CN111549836B - 一种基坑变形监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑变形监测系统，还包括监测结构，补偿机构，所述监测结构安装在所述H型钢两侧，所述补偿机构套设在所述H型钢的外围，所述监测结构用于监测所述H型钢产生的形变，所述补偿机构用于防止所述H型钢进一步变形破坏；利用多个所述触发头，对支护的多个区段进行监测，在发生轻微变形时，即可精准的做出判断，及时反馈变形区段，为支护的维护以及人员的撤离提供时间，在监测到变形区段后，所述补偿机构可以迅速做出反应，弥补支护的应力损失，防止支护进一步变形破坏，使得支护体系更加安全可靠，且本装置的结构简单，生产方便，适应能力强，在支护可能产生剪切破坏时，及时防止支护变形产生的扭矩，保障了施工人员的安全。

Description

一种基坑变形监测系统

技术领域

本发明涉及基坑支护监测技术领域，尤其涉及一种基坑变形监测系统。

背景技术

基坑支撑系统包括钢筋混凝土支撑体系和钢结构支撑体系两种。传统的钢筋混凝土支撑体系需要较长的制作和养护时间，制作后不能立即发挥支撑作用；拆除混凝土支撑的工作量大、粉尘污染严重、振动大、噪声大，且材料不能重复使用，不符合目前绿色施工的要求。地下钢支撑系统可以很好地克服钢筋混凝土支撑系统的上述缺点，不仅如此，钢结构支撑体系可通过液压千斤顶施加预压力，实时监控并调节支撑力，实现基坑位移的严格控制，以满足基坑周边地铁、重要管线等对基坑开挖环境效应的严苛要求；

钢支撑体系由水平型钢支撑、型钢立柱以及钢腰梁组成，常见的基坑钢支撑体系有型钢支撑和钢管支撑两种；

国内钢支撑常用的材料有钢管和型钢2种。钢管多用609钢管，型钢支撑多用H型钢，组合型钢也可作为钢支撑。钢管支撑为中心对称截面，在压力作用下平面内外稳定性一致，因而应用最为广泛，由于钢支撑的刚度约为钢筋混凝土支撑的1/5～1/10，钢支撑的适用范围为跨度40m形状的规则基坑。钢支撑体系常用的平面布置形式有对撑、角撑、边桁架、边框架、圆拱形撑等；

21世纪以来，人类对地下空间的需求和开发力度越来越大；

目前人们对地下空间的开发主要为建造地下隧道，地下室，地下商业综合体等，而目前修建地下室的常用技术流程为首先进行地下维护机构施工，接下来进行基坑开挖，在基坑开挖过程中，由于需要平衡土压力，土体中的水压力等外力，需要对建立支撑系统以平衡上述力，进而防止基坑坍塌或者倾覆；

现有的基坑支护变形监测系统存在以下问题：

1.由于监测点有限，在支护变形时，无法做到及时精准的定位，往往是产生破坏后才能直观的发现变形的区段，监测效果不明显；

2.现有的监测系统，只能起到监测的作用，无法及时弥补变形区段的应力损失，在轻微变形时，没有及时补救，导致支护的变形继续扩大，严重情况下，支护产生断裂，严重影响施工的安全性，造成重大安全事故。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基坑变形监测系统，利用多个所述触发头，对支护的多个区段进行监测，在发生轻微变形时，即可精准的做出判断，及时反馈变形区段，为支护的维护以及人员的撤离提供时间，在监测到变形区段后，所述补偿机构可以迅速做出反应，弥补支护的应力损失，防止支护进一步变形破坏，使得支护体系更加安全可靠，且本装置的结构简单，生产方便，适应能力强，在支护可能产生剪切破坏时，及时防止支护变形产生的扭矩，保障了施工人员的安全。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种基坑变形监测系统，包括H型钢，还包括监测结构，补偿机构，所述监测结构安装在所述H型钢两侧，所述补偿机构套设在所述H型钢的外围，所述监测结构用于监测所述H型钢产生的形变，所述补偿机构用于防止所述H型钢进一步变形破坏；

所述监测结构包括信号发生条，限位柱，触发头，两根所述限位柱分别焊接在所述H型钢的同侧两端，且焊接在所述H型钢的竖直钢条上，所述信号发生条的两端分别与两根所述限位柱焊接，多个所述触发头等距的阵列在所述H型钢的竖直钢条上，且与所述H型钢焊接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述补偿机构包括顶板，底板，侧板，限位块，滑槽，支撑条，滚轮，电机，控制器，远程信号接收模块，处理器，所述顶板与所述底板通过两块所述侧板固定连接，所述顶板与所述底板之间留有容纳空间，所述侧板的内壁固定连接有所述限位块，所述限位块上贯穿开设有所述滑槽，所述侧板的端头固定连接有所述支撑条，所述支撑条上活动连接有多个所述滚轮，所述电机和所述控制器均安装在所述侧板上，所述电机、所述控制器、所述远程信号接收模块与所述处理器连接，所述电机的输出轴与一个所述滚轮的转轴通过第一齿轮组连接，多个所述滚轮的转轴通过第二齿轮组连接，多个所述滚轮在所述电机输出轴的驱动下转动，使得所述补偿机构在所述H型钢上滑动。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述信号发生条内设置有多个远程信号发生模块，且每一个所述远程信号发生模块通过独立的电线供电，即多个所述远程信号发生模块并联，所述电线与所述远程信号发生模块之间设置有空隙，仅在所述触发头插入空隙时形成通路。

作为上述技术方案的进一步描述：

多个所述滚轮对称设置在所述支撑条的上下两侧，多个所述滚轮均与所述H型钢的上下内表面抵接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述滑槽将所述信号发生条包裹在内。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述触发头的顶端为导电金属材料。

作为上述技术方案的进一步描述：

两个相邻所述触发头之间的间距为10cm～30cm。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述远程信号发生模块与所述触发头成对设置。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述顶板，所述底板，所述侧板，所述限位块，所述支撑条一体成型。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、利用多个所述触发头，对支护的多个区段进行监测，在发生轻微变形时，即可精准的做出判断，及时反馈变形区段，为支护的维护以及人员的撤离提供时间；

2、在监测到变形区段后，所述补偿机构可以迅速做出反应，弥补支护的应力损失，防止支护进一步变形破坏，使得支护体系更加安全可靠，且本装置的结构简单，生产方便，适应能力强，在支护可能产生剪切破坏时，及时防止支护变形产生的扭矩，保障了施工人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为一种基坑变形监测系统结构示意图；

图2为补偿机构的结构示意图；

图3为补偿机构的结构示意图；

图4为补偿机构的局部结构示意图；

图5为补偿机构的局部结构示意图；

图6为监测结构的安装示意图；

图7为监测结构的安装示意图。

图中标记：101-顶板，102-底板，2-侧板，201-限位块，202-滑槽，3-支撑条，301-滚轮，4-信号发生条，401-限位柱，402-触发头。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例是一种基坑变形监测系统的结构，如图1～图7所示，包括H型钢，还包括监测结构，补偿机构，所述监测结构安装在所述H型钢两侧，所述补偿机构套设在所述H型钢的外围，所述监测结构用于监测所述H型钢产生的形变，所述补偿机构用于防止所述H型钢进一步变形破坏；

所述监测结构包括信号发生条4，限位柱401，触发头402，两根所述限位柱401分别焊接在所述H型钢的同侧两端，且焊接在所述H型钢的竖直钢条上，所述信号发生条4的两端分别与两根所述限位柱401焊接，多个所述触发头402等距的阵列在所述H型钢的竖直钢条上，且与所述H型钢焊接，所述补偿机构包括顶板101，底板102，侧板2，限位块201，滑槽202，支撑条3，滚轮301，电机，控制器，远程信号接收模块，处理器，所述顶板101与所述底板102通过两块所述侧板2固定连接，所述顶板101与所述底板102之间留有容纳空间，所述侧板2的内壁固定连接有所述限位块201，所述限位块201上贯穿开设有所述滑槽202，所述侧板2的端头固定连接有所述支撑条3，所述支撑条3上活动连接有多个所述滚轮301，所述电机和所述控制器均安装在所述侧板2上，所述电机、所述控制器、所述远程信号接收模块与所述处理器连接，所述电机的输出轴与一个所述滚轮301的转轴通过第一齿轮组连接，多个所述滚轮301的转轴通过第二齿轮组连接，多个所述滚轮301在所述电机输出轴的驱动下转动，使得所述补偿机构在所述H型钢上滑动，所述信号发生条4内设置有多个远程信号发生模块，且每一个远程信号发生模块通过独立的电线供电，即多个所述远程信号发生模块并联，所述电线与所述远程信号发生模块之间设置有空隙，仅在所述触发头402插入空隙时形成通路，多个所述滚轮301对称设置在所述支撑条3的上下两侧，多个所述滚轮301均与所述H型钢的上下内表面抵接，所述滑槽202将所述信号发生条4包裹在内；

作为优选地，所述触发头402的顶端为导电金属材料，两个相邻所述触发头402之间的间距为10cm～30cm，所述远程信号发生模块与所述触发头402成对设置，所述顶板101，所述底板102，所述侧板2，所述限位块201，所述支撑条3一体成型；

需要说明的是，再所述H型钢未发生形变时，所述触发头402与所述信号发生条4直接存在3mm～20mm的间隙，以防止所述触发头402插入所述间隙造成误报。

为解决现有的基坑支护变形监测系统中，由于监测点有限，在支护变形时，无法做到及时精准的定位，往往是产生破坏后才能直观的发现变形的区段，监测效果不明显，且现有的监测系统，只能起到监测的作用，无法及时弥补变形区段的应力损失，在轻微变形时，没有及时补救，导致支护的变形继续扩大，严重情况下，支护产生断裂，严重影响施工的安全性，造成重大安全事故的问题；

下面，结合使用过程对本发明的结构进一步地阐述：

首先，将多个所述触发头402等距的固定在所述H型钢的竖直钢条上，且为了准确的监测H型钢的变形，在所述竖直钢条的两侧均焊接所述触发头402，且错位设置，即两侧的所述触发头402相互错开，接着固定所述信号发生条4；

安装好所述监测结构后，将所述H型钢插入所述补偿机构内，再拼接支护系统，由于支护系统中的H型钢可能出现交错的连接方式，故可在同一H型钢上设置多个所述补偿机构，以弥补一个所述补偿机构无法穿过连接节点的问题；

在实际使用过程中，当所述H型钢产生形变后，所述触发头402插入所述间隙，将所述电线与所述远程信号发生模块接通，此处，所述触发头402充当了单刀开关的作用；

所述远程信号发生模块通电后产生信号，被所述远程信号接收模块接收，所述处理器将远程信号分析，通过所述控制器启动所述电机，从而驱动所述滚轮301将所述补偿机构移动到产生信号的地点；

由于所述侧板2是中心对称设置的，故可以有效地防止剪切破坏，防止支护进一步产生的弯矩；

需要说明的是，处理器分析远程信号的实施方式为：

将多个所述远程信号发生模块按距离远近依次编号，当所述远程信号接收模块接收到某一指定编号的信号时，驱动所述电机的输出轴旋转，由于多个所述触发头402之间的距离是相等的，故可以精准的算出每一个所述远程信号发生模块的距离，再对所述电机进行一定时间的通电，即可到达需进行应力补偿的位置；

进一步地，所述滑槽202由竖槽和横槽组成，延所述H型钢的轴向观察，所述滑槽202为卧倒的“T”型，所述竖槽用于包裹所述信号发生条4，所述横槽用于包裹所述触发头402，所述横槽的底端与所述H型钢的所述竖直钢条表面直接留有1mm～5mm的间隙；

值得注意的是:本方案中的电器元件等均为现有技术中的常用电路或实物，本方案的创新不在于单个的电路上，而是数个模块以及电路的配合使用达到控制所述补偿机构达到需补偿应力位置的目的；

综上所述，利用多个所述触发头402，对支护的多个区段进行监测，在发生轻微变形时，即可精准的做出判断，及时反馈变形区段，为支护的维护以及人员的撤离提供时间，在监测到变形区段后，所述补偿机构可以迅速做出反应，弥补支护的应力损失，防止支护进一步变形破坏，使得支护体系更加安全可靠，且本装置的结构简单，生产方便，适应能力强，在支护可能产生剪切破坏时，及时防止支护变形产生的扭矩，保障了施工人员的安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基坑变形监测系统，包括 H 型钢，其特征在于：还包括监测结构，补偿机构，所述监测结构安装在所述 H 型钢两侧，所述补偿机构套设在所述 H 型钢的外围，所述监测结构用于监测所述 H 型钢产生的形变，所述补偿机构用于防止所述 H 型钢进一步变形破坏；

所述监测结构包括信号发生条(4)，限位柱(401)，触发头(402)，两根所述限位柱(401)分别焊接在所述 H 型钢的同侧两端，且焊接在所述 H 型钢的竖直钢条上，所述信号发生条(4)的两端分别与两根所述限位柱(401)焊接，多个所述触发头(402)等距的阵列在所述H 型钢的竖直钢条上，且与所述 H 型钢焊接；

所述补偿机构包括顶板 (101)，底板(102)，侧板(2)，限位块(201)，滑槽(202)，支撑条(3)，滚轮(301)，电机，控制器，远程信号接收模块，处理器，所述顶板(101)与所述底板(102)通过两块所述侧板(2)固定连接，所述顶板(101)与所述底板(102)之间留有容纳空间，所述侧板(2)的内壁固定连接有所述限位块(201)，所述限位块(201)上贯穿开设有所述滑槽(202)，所述侧板(2)的端头固定连接有所述支撑条(3)，所述支撑条(3)上活动连接有多个所述滚轮(301)，所述电机和所述控制器均安装在所述侧板(2)上，所述电机、所述控制器、所述远程信号接收模块与所述处理器连接，所述电机的输出轴与一个所述滚轮(301)的转轴通过第一齿轮组连接，多个所述滚轮(301)的转轴通过第二齿轮组连接，多个所述滚轮(301)在所述电机输出轴的驱动下转动，使得所述补偿机构在所述 H 型钢上滑动。

2.如权利要求 1 所述的一种基坑变形监测系统，其特征在于：所述信号发生条(4)内设置有多个远程信号发生模块，且每一个所述远程信号发生模块通过独立的电线供电，即多个所述远程信号发生模块并联，所述电线与所述远程信号发生模块之间设置有空隙，仅在所述触发头(402)插入空隙时形成通路。

3.如权利要求 1 所述的一种基坑变形监测系统，其特征在于：多个所述滚轮(301)对称设置在所述支撑条(3)的上下两侧，多个所述滚轮(301)均与所述 H 型钢的上下内表面抵接。

4.如权利要求 1 所述的一种基坑变形监测系统，其特征在于：所述滑槽(202)将所述信号发生条(4)包裹在内。

5.如权利要求 1 所述的一种基坑变形监测系统，其特征在于：所述触发头(402)的顶端为导电金属材料。

6.如权利要求 1 所述的一种基坑变形监测系统，其特征在于：两个相邻所述触发头(402) 之间的间距为 10cm～30cm。

7.如权利要求 2所述的一种基坑变形监测系统，其特征在于：所述远程信号发生模块与所述触发头(402)成对设置。

8.如权利要求 1所述的一种基坑变形监测系统，其特征在于：所述顶板(101)，所述底板(102)，所述侧板(2)，所述限位块(201)，所述支撑条(3)一体成型。

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