CN117405076B - 一种基坑周边地面沉降监测装置及监测方法 - Google Patents

一种基坑周边地面沉降监测装置及监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基坑周边地面沉降监测装置及监测方法,涉及地面沉降检测技术领域。包括有沉降筒,所述沉降筒的正上方设置有T形筒,所述沉降筒内部转动连接有沉降拉杆,所述T形筒上固定安装有固定壳,所述固定壳滑动连接有滑动架,所述滑动架固定连接有第一限位环,所述第一限位环中部限位滑动连接有滑动盘,所述滑动盘固定连接有指示杆,所述滑动架固定连接有第一伸缩杆,所述固定壳固定安装有第一液压筒。本发明通过沉降拉杆拉动指示杆,通过第一活塞指示第一液压筒上刻度线的位置得到沉降筒的沉降量,并且土壤的横向偏移通过第一限位环与滑动盘的相对滑动抵消,以此将土壤的沉降量和横向位移量区分展示。

Description

一种基坑周边地面沉降监测装置及监测方法
技术领域
本发明属于地面沉降检测技术领域,公开了一种基坑周边地面沉降监测装置及监测方法。
背景技术
基坑周边地面的沉降监测作为施工检测中的一项重要指标,其指代的是对基坑周边土壤在基坑的正常施工过程中发生的下沉和偏移的数据进行监测收集的过程,通过监测的数据可预测和规划后续的施工进程。
基坑沉降监测可通过多种方式进行记录和测量,其中通过检测孔安置沉降监测装置的方式由于其本身容易读取和可布置的地点灵活的特点而被广泛运用,在传统的沉降监测装置对地面监测过程中,深度20-30厘米以上的地表土还会由于施工设备的运行而发生横向的偏移,地表土还会因为环境影响发生水平方向的偏斜,这会影响到土壤在竖直方向上的数据监测,除此之外监测装置在土壤沉降过程中不能和地面一同移动,否则会减小对沉降量的监测数据。
发明内容
本发明提供的一种基坑周边地面沉降监测装置及监测方法,目的是克服基坑周边地面会发生多角度的沉降、偏移和偏斜,对监测装置的监测过程造成数据失真的缺点。
技术方案为:一种基坑周边地面沉降监测装置,包括有沉降筒,所述沉降筒顶部固定安装有锥形壳,所述沉降筒的正上方设置有承载板,所述承载板中部球接有T形筒,所述沉降筒内部转动连接有沉降拉杆,所述沉降拉杆设置有位于所述沉降筒内部且等间距分布的固定组件,所述T形筒上固定安装有固定壳,所述固定壳内部滑动连接有滑动架,所述滑动架的下侧固定连接有第一限位环,所述第一限位环中部限位滑动连接有滑动盘,所述滑动盘的中部固定连接有指示杆,所述沉降拉杆与所述指示杆之间设置有用于二者之间相互锁定的锁定组件,所述滑动架的下侧还固定连接有周向均匀分布的第一伸缩杆,所述第一伸缩杆的伸缩端与所述T形筒固接,所述固定壳固定安装有对称分布的第一液压筒,两个沿所述固定壳中心轴对称分布的所述第一伸缩杆为一组且相互连通,对称分布的所述第一液压筒分别与一组所述第一伸缩杆连通,所述第一液压筒内滑动连接有第一活塞,所述固定壳外围设置有保平组件,所述固定壳的上侧固定安装有指示板。
作为进一步的优选方案,所述固定组件包括有对称分布的螺纹扣,所述沉降拉杆位于所述沉降筒内部的部分设置有等间距分布的双向螺纹,对称分布的所述螺纹扣分别螺纹连接于所述沉降拉杆对应的所述双向螺纹处,对称分布的所述螺纹扣外周均转动连接有周向等间隔分布的铰接杆,上下相邻的所述铰接杆之间共同转动连接有稳定插板,所述沉降筒周向贯穿设置有限位孔,所述稳定插板与所述沉降筒对应的限位孔限位滑动配合。
作为进一步的优选方案,所述锁定组件包括有固定销,所述固定销螺纹连接于所述沉降拉杆上端,所述指示杆下端设置有限位腔体,所述固定销与所述指示杆滑动配合,所述固定销上端设置有安装腔体,所述固定销的安装腔体内滑动连接有周向均匀分布的限位滑块,所述限位滑块与所述指示杆的限位腔体限位配合,所述固定销的安装腔体中部滑动连接有限位块,所述固定销与所述限位块之间固接有弹簧,所述指示杆的限位腔体内滑动连接有限位销,所述限位销的下端与周向均匀分布的所述限位滑块限位配合。
作为进一步的优选方案,所述指示杆贯穿滑动连接有限位推杆,所述限位推杆与所述限位销相邻的一端为楔形,且所述限位推杆与所述限位销限位配合,所述限位推杆远离所述限位销的一端设置有限位槽,所述T形筒滑动连接有把手,所述把手的一端于所述限位推杆的限位槽内滑动。
作为进一步的优选方案,所述保平组件包括有周向分布的锚杆,周向分布的所述锚杆设置于所述锥形壳的外侧,周向分布的所述锚杆的上部分别设置有外螺纹,所述锚杆的外螺纹处螺纹连接有长螺母,所述长螺母转动连接有支撑臂,周向分布的所述支撑臂共同可拆卸连接有第二限位环,所述第二限位环与所述固定壳限位滑动配合。
作为进一步的优选方案,所述锚杆的长度大于所述沉降筒、所述锥形壳、所述T形筒和所述固定壳的高度之和。
作为进一步的优选方案,还包括有偏移监测组件,所述偏移监测组件设置于所述T形筒和所述固定壳之间,所述偏移监测组件用于检测所述承载板和所述T形筒之间的倾斜度,所述偏移监测组件包括有周向等距分布的第二伸缩杆,周向等距分布的所述第二伸缩杆均固接于所述T形筒,所述第二伸缩杆的伸缩端与所述承载板接触配合,所述固定壳顶部固接有对称分布的第二液压筒,所述第二液压筒的数量为所述第二伸缩杆数量的一半,两个沿所述T形筒中心轴对称分布的所述第二伸缩杆为一组,每组内的两个所述第二伸缩杆分别与同一个所述第二液压筒的两端连通,所述第二液压筒内滑动连接有第二活塞。
作为进一步的优选方案,所述第一液压筒、所述指示板和所述第二液压筒均为透明可视材质,所述第一液压筒和所述第二液压筒上均设置有刻度线,所述第二液压筒刻度线的中点为零刻度点,所述指示板为圆形且上表面设置有周向阵列分布的刻度线。
作为进一步的优选方案,还包括有柔性套管和拉簧,所述柔性套管固接于所述承载板与所述固定壳之间,所述柔性套管用于对所述第二伸缩杆的保护,所述拉簧固接于所述固定壳和所述第一限位环之间。
一种基坑周边地面沉降监测方法,基于上述技术方案的一种基坑周边地面沉降监测装置,包括有如下步骤:
S1:将沉降筒放置于地面的检测孔,转动沉降拉杆使稳定插板向外探出,稳定插板将沉降筒稳固在检测孔内;
S2:以检测孔为中心将锚杆均匀插于地面以下,将T形筒对准锥形壳,并将承载板放置于监测处的地面,沉降拉杆和指示杆之间的相对位置通过锁定组件进行锁定,旋转长螺母将支撑臂的高度调整至与第二限位环同高,并完成支撑臂与第二限位环之间的固定;
S3:基坑周边的地面发生沉降,稳定插板带动沉降筒移动,沉降筒带动沉降拉杆和指示杆移动,指示杆通过滑动盘和第一限位环带动滑动架挤压第一伸缩杆,第一伸缩杆带动第一活塞在第一液压筒内移动;
S4:基坑周边地面发生横向偏移,土壤带动承载板移动,承载板将带动T形筒和固定壳发生横向偏移,第一限位环与滑动盘和第二限位环与固定壳发生相对位移,沉降拉杆和指示杆相对位置不变;
S5:基坑周边地面发生水平偏移,土壤带动承载板倾斜,承载板带动周向等间距分布的第二伸缩杆发生变化,每组第二伸缩杆分别带动对应第二液压筒内的第二活塞移动;
S6:读取第一液压筒、指示板和第二液压筒刻度线,计算得出沉降量、横向偏移量和水平偏移量;
S7:支撑臂与第二限位环拆开,然后将锚杆从土壤中拔出,解除锁定组件对沉降拉杆和指示杆的锁定,将T形筒和固定壳拔出回收,转动沉降拉杆,稳定插板回缩至沉降筒,回收沉降筒。
本发明的有益效果是:本发明通过沉降拉杆拉动指示杆,进而使第一伸缩杆的液压油转移至第一液压筒,通过第一活塞指示第一液压筒上刻度线的位置得到沉降筒的沉降量,并且土壤的横向偏移通过第一限位环与滑动盘和第二限位环与固定壳的相对滑动抵消,以此将土壤的沉降量和横向位移量区分展示,且二者不会相互影响;通过稳定插板对放置于检测孔内的沉降筒进行定位固定,防止沉降筒与检测孔的偏移;通过锁定组件完成沉降拉杆和指示杆之间的快速拼装锁定和拆卸,便于装置的组装和拆卸回收;通过保平组件保持T形筒和固定壳竖直方向上高度的稳定,进而沉降筒的沉降数据会更加精准的反馈至第一活塞的位移量上,同时承载板水平方向的偏斜配合偏移监测组件监测出地面的水平偏移量。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的部分立体结构示意图;
图3为本发明的部分立体结构剖面图;
图4为本发明的承载板、T形筒和固定壳内部立体结构剖面图;
图5为本发明的T形筒和固定壳内部立体结构剖面图;
图6为本发明的第一伸缩杆、第一活塞和偏移监测组件立体结构剖面图;
图7为本发明的沉降筒内部立体结构剖面图;
图8为本发明的固定组件立体结构示意图;
图9为本发明的沉降拉杆、指示杆和锁定组件部分立体结构示意图;
图10为本发明的锁定组件立体结构剖面图;
图11为本发明的部分保平组件立体结构示意图。
附图标记中:1-沉降筒,2-锥形壳,3-承载板,4-T形筒,5-沉降拉杆,6-固定组件,61-双向螺纹,62-螺纹扣,63-铰接杆,64-稳定插板,7-固定壳,8-滑动架,9-第一限位环,10-滑动盘,11-指示杆,12-锁定组件,121-固定销,122-限位滑块,123-限位块,124-弹簧,125-限位销,126-限位推杆,127-把手,13-第一伸缩杆,14-第一液压筒,15-第一活塞,16-保平组件,161-锚杆,162-长螺母,163-支撑臂,164-第二限位环,17-指示板,18-偏移监测组件,181-第二伸缩杆,182-第二液压筒,183-第二活塞,19-柔性套管,20-拉簧。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
实施例1:一种基坑周边地面沉降监测装置,如图1-图7所示,包括有沉降筒1,沉降筒1顶部固定安装有锥形壳2,沉降筒1的正上方设置有承载板3,承载板3的下侧面靠近其外圈处设置有凸环,承载板3的凸环下侧设置有倾斜面,便于承载板3与地面的插接固定,承载板3中部球接有T形筒4,锥形壳2便于T形筒4的定位放置,在使用人员放置T形筒4时锥形壳2起到辅助定位效果,沉降筒1内部转动连接有沉降拉杆5,沉降拉杆5位于沉降筒1的中心轴线处且二者同步移动,沉降拉杆5设置有位于沉降筒1内部且等间距分布的四组固定组件6,固定组件6用于将沉降筒1定心式固定于检测孔内,T形筒4上固定安装有固定壳7,固定壳7为倒置的扣碗形状且其外周面的上部固接有限位盘,固定壳7内部滑动连接有滑动架8,滑动架8的外周面与固定壳7的内壁同径,滑动架8的下侧固定连接有第一限位环9,第一限位环9的中部设置有环形限位槽,第一限位环9中部限位滑动连接有滑动盘10,滑动盘10的外径大于第一限位环9的内孔径,小于第一限位环9的环形限位槽的外径,滑动盘10的中部固定连接有指示杆11,指示杆11的上端为半球形凸块,且其中心位置设置有凸点,沉降拉杆5与指示杆11之间设置有锁定组件12,锁定组件12用于沉降拉杆5与指示杆11的相互锁定和解锁配合,滑动架8的下侧还固定连接有周向均匀分布的四个第一伸缩杆13,第一伸缩杆13的内部盛有液压油,第一伸缩杆13的伸缩端与T形筒4固接,通过滑动架8与T形筒4上侧面之间的距离变化,代表土壤的沉降量,固定壳7固定安装有对称分布的两个第一液压筒14,两个沿固定壳7中心轴对称分布的第一伸缩杆13为一组且相互连通,一组第一伸缩杆13与一个第一液压筒14连通,第一伸缩杆13将滑动架8与T形筒4上侧面之间的距离变化转化为液体量传递至第一液压筒14,第一液压筒14内滑动连接有第一活塞15,第一活塞15的位移量与第一伸缩杆13的位移量成正比,第一伸缩杆13内部腔体的横截面积之和大于第一液压筒14内腔体的横截面积,因此第一活塞15的位移量大于沉降量,便于观察记录数值,固定壳7外围设置有保平组件16,保平组件16用于保持固定壳7的高度和水平度,保平组件16固定于土壤的稳定层,因此基坑地面的沉降和偏移不会影响到保平组件16的位置变化,固定壳7的上侧固定安装有指示板17,指示板17用于观察指示杆11的相对位置变化,第一液压筒14和指示板17均为透明可视材质,第一液压筒14上设置有刻度线,指示板17为圆形且上表面设置有周向阵列分布的刻度线,通过第一液压筒14和指示板17的刻度线,观察和记录土壤的沉降量和地表土层的横向偏移方向和量值。
如图7和图8所示,固定组件6包括有两个对称分布的螺纹扣62,两个螺纹扣62内部的螺纹旋向相反,沉降拉杆5位于沉降筒1内部的部分设置有等间距分布的四组双向螺纹61,两个对称分布的螺纹扣62分别螺纹连接于沉降拉杆5对应的双向螺纹61处,以此通过转动沉降拉杆5带动一组内的两个螺纹扣62反向同步移动,对称分布的螺纹扣62外周均转动连接有周向等间隔分布的铰接杆63,上下相邻的铰接杆63长度一致,上下相邻的铰接杆63之间共同转动连接有稳定插板64,沉降筒1周向贯穿设置有限位孔,并且沉降筒1内壁位于限位孔处还固接有延长块,沉降筒1的延长块用于承托稳定插板64,稳定插板64与沉降筒1对应的限位孔限位滑动配合,限位孔形状与稳定插板64的横截面一致,以此防止外部土壤进入沉降筒1,并且沉降筒1的限位孔起到对稳定插板64上粘附的土壤进行刮除的效果。
如图5、图9和图10所示,锁定组件12包括有螺纹连接于沉降拉杆5上端的固定销121,通过转动固定销121调节其高度,指示杆11下端设置有限位腔体,指示杆11限位腔体的中部设置有环形槽,固定销121与指示杆11滑动配合,固定销121上端设置有安装腔体,固定销121的安装腔体与指示杆11的环形槽互通,固定销121的安装腔体上部与指示杆11的限位腔体互通,固定销121的安装腔体内滑动连接有周向均匀分布的限位滑块122,限位滑块122由楔形块和斜向限位杆组成,限位滑块122的楔形块移动至指示杆11限位腔体的环形槽处时,弹簧124推动限位块123,限位块123使限位滑块122向外散开进入指示杆11限位腔体的环形槽进行限位,固定销121的安装腔体中部滑动连接有限位块123,限位块123为圆台形,限位块123与限位滑块122的斜向限位杆滑动贴合,固定销121与限位块123之间固接有弹簧124,弹簧124挤压限位块123使限位滑块122周向向外探出,指示杆11的限位腔体内滑动连接有限位销125,限位销125的上侧面为倾斜面,限位销125的下端为筒状,限位销125筒状的下端与周向均匀分布的限位滑块122的斜向限位杆接触,限位销125向下移动,其下端筒状挤压周向的限位滑块122的斜向限位杆向中部聚拢,使限位滑块122的楔形块从指示杆11限位腔体的环形槽内移出。
如图5、图9和图10所示,指示杆11贯穿滑动连接有限位推杆126,限位推杆126与限位销125相邻的一端为楔形,且限位推杆126的楔形端与限位销125上端的倾斜面限位配合,限位推杆126用于推动限位销125向下移动,限位推杆126为T形杆,限位推杆126远离限位销125的一端设置有T形限位槽,T形筒4上侧面滑动连接有把手127,把手127与限位推杆126相邻的一端为T形滑块,把手127的T形滑块于限位推杆126的T形限位槽内滑动,通过限位推杆126与把手127的滑动,避免影响指示杆11的上下移动。
如图1、图2和图11所示,保平组件16包括有四根周向分布的锚杆161,周向分布的锚杆161设置于锥形壳2的外侧,锚杆161的长度大于沉降筒1、锥形壳2、T形筒4和固定壳7的高度之和,因为沉降筒1需要置于土壤的沉降层,并且地面土壤的20-30厘米会发生横向偏移,因此沉降筒1置于地面20-30厘米以下,而锚杆161用于为T形筒4和固定壳7的稳定提供支撑,因此锚杆161需要插入至地面以下的土壤稳定的部位,周向分布的锚杆161的上部分别设置有外螺纹,锚杆161的外螺纹处螺纹连接有长螺母162,通过旋转长螺母162调整其在锚杆161上的水平高度,长螺母162转动连接有支撑臂163,转动调节长螺母162的高度时,支撑臂163保持不动,周向分布的支撑臂163共同可拆卸连接有第二限位环164,第二限位环164的中部设置有环形限位槽,第二限位环164的环形限位槽内径小于固定壳7的限位盘外径,第二限位环164的环形限位槽外径大于固定壳7的限位盘外径,第二限位环164与固定壳7限位滑动配合。
当使用本装置在基坑周边地面进行沉降监测时,需要将装置在检测孔内进行固定和组装,初始状态下,稳定插板64的外侧端位于沉降筒1的限位孔内,首先将沉降筒1放置于地面的检测孔内,然后通过转动沉降拉杆5,沉降拉杆5通过其上的双向螺纹61带动每对螺纹扣62对向移动,每对螺纹扣62分别通过其上的铰接杆63带动稳定插板64向沉降筒1外探出,稳定插板64向外周向均匀探出,防止沉降筒1在检测孔内的位置发生偏移,并且通过稳定插板64将沉降筒1稳固在检测孔内,以此在地面发生沉降时,土壤便会通过稳定插板64带动沉降筒1同步下移。
其次,以检测孔为中心将四根锚杆161分别均匀插于地面以下,并且要保证锚杆161插入至土壤的稳定深度,之后使用人员将T形筒4对准锥形壳2,并将承载板3放置于监测处的地面上,此时T形筒4的下半部分位于检测孔内,沉降拉杆5和指示杆11之间的相对位置通过锁定组件12完成锁定,具体过程如下:
在沉降筒1完成固定后,转动固定销121调节其于沉降拉杆5上的高度,便于固定销121与指示杆11相互锁定,在使用人员向下放置T形筒4时,承载板3、T形筒4、固定壳7和其内部零件一同下移,指示杆11靠近沉降拉杆5,并且固定销121插入指示杆11的限位腔体内,固定销121进入限位腔体的过程中,限位滑块122受到指示杆11的挤压后周向向内回缩,限位滑块122推动限位块123使弹簧124被压缩,在限位滑块122移动至限位腔体的环形槽处时,在弹簧124和限位块123的共同作用下,限位滑块122被周向顶出并卡入限位腔体的环形槽,至此沉降拉杆5和指示杆11之间完成固定。
因为在初始状态下,滑动架8和第一伸缩杆13在自身重力的作用下,不会位于固定壳7内上侧的极限位置,所以在沉降拉杆5和指示杆11之间相对锁定后,此时T形筒4并未完成放置,沉降拉杆5和指示杆11保持静止状态,则滑动盘10带动第一限位环9和滑动架8处于静止状态,随着T形筒4继续向下移动,固定壳7与T形筒4同步向下移动, T形筒4向下移动时第一伸缩杆13被拉伸,第一伸缩杆13将抽取第一液压筒14内的液压油,直至第一活塞15移动至第一液压筒14上刻度线的零刻度后,停止向下放置T形筒4,此时承载板3也已经完成与地面的接触,并且其下侧的凸环也已经插入地面以下,由于承载板3 与T形筒4之间的球接关系,所以承载板3为T形筒4提供支撑力,并且此时沉降拉杆5和指示杆11通过滑动盘10、第一限位环9和滑动架8对固定壳7也起到横向的限位作用。
完成T形筒4的向下放置后,旋转长螺母162将支撑臂163的高度调整至与第二限位环164同高,并完成支撑臂163与第二限位环164之间的固定,以此维持第二限位环164的高度和水平度稳定,在地面发生沉降时保证固定壳7稳定在固定高度上,以此使监测结果更加准确。
当基坑周边的地面发生沉降时,土壤将通过稳定插板64带动沉降筒1一同向下移动,沉降筒1将带动沉降拉杆5向下移动,沉降拉杆5通过锁定组件12向下拉拽指示杆11,指示杆11带动滑动盘10、第一限位环9和滑动架8向下移动,滑动架8挤压第一伸缩杆13,第一伸缩杆13内的液压油进入对应的第一液压筒14内,液压油推动第一活塞15在第一液压筒14内移动,第一伸缩杆13内部腔体的横截面积之和大于第一液压筒14内腔体的横截面积,因此第一活塞15的移动量大于沉降量,放大数据更加方便使用人员采集。
当基坑周边地面发生横向偏移时,地表土壤将带动承载板3移动,此时承载板3将带动T形筒4和固定壳7发生横向偏移,而此时指示杆11和沉降拉杆5均处于相对锁定的状态,并且由于沉降筒1的位置低于地表横向位移的土壤高度,因此土壤不会带动沉降筒1横移,所以沉降拉杆5和指示杆11的相对位置不发生变化,而T形筒4和固定壳7的横向位置变化被第一限位环9与滑动盘10和第二限位环164与固定壳7的相对滑动所抵消,在使用人员采集数据时,通过观察指示杆11的凸点在指示板17上的相对位置,便可直观地采集到地表土壤横向偏移方向和偏移量。
在完成对地面沉降的检测后将装置回收时,首先将支撑臂163与第二限位环164拆开,然后将锚杆161从土壤中拔出,然后推动把手127,把手127带动限位推杆126向内推挤限位销125,限位销125向下移动推动周向的限位滑块122同时向中间聚拢,限位滑块122失去与指示杆11环形槽的卡位,此时将T形筒4和固定壳7向上拔出即可,最后转动沉降拉杆5,沉降拉杆5带动每组内的两个螺纹扣62对向移动,螺纹扣62通过铰接杆63带动稳定插板64同时回缩,沉降筒1的限位孔将稳定插板64表面附着的泥土清理干净,稳定插板64缩回至沉降筒1内后,将沉降筒1从检测孔内取出。
在T形筒4和固定壳7发生横向偏移时,由于限位推杆126和把手127不具备限位条件,所以限位推杆126不会推动限位销125,所以在正常监测过程中不会出现沉降拉杆5和指示杆11发生解锁的现象,并且如果在监测过程中发现沉降量过大,超过本监测装置的极值时可以通过推动把手127将沉降拉杆5和指示杆11解锁,避免装置发生损坏。
实施例2:在实施例1的基础之上,如图5和图6所示,还包括有设置于T形筒4和固定壳7之间的偏移监测组件18,偏移监测组件18用于检测承载板3和T形筒4之间的倾斜度,在保平组件16的作用下T形筒4处于水平状态,承载板3跟随地面发生倾斜度变化,从而偏移监测组件18通过探测承载板3的角度变化来得到地面水平方向的偏斜角度,偏移监测组件18包括有四个周向等距分布的第二伸缩杆181,四个周向等距分布的第二伸缩杆181均固接于T形筒4,两个沿T形筒4的中心轴对称分布的第二伸缩杆181为一组,第二伸缩杆181的伸缩端与承载板3贴合,在承载板3发生偏斜时,一组内的两个第二伸缩杆181一个伸长一个缩短,或者两个第二伸缩杆181长度均不发生变化,固定壳7顶部固接有对称分布的两个第二液压筒182,一组内的两个第二伸缩杆181分别与同一个第二液压筒182的左右两端连通,第二液压筒182内滑动连接有第二活塞183,第二液压筒182为透明可视材质,便于观察第二活塞183在第二液压筒182内的位置,第二液压筒182上设置有刻度线,第二液压筒182刻度线的中点为零刻度点,在承载板3与 T形筒4处于平行状态下,四个第二伸缩杆181的长度一致,第二活塞183位于第二液压筒182零刻度点处。
基坑周边地面除了发生水平横移和沉降外,还会发生水平方向上的偏斜,所以此时通过监测承载板3和T形筒4之间的倾斜角度变化,便可得出地面的水平倾斜量,在初始放置T形筒4时,承载板3在地面监测处保持水平状态,在通过支撑臂163完成对第二限位环164的固定后,若发现第二活塞183并未处于第二液压筒182上刻度线的中间零刻度上时,证明此时固定壳7和T形筒4的中心轴此时并未处于完全竖直状态,此时通过微调对应长螺母162的高度,对固定壳7和T形筒4的位置进行调正,在后续监测的过程中,一旦地面土壤沉降导致地表倾斜,则地表土将带动承载板3发生倾斜,承载板3对第二伸缩杆181的支撑力将发生变化,被挤压的第二伸缩杆181内的液压油被推动至第二液压筒182,而与被挤压第二伸缩杆181对应的第二伸缩杆181将进行探出,第二伸缩杆181的伸缩端始终与承载板3接触,而此时第二活塞183的相对位置已发生变化,由于四个第二伸缩杆181周向等间距分布,将两个沿T形筒4轴心对称分布第二伸缩杆181的位置对应出坐标系的x轴和y轴,通过观察两个第二液压筒182内第二活塞183的相对位置变化量和变化方向便可计算出x轴和y轴方向的偏移量,进而计算出承载板3整体的偏移位置和偏移角度。
实施例3:在实施例2的基础之上,如图4所示,还包括有柔性套管19和拉簧20,柔性套管19固接于承载板3与固定壳7之间,柔性套管19用于保护承载板3和T形筒4之间形成的空间,使其内部的第二伸缩杆181不受外界环境干扰,并且承载板3和T形筒4之间球接的位置也被保护在其中,拉簧20固接于固定壳7和第一限位环9之间,拉簧20起到对滑动架8、第一限位环9、滑动盘10和指示杆11自身重力的抵消作用,使初始状态下的指示杆11保持一定高度,更利于限位销125与指示杆11的对接,并且在土壤发生沉降后,拉簧20还起到对沉降筒1及其内部零件重力的抵消作用,减小检测装置对土壤沉降量的影响。
实施例4:在实施例3的基础之上,一种基坑周边地面沉降监测方法,包括有如下步骤:
S1:将沉降筒1放置于地面的检测孔,转动沉降拉杆5使稳定插板64向外探出,稳定插板64将沉降筒1稳固在检测孔内;
S2:以检测孔为中心将锚杆161均匀插于地面以下,将T形筒4对准锥形壳2,并将承载板3放置于监测处的地面,沉降拉杆5和指示杆11之间的相对位置通过锁定组件12进行锁定,旋转长螺母162将支撑臂163的高度调整至与第二限位环164同高,并完成支撑臂163与第二限位环164之间的固定;
S3:基坑周边的地面发生沉降,稳定插板64带动沉降筒1移动,沉降筒1带动沉降拉杆5和指示杆11移动,指示杆11通过滑动盘10和第一限位环9带动滑动架8挤压第一伸缩杆13,第一伸缩杆13带动第一活塞15在第一液压筒14内移动;
S4:基坑周边地面发生横向偏移,土壤带动承载板3移动,承载板3将带动T形筒4和固定壳7发生横向偏移,第一限位环9与滑动盘10和第二限位环164与固定壳7发生相对位移,沉降拉杆5和指示杆11相对位置不变;
S5:基坑周边地面发生水平偏移,土壤带动承载板3倾斜,承载板3带动周向等间距分布的第二伸缩杆181发生变化,每组第二伸缩杆181分别带动对应第二液压筒182内的第二活塞183移动;
S6:读取第一液压筒14、指示板17和第二液压筒182刻度线,计算得出沉降量、横向偏移量和水平偏移量;
S7:支撑臂163与第二限位环164拆开,然后将锚杆161从土壤中拔出,解除锁定组件12对沉降拉杆5和指示杆11的锁定,将T形筒4和固定壳7拔出回收,转动沉降拉杆5,稳定插板64回缩至沉降筒1,回收沉降筒1。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基坑周边地面沉降监测装置,其特征是,包括有沉降筒(1),所述沉降筒(1)顶部固定安装有锥形壳(2),所述沉降筒(1)的正上方设置有承载板(3),所述承载板(3)中部球接有T形筒(4),所述沉降筒(1)内部转动连接有沉降拉杆(5),所述沉降拉杆(5)设置有位于所述沉降筒(1)内部且等间距分布的固定组件(6),所述T形筒(4)上固定安装有固定壳(7),所述固定壳(7)内部滑动连接有滑动架(8),所述滑动架(8)的下侧固定连接有第一限位环(9),所述第一限位环(9)中部限位滑动连接有滑动盘(10),所述滑动盘(10)的中部固定连接有指示杆(11),所述沉降拉杆(5)与所述指示杆(11)之间设置有用于二者之间相互锁定的锁定组件(12),所述滑动架(8)的下侧还固定连接有周向均匀分布的第一伸缩杆(13),所述第一伸缩杆(13)的伸缩端与所述T形筒(4)固接,所述固定壳(7)固定安装有对称分布的第一液压筒(14),两个沿所述固定壳(7)中心轴对称分布的所述第一伸缩杆(13)为一组且相互连通,对称分布的所述第一液压筒(14)分别与一组所述第一伸缩杆(13)连通,所述第一液压筒(14)内滑动连接有第一活塞(15),所述固定壳(7)外围设置有保平组件(16),所述固定壳(7)的上侧固定安装有指示板(17);
所述固定组件(6)包括有对称分布的螺纹扣(62),所述沉降拉杆(5)位于所述沉降筒(1)内部的部分设置有等间距分布的双向螺纹(61),对称分布的所述螺纹扣(62)分别螺纹连接于所述沉降拉杆(5)对应的所述双向螺纹(61)处,对称分布的所述螺纹扣(62)外周均转动连接有周向等间隔分布的铰接杆(63),上下相邻的所述铰接杆(63)之间共同转动连接有稳定插板(64),所述沉降筒(1)周向贯穿设置有限位孔,所述稳定插板(64)与所述沉降筒(1)对应的限位孔限位滑动配合;
所述锁定组件(12)包括有固定销(121),所述固定销(121)螺纹连接于所述沉降拉杆(5)上端,所述指示杆(11)下端设置有限位腔体,所述固定销(121)与所述指示杆(11)滑动配合,所述固定销(121)上端设置有安装腔体,所述固定销(121)的安装腔体内滑动连接有周向均匀分布的限位滑块(122),所述限位滑块(122)与所述指示杆(11)的限位腔体限位配合,所述固定销(121)的安装腔体中部滑动连接有限位块(123),所述固定销(121)与所述限位块(123)之间固接有弹簧(124),所述指示杆(11)的限位腔体内滑动连接有限位销(125),所述限位销(125)的下端与周向均匀分布的所述限位滑块(122)限位配合;
所述指示杆(11)贯穿滑动连接有限位推杆(126),所述限位推杆(126)与所述限位销(125)相邻的一端为楔形,且所述限位推杆(126)与所述限位销(125)限位配合,所述限位推杆(126)远离所述限位销(125)的一端设置有限位槽,所述T形筒(4)滑动连接有把手(127),所述把手(127)的一端于所述限位推杆(126)的限位槽内滑动;
所述保平组件(16)包括有周向分布的锚杆(161),周向分布的所述锚杆(161)设置于所述锥形壳(2)的外侧,周向分布的所述锚杆(161)的上部分别设置有外螺纹,所述锚杆(161)的外螺纹处螺纹连接有长螺母(162),所述长螺母(162)转动连接有支撑臂(163),周向分布的所述支撑臂(163)共同可拆卸连接有第二限位环(164),所述第二限位环(164)与所述固定壳(7)限位滑动配合。
2.如权利要求1所述的一种基坑周边地面沉降监测装置,其特征是,所述锚杆(161)的长度大于所述沉降筒(1)、所述锥形壳(2)、所述T形筒(4)和所述固定壳(7)的高度之和。
3.如权利要求2所述的一种基坑周边地面沉降监测装置,其特征是,还包括有偏移监测组件(18),所述偏移监测组件(18)设置于所述T形筒(4)和所述固定壳(7)之间,所述偏移监测组件(18)用于检测所述承载板(3)和所述T形筒(4)之间的倾斜度,所述偏移监测组件(18)包括有周向等距分布的第二伸缩杆(181),周向等距分布的所述第二伸缩杆(181)均固接于所述T形筒(4),所述第二伸缩杆(181)的伸缩端与所述承载板(3)接触配合,所述固定壳(7)顶部固接有对称分布的第二液压筒(182),所述第二液压筒(182)的数量为所述第二伸缩杆(181)数量的一半,两个沿所述T形筒(4)中心轴对称分布的所述第二伸缩杆(181)为一组,每组内的两个所述第二伸缩杆(181)分别与同一个所述第二液压筒(182)的两端连通,所述第二液压筒(182)内滑动连接有第二活塞(183)。
4.如权利要求3所述的一种基坑周边地面沉降监测装置,其特征是,所述第一液压筒(14)、所述指示板(17)和所述第二液压筒(182)均为透明可视材质,所述第一液压筒(14)和所述第二液压筒(182)上均设置有刻度线,所述第二液压筒(182)刻度线的中点为零刻度点,所述指示板(17)为圆形且上表面设置有周向阵列分布的刻度线。
5.如权利要求4所述的一种基坑周边地面沉降监测装置,其特征是,还包括有柔性套管(19)和拉簧(20),所述柔性套管(19)固接于所述承载板(3)与所述固定壳(7)之间,所述柔性套管(19)用于对所述第二伸缩杆(181)的保护,所述拉簧(20)固接于所述固定壳(7)和所述第一限位环(9)之间。
6.一种基坑周边地面沉降监测方法,基于权利要求5所述的一种基坑周边地面沉降监测装置,其特征是,包括有如下步骤:
S1:将沉降筒(1)放置于地面的检测孔,转动沉降拉杆(5)使稳定插板(64)向外探出,稳定插板(64)将沉降筒(1)稳固在检测孔内;
S2:以检测孔为中心将锚杆(161)均匀插于地面以下,将T形筒(4)对准锥形壳(2),并将承载板(3)放置于监测处的地面,沉降拉杆(5)和指示杆(11)之间的相对位置通过锁定组件(12)进行锁定,旋转长螺母(162)将支撑臂(163)的高度调整至与第二限位环(164)同高,并完成支撑臂(163)与第二限位环(164)之间的固定;
S3:基坑周边的地面发生沉降,稳定插板(64)带动沉降筒(1)移动,沉降筒(1)带动沉降拉杆(5)和指示杆(11)移动,指示杆(11)通过滑动盘(10)和第一限位环(9)带动滑动架(8)挤压第一伸缩杆(13),第一伸缩杆(13)带动第一活塞(15)在第一液压筒(14)内移动;
S4:基坑周边地面发生横向偏移,土壤带动承载板(3)移动,承载板(3)将带动T形筒(4)和固定壳(7)发生横向偏移,第一限位环(9)与滑动盘(10)和第二限位环(164)与固定壳(7)发生相对位移,沉降拉杆(5)和指示杆(11)相对位置不变;
S5:基坑周边地面发生水平偏移,土壤带动承载板(3)倾斜,承载板(3)带动周向等间距分布的第二伸缩杆(181)发生变化,每组第二伸缩杆(181)分别带动对应第二液压筒(182)内的第二活塞(183)移动;
S6:读取第一液压筒(14)、指示板(17)和第二液压筒(182)刻度线,计算得出沉降量、横向偏移量和水平偏移量;
S7:支撑臂(163)与第二限位环(164)拆开,然后将锚杆(161)从土壤中拔出,解除锁定组件(12)对沉降拉杆(5)和指示杆(11)的锁定,将T形筒(4)和固定壳(7)拔出回收,转动沉降拉杆(5),稳定插板(64)回缩至沉降筒(1),回收沉降筒(1)。
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