CN117803025A - 一种基坑位移检测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基坑位移检测装置及监测方法，属于基坑位移检测技术领域，该基坑位移监测方法包括以下步骤：构建围护墙体顶部竖向位移监测点；在基坑内壁分段设置水平位移测量基准点；埋设组装基坑位移检测装置；对基坑外部影响因素构建监测点；对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算；对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算的具体步骤包括：通常基坑内外监测量为每天1～2次，监测提供的结果一般为日变量和累积量；计算方法如下：日变量＝(本次值‑前次值)/间隔天数；累积量＝本次值‑初始值；本发明通过对施工基坑内外定时监测，采集数值反复比对，能够有效合理的控制工况，加速施工效率，保证施工安全性。

Description

一种基坑位移检测装置及监测方法

技术领域

本发明属于基坑位移检测技术领域，具体而言，涉及一种基坑位移检测装置及监测方法。

背景技术

随着建筑行业的快速发展，为了提高地面面积的利用率，高层建筑慢慢替代了各种较矮的建筑，高楼伴随的问题就是深基坑的挖掘，深基坑就伴随着基坑侧壁支护问题；在桩基和围护结构施工期间，由于土体应力平衡受到破坏，会对周边的建(构)筑物、道路及管线产生一定的消极影响，因此必须周期性地对周边的建(构)筑物、道路及管线进行观测，及时发现隐患，并根据监测结果对应地及时调整施工方案，确保建筑物、道路的安全运营和正常使用。

并且，在基坑开挖过程中，由于地质条件、荷载情况、材料性质、施工工况和外界其它复杂因素的综合影响，加之理论预测值尚不能准确、全面、充分地反映工程的各种变化，所以，在理论指导下，有计划地进行现场工程监测十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基坑位移检测装置及监测方法，通过对施工基坑内外定时监测，采集数值反复比对，能够有效合理的控制工况，加速施工效率，保证施工安全性。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种基坑位移检测装置，包括测量仪本体，所述测量仪本体内部设置有基坑水平测量组件，所述基坑水平测量组件底部设置有预埋底座，所述预埋底座上设置有纵向位移测量机构，所述基坑水平测量组件包括测量导轨，所述测量导轨上滑动设置有监测探头，所述监测探头用于对基坑内部水平位移进行检测，其中，所述预埋底座包括连接端和预埋端，所述预埋端底部设置有桩柱，所述预埋端顶部通过螺栓固定安装所述连接端，所述连接端顶部通过固定滑槽固定安装所述纵向位移测量机构，所述纵向位移测量机构内部设置有加速度传感器，所述纵向位移测量机构的顶部设置有限位转动仓，所述限位转动仓内部设置有驱动电机，所述驱动电机用于带动所述测量导轨旋转，所述驱动电机的输出端顶部固定连接所述测量导轨。

本发明提供的一种基坑位移检测装置的技术效果如下：通过上述设置，将测量仪本体通过预埋底座与基坑中心位置地面固定，通过基坑水平测量组件对基坑内壁水平位移测量基点进行距离测量，通过纵向位移测量机构对基坑纵向位移距离进行监测。

在上述技术方案的基础上，本发明的一种基坑位移检测装置还可以做如下改进:

其中，所述测量导轨内部设置有正反转电机，所述正反转电机的输出端连接有丝杆，所述监测探头的背部设置有滑座，所述滑座内部设置有与所述丝杆相适配的螺纹，所述测量导轨的内部两端设置有导向槽，所述滑座的左右两端设置有与所述导向槽尺寸相适配的凸块。

采用上述改进方案的有益效果为：通过上述设置，用于实现正反转电机驱动丝杆在测量导轨内部转动，通过监测探头背部的滑座与丝杆配合，使监测探头能够沿测量导轨上下滑动，对基坑内壁布设的水平位移测量基点进行距离数据采集，实现对基坑水平位移的检测。

进一步的，所述监测探头包括激光测距传感器和校准摄像头，所述激光测距传感器连接控制面板，所述控制面板上设置有存储器，所述存储器用于记录所述激光测距传感器和所述加速度传感器采集的历史数据，所述控制面板上还包括信号发送模块，所述信号发送模块用于将所述存储器内部的存储数据以及所述校准摄像头采集的实时视频发送至后台控制终端。

进一步的，一种基坑位移监测方法包括以下步骤：

S10：构建围护墙体顶部竖向位移监测点；

S20：在基坑内壁分段设置水平位移测量基准点；

S30：埋设组装基坑位移检测装置；

S40：对基坑外部影响因素构建监测点；

S50：对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算。

进一步的，所述构建围护墙体顶部竖向位移监测点的具体步骤包括：

监测点埋设采用冲击钻钻孔，钻孔深度应略长于测钉长度，埋设时通过全站仪定位，使监测点距视准线的距离不宜大于300mm，且相邻的两组监测点之间的水平距离不宜大于20m；用吹球吹干净孔中的杂物，将适量固定胶水涂抹在测钉上，将测钉安装入孔，略微按压，测钉露出地面高度不宜大于5mm。待胶水完全凝固后，方可进行测量使用；监测点采用水准钉或特殊定制标志，标志中点刻划十字丝，十字丝宽度不大于0.5mm。

进一步的，所述在基坑内壁分段设置水平位移测量基准点的具体步骤包括：

清理基坑内壁面，确保表面平整且无杂物遮挡，选基坑任一内壁两端为首端点和尾端点，标记首尾端点的中点位置为中位点，将中位点与首端点之间的中点位置标记为1号点位，沿中位点镜像1号点位的位置为2号点位，再将1号点位与首端点之间的中点位置标记为3号点位，同时，沿1号点位镜像3号点位的位置标记为4号点位，再将3号点位与4号点位的位置沿中位点镜像得到5号点位和6号点位，通常基坑一侧内壁分段标记为6个号码点位以及首尾端点和中位点，沿标记的水平位移测量基准点向下竖直布设红色校准带，方便检测装置对测量点位进行校准测量。

进一步的，所述埋设组装基坑位移检测装置的具体步骤包括：

通过全站仪测量标记出基坑的中心点，根据预埋端底部桩柱的位置对应基坑底部进行打孔，打孔深度要小于桩柱的长度，通过锤击预埋端，使预埋端与基坑底面固定，与此同时，需要反复通过水平仪对预埋端进行找平，低洼端可通过填土垫高，使预埋端处于水平状态，固定完成预埋端后，将连接端通过螺栓与预埋端顶部固定连接，完成基坑位移检测装置的组装。

进一步的，所述对基坑外部影响因素构建监测点的具体步骤包括：

布设地下水水位监测点和临近建筑物位移监测点，其中布设地下水水位监测点的具体步骤为：潜水水位管应在基坑降水之前设置，钻孔孔径不应小于110mm，水位管直径宜为50～70mm。孔深应根据基坑开挖深度确定，一般不小于6m，相邻两点间水平距离不宜大于50m。当挖深范围内若有渗透性较强的粉、砂性土层时，水位观测孔应进入该层一定深度。水位管滤管段与孔壁间须灌砂，水位管滤管段以上应用膨润土球封至孔口，水位管管口应加盖保护，防止地表水及杂物进入。

进一步的，所述布设临近建筑物位移监测点的具体步骤包括：

在设置测点前，对建筑四周进行查验，如有保存完好的竖向位移观测点，经确认能满足此次监测的精度时，则优先利用原竖向位移观测点，对于现场条件不满足、不具备或不适宜布点处，在距离其最近的承重墙或基础上布点；通常为在建筑物的四角、大转角及沿外墙每10～20m处或每隔1～2根柱基上；高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧，布设安装时保证测点在同一高度。

进一步的，所述对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算的具体步骤包括：

通常基坑内外监测量为每天1～2次，监测提供的结果一般为日变量和累积量；计算方法如下：

日变量＝(本次值-前次值)/间隔天数

累积量＝本次值-初始值。

与现有技术相比较，本发明提供的一种基坑位移检测装置及监测方法的有益效果是：通过将监测数据与预测值比较，判断上步施工工艺和施工参数是否合理或达到预期效果，同时实现对下步施工工艺和施工进度控制，从而切实实现信息化施工；通过监测及早发现围护结构的渗漏问题，并提请施工单位进行及时、有效的封堵止漏，防止大面积涌砂而出现险情；通过监测确保本工程地下结构施工期间，周边的建(构)筑物的正常运行和使用；将现场监测结果及时反馈给建筑师和结构工程师，使设计能根据现场实时工况，进一步优化方案，细化措施，达到优质安全，经济合理，即好又快的建设目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基坑位移检测装置的应用场景示意图；

图2为一种基坑位移检测装置的结构示意图；

图3为一种基坑位移检测装置的内部结构示意图；

图4为一种基坑位移监测方法的流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、测量仪本体；11、基坑水平测量组件；12、预埋底座；13、正反转电机；14、纵向位移测量机构；15、测量导轨；16、监测探头；17、连接端；18、预埋端；19、限位转动仓；20、驱动电机；21、丝杆；22、激光测距传感器；23、校准摄像头；24、加速度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，是本发明提供的一种基坑位移检测装置的实施例，在本实施例中，包括测量仪本体10，测量仪本体10内部设置有基坑水平测量组件11，基坑水平测量组件11底部设置有预埋底座12，预埋底座12上设置有纵向位移测量机构14，基坑水平测量组件11包括测量导轨15，测量导轨15上滑动设置有监测探头16，监测探头16用于对基坑内部水平位移进行检测，其中，预埋底座12包括连接端17和预埋端18，预埋端18底部设置有桩柱，预埋端18顶部通过螺栓固定安装连接端17，连接端17顶部通过固定滑槽固定安装纵向位移测量机构14，纵向位移测量机构14内部设置有加速度传感器24，纵向位移测量机构14的顶部设置有限位转动仓19，限位转动仓19内部设置有驱动电机20，驱动电机20用于带动测量导轨15旋转，驱动电机20的输出端顶部固定连接测量导轨15。

其中，在上述技术方案中，测量导轨15内部设置有正反转电机13，正反转电机13的输出端连接有丝杆21，监测探头16的背部设置有滑座，滑座内部设置有与丝杆21相适配的螺纹，测量导轨15的内部两端设置有导向槽，滑座的左右两端设置有与导向槽尺寸相适配的凸块。

进一步的，在上述技术方案中，监测探头16包括激光测距传感器22和校准摄像头23，激光测距传感器22连接控制面板，控制面板上设置有存储器，存储器用于记录激光测距传感器22和加速度传感器24采集的历史数据，控制面板上还包括信号发送模块，信号发送模块用于将存储器内部的存储数据以及校准摄像头23采集的实时视频发送至后台控制终端。

其中，后台控制终端用于接收加速度传感器24和激光测距传感器22采集的测量数据，并根据校准摄像头23采集的实时录像，控制驱动电机20带动测量导轨15进行转动，通过校准摄像头23上的校准线与基坑内壁上水平位移测量基准点位置进行校准，控制开启正反转电机13带动监测探头16对基坑内壁进行一次往复上下采集，将采集的数据通过控制面板发送至后台终端，进行下一水平位移测量基准点的数据采集，后台终端可通过采集的数据与历史数据进行对比，生成线形对比参考图，供施工人员辅助判断基坑水平位移情况。

如图4所示，为一种基坑位移监测方法的流程图，包括以下步骤：

S10：构建围护墙体顶部竖向位移监测点；

S20：在基坑内壁分段设置水平位移测量基准点；

S30：埋设组装基坑位移检测装置；

S40：对基坑外部影响因素构建监测点；

S50：对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算。

进一步的，在上述技术方案中，构建围护墙体顶部竖向位移监测点的具体步骤包括：

监测点埋设采用冲击钻钻孔，钻孔深度应略长于测钉长度，埋设时通过全站仪定位，使监测点距视准线的距离不宜大于300mm，且相邻的两组监测点之间的水平距离不宜大于20m；用吹球吹干净孔中的杂物，将适量固定胶水涂抹在测钉上，将测钉安装入孔，略微按压，测钉露出地面高度不宜大于5mm。待胶水完全凝固后，方可进行测量使用；监测点采用水准钉或特殊定制标志，标志中点刻划十字丝，十字丝宽度不大于0.5mm。

其中，由于基坑开挖期间小面积土方大量卸载，地下围护体将产生纵、横向的位移变形；围护体的竖向及水平位移变形的信息，对基坑的安全保护是必不可少的监测内容；因而，通常沿围护顶圈梁或者边坡顶部布设围护顶位移监测点。

进一步的，在上述技术方案中，在基坑内壁分段设置水平位移测量基准点的具体步骤包括：

清理基坑内壁面，确保表面平整且无杂物遮挡，选基坑任一内壁两端为首端点和尾端点，标记首尾端点的中点位置为中位点，将中位点与首端点之间的中点位置标记为1号点位，沿中位点镜像1号点位的位置为2号点位，再将1号点位与首端点之间的中点位置标记为3号点位，同时，沿1号点位镜像3号点位的位置标记为4号点位，再将3号点位与4号点位的位置沿中位点镜像得到5号点位和6号点位，通常基坑一侧内壁分段标记为6个号码点位以及首尾端点和中位点，沿标记的水平位移测量基准点向下竖直布设红色校准带，方便检测装置对测量点位进行校准测量。

进一步的，在上述技术方案中，对基坑外部影响因素构建监测点的具体步骤包括：

布设地下水水位监测点和临近建筑物位移监测点，其中布设地下水水位监测点的具体步骤为：潜水水位管应在基坑降水之前设置，钻孔孔径不应小于110mm，水位管直径宜为50～70mm。孔深应根据基坑开挖深度确定，一般不小于6m，相邻两点间水平距离不宜大于50m。当挖深范围内若有渗透性较强的粉、砂性土层时，水位观测孔应进入该层一定深度。水位管滤管段与孔壁间须灌砂，水位管滤管段以上应用膨润土球封至孔口，水位管管口应加盖保护，防止地表水及杂物进入。

进一步的，在上述技术方案中，布设临近建筑物位移监测点的具体步骤包括：

在设置测点前，对建筑四周进行查验，如有保存完好的竖向位移观测点，经确认能满足此次监测的精度时，则优先利用原竖向位移观测点，对于现场条件不满足、不具备或不适宜布点处，在距离其最近的承重墙或基础上布点；通常为在建筑物的四角、大转角及沿外墙每10～20m处或每隔1～2根柱基上；高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧，布设安装时保证测点在同一高度。

其中，临近建筑物位移监测点布设应能全面反映建筑物及地基变形特征，并结合建筑结构特点及现场情况确定。

其中，需要注意，垂直、水平位移尽量共用同一测点；对于河堤、坝体、围墙等建构筑物，宜沿其延伸方向，每间隔15～25m布设一组监测点。

其中，监测点宜采用专用测点；监测点布置方式通过采用便携式冲击钻，在预设测点上钻孔10cm，注入调拌均匀的植筋胶，然后放入标准水准钉，待植筋胶凝固后即可实施观测工作。

进一步的，在上述技术方案中，埋设组装基坑位移检测装置的具体步骤包括：

通过全站仪测量标记出基坑的中心点，根据预埋端18底部桩柱的位置对应基坑底部进行打孔，打孔深度要小于桩柱的长度，通过锤击预埋端18，使预埋端18与基坑底面固定，与此同时，需要反复通过水平仪对预埋端18进行找平，低洼端可通过填土垫高，使预埋端18处于水平状态，固定完成预埋端18后，将连接端17通过螺栓与预埋端18顶部固定连接，完成基坑位移检测装置的组装。

其中，当出现降水量较大的雨水天气时，可通过快速拆卸连接端17，对基坑位移检测装置进行移出，防止基坑积水对设备造成损坏。

进一步的，在上述技术方案中，对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算的具体步骤包括：

通常基坑内外监测量为每天1～2次，监测提供的结果一般为日变量和累积量；计算方法如下：

日变量＝(本次值-前次值)/间隔天数

累积量＝本次值-初始值。

其中，初始值应在相关施工工序前测定，并取最少连续观测2次的稳定值的平均值作为初始值。

其中，竖向位移测量：

监测点初始值是计算竖向位移值的基准。监测点应在降水单位进场打井或施工开始前布设完毕，待稳定后测定初始值；监测点初始值观测至少2次，其较差≤0.7mm时，取其平均值作为初始值。

其中，竖向位移值的计算：

仪器所测读出的监测点高程经平差后输入监测报表，在报表中利用Excel软件计算监测点的本次竖向位移值、累计竖向位移值及变形速率。

其中，地下水位测量：

初始值宜在基坑降水前一周内采集完成；初始值宜在水位管埋设完成后采集至少5天数据，取3次较为稳定的值作为初始值；管口高程宜在进行其他高程测量时同步执行；实测管口高程后，直接利用水位仪测试水位管内的水位，管口至管内水面之深度即为本次地下水位观测值。纳入吴淞高程系统的水位绝对高程为：

h＝h_管-h_实

注：h--水位高程

h_管--管口高程

h_实--地下水位高程(管口与管内水面之深度)。

Claims (10)

1.一种基坑位移检测装置，包括测量仪本体(10)，所述测量仪本体(10)内部设置有基坑水平测量组件(11)，所述基坑水平测量组件(11)底部设置有预埋底座(12)，所述预埋底座(12)上设置有纵向位移测量机构(14)，所述基坑水平测量组件(11)包括测量导轨(15)，所述测量导轨(15)上滑动设置有监测探头(16)，所述监测探头(16)用于对基坑内部水平位移进行检测，其特征在于，所述预埋底座(12)包括连接端(17)和预埋端(18)，所述预埋端(18)底部设置有桩柱，所述预埋端(18)顶部通过螺栓固定安装所述连接端(17)，所述连接端(17)顶部通过固定滑槽固定安装所述纵向位移测量机构(14)，所述纵向位移测量机构(14)内部设置有加速度传感器(24)，所述纵向位移测量机构(14)的顶部设置有限位转动仓(19)，所述限位转动仓(19)内部设置有驱动电机(20)，所述驱动电机(20)用于带动所述测量导轨(15)旋转，所述驱动电机(20)的输出端顶部固定连接所述测量导轨(15)。

2.根据权利要求1所述的一种基坑位移检测装置，其特征在于，所述测量导轨(15)内部设置有正反转电机(13)，所述正反转电机(13)的输出端连接有丝杆(21)，所述监测探头(16)的背部设置有滑座，所述滑座内部设置有与所述丝杆(21)相适配的螺纹，所述测量导轨(15)的内部两端设置有导向槽，所述滑座的左右两端设置有与所述导向槽尺寸相适配的凸块。

3.根据权利要求2所述的一种基坑位移检测装置，其特征在于，所述监测探头(16)包括激光测距传感器(22)和校准摄像头(23)，所述激光测距传感器(22)连接控制面板，所述控制面板上设置有存储器，所述存储器用于记录所述激光测距传感器(22)和所述加速度传感器(24)采集的历史数据，所述控制面板上还包括信号发送模块，所述信号发送模块用于将所述存储器内部的存储数据以及所述校准摄像头(23)采集的实时视频发送至后台控制终端。

4.一种基坑位移监测方法，其特征在于，所述一种基坑位移监测方法包括以下步骤：

S10：构建围护墙体顶部竖向位移监测点；

S20：在基坑内壁分段设置水平位移测量基准点；

S30：埋设组装基坑位移检测装置；

S40：对基坑外部影响因素构建监测点；

S50：对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算。

5.根据权利要求4所述的一种基坑位移监测方法，其特征在于，所述构建围护墙体顶部竖向位移监测点的具体步骤包括：

监测点埋设采用冲击钻钻孔，钻孔深度应略长于测钉长度，埋设时通过全站仪定位，使监测点距视准线的距离不宜大于300mm，且相邻的两组监测点之间的水平距离不宜大于20m；用吹球吹干净孔中的杂物，将适量固定胶水涂抹在测钉上，将测钉安装入孔，略微按压，测钉露出地面高度不宜大于5mm。待胶水完全凝固后，方可进行测量使用；监测点采用水准钉或特殊定制标志，标志中点刻划十字丝，十字丝宽度不大于0.5mm。

6.根据权利要求5所述的一种基坑位移监测方法，其特征在于，所述在基坑内壁分段设置水平位移测量基准点的具体步骤包括：

清理基坑内壁面，确保表面平整且无杂物遮挡，选基坑任一内壁两端为首端点和尾端点，标记首尾端点的中点位置为中位点，将中位点与首端点之间的中点位置标记为1号点位，沿中位点镜像1号点位的位置为2号点位，再将1号点位与首端点之间的中点位置标记为3号点位，同时，沿1号点位镜像3号点位的位置标记为4号点位，再将3号点位与4号点位的位置沿中位点镜像得到5号点位和6号点位，通常基坑一侧内壁分段标记为6个号码点位以及首尾端点和中位点，沿标记的水平位移测量基准点向下竖直布设红色校准带，方便检测装置对测量点位进行校准测量。

7.根据权利要求6所述的一种基坑位移监测方法，其特征在于，所述埋设组装基坑位移检测装置的具体步骤包括：

通过全站仪测量标记出基坑的中心点，根据预埋端(18)底部桩柱的位置对应基坑底部进行打孔，打孔深度要小于桩柱的长度，通过锤击预埋端(18)，使预埋端(18)与基坑底面固定，与此同时，需要反复通过水平仪对预埋端(18)进行找平，低洼端可通过填土垫高，使预埋端(18)处于水平状态，固定完成预埋端(18)后，将连接端(17)通过螺栓与预埋端(18)顶部固定连接，完成基坑位移检测装置的组装。

8.根据权利要求7所述的一种基坑位移监测方法，其特征在于，所述对基坑外部影响因素构建监测点的具体步骤包括：

布设地下水水位监测点和临近建筑物位移监测点，其中布设地下水水位监测点的具体步骤为：潜水水位管应在基坑降水之前设置，钻孔孔径不应小于110mm，水位管直径宜为50～70mm。孔深应根据基坑开挖深度确定，一般不小于6m，相邻两点间水平距离不宜大于50m。当挖深范围内若有渗透性较强的粉、砂性土层时，水位观测孔应进入该层一定深度。水位管滤管段与孔壁间须灌砂，水位管滤管段以上应用膨润土球封至孔口，水位管管口应加盖保护，防止地表水及杂物进入。

9.根据权利要求8所述的一种基坑位移监测方法，其特征在于，所述布设临近建筑物位移监测点的具体步骤包括：

在设置测点前，对建筑四周进行查验，如有保存完好的竖向位移观测点，经确认能满足此次监测的精度时，则优先利用原竖向位移观测点，对于现场条件不满足、不具备或不适宜布点处，在距离其最近的承重墙或基础上布点；通常为在建筑物的四角、大转角及沿外墙每10～20m处或每隔1～2根柱基上；高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧，布设安装时保证测点在同一高度。

10.根据权利要求9所述的一种基坑位移监测方法，其特征在于，所述对基坑内外进行定时监测，并根据测量数据进行测算的具体步骤包括：

通常基坑内外监测量为每天1～2次，监测提供的结果一般为日变量和累积量；计算方法如下：

日变量＝(本次值-前次值)/间隔天数

累积量＝本次值-初始值。