CN116427482A - 一种基坑支撑轴力的监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基坑支撑轴力的监测系统，与现有技术比较，本发明还包括可移动于基坑外部地面的支撑模块、固定于所述支撑模块上且一端朝基坑内活动延伸的延伸模块、固定于延伸模块上且用于与支撑轴的外轴壁抵接以检测支撑轴的振动情况的检测模块、和基于支撑轴的振动情况的预设监测值集与实际监测值集以判断支撑轴的水平轴力的判断模块。本发明实现对基坑内的支撑轴的情况进行自动准确监测，并提供可靠的监测数据。
Description
技术领域
本发明涉及基坑施工设备技术领域，尤其涉及一种基坑支撑轴力的监测系统。
背景技术
基坑是指在建筑工程中挖掘的用于放置建筑物地下部分或其他工程设施的坑洞或开挖区域。基坑的开挖会引起周边土体变形，对基坑围护结构和环境产生影响，挖掘基坑时，需要采取支护措施来防止土壤或岩石坍塌，支护结构一般采用钢支撑、混凝土支撑、地下连续墙、和挡土墙，以保持基坑的稳定。支撑轴力是基坑内部的横向支撑在抵抗周围土体推力的情况下所产生的力。基坑支撑的监测技术旨在实时监测基坑施工过程中的变形、应力和稳定性，以确保施工的安全性和有效性。
本实验团队长期针对基坑监测的相关技术进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如现有技术公开的WO2019196771A1、WO2021017871A1、CN114232582B、和CN105446276B，如现有技术公开的一种基坑轴力监测补偿方法，它包括以下步骤：在基坑水平支撑系统中的轴力监测补偿装置上安装传感器，所述轴力监测补偿装置安装在支撑杆的顶端，所述传感器用于实时采集现场原始数据并将数据传送到控制系统；控制系统接收数据并进行处理，所述控制系统通过信号线与传感器连接；当支撑杆两端的墙体位移量或支撑杆的轴力超过设定值时，控制系统指示轴力监测补偿装置进行补偿，所述轴力监测补偿装置通过信号线与控制系统连接。本发明提供的基坑轴力监测补偿方法的数据采集点分布广、实时采集数据、准确率高，确保基坑施工的安全。
为了解决本领域普遍存在对基坑的安全监测复杂并且需要大量人工劳动力完成等等问题，作出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前本领域所存在的不足，提出了一种基坑支撑轴力的监测系统。
为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
一种基坑支撑轴力的监测系统，基坑支撑系统包括若干个分别贴设于基坑的侧坑壁上的支撑板、其中一端连接于其中一个支撑板且另一端连接至另一支撑板的支撑轴，所述基坑支撑轴力的监测系统包括可移动于基坑外部地面的支撑模块、固定于所述支撑模块上且一端朝基坑内活动延伸的延伸模块、固定于延伸模块上且用于与支撑轴的外轴壁抵接以检测支撑轴的振动情况的检测模块、和基于支撑轴的振动情况的预设监测值集与实际监测值集以判断支撑轴的水平轴力的判断模块，
所述支撑模块为现有技术的具有定向移动功能的移动机器人，所述延伸模块包括水平固定于移动机器人顶部的水平顶板、垂直固定于所述水平顶板上的升降机构、竖直设置的移动杆、若干个用于将所述移动杆活动固定于所述升降机构上的连接元件、提高所述移动杆在升降移动过程中的稳定性的稳定机构、和设置于所述移动杆的杆底壁以监测识别其下方的遮挡异物的测距传感器，其中所述升降机构用于驱动所述移动杆相对所述基坑进行升降移动，
所述升降机构包括底部竖直固定于水平顶板上板壁的支撑杆、竖直固定于所述支撑杆的杆侧壁的线性滑轨、若干个活动配合至所述线性滑轨上的滑动块、水平横设于所述支撑杆的杆顶壁的水平顶板、和顶端通过安装座固定于所述水平顶板上且底端固定于所述滑动块上的油缸，所述油缸通过线性伸缩驱动以实现驱动滑动块沿线性滑轨进行移动，其中所述移动杆顶部竖直固定于滑动块的块底壁上。
进一步的，所述稳定机构包括至少一个竖直设置于所述支撑杆的杆外壁的线性滑槽、滚动配合于线性滑槽内的滑轮、将所述滑轮进行轴滚动固定的固定座、和一端固定于所述移动杆上且另一端与固定座固定连接的稳定杆，所述线性滑槽与线性滑轨设置于支撑杆的同一杆侧壁上，所述线性滑槽包括内腔、滑槽开口、顶腔壁、底腔壁、和与滑槽开口相对设置的相对壁，其中，在滚轮沿线性滑槽进行滚动时，所述滚轮的部分轮外壁抵接至线性滑槽的相对壁上。
进一步的，所述移动杆的杆外壁竖直分布有若干个开口槽，且每个开口槽从移动杆的杆外壁相对移动杆内部水平凹陷设置，且以所述开口槽的开口端为槽口，以开口槽的与其开口端相对设置的内槽壁为槽底壁，所述检测模块包括若干个分别配合至开口槽内的振动检测单元。
进一步的，每个所述振动检测单元分别包括一端通过安装座固定于所述槽底壁且另一端能够从槽口伸出至开口槽外部的第一伸缩驱动件、与第一伸缩驱动件的另一端固定连接的贴片、敷设于所述贴片上的应力传感器、嵌设于所述贴片上的超声波发生装置、一端固定于所述槽底壁且另一端从槽口伸出的第二伸缩驱动件、固定于所述第二伸缩驱动件的另一端的抵片、和敷设于所述抵片上的压力传感器。
进一步的，所述抵片用于抵接至支撑轴的外轴壁，所述贴片为由复合橡胶材质支撑的具有弹性的板状件，所述第一伸缩驱动件用于驱动所述贴片抵接至支撑轴的轴外壁上，所述应力传感器用于检测贴片与轴外壁的第一抵接力，所述第二伸缩驱动件用于驱动所述抵片与轴外壁抵接，所述压力传感器用于检测贴片与轴外壁的第二抵接力。
本发明所取得的有益效果是：
1.本发明的延伸模块具有定向移动能力、升降移动能力、稳定性增强和遮挡异物监测等优点，为基坑支撑轴力的监测系统提供了更高的灵活性、准确性和稳定性。
2.实现同时监测多个支撑轴的振动情况，提高监测效率和全面性，本发明的振动检测单元中的贴片和抵片采用由复合橡胶材质支撑的具有弹性的板状件，以使贴片和抵片具有一定的弹性和适应性，能够有效地抵接至支撑轴的外轴壁，提供可靠的振动传感效果，本发明的检测模块实现对支撑轴的振动情况进行准确监测，并提供可靠的监测数据。
3.本发明的判断模块基于预设监测值集和实际监测值集计算预设振动参考值和实际振动参考值，以判断支撑轴和支撑板对基坑的支撑异常，并通过生成异常信息以及时发现异常情况，并且提醒工作人员进行检查和处理，本发明监测系统通过对轴承轴的自动监测并及时发现支撑轴对基坑支撑的潜在问题，保障基坑的安全稳定。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1为本发明的基坑支撑轴力的监测系统的模块化示意图。
图2为本发明的延伸模块的部分结构示意图。
图3为本发明的移动杆的部分结构示意图。
图4为本发明的振动检测单元的部分结构示意图。
图5为本发明的基坑支撑系统的部分结构示意图。
附图标号说明：1-支撑杆；2-顶腔壁；3-滑槽开口；4-相对壁；5-滚轮；6-内腔；7-支撑板；8-移动机器人；9-底腔壁；10-线性滑轨；11-移动杆；12-稳定杆；13-固定座；14-滑动块；15-油缸；16-水平顶板；17-开口槽；18-槽底壁；19-槽口；20-贴片；21-第一伸缩驱动件；22-抵片；23-第二伸缩驱动件；24-支撑轴；25-侧坑壁；26-基坑；27-基坑外部地面；28-支撑板。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；要指出的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本案。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。并且关于附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一：结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本实施例构造了一种基坑支撑轴力的监测系统,基坑支撑系统包括若干个分别贴设于基坑的侧坑壁上的支撑板、其中一端连接于其中一个支撑板且另一端连接至另一支撑板的支撑轴，所述基坑支撑轴力的监测系统包括可移动于基坑外部地面的支撑模块、固定于所述支撑模块上且一端朝基坑内活动延伸的延伸模块、固定于延伸模块上且用于与支撑轴的外轴壁抵接以检测支撑轴的振动情况的检测模块、和基于支撑轴的振动情况的预设监测值集与实际监测值集以判断支撑轴的水平轴力的判断模块；
所述支撑模块为现有技术的具有定向移动功能的移动机器人，所述延伸模块包括水平固定于移动机器人顶部的水平顶板、垂直固定于所述水平顶板上的升降机构、竖直设置的移动杆、若干个用于将所述移动杆活动固定于所述升降机构上的连接元件、提高所述移动杆在升降移动过程中的稳定性的稳定机构、和设置于所述移动杆的杆底壁以监测识别其下方的遮挡异物的测距传感器，其中所述升降机构用于驱动所述移动杆相对所述基坑进行升降移动；
所述升降机构包括底部竖直固定于水平顶板上板壁的支撑杆、竖直固定于所述支撑杆的杆侧壁的线性滑轨、若干个活动配合至所述线性滑轨上的滑动块、水平横设于所述支撑杆的杆顶壁的水平顶板、和顶端通过安装座固定于所述水平顶板上且底端固定于所述滑动块上的油缸，所述油缸通过线性伸缩驱动以实现驱动滑动块沿线性滑轨进行移动；
所述稳定机构包括至少一个竖直设置于所述支撑杆的杆外壁的线性滑槽、滚动配合于线性滑槽内的滑轮、将所述滑轮进行轴滚动固定的固定座、和一端固定于所述移动杆上且另一端与固定座固定连接的稳定杆，其中，在滚轮沿线性滑槽进行滚动时，所述滚轮的部分轮外壁抵接至线性滑槽的相对壁上；
其中所述移动杆顶部竖直固定于滑动块的块底壁上，所述线性滑槽与线性滑轨设置于支撑杆的同一杆侧壁上，所述线性滑槽包括内腔、滑槽开口、顶腔壁、底腔壁、和与滑槽开口相对设置的相对壁；
进而在所述伸缩机构驱动所述移动杆进行升降移动时候，所述支撑杆被同步驱动至沿所述线性滑槽进行移动，同时滚轮被驱动至抵接滚动于相对壁上，进而提高所述支撑杆进行升降移动过程的稳定性；
通过以移动机器人作为支撑模块，能够灵活地在基坑外部地面移动，以便对基坑支撑轴进行高效自动监测作业，延伸模块中的升降机构可以驱动移动杆相对基坑进行升降移动。这使得延伸模块能够在垂直方向上调整位置，以适应不同基坑的深度和支撑轴的高度，延伸模块中的稳定机构通过竖直设置于支撑杆的线性滑槽、滑轮、固定座和稳定杆等组件，可以提高移动杆在升降移动过程中的稳定性，滚轮沿线性滑槽滚动时，部分轮外壁抵接至线性滑槽的相对壁上，进一步增加了稳定性，延伸模块内设置了测距传感器，安装在移动杆的杆底壁上，用于监测和识别移动杆下方的遮挡异物，这有助于及时发现并解决可能影响监测系统正常运行的障碍物；
本发明的延伸模块具有定向移动能力、升降移动能力、稳定性增强和遮挡异物监测等优点，为基坑支撑轴力的监测系统提供了更高的灵活性、准确性和稳定性。
实施例二：结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，除了包含以上实施例的内容以外，还在于,所述移动杆的杆外壁竖直分布有若干个开口槽，且每个开口槽从移动杆的杆外壁相对移动杆内部水平凹陷设置，且以所述开口槽的开口端为槽口，以开口槽的与其开口端相对设置的内槽壁为槽底壁，其中，开口槽之间的间距根据实际需求由本领域技术人员进行选择，在此不作限制；
所述检测模块包括若干个分别配合至开口槽内的振动检测单元，每个所述振动检测单元分别包括一端通过安装座固定于所述槽底壁且另一端能够从槽口伸出至开口槽外部的第一伸缩驱动件、与第一伸缩驱动件的另一端固定连接的贴片、敷设于所述贴片上的应力传感器、嵌设于所述贴片上的超声波发生装置、一端固定于所述槽底壁且另一端从槽口伸出的第二伸缩驱动件、固定于所述第二伸缩驱动件的另一端的抵片、和敷设于所述抵片上的压力传感器，所述抵片用于抵接至支撑轴的外轴壁，所述贴片和抵片为由复合橡胶材质支撑的具有弹性的板状件；
所述开口槽的位置信息与开口槽内振动检测单元的识别编号预先进行绑定，每个支撑轴都通过标记信息进行唯一标识以区别，这样，通过振动检测单元的识别编号与其所绑定的位置信息，以实现对每个支撑轴的振动情况并进行监测记录；
本发明的检测模块包括多个振动检测单元，每个单元分别配合至开口槽内，实现同时监测多个支撑轴的振动情况，提高监测效率和全面性，本发明的振动检测单元中的贴片和抵片采用由复合橡胶材质支撑的具有弹性的板状件，以使贴片和抵片具有一定的弹性和适应性，能够有效地抵接至支撑轴的外轴壁，提供可靠的振动传感效果，本发明的检测模块实现对支撑轴的振动情况进行准确监测，并提供可靠的监测数据。
实施例三：结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，除了包含以上实施例的内容以外，还在于,所述延伸模块的不同姿态对应为升降机构不同作业高度，所述预设监测值集的获取方法如下：
S101：基坑支撑系统按照预设建设标准完成时，在基坑地面选取若干个供支撑模块固定的地面区域作为作业位置，
S102：设置延伸模块的初始姿态，
S103：将支撑机构依次驱动至作业位置，延伸模块为初始姿态，进一步对所述延伸模块初始姿态进行姿态调节，直至将所述移动杆上的至少一个开口槽与基坑内的至少一个支撑轴依次相对设置时，作为延伸模块的作业姿态，对每个作业位置分别经过实验训练，并依次记录储存每个作业位置上，延伸模块从初始姿态到作业姿态的姿态调节指令，同时分别记录每个作业姿态上相对设置的支撑轴和开口槽的位置编号，
S104：在作业姿态下，以与支撑轴相对设置的开口槽内的振动检测单元为作业单元，作业单元对与其相对设置的支撑轴进行振动监测，具体的，振动监测流程为：
S1041：作业单元的第一伸缩驱动件将贴片驱动至与支撑轴的轴外壁进行抵接直至第一抵接力到达第一阈值，同时作业单元的第二伸缩驱动件将抵片驱动至与支撑轴的轴外壁进行抵接直至第二抵接力到达第二阈值，
S1042：所述超声波发生装置以预设强度能量进行作业，
S1043：压力传感器以预设频率进行监测作业，并且将压力传感器预设监测时长内监测获得的监测值作为监测值集作为预设监测值集进行储存，
S105：记录并储存各支撑轴的预设检测值集；
所述实际监测值集的获取方法如下：
S201：依次驱动支撑模块至各作业位置，设置延伸模块至初始姿态，以作业位置上的相应姿态调节指令驱动延伸模块至作业姿态，以与支撑轴相对设置的开口槽内的振动检测单元为作业单元，
S202：作业单元的第一伸缩驱动件将贴片驱动至与支撑轴的轴外壁进行抵接直至第一抵接力到达第一阈值，同时作业单元的第二伸缩驱动件将抵片驱动至与支撑轴的轴外壁进行抵接直至第二抵接力到达第二阈值，
S203：所述超声波发生装置以预设强度能量进行作业，
S204：压力传感器以预设频率进行监测作业，并且将预设监测时长内监测获得的监测值作为监测值集作为实际监测值集进行储存，
S205：记录并储存各支撑轴的实际监测值集；
所述判断模块的作业通过下列实现：
S301：基于预设监测值集计算获得预设振动参考值，具体步骤如下：
S3011：以预设监测值集的监测值按照其监测值获取顺序依次表示为p1、p2、p3…pn，其中n为正整数，
S3012：获得预设监测值集内的监测值均值VP：
，
S3013：获得第一预设参考差值S1：
，
S3014:获得第二预设参考差值S2:
，
S3015:预设振动参考值为Sn：
，
S302：基于预设监测值集计算获得实际振动参考值，具体步骤如下：
S3021：以实际监测值集的监测值按照其监测值获取顺序依次表示为b1、b2、b3…bk，其中k为正整数，
S3022：获得预设监测值集内的监测值均值VB：
，
S3023：获得第一预设参考差值C1：
，
S3024:获得第二预设参考差值C2:
，
S3025:预设振动参考值为Ck：
，
S303：在Ck与Sn的差值超出预设差值时，判断所述支撑轴和支撑板对基坑的支撑异常，进一步生成异常信息，以提醒工作人员对基坑支撑系统进行检查；
本发明的判断模块基于预设监测值集和实际监测值集计算预设振动参考值和实际振动参考值，以判断支撑轴和支撑板对基坑的支撑异常，并通过生成异常信息以及时发现异常情况，并且提醒工作人员进行检查和处理，本发明监测系统通过对轴承轴的自动监测并及时发现支撑轴对基坑支撑的潜在问题，保障基坑的安全稳定。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。并且应当理解，在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基坑支撑轴力的监测系统，基坑支撑系统包括若干个分别贴设于基坑的侧坑壁上的支撑板、其中一端连接于其中一个支撑板且另一端连接至另一支撑板的支撑轴，其特征在于，所述基坑支撑轴力的监测系统包括可移动于基坑外部地面的支撑模块、固定于所述支撑模块上且一端朝基坑内活动延伸的延伸模块、固定于延伸模块上且用于与支撑轴的外轴壁抵接以检测支撑轴的振动情况的检测模块、和基于支撑轴的振动情况的预设监测值集与实际监测值集以判断支撑轴的水平轴力的判断模块，
所述支撑模块为具有定向移动功能的移动机器人，所述延伸模块包括水平固定于移动机器人顶部的水平顶板、垂直固定于所述水平顶板上的升降机构、竖直设置的移动杆、若干个用于将所述移动杆活动固定于所述升降机构上的连接元件、提高所述移动杆在升降移动过程中的稳定性的稳定机构、和设置于所述移动杆的杆底壁以监测识别其下方的遮挡异物的测距传感器，其中所述升降机构用于驱动所述移动杆相对所述基坑进行升降移动，
所述升降机构包括底部竖直固定于水平顶板上板壁的支撑杆、竖直固定于所述支撑杆的杆侧壁的线性滑轨、若干个活动配合至所述线性滑轨上的滑动块、水平横设于所述支撑杆的杆顶壁的水平顶板、和顶端通过安装座固定于所述水平顶板上且底端固定于所述滑动块上的油缸，所述油缸通过线性伸缩驱动以实现驱动滑动块沿线性滑轨进行移动，其中所述移动杆顶部竖直固定于滑动块的块底壁上。
2.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述稳定机构包括至少一个竖直设置于所述支撑杆的杆外壁的线性滑槽、滚动配合于线性滑槽内的滑轮、将所述滑轮进行轴滚动固定的固定座、和一端固定于所述移动杆上且另一端与固定座固定连接的稳定杆，其中，在滚轮沿线性滑槽进行滚动时，所述滚轮的部分轮外壁抵接至线性滑槽的相对壁上，所述线性滑槽与线性滑轨设置于支撑杆的同一杆侧壁上，所述线性滑槽包括内腔、滑槽开口、顶腔壁、底腔壁、和与滑槽开口相对设置的相对壁。
3.如权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述移动杆的杆外壁竖直分布有若干个开口槽，且每个开口槽从移动杆的杆外壁相对移动杆内部水平凹陷设置，且以所述开口槽的开口端为槽口，以开口槽的与其开口端相对设置的内槽壁为槽底壁，所述检测模块包括若干个分别配合至开口槽内的振动检测单元。
4.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，每个所述振动检测单元分别包括一端通过安装座固定于所述槽底壁且另一端能够从槽口伸出至开口槽外部的第一伸缩驱动件、与第一伸缩驱动件的另一端固定连接的贴片、敷设于所述贴片上的应力传感器、嵌设于所述贴片上的超声波发生装置、一端固定于所述槽底壁且另一端从槽口伸出的第二伸缩驱动件、固定于所述第二伸缩驱动件的另一端的抵片、和敷设于所述抵片上的压力传感器。
5.如权利要求4所述的监测系统，其特征在于，所述抵片用于抵接至支撑轴的外轴壁，所述贴片为由复合橡胶材质支撑的具有弹性的板状件，所述第一伸缩驱动件用于驱动所述贴片抵接至支撑轴的轴外壁上，所述应力传感器用于检测贴片与轴外壁的第一抵接力，所述第二伸缩驱动件用于驱动所述抵片与轴外壁抵接，所述压力传感器用于检测贴片与轴外壁的第二抵接力。
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2023
- 2023-06-13 CN CN202310697461.8A patent/CN116427482B/zh active Active
Patent Citations (3)
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