤：

步骤1、上侧气动探头112、运动气缸114和下侧气动探头117沿测斜管111下放到初始位置(见图5)。

步骤2、启动气源泵1，所有阀门开启，气源泵1向上侧气动探头112、运动气缸114和下侧气动探头117充入压缩空气，所有气动活塞体膨胀，所有气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁，形成正压力和静摩擦力，所有气动阀门关闭；上侧气动探头112和下侧气动探头117监测地下围护结构体变形情况，并将变形数据传输至测读仪7，测读仪7读取和显示变形数据(见图6)。

步骤3、A口阀门118和B口阀门119关闭，截止阀3关闭，上侧气动探头112的气动阀门开启，上侧气动探头112的上气动活塞体和下气动活塞体复位，上侧气动探头112的气动阀门关闭；截止阀3开启，A口阀门118开启，气源泵1向运动气缸114注入压缩空气，推动活塞杆和上侧气动探头112向上移动距离H1(见图7)。

步骤4、上侧气动探头112启动，气源泵1向上侧气动探头112的气动阀门注入压缩空气，上侧气动探头112的上气动活塞体和下气动活塞体膨胀，上下气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁，形成正压力和静摩擦力，A口阀门118关闭，截止阀3关闭，下侧气动探头117的气动阀门开启，下侧气动探头117的上气动活塞体和下气动活塞体复位，下侧气动探头117的气动阀门关闭；A口阀门118和B口阀门119开启，运动气缸114排气，运动气缸114复位，提拉运动气缸114的缸体和下侧气动探头117向上移动距离H2＝H1(见图8)。

步骤5、截止阀3开启，气源泵1向下侧气动探头117充入压缩空气，下侧气动探头117的上气动活塞体和下气动活塞体膨胀，所有气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁；完成整根测斜管的变形监测，关闭气源泵，拆除监测系统；未完成整根测斜管的变形监测，气动探头到达下一个测量位置，重复步骤2-5，气动探头尚未到达下一个测量位置，重复步骤3-5。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种双侧式地下围护结构变形探测机器人，其特征在于，其包括气源泵、输气管路、截止阀、压力表、三通接头、快插接头、测读仪、同步卷扬机、滑动支座、软管以及双侧式地下围护结构变形探测装置；

所述气源泵通过输气管路与三通接头的第一接头相连通，所述截止阀和压力表安装在输气管路上，所述三通接头的第二接头通过软管与双侧式地下围护结构变形探测装置相连，所述软管经绕同步卷扬机和滑动支座，所述快插接头的一端通过电线与测读仪电连接，所述快插接头的另一端通过依次穿设三通接头的第三接头和软管的电线与双侧式地下围护结构变形探测装置电连接；

所述双侧式地下围护结构变形探测装置用于监测地下围护结构体变形情况，并将变形数据传输至测读仪，所述测读仪用于读取和显示变形数据；

所述双侧式地下围护结构变形探测装置包括预埋于基坑围护结构内的测斜管、上侧气动探头、上侧过渡套、运动气缸、下侧过渡套、中空接头和下侧气动探头，所述上侧气动探头、下侧气动探头和运动气缸均置于测斜管内，所述上侧气动探头的底部与上侧过渡套法兰螺纹连接，所述运动气缸的活塞杆与上侧过渡套的底部螺纹连接，所述上侧过渡套的顶部螺纹连接有A口阀门，所述上侧气动探头的顶部螺纹连接有B口阀门，所述运动气缸的底部通过中空接头与下侧过渡套螺接，所述下侧气动探头的顶部与下侧过渡套法兰螺纹连接，所述下侧气动探头的底部密封有盖帽。

2.如权利要求1所述的双侧式地下围护结构变形探测机器人，其特征在于，所述上侧气动探头和下侧气动探头均包括上下对称设置的上气动活塞体和下气动活塞体，所述上气动活塞体和下气动活塞体的中心孔内均安装有气动阀门。

3.一种双侧式地下围护结构变形探测方法，其特征在于，其利用如权利要求2所述的探测机器人实现，其包括以下步骤：

S1、上侧气动探头、运动气缸和下侧气动探头沿测斜管下放到初始位置，启动气源泵；所有阀门开启，气源泵向上侧气动探头、运动气缸和下侧气动探头充入压缩空气，所有气动活塞体膨胀，所有气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁，形成正压力和静摩擦力，所有气动阀门关闭；

S2、上侧气动探头和下侧气动探头监测地下围护结构体变形情况，并将变形数据传输至测读仪，测读仪读取和显示变形数据；

S3、A口阀门和B口阀门关闭，截止阀关闭，上侧气动探头的气动阀门开启，上侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体复位，上侧气动探头的气动阀门关闭；

S4、截止阀开启，A口阀门开启，气源泵向运动气缸注入压缩空气，推动活塞杆和上侧气动探头向上移动；

上侧气动探头启动，气源泵向上侧气动探头的气动阀门注入压缩空气，上侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体膨胀，上下气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁，形成正压力和静摩擦力，A口阀门关闭，截止阀关闭，下侧气动探头的气动阀门开启，下侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体复位，下侧气动探头的气动阀门关闭；

S5、A口阀门和B口阀门开启，运动气缸排气，运动气缸复位，提拉运动气缸的缸体和下侧气动探头向上移动，截止阀开启，气源泵向下侧气动探头充入压缩空气，下侧气动探头的上气动活塞体和下气动活塞体膨胀，所有气动活塞体中的气动活塞杆顶住测斜管内壁；

完成整根测斜管的变形监测，转到S7；

未完成整根测斜管的变形监测，转到S6；

S6、气动探头到达下一个测量位置，重复步骤S2-S5；

气动探头尚未到达下一个测量位置，重复步骤S3-S5；

S7、关闭气源泵，拆除监测系统。

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