CN114485456A - 一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑监测用深度测量装置，包括固定板，所述固定板上安装有监测主机，所述固定板上倾斜安装有固定筒，所述固定筒的上端滑动插设有调节杆，所述调节杆远离固定筒的一端固定嵌设有测量仪；本发明还公开了一种采用上述测量装置测量基坑深度的测量方法，包括以下步骤：装配伸缩对位；控制扫描测量；测量数据计算；输出测量结果。通过将测量仪置于基坑上方进行全局监测，并通过测量仪的横向扫面测量以及纵向转动间歇测量实现基坑底部二维平面深度测量，并通过监测主机对测量数据进行整合计算，输出更加直观的等高线地形图，测量范围更广、精准度更高且更加方便。

Description

一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及建筑施工监测领域，尤其涉及一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法。

背景技术

现有的基坑深度测量装置通常为便携式激光测量设备，即通过手持激光测量仪或将激光测量仪固定在参照物上对基坑进行定点测量，但这种测量方式只能够对基坑的某一点进行测量，无法直接了解基坑的整体深度情况，即无法达到基坑监测的目的，要达到对整个基坑进行检测，需要测量较多位置的数据并手动记录，测量较为麻烦，且记录结果全为数据，呈现不够直观，无法快速了解基坑深度情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在无法对整个基坑进行深度监测，且测量记录较为麻烦，记录结果不够直观的缺点，而提出的一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基坑监测用深度测量装置，包括固定板，所述固定板上安装有监测主机，所述固定板上倾斜安装有固定筒，所述固定筒的上端滑动插设有调节杆，所述调节杆远离固定筒的一端固定嵌设有测量仪，所述测量仪包括球形机体，所述球形机体内设有中央腔，所述球形机体内位于中央腔的两侧对称设有两个电力腔，所述中央腔的侧壁上嵌设有透光窗片，所述中央腔的内壁居中转动插设有主轴，所述主轴上固定套设有驱动齿轮，所述中央腔内转动安装有往复齿轮，所述往复齿轮与驱动齿轮配合，所述主轴上转动套设有检测板，所述检测板靠近透光窗片的一端嵌设有激光测距组件，所述激光测距组件电性连接监测主机，所述检测板远离透光窗片的一端侧壁上贯穿开设有往复滑口，所述往复齿轮靠近检测板的侧壁上安装有往复滑柱，所述往复滑柱滑动插设在往复滑口内。

优选地，每个所述电力腔内均安装有驱动电机，所述主轴的两端分别延伸至两个电力腔内并与两个驱动电机的机轴固定连接，两个所述驱动电机分别电性连接监测主机。

优选地，所述球形机体的外侧对称转动插设有两个固定轴，两个所述固定轴远离球形机体的一端均固定安装在调节杆上，每个所述固定轴远离调节杆的一端均延伸至中央腔内并固定安装有定位齿轮。

优选地，所述中央腔内对称挂装有两个同步轴，每个所述同步轴的两端均安装有间歇缺齿齿轮，每个所述间歇缺齿齿轮的多个缺口环形对称，每个所述间歇缺齿齿轮均与对应侧的定位齿轮配合，两个所述同步轴分别位于主轴的两侧，所述球形机体垂直于固定轴的同一旋转纬线上的各点重力相等。

优选地，所述主轴上对称固定安装有两个螺旋齿套，两个所述螺旋齿套分别位于检测板远离驱动齿轮的一侧和驱动齿轮远离检测板的一侧，每个所述同步轴上均居中固定安装有蜗轮，每个所述蜗轮均匀对应的螺旋齿套配合。

一种采用上述测量装置测量基坑深度的测量方法，包括以下步骤：

A、装配伸缩对位；将固定板固定在基坑边缘，通过伸长调节杆使得测量仪延伸至基坑的上方位置并停止，得到测量仪到地面的倾斜距离L；

B、控制扫描测量；驱动电机控制主轴转动使得驱动齿轮带动往复齿轮转动，则使得往复滑柱通过往复滑口带动检测板绕主轴转动，则使得激光测距组件在透光窗片处往复运动进行横向扫描测量，测量距离为D_n，D_n由多个测量数据组成，主轴转动通过螺旋齿套和蜗轮带动同步轴转动，则通过间歇缺齿齿轮和定位齿轮使得球形机体绕固定轴转动，进行纵向定距测量，其中测量仪的转动角为α；

C、测量数据计算；倾斜距离固定为L，倾斜角不变为β，根据三角形余弦定理计算出测量仪的高度H，根据相似三角形以及三角形余弦定理，并通过测量距离D_n、转动角α和高度H可计算出基坑的深度h；

D、输出测量结果；将步骤C中的测量数据进行整合，即通过横向扫描测量的测量值和纵向定距测量的测量值，达到基坑底部二维平面深度测量，可整合输出等高线地形图。

本发明具有以下有益效果：通过将测量仪置于基坑上方进行全局监测，并通过测量仪的横向扫面测量以及纵向转动间歇测量实现基坑底部二维平面深度测量，并通过监测主机对测量数据进行整合计算，输出更加直观的等高线地形图，测量范围更广，精准度更高且更加方便。

附图说明

图1为本发明提出的一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法的测量仪部分结构放大图；

图3为本发明提出的一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法的球形机体部分结构示意图；

图4为本发明提出的一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法的；

图5为本发明提出的一种基坑监测用深度测量装置及其测量方法的输出等高线地形示意图。

图中：1固定板、11监测主机、2固定筒、21调节杆、3测量仪、31球形机体、32中央腔、33电力腔、34透光窗片、4主轴、41螺旋齿套、42驱动齿轮、5同步轴、51蜗轮、52间歇缺齿齿轮、6固定轴、61定位齿轮、7往复齿轮、71往复滑柱、8检测板、81往复滑口、82激光测距组件、9驱动电机。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种基坑监测用深度测量装置，包括固定板1，固定板1上安装有监测主机11，固定板1上倾斜安装有固定筒2，固定筒2的上端滑动插设有调节杆21，调节杆21远离固定筒2的一端固定嵌设有测量仪3，测量仪3包括球形机体31，球形机体31内设有中央腔32，球形机体31内位于中央腔32的两侧对称设有两个电力腔33，中央腔32的侧壁上嵌设有透光窗片34，中央腔32的内壁居中转动插设有主轴4，主轴4上固定套设有驱动齿轮42，中央腔32内转动安装有往复齿轮7，往复齿轮7与驱动齿轮42配合，主轴4上转动套设有检测板8，检测板8靠近透光窗片34的一端嵌设有激光测距组件82，激光测距组件82电性连接监测主机11，检测板8远离透光窗片34的一端侧壁上贯穿开设有往复滑口81，往复齿轮7靠近检测板8的侧壁上安装有往复滑柱71，往复滑柱71滑动插设在往复滑口81内。

固定筒2和调节杆21能够将测量仪3悬在基坑的上方，使得测量仪3能够对整个基坑进行测量，即达到对基坑的监测目的，无需人工多点逐个测量记录；

主轴4转动能够使得驱动齿轮42转动，则使得驱动齿轮42带动往复齿轮7转动，使得往复滑柱71通过往复滑口81带动检测板8绕主轴4转动，则能够使得检测板8往复摆动，即使得激光测距组件82在透光窗片34处往复运动进行横向扫描测量，透光窗片34能够使得激光测距组件82置于球形机体31内，不受施工地环境干扰，激光测距组件82往复扫描即对基坑的横向进行扫描测量，实现基坑深度的横向全面监测，测量的结果输出至监测主机11内保存。

每个电力腔33内均安装有驱动电机9，主轴4的两端分别延伸至两个电力腔33内并与两个驱动电机9的机轴固定连接，两个驱动电机9分别电性连接监测主机11。

监测主机11通过控制驱动电机9驱动主轴4转动，两个驱动电机9能够单独控制主轴4的正转和反转，且达到备用的目的，避免其中一个出现故障导致监测终止的情况发生。

球形机体31的外侧对称转动插设有两个固定轴6，两个固定轴6远离球形机体31的一端均固定安装在调节杆21上，每个固定轴6远离调节杆21的一端均延伸至中央腔32内并固定安装有定位齿轮61。

中央腔32内对称挂装有两个同步轴5，每个同步轴5的两端均安装有间歇缺齿齿轮52，每个间歇缺齿齿轮52的多个缺口环形对称，每个间歇缺齿齿轮52均与对应侧的定位齿轮61配合，两个同步轴5分别位于主轴4的两侧，球形机体31垂直于固定轴6的同一旋转纬线上的各点重力相等。

同步轴5转动通过间歇缺齿齿轮52对定位齿轮61施加推力，而定位齿轮61固定在固定轴6上，固定轴6转动插设在球形机体31上，且固定轴6固定在调节杆21上，则使得球形机体31发生转动，由于间歇缺齿齿轮52存在均匀分布的缺口，则使得球形机体31间歇转动；

球形机体31间歇转动配合激光测距组件82的横向往复扫描测量，实现基坑全面扫描测量，且球形机体31间歇转动周期与激光测距组件82往复摆动的半个周期相等，即横向扫描一次，球形机体31转动一个角度，实现基坑深度二维平面测量；

球形机体31通过利用材料以及配重块设计，使得同一旋转纬线上的各点重力相等，则使得球形机体31不会因重力不均产生惯性转动，即间歇缺齿齿轮52与定位齿轮61脱离时，球形机体31不会出现多余转动，使得测量更加精准。

主轴4上对称固定安装有两个螺旋齿套41，两个螺旋齿套41分别位于检测板8远离驱动齿轮42的一侧和驱动齿轮42远离检测板8的一侧，每个同步轴5上均居中固定安装有蜗轮51，每个蜗轮51均匀对应的螺旋齿套41配合。

主轴4通过螺旋齿套41带动蜗轮51转动，则使得同步轴5转动，实现单一驱动源驱动实现横向和纵向测量，能耗更低。

参照图4-5，一种采用上述测量装置测量基坑深度的测量方法，包括以下步骤：

A、装配伸缩对位；将固定板1固定在基坑边缘，通过伸长调节杆21使得测量仪3延伸至基坑的上方位置并停止，得到测量仪3到地面的倾斜距离L；

B、控制扫描测量；驱动电机9控制主轴4转动使得驱动齿轮42带动往复齿轮7转动，则使得往复滑柱71通过往复滑口81带动检测板8绕主轴4转动，则使得激光测距组件82在透光窗片34处往复运动进行横向扫描测量，测量距离为D_n，D_n由多个测量数据组成，主轴4转动通过螺旋齿套41和蜗轮51带动同步轴5转动，则通过间歇缺齿齿轮52和定位齿轮61使得球形机体31绕固定轴6转动，进行纵向定距测量，其中测量仪3的转动角为α；

C、测量数据计算；倾斜距离固定为L，倾斜角不变为β，根据三角形余弦定理计算出测量仪3的高度H，即H=Lsinβ，根据相似三角形以及三角形余弦定理，并通过测量距离D_n、转动角α和高度H可计算出基坑的深度h，即基坑内测量距离为d=D_n-H/cosα=D_n-

，则h=dcosα=D_ncosα-Lsinβ；

D、输出测量结果；将步骤C中的测量数据进行整合，即通过横向扫描测量的测量值和纵向定距测量的测量值，达到基坑底部二维平面深度测量，可整合输出等高线地形图，更加直观清楚，方便了解基坑的深度以及施工情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基坑监测用深度测量装置，包括固定板（1），其特征在于，所述固定板（1）上安装有监测主机（11），所述固定板（1）上倾斜安装有固定筒（2），所述固定筒（2）的上端滑动插设有调节杆（21），所述调节杆（21）远离固定筒（2）的一端固定嵌设有测量仪（3），所述测量仪（3）包括球形机体（31），所述球形机体（31）内设有中央腔（32），所述球形机体（31）内位于中央腔（32）的两侧对称设有两个电力腔（33），所述中央腔（32）的侧壁上嵌设有透光窗片（34），所述中央腔（32）的内壁居中转动插设有主轴（4），所述主轴（4）上固定套设有驱动齿轮（42），所述中央腔（32）内转动安装有往复齿轮（7），所述往复齿轮（7）与驱动齿轮（42）配合，所述主轴（4）上转动套设有检测板（8），所述检测板（8）靠近透光窗片（34）的一端嵌设有激光测距组件（82），所述激光测距组件（82）电性连接监测主机（11），所述检测板（8）远离透光窗片（34）的一端侧壁上贯穿开设有往复滑口（81），所述往复齿轮（7）靠近检测板（8）的侧壁上安装有往复滑柱（71），所述往复滑柱（71）滑动插设在往复滑口（81）内。

2.根据权利要求1所述的一种基坑监测用深度测量装置，其特征在于，每个所述电力腔（33）内均安装有驱动电机（9），所述主轴（4）的两端分别延伸至两个电力腔（33）内并与两个驱动电机（9）的机轴固定连接，两个所述驱动电机（9）分别电性连接监测主机（11）。

3.根据权利要求1所述的一种基坑监测用深度测量装置，其特征在于，所述球形机体（31）的外侧对称转动插设有两个固定轴（6），两个所述固定轴（6）远离球形机体（31）的一端均固定安装在调节杆（21）上，每个所述固定轴（6）远离调节杆（21）的一端均延伸至中央腔（32）内并固定安装有定位齿轮（61）。

4.根据权利要求3所述的一种基坑监测用深度测量装置，其特征在于，所述中央腔（32）内对称挂装有两个同步轴（5），每个所述同步轴（5）的两端均安装有间歇缺齿齿轮（52），每个所述间歇缺齿齿轮（52）的多个缺口环形对称，每个所述间歇缺齿齿轮（52）均与对应侧的定位齿轮（61）配合，两个所述同步轴（5）分别位于主轴（4）的两侧，所述球形机体（31）垂直于固定轴（6）的同一旋转纬线上的各点重力相等。

5.根据权利要求4所述的一种基坑监测用深度测量装置，其特征在于，所述主轴（4）上对称固定安装有两个螺旋齿套（41），两个所述螺旋齿套（41）分别位于检测板（8）远离驱动齿轮（42）的一侧和驱动齿轮（42）远离检测板（8）的一侧，每个所述同步轴（5）上均居中固定安装有蜗轮（51），每个所述蜗轮（51）均匀对应的螺旋齿套（41）配合。

6.一种采用上述测量装置测量基坑深度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、装配伸缩对位；将固定板（1）固定在基坑边缘，通过伸长调节杆（21）使得测量仪（3）延伸至基坑的上方位置并停止，得到测量仪（3）到地面的倾斜距离L；

B、控制扫描测量；驱动电机（9）控制主轴（4）转动使得驱动齿轮（42）带动往复齿轮（7）转动，则使得往复滑柱（71）通过往复滑口（81）带动检测板（8）绕主轴（4）转动，则使得激光测距组件（82）在透光窗片（34）处往复运动进行横向扫描测量，测量距离为D_n，D_n由多个测量数据组成，主轴（4）转动通过螺旋齿套（41）和蜗轮（51）带动同步轴（5）转动，则通过间歇缺齿齿轮（52）和定位齿轮（61）使得球形机体（31）绕固定轴（6）转动，进行纵向定距测量，其中测量仪（3）的转动角为α；

C、测量数据计算；倾斜距离固定为L，倾斜角不变为β，根据三角形余弦定理计算出测量仪（3）的高度H，根据相似三角形以及三角形余弦定理，并通过测量距离D_n、转动角α和高度H可计算出基坑的深度h；

D、输出测量结果；将步骤C中的测量数据进行整合，即通过横向扫描测量的测量值和纵向定距测量的测量值，达到基坑底部二维平面深度测量，可整合输出等高线地形图。

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