CN113482068A - 基坑支护自动化监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑支护自动化监测系统，包括围护体，围护体上设有锚索轴力监测装置，其包括穿设于围护体的锚索以及用于向锚索提供拉力的张拉机构，锚索的一端灌注于坡体，围护体开设有供锚索穿设的孔洞，张拉机构设于锚索远离坡体的一端并夹持于锚索；锚索轴力监测装置还包括锚索计，锚索计与锚索同心设置，围护体上设有角度调节组件，锚索计与张拉机构之间设有套筒，套筒与与锚索计及张拉机构相抵。本发明中通过张拉机构向锚索提供张拉力，并且，监控锚索计的受力耗散，从而间接地得出锚索预应力的耗散，由此判断基坑的周边坡体的预应力变化量，以便于工作人员及时采取和制定必要的工程措施，由此降低施工安全隐患，提高施工安全。

Description

基坑支护自动化监测系统

技术领域

本发明涉及基坑监测领域，尤其是涉及一种基坑支护自动化监测系统。

背景技术

基坑是在建筑基础设计时按照基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。基坑坍塌是工程施工过程中发生次数相应较多的安全事故，不仅带来大量经济损失，还会造成人员伤亡。

为了减小基坑坍塌的概率，降低基坑坍塌带来的损失，现有的基坑开挖后都需要利用支护结构进行围护和支撑处理，并每隔一段时间通过检测设备监测支护结构的形变量和位移量，从而判断工程的安全性，及时发现可能存在的坍塌隐患，采取和制定必要的工程措施。

然而，由于基坑支护结构的形变和位移通常是受基坑周边坡体的应力状态的影响，若基坑周边坡体的应力状态发生变化而未能被及时发现时，则支护结构受基坑周边坡体的应力作用而容易发生不可逆转的形变、位移，甚至坍塌，严重威胁基坑的施工安全。

发明内容

为了改善现有的基坑周边坡体的应力状态发生变化而未能被及时发现，从而影响基坑施工安全的现象，本申请提供一种基坑支护自动化监测系统。

本申请提供的一种基坑支护自动化监测系统采用如下的技术方案：

一种基坑支护自动化监测系统，包括用于围护基坑的坑壁的围护体，所述围护体上设置有用于监测基坑周边坡体的应力变化的锚索轴力监测装置；所述锚索轴力监测装置包括穿设于所述围护体的锚索以及用于向所述锚索提供拉力的张拉机构，所述锚索的一端灌注于坡体，所述围护体开设有供所述锚索穿设的孔洞，所述张拉机构设置于所述锚索远离坡体的一端，且所述张拉机构远离围护体的一端夹持于所述锚索；所述锚索轴力监测装置还包括位于所述围护体和所述张拉机构之间的锚索计，所述锚索计与所述锚索同心设置，所述所述围护体上设置有用于调节所述锚索计的角度，以令所述锚索计与锚索同心的角度调节组件，所述锚索计与所述张拉机构之间设置有用于令两者同心对接的套筒，所述套筒的两端分别与所述锚索计及张拉机构紧密抵触。

通过采用上述技术方案，检测坡体的预应力时，由张拉机构远离围护体的一端夹持锚索，另一端紧密抵触套筒，从而令套筒紧密抵触锚索计，而锚索计远离套筒的一侧则受到围护体的限制，从而受到挤压力，由此获得锚索计的初始的受挤压力。然后由张拉机构向锚索提供向背离围护体的一侧的张拉力，通过张拉机构保持恒力张拉锚索，从而间隔地读取锚索计的受挤压力，然后对不同时间点所测得的受挤压力与初始获得的受挤压力对比，得出锚索预应力的耗散，由此判断基坑的周边坡体的预应力变化量，以便于工作人员及时采取和制定必要的工程措施，由此降低施工安全隐患，提高施工安全。

优选的，所述角度调节组件包括具有夹角的垫板以及夹垫于所述垫板的夹角的垫块，所述垫板的夹角的角度与所述锚索的轴线与水平面之间形成的夹角的角度相同，所述垫板上开设有供锚索穿设的通孔，所述通孔贯穿所述垫块。

通过采用上述技术方案，垫板的夹角的角度根据锚索的轴线与水平面之间形成的夹角的角度进行选用和设置，从而便于调整锚索计，以令锚索计与锚索同心，从而使得测量锚索的张拉力时，锚索计不易发生偏位，提高测量数据的精准度，减少测量误差。

优选的，所述垫块为三角垫块，所述三角垫块焊接于所述垫板。

通过采用上述技术方案，三角形垫块焊接在垫板的夹角处，从而使得在测试的过程中垫板不易发生形变，由此使得测量锚索的张拉力时，锚索计更稳定。

优选的，所述套筒靠近锚索计的一端设置有抵接板，所述抵接板的一侧抵接于所述锚索计，所述套筒远离抵接板的一端抵接于所述张拉机构。

通过采用上述技术方案，增设抵接板以增大套筒与锚索计之间的接触面积，从而使得套筒与锚索计之间不易发生相对滑移，提高测量的精准度和稳定性。

优选的，所述张拉机构包括穿心式千斤顶，所述锚索依次穿过穿心式千斤顶的小活塞杆和大活塞杆，所述穿心式千斤顶的大活塞杆夹持于所述锚索，所述穿心式千斤顶的小活塞杆抵接于所述套筒远离抵接板的一端。

通过采用上述技术方案，启动测试时，穿心式千斤顶的大活塞杆夹持锚索，且穿心式千斤顶的大活塞杆和小活塞杆同时向相互远离的方向运动，使得穿心式千斤顶的大活塞杆对锚索提供向远离小活塞杆的一侧方向运动的力，且小活塞杆的端部抵接套筒的端部，并向套筒提供向背离大活塞杆的一侧的力，从而令套筒远离小活塞杆的一端的抵接板抵接锚索计，锚索计受力抵接垫板，而垫板与围护体焊接，由此使得锚索计受力时被挤压，从而检测出当前作用在锚索上的张拉力。通过启动穿心式千斤顶以使穿心式千斤顶保持恒力张拉锚索，从而间隔地读取锚索计的受挤压力，然后对不同时间点所测得的受挤压力与初始获得的受挤压力对比，得出锚索预应力的耗散，以获取基坑周边的坡体的应力变化量。

优选的，所述基坑内还设置有挂持架，所述挂持架位于所述围护体背离坡体的一侧，所述穿心式千斤顶的侧壁设置有用于挂持于所述挂持架的挂耳。

通过采用上述技术方案，穿心式千斤顶通过挂耳挂持在挂持架上，以使得进行监测工作时，穿心式千斤顶不易下坠，从而令穿心式千斤顶更稳定。

优选的，所述围护体上还设置有沉降监测点，所述沉降监测点处设置有压差水准仪，所述坡体上设置有与沉降点相对应的基准点，所述基准点上设置有基准水准仪，所述基准水准仪与所述压差水准仪之间连通有导压液管。

通过采用上述技术方案，增设压差水准仪和基准水准仪，压差水准仪和基准水准仪配合对围护体进行监测，以便于工作人员能够直观地了解围护体的沉降量，从而间接地反馈基坑周围土体的预应力变化。

优选的，所述坡体上设置有竖直的钢管桩，所述钢管桩的底端插入所述坡体的岩土层，所述钢管桩的顶端伸出所述坡体外，所述钢管桩的顶端设置有承载墩，所述承载墩上设置有用于承载所述基准水准仪的调高座。

通过采用上述技术方案，钢管桩插入岩土层中，以使的钢管桩能够稳固地固定在坡体上，从而减小坡体的应力变化对钢管桩的影响，从而使基准水准仪受到坡体的应力变化的影响更小，由此提高监测的稳定性。

优选的，所述调高座包括固定于所述承载墩上的底板以及可升降设置于所述底板上的升降板，所述基准水准仪固定于所述升降板上，所述底板上设置有用于固定所述升降板的固定组件。

通过采用上述技术方案，以便于调节基准水准仪相对于地面的高度，从而方便工作人员将基准水准仪调节至比较合适的高度，从而便于工作人员进行查看和操作。

优选的，所述固定组件包括若干根竖直设置于所述底板上的螺杆以及螺纹连接于所述螺杆的螺母，所述螺杆贯穿所述升降板，每根所述螺杆均螺纹配合有两个螺母，且两个所述螺母分别位于所述升降板的两侧。

通过采用上述技术方案，升降板由两侧的螺栓相互配合抵紧，从而便于升降板的高度调节和固定。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过穿心式千斤顶向锚索提供张拉力，并且监控锚索计的受力耗散，从而间接地得出锚索预应力的耗散，由此判断基坑的周边坡体的预应力变化量，以便于工作人员及时采取和制定必要的工程措施，由此降低施工安全隐患，提高施工安全；

2.垫板的夹角的角度根据锚索的轴线与水平面之间形成的夹角的角度进行选用和设置，从而便于调整锚索计，以令锚索计与锚索同心，从而使得测量锚索的张拉力时，锚索计不易发生偏位，提高测量数据的精准度，减小测量误差。

附图说明

图1是本实施例的俯视图；

图2是本实施例的局部示意图；

图3是本实施例中用于体现穿心式千斤顶与锚索计及围护体之间的连接关系示意图；

图4是本实施例的局部爆炸图；

图5是本实施例中用于体现基准水准仪与压差水准仪安装位置及连接关系示意图；

图6是图5中A部分的放大图。

附图标记说明：1、基坑；2、围护体；3、锚索；4、穿心式千斤顶；41、大活塞杆；42、小活塞杆；43、挂耳；5、挂持架；51、竖杆；52、横杆；6、锚索计；7、垫板；71、通孔；8、垫块；9、套筒；10、抵接板；11、压差水准仪；12、钢管桩；13、承载墩；14、基准水准仪；15、导压液管；161、底板；162、升降板；163、螺杆；164、螺母；17、坡体。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

一种基坑支护自动化监测系统，参照图1，包括用于围护基坑1的坑壁的围护体2，其中，围护体2由钢筋混凝土浇筑而成。围护体2上安装有锚索轴力监测装置，锚索轴力监测装置用于监测基坑1周边的坡体17的应力变化情况。

具体的，参照图2和图3，锚索轴力监测装置包括一端插入坡体17的锚索3以及用于向锚索3提供拉力的张拉机构，本实施例中，锚索3穿过围护体2，张拉机构位于锚索3远离坡体17的一端。安装锚索3时，在浇筑围护体2前，首先在坡体17开设灌注孔，锚索3的一端插入灌注孔内，并通过向灌注孔灌注混凝土，以使锚索3与坡体17稳固连接。而在浇筑围护体2时，在围护体2上预留孔洞，并在孔洞埋设供锚索3穿设的预埋管，从而方便将锚索3从围护体2穿过。

参照图3和图4，张拉机构包括套设在锚索3外的穿心式千斤顶4，穿心式千斤顶4具有大活塞杆41和小活塞杆42，大活塞杆41和小活塞杆42同轴设置。穿心式千斤顶4的小活塞杆42朝向围护体2，锚索3依次穿过穿心式千斤顶4的小活塞杆42和大活塞杆41，且穿心式千斤顶4的大活塞杆41将穿过的锚索3夹紧。本实施例中，穿心式千斤顶4为现有技术，此处不过多赘述。

参照图3和图4，基坑1内安装有用于挂持穿心式千斤顶4的挂持架5，挂持架5位于围护体2背离坡体17的一侧。具体的，挂持架5包括两根竖杆51以及安装在两根竖杆51之间的横杆52，其中，两根竖杆51分别位于锚索3的两侧，横杆52的两端分别焊接于两根竖杆51，且横杆52与锚索3相垂直。穿心式千斤顶4的侧壁安装有挂耳43，挂耳43挂持在挂持架5的横杆52上，由此将穿心式千斤顶4悬挂于挂持架5上。

此外，参照图3和图4，锚索轴力监测装置还包括用于监测坡体17的预应力变化的锚索计6，锚索计6位于围护体2和张拉机构之间。锚索计6呈中空的圆柱体状设置，锚索计6与锚索3同心设置，且锚索3穿过锚索计6。本实施例中，锚索计6为VBA型锚索测力计，锚索计6用于监测锚索3的轴力，从而达到监测坡体17的预应力变化。

参照图3和图4，锚索计6的一侧朝向围护体2，另一侧朝向穿心式千斤顶4的小活塞杆42。锚索计6与围护体2之间设有用于调节锚索计6的角度的角度调节组件。

具体的，参照图3和图4，角度调节组件包括设置在锚索计6与围护体2之间的垫板7，垫板7的材料由足够使锚索计6在工作过程中不会产生变形的厚钢板制作而成。本实施例中，垫板7的截面呈＜型设置。具体的，垫板7由两块厚钢板组成，两块厚钢板的一侧一体浇注成型，并形成具有夹角的垫板7。其中，垫板7的夹角的角度等于锚索3的轴线与水平面之间形成的夹角的角度。

参照图3和图4，垫板7的夹角处夹焊有与锚索3水平夹角相同角度的三角形垫块8，垫块8对两块厚钢板起到承载和加固的作用，使得两块厚钢板不易产生形变。

同时，参照图3和图4，垫板7上开设有用于供锚索3穿设的通孔71，通孔71贯穿两块厚钢板及三角形垫块8。本实施例中，垫板7上的通孔71与锚索计6内孔的半径相等。

具体的，在垫板7上开设通孔71时，首先将锚索计6的内孔与垫板7对准，并在垫板7上分别做上记号，然后通过氧焊切割设备在垫板7上沿着记号焊割一个与锚索计6内孔半径相等的孔，从而形成供锚索3穿过的通孔71。

为了使锚索计6与垫板7的通孔71同心，因此将垫板7焊接于围护体2的侧壁。本实施例中，围护体2的侧壁预埋有钢板，钢板位于围护体2的预埋管处，然后再将垫板7与钢板焊接，由此实现垫板7的固定，防止垫板7相对围护体2产生滑移。

此外，参照图3和图4，锚索计6与穿心式千斤顶4的小活塞杆42之间设置有用于使锚索计6与穿心式千斤顶4同心对接的套筒9，套筒9靠近锚索计6的一端焊接有抵接板10，抵接板10紧密抵接于锚索计6，套筒9远离抵接板10的一端紧密抵接于穿心式千斤顶4的小活塞杆42。

检测坡体17的预应力时，通过穿心式千斤顶4的大活塞杆41夹持锚索3，同时，穿心式千斤顶4工作时，穿心式千斤顶4的大活塞杆41向锚索3提供向背离小活塞杆42的一侧的力，且小活塞杆42的端部抵接套筒9的端部，并向套筒9提供向背离大活塞杆41的一侧的力，从而令套筒9远离小活塞杆42的一端的抵接板10抵接锚索计6，锚索计6受力抵接垫板7，而垫板7与围护体2焊接，由此使得锚索计6受力时被挤压，从而检测出当前作用在锚索3上的张拉力。通过启动穿心式千斤顶4以使穿心式千斤顶4保持恒力张拉锚索3，从而间隔地读取锚索计6的受挤压力，然后对不同时间点所测得的受挤压力与初始获得的受挤压力对比，得出锚索3预应力的耗散，从而判断基坑1周边的坡体17的应力变化，以便于工作人员及时采取和制定必要的工程措施。

此外，参照图5和图6，围护体2上还设有多个沉降监测点，沉降监测点位于围护体2的顶面。本实施例中，沉降监测点的数量根据实际工程施工设计进行拟定。沉降监测点处安装有压差水准仪11，以用于监测围护体2的垂直沉降，从而监测基坑1的土体的预应力变化。

参照图5和图6，坡体17上设有与沉降监测点相对应的基准点，基准点位于沉降监测点的监测范围之外。本实施例中，一个基准点对应两个沉降监测点。基准点出固定有竖直的钢管桩12，钢管桩12的底端插入坡体17的岩土层，从而保证钢管桩12的稳定性。钢管桩12的顶端伸出坡体17外，钢管桩12的顶端通过混凝土浇筑有承载墩13，承载墩13上固定有调高座，调高座上承载有基准水准仪14，且基准水准仪14与压差水准仪11之间通过导压液管15连通。当围护体2发生沉降时，基准水准仪14内的液体通过导压液管15流动至压差水准仪11，从而令基准水准仪14的液压逐渐下降，由此便能直观地反映围护体2的沉降情况。

具体的，参照图5和图6，调高座包括浇筑在承载墩13上的底板161以及可升降地设在底板161上的升降板162，其中，底板161和升降板162均呈方形设置，基准水准仪14固定在升降板162上，底板161上设有用于固定升降板162的固定组件。

具体的，参照图5和图6，固定组件包括若干根竖直安装在底座上的螺杆163以及与螺杆163螺纹配合的螺母164。其中，螺杆163的数量为四根，四根螺杆163分别位于底座的四角处，且四根螺杆163均向上贯穿升降板162。每根螺杆163上均螺纹配合有两个螺母164，两个螺母164分别位于升降板162的两侧，通过旋转两个螺母164，以使两个螺母164向相互靠近的方向移动，从而抵紧升降板162，由此对升降板162进行固定。而当需要调整基准水准仪14的水平度时，则可通过调整升降板162的四角所对应的螺杆163的高度位置即可。

本发明的实施原理为：检测坡体17的预应力时，通过穿心式千斤顶4的大活塞杆41夹持锚索3，同时，穿心式千斤顶4工作时，穿心式千斤顶4的大活塞杆41向锚索3提供向背离小活塞杆42的一侧的力，且小活塞杆42的端部抵接套筒9的端部，并向套筒9提供向背离大活塞杆41的一侧的力，从而令套筒9远离小活塞杆42的一端的抵接板10抵接锚索计6，锚索计6受力抵接垫板7，而垫板7与围护体2焊接，由此使得锚索计6受力时被挤压，从而检测出当前作用在锚索3上的张拉力。通过启动穿心式千斤顶4以使穿心式千斤顶4保持恒力张拉锚索3，从而间隔地读取锚索计6的受挤压力，然后对不同时间点所测得的受挤压力与初始获得的受挤压力对比，得出锚索3预应力的耗散，以获取基坑1周边的坡体17的应力变化量。此外，通过压差水准仪11和基准水准仪14的配合，以监测围护体2的垂直沉降度，接合锚索3预应力的耗散，由此判断基坑1的周边坡体17的预应力变化，以便于工作人员及时采取和制定必要的工程措施。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基坑支护自动化监测系统，包括用于围护基坑(1)的坑壁的围护体(2)，其特征在于：所述围护体(2)上设置有用于监测基坑(1)周边坡体(17)的应力变化的锚索轴力监测装置；

所述锚索轴力监测装置包括穿设于所述围护体(2)的锚索(3)以及用于向所述锚索(3)提供拉力的张拉机构，所述锚索(3)的一端灌注于坡体(17)，所述围护体(2)开设有供所述锚索(3)穿设的孔洞，所述张拉机构设置于所述锚索(3)远离坡体(17)的一端，且所述张拉机构远离围护体(2)的一端夹持于所述锚索(3)；

所述锚索轴力监测装置还包括位于所述围护体(2)和所述张拉机构之间的锚索计(6)，所述锚索计(6)与所述锚索(3)同心设置，所述围护体(2)上设置有用于调节所述锚索计(6)的角度，以令所述锚索计(6)与锚索(3)同心的角度调节组件，所述锚索计(6)与所述张拉机构之间设置有用于令两者同心对接的套筒(9)，所述套筒(9)的两端分别与所述锚索计(6)及张拉机构紧密抵触。

2.根据权利要求1所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述角度调节组件包括具有夹角的垫板(7)以及夹垫于所述垫板(7)的夹角的垫块(8)，所述垫板(7)的夹角的角度与所述锚索(3)的轴线与水平面之间形成的夹角的角度相同，所述垫板(7)上开设有供锚索(3)穿设的通孔(71)，所述通孔(71)贯穿所述垫块(8)。

3.根据权利要求2所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述垫块(8)为三角垫块(8)，所述三角垫块(8)焊接于所述垫板(7)。

4.根据权利要求3所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述套筒(9)靠近锚索计(6)的一端设置有抵接板(10)，所述抵接板(10)的一侧抵接于所述锚索计(6)，所述套筒(9)远离抵接板(10)的一端抵接于所述张拉机构。

5.根据权利要求3所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述张拉机构包括穿心式千斤顶(4)，所述锚索(3)依次穿过穿心式千斤顶(4)的小活塞杆(42)和大活塞杆(41)，所述穿心式千斤顶(4)的大活塞杆(41)夹持于所述锚索(3)，所述穿心式千斤顶(4)的小活塞杆(42)抵接于所述套筒(9)远离抵接板(10)的一端。

6.根据权利要求5所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述基坑(1)内还设置有挂持架(5)，所述挂持架(5)位于所述围护体(2)背离坡体(17)的一侧，所述穿心式千斤顶(4)的侧壁设置有用于挂持于所述挂持架(5)的挂耳(43)。

7.根据权利要求1所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述围护体(2)上还设置有沉降监测点，所述沉降监测点处设置有压差水准仪(11)，所述坡体(17)上设置有与沉降点相对应的基准点，所述基准点上设置有基准水准仪(14)，所述基准水准仪(14)与所述压差水准仪(11)之间连通有导压液管(15)。

8.根据权利要求7所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述坡体(17)上设置有竖直的钢管桩(12)，所述钢管桩(12)的底端插入所述坡体(17)的岩土层，所述钢管桩(12)的顶端伸出所述坡体(17)外，所述钢管桩(12)的顶端设置有承载墩(13)，所述承载墩(13)上设置有用于承载所述基准水准仪(14)的调高座。

9.根据权利要求8所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述调高座包括固定于所述承载墩(13)上的底板(161)以及可升降设置于所述底板(161)上的升降板(162)，所述基准水准仪(14)固定于所述升降板(162)上，所述底板(161)上设置有用于固定所述升降板(162)的固定组件。

10.根据权利要求9所述的一种基坑支护自动化监测系统，其特征在于：所述固定组件包括若干根竖直设置于所述底板(161)上的螺杆(163)以及螺纹连接于所述螺杆(163)的螺母(164)，所述螺杆(163)贯穿所述升降板(162)，每根所述螺杆(163)均螺纹配合有两个螺母(164)，且两个所述螺母(164)分别位于所述升降板(162)的两侧。

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