CN207923106U - 一种基坑变形测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基坑变形测量装置，包括钢丝、倾角传感器和计算模块，所述钢丝底端固定于靠近基坑侧壁的基坑底部，钢丝顶端与基坑侧壁上边缘处固定连接；所述倾角传感器固定于钢丝顶端，垂直于钢丝放置，可用于测量钢丝的偏转角度；所述计算模块通过倾角传感器测得的钢丝偏转角度计算钢丝顶端的水平位移X；测量开始前，对钢丝进行预紧，并使钢丝处于竖直拉伸状态。该装置可代替现有全站仪等测量方法，大大降低了工作人员的工作强度，节省了人力成本，通过倾角传感器测量可将数据直观展示给检测人员，对检测人员没有专业要求；且可开发形成远程自动监控，无需工作人员到现场监测。

Description

一种基坑变形测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种可实时监测基坑变形的测量装置，属于基坑变形测量领域。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，现代城市的空间利用率越来越高，城市的拥堵现象越来越严重，城市地下空间的开发利用成为城市发展的必然趋势。地下停车场、地下商场和地下隧道等大量的地下空间利用出现了必不可少的地下深基坑的开挖现象。

基坑开挖后使土体的水平支撑力减小，基坑开挖的降水引起地下水位降低与坑外水位不平衡，产生水压差较大，使土中自重应力增大等诸多因素均可能导致周边重要建筑物及地面下沉、出现侧向变形、倾斜、位移，甚至开裂，影响重要建筑物和人员、施工安全；此外，考虑到现有基坑支护设计方法以及地质条件，支护方案不能完全保证基坑工程的绝对安全。因此，监测基坑施工对周边重要建筑物和人员以及基坑工程本身的安全是十分必要的。

目前基坑监测大部分使用的方法为全站仪坐标变化法。全站仪坐标变化法是在基坑施工影响外的任意稳定牢固的地方设置几个差分基准点，在差分基准点和变形监测点上安装永久性反射棱镜。根据基坑的形状任意设一测站用方向观测各点的三维坐标。采用多次观测的数据经差分和平差后，作为以后变形监测数据处理的基准。按每天一个或几个周期进行水平位移和垂直位移三维方向观测；从第二次观测开始，每次测站不要求和上一次重合，但必须利用差分基准点测量出本次测量的测站三维坐标。尔后，测量计算出该次各监测点坐标值。差分平差计算出每一监测点在水平位移两个方向的变形值和沉降方向变形值，即三维方向的变形值。再按不同基坑边缘形状，将3维方向的位移值中的，值换算成基坑边缘法线方向水平位移值和垂直沉降值。

基坑监测对数据精度和监测频率的要求都较高，全站仪坐标变化法虽然操作简单，但是由于是人工操作，需要工作人员每天一个或几个周期进行观测，劳动量十分大，不能实现实时测量，且易产生测量误差。而且，全站仪坐标变化法只能测量基坑的水平位移，无法测量基坑的竖向沉降，而基坑的竖向沉降也是十分重要的安全指标。在现代化的城市建设中，这些缺点带来了深基坑施工的安全隐患，由于这些检测系统的不完善已经造成了很多工程事故。因此，研究、设计出一种高效、精确稳定、实时的基坑变形监测技术成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基坑变形测量装置。该基坑测量装置可高效、精确稳定、监测基坑的变形情况。

本实用新型实现其发明目的提供了一种基坑变形测量装置，包括钢丝、倾角传感器和计算模块，所述钢丝底端固定于靠近基坑侧壁的基坑底部，钢丝顶端与基坑侧壁上边缘处固定连接；所述倾角传感器固定于钢丝顶端，垂直于钢丝放置，用于测量钢丝的偏转角度；所述计算模块通过倾角传感器测得的钢丝偏转角度计算钢丝顶端的水平位移X；测量开始前，对钢丝进行预紧，并使钢丝处于竖直拉伸状态。

进一步，本实用新型所述基坑变形测量装置还包括用于存储计算模块计算得到的钢丝顶端水平位移X的RFID芯片以及可无线读取RFID芯片数据的RFID读写器。

进一步，本实用新型所述RFID读写器内设置有无线传输模块，RFID读写器可通过无线传输模块将读取的数据远程传输给远程控制终端，远程控制终端通过无线传输模块向RFID读写器发送读取指令。

本实用新型的原理和使用方法是：

当基坑发生水平位移时，基坑侧壁上边缘会带动钢丝顶端发生水平位移，而钢丝底端固定，所以钢丝会发生相对于竖直方向的偏转，倾角传感器显示的偏转角度即为钢丝绕底部固定点的旋转角度θ。由于水平位移量与初始基坑深度h相比十分微小，所以可通过弧长公式X＝2πh*θ/360°近似求得水平位移；也可以通过正弦公式X＝h*tanθ近似求得水平位移。经计算，采用精度为0.01°的倾角传感器，当初始基坑深度为15米时，上述两种测量方法在水平位移上的测量精度为2.5mm左右。工程中15米基坑所需检测的预警值为3mm，因此，本测量装置完全符合基坑测量要求。

与现有技术相比，上述基坑变形测量装置的有益效果是：

一、该装置可代替现有全站仪等测量方法，大大降低了工作人员的工作强度，节省了人力成本，通过倾角传感器测量可将数据直观展示给检测人员，对检测人员没有专业要求；且可开发形成远程自动监控，无需工作人员到现场监测。

二、该测量装置可代替现有全站仪等测量方法，检测精度高，成本低。

三、该测量装置可根据基坑实际测量需求，灵活布控。

四、RFID射频技术成本低，耗能少，通过RFID芯片存储的数据和其本身的序列号，可以很容易确定RFID芯片所对应的基坑变形测量点的基坑变形量。

五、采用RFID射频技术无需工作人员一一观察传感器模块得到的数据，降低了工作人员的工作强度和人工成本，提高了工作效率。

六、装置安装完成以后，所有的操作都通过远程控制终端完成，无需每次测量都经过人工安装，降低了工作人员的工作强度，降低了成本，提高了工作效率；而且在不需要采集数据时，前端传感器和数据处理部均处于“休眠”状态，不会造成电能的浪费，可保证长期运行，而不用频繁花费人力物力进行维护。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例钢丝和倾角传感器的布置示意图。

图3为本实用新型实施例测量基坑水平位移X的原理示意图。

图4为本实用新型实施例测量基坑水平位移X的原理示意图。

图中，N表示固定板，M表示基坑侧壁。

具体实施方式

实施例

图1和图2示出，一种基坑变形测量装置，包括钢丝1、倾角传感器2和计算模块3，所述钢丝1底端固定于靠近基坑侧壁的基坑底部，钢丝1顶端与基坑侧壁上边缘处固定连接；所述倾角传感器2固定于钢丝1顶端，垂直于钢丝1放置，用于测量钢丝1的偏转角度；所述计算模块3通过倾角传感器2测得的钢丝1偏转角度计算钢丝1顶端的水平位移X；测量开始前，对钢丝1进行预紧，并使钢丝1处于竖直拉伸状态。本例中为了实现钢丝1顶端与基坑侧壁上边缘处固定连接，基坑侧壁上边缘处设置有垂直于基坑侧壁的固定板N，钢丝1顶端与固定板N的下表面固定链接。

本例中所述基坑变形测量装置还包括用于存储计算模块3计算得到的钢丝1顶端水平位移X的RFID芯片4以及可无线读取RFID芯片4数据的RFID读写器5。

本例中所述RFID读写器5内设置有无线传输模块，RFID读写器5可通过无线传输模块将读取的数据远程传输给远程控制终端6，远程控制终端6通过无线传输模块向RFID读写器5发送读取指令。

图3和图4为上述测量方法测量基坑的水平位移X的原理示意图。如图所示，初始状态时钢丝1顶端固定于基坑侧壁上边缘p点处，钢丝1底部固定于o点，此时op＝h，h为基坑的初始深度。当基坑发生水平位移时，基坑侧壁上边缘会带动钢丝1顶端发生水平位移，钢丝1顶端移动到q点，而钢丝1底端固定，所以钢丝1会发生相对于竖直方向的偏转(钢丝1被拉伸)，倾角传感器2显示的角度即为偏转角度θ。由于水平位移量与初始基坑深度h相比十分微小，所以如图3所示，可通过弧长公式X＝2πh*θ/360°近似求得水平位移。也可以如图4所示，通过正弦公式X＝h*tanθ近似求得水平位移。

Claims (3)

1.一种基坑变形测量装置，包括钢丝(1)、倾角传感器(2)和计算模块(3)，所述钢丝(1)底端固定于靠近基坑侧壁的基坑底部，钢丝(1)顶端与基坑侧壁上边缘处固定连接；所述倾角传感器(2)固定于钢丝(1)顶端，垂直于钢丝(1)放置，用于测量钢丝(1)的偏转角度；所述计算模块(3)通过倾角传感器(2)测得的钢丝(1)偏转角度计算钢丝(1)顶端的水平位移X；测量开始前，对钢丝(1)进行预紧，并使钢丝(1)处于竖直拉伸状态。

2.根据权利要求1所述的一种基坑变形测量装置，其特征在于：所述基坑变形测量装置还包括用于存储计算模块(3)计算得到的钢丝(1)顶端水平位移X的RFID芯片(4)以及可无线读取RFID芯片(4)数据的RFID读写器(5)。

3.根据权利要求2所述的一种基坑变形测量装置，其特征在于：所述RFID读写器(5)内设置有无线传输模块，RFID读写器(5)可通过无线传输模块将读取的数据远程传输给远程控制终端(6)，远程控制终端(6)通过无线传输模块向RFID读写器(5)发送读取指令。