CN208803501U - 基坑监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基坑监测装置，包括：多个光纤光栅传感器，至少一个光纤光栅传感器设置在基坑的坑口顶端的边缘处，至少一个光纤光栅传感器设置在基坑的侧壁的土层内，至少一个光纤光栅传感器设置在基坑的支撑装置上；光纤解调仪，所有光纤光栅传感器均与光纤解调仪连接，光纤解调仪能够接收并处理光纤光栅传感器的监测数据。本实用新型解决了现有技术中的基坑监测的准确性低的问题。

Description

基坑监测装置

技术领域

本实用新型涉及基坑监测技术领域，具体而言，涉及一种基坑监测装置。

背景技术

目前基坑施工中，基坑边坡失稳造成的坍塌可能引发基坑及周边建筑设施的重大安全风险或事故。目前对基坑施工过程中的监测，多采用人工现场测量，通过全转仪、水准仪、读数仪等仪器，对施工现场进行监测，该方式往往需要花费技术人员大量的时间，导致无法快速获取数据，采用人工监测，其往往监测覆盖密度较小，无法满足预警的要求，并且无法保证测量人员的人身安全。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基坑监测装置，以解决现有技术中的基坑监测的准确性低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基坑监测装置，包括：多个光纤光栅传感器，至少一个光纤光栅传感器设置在基坑的坑口顶端的边缘处，至少一个光纤光栅传感器设置在基坑的侧壁的土层内，至少一个光纤光栅传感器设置在基坑的支撑装置上；光纤解调仪，所有光纤光栅传感器均与光纤解调仪连接，光纤解调仪能够接收并处理光纤光栅传感器的监测数据。

进一步地，多个光纤光栅传感器包括至少一个光纤光栅位移计，光纤光栅位移计具有本体和测量线，本体固定设置在基坑的坑口顶端的边缘处，测量线贯穿本体且固定在基坑的边坡外缘。

进一步地，测量线的一端固定在基坑的边坡外缘，测量线的另一端与光纤光栅位移计连接。

进一步地，多个光纤光栅传感器包括多个光纤光栅倾角计并成组设置，且同组内的光纤光栅倾角计沿竖直方向间隔排列在土层内。

进一步地，基坑的侧壁的土层具有多个竖直开设的安装通道，每个安装通道内均设置有一组光纤光栅倾角计。

进一步地，多个光纤光栅传感器包括至少一个光纤光栅轴力计，支撑装置包括多个支撑轴，支撑轴设置在基坑的两个侧壁之间，且支撑轴的一端与基坑的侧壁之间设置有光纤光栅轴力计。

进一步地，基坑监测装置还包括光纤监测件，光纤监测件设置在基坑的坑口顶端的边缘处和/或基坑的侧壁的土层和/或支撑装置上，光纤监测件包括：光纤传感器，光纤传感器与解调仪连接；至少两个支撑格栅，各支撑格栅叠置以在二者之间形成容纳光纤传感器的空间。

进一步地，光纤传感器的一部分位于空间内以感应应变和温度变化，光纤传感器的另一部分位于空间外仅感应温度变化。

进一步地，所有光纤监测件中的光纤传感器包括至少一根光纤，一部分光纤沿支撑格栅的梁结构盘绕在空间内，另一部分光纤由空间内绕出并沿支撑格栅的梁结构盘绕在空间外，且盘绕在空间外的光纤的一端连接至光纤解调仪。

进一步地，基坑监测装置还包括监控组件，监控组件包括摄像头，摄像头能够对基坑的状态进行视频监控。

进一步地，基坑监测装置还包括卫星定位组件，卫星定位组件设置在基坑的侧边，以通过卫星对基坑的位移进行测量。

应用本发明的技术方案，通过设置有光纤光栅传感器，并且在基坑的坑口顶端的边缘处、基坑的侧壁的土层内以及基坑的支撑装置上均设置有光纤光栅传感器，使得光纤光栅传感器能够对基坑的多个位置的位移和倾斜情况进行全面监测，从而使得基坑监测装置的监测精度大幅度提高，并且能在复杂恶劣的环境下进行实时监测，抗干扰能力强，保证施工安全有序的进行。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的基坑监测装置的结构示意图；以及

图2示出了本实用新型的光纤监测件的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、光纤光栅传感器；11、光纤光栅位移计；12、光纤光栅倾角计；13、光纤光栅轴力计；20、安装通道；30、支撑装置；40、光纤监测件；41、光纤传感器；42、支撑格栅。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的基坑监测的准确性低的问题，本实用新型提供了一种基坑监测装置。

如图1所示的一种基坑监测装置，包括多个光纤光栅传感器10和光纤解调仪，至少一个光纤光栅传感器10设置在基坑的坑口顶端的边缘处，至少一个光纤光栅传感器10设置在基坑的侧壁的土层内，至少一个光纤光栅传感器10设置在基坑的支撑装置30上；所有光纤光栅传感器10均与光纤解调仪连接，光纤解调仪能够接收并处理光纤光栅传感器10的监测数据。

本实施例通过设置有光纤光栅传感器10，并且在基坑的坑口顶端的边缘处、基坑的侧壁的土层内以及基坑的支撑装置30上均设置有光纤光栅传感器10，使得光纤光栅传感器10能够对基坑的多个位置的位移和倾斜情况进行全面监测，从而使得基坑监测装置的监测精度大幅度提高，并且能在复杂恶劣的环境下进行实时监测，抗干扰能力强，保证施工安全有序的进行。

需要说明的是，基坑的坑口顶端的边缘处是指基坑的开口处边缘的地表；基坑的侧壁的土层是指基坑的侧壁沿远离基坑中心的方向向外延伸一段距离所涵盖的土层，基坑施工时通常需要开设有边坡，本实施例中，边坡的底端与基坑的坑口顶端的边缘处之间的土层即为基坑的侧壁的土层；基坑的支撑装置30是指在基坑开设完成后，在基坑中设置的支撑基坑的侧壁的杆状件。

在本实施例中，多个光纤光栅传感器10包括至少一个光纤光栅位移计11，光纤光栅位移计11具有本体和测量线，本体固定设置在基坑的坑口顶端的边缘处，测量线贯穿本体且固定在基坑的边坡外缘。

具体地，光纤光栅位移计11的本体是固定在基坑的坑口顶端的边缘处的，测量线的一端固定在基坑的边坡外缘，测量线的另一端与光纤光栅位移计11连接，通常情况下基坑的边坡的外缘时不会发生位移的，因而当基坑的坑口顶端的边缘处发生位移时，本体会跟随基坑的坑口顶端的边缘一同发生位移，由于测量线一端固定不动，因而测量线与本体之间就产生了相对位移，本体能够感应到测量线的位移并将位移数据输送给光纤解调仪，从而实现对基坑的边坡的外缘的监测。

在本实施例中，多个光纤光栅传感器10包括多个光纤光栅倾角计12并成组设置，且同组内的光纤光栅倾角计12沿竖直方向间隔排列在土层内。

具体地，光纤光栅倾角计12是设置在基坑的侧壁的土层内的，当基坑的侧壁发生倾斜时，侧壁的土层内的光纤光栅倾角计12也会一同倾斜，从而光纤光栅倾角计12监测到侧壁的倾斜情况，并将倾斜数据输送给光纤解调仪，从而实现基坑的侧壁的土层的监测。

可选地，在基坑完成后，基坑的侧壁的土层具有多个竖直开设的安装通道20，每个安装通道20内均设置有一组光纤光栅倾角计12。

具体地，光纤光栅倾角计12是成组设置的，本实施例以三个作为一组，安装通道20为安装孔，在基坑的外部边缘处周向开设有多个竖直的安装通道20，每个安装通道20内纵向等间隔设置一组光纤光栅倾角计12，这样，就能够通过光纤光栅倾角计12对基坑的侧壁的不同深度的倾斜情况进行监测，同时，多个安装通道20又能够对基坑的边缘的不同位置进行监测，从而实现对基坑的侧壁的土层进行全面的监测。当然，安装通道20也可以是安装槽，安装槽沿基坑的周向开设，在安装槽的横向位置和纵向位置上均排列有光纤光栅倾角计12。

需要说明的是，在处理各光纤光栅倾角计12的数据时，由于安装通道20底部的光纤光栅倾角计12倾斜角度通常较小，因而以安装通道20的底部为基准点，根据最接近地表的光纤光栅倾角计12推算出基坑的侧壁的水平位移。

在本实施例中，多个光纤光栅传感器10包括至少一个光纤光栅轴力计13，支撑装置30包括多个支撑轴，支撑轴设置在基坑的两个侧壁之间，且支撑轴的一端与基坑的侧壁之间设置有光纤光栅轴力计13。

具体地，在基坑开设完成后通常需要在基坑内设置支撑装置30，支撑装置30包括多个杆状的支撑轴，支撑轴横向设置在基坑相对的两个侧壁之间，且各个支撑轴之间沿横向和纵向平行间隔排列，以使基坑的侧壁能够被支撑装置30有效支撑，在每个支撑轴的一端与基坑的侧壁之间均安装有光纤光栅轴力计13，这样，当基坑的侧壁发生倾斜时，基坑侧壁会挤压支撑轴，使得支撑轴上的轴力发生变化，光纤光栅轴力计13感应到支撑轴的轴力变化，并将轴力数据输送给光纤解调仪，从而实现基坑的侧壁的监测。

如图2所示，在本实施例中，基坑监测装置还包括光纤监测件40，光纤监测件40设置在基坑的坑口顶端的边缘处和/或基坑的侧壁的土层和/或支撑装置30上，光纤监测件40包括光纤传感器41和至少两个支撑格栅42，光纤传感器41与解调仪连接；各支撑格栅42叠置以在二者之间形成容纳光纤传感器41的空间。

具体地，光纤监测件40设置在基坑的需要进一步监测的监测点处，支撑格栅42为两个，两个支撑格栅42具有网格结构，并且相互叠置使得二者形成一个整体，光纤传感器41不仅能够绕设在支撑格栅42外，还能够设置在两个支撑格栅42之间，从而对多个变量进行监测，保证监测的准确性。

在本实施例中，所有光纤监测件40中的光纤传感器41包括至少一根光纤，一部分光纤沿支撑格栅42的梁结构盘绕在空间内，另一部分光纤由空间内绕出并沿支撑格栅42的梁结构盘绕在空间外，且盘绕在空间外的光纤的一端连接至光纤解调仪。

具体地，光纤传感器41为两根光纤，其中一根绕经在支撑格栅42的整体的外部，并且支撑格栅42的每一根梁结构上均绕设有该光纤，该部分光纤仅能够监测测量点的温度的变化，实现对温度的实时监测。另一根光纤设置在两个支撑格栅42之间，当支撑格栅42发生形变时，设置在两个支撑格栅42之间的光纤也发生弯折，进而光纤中的光的散射也发生变化，对应的布里渊频移随之改变，根据布里渊频移的改变量即可计算出相应的光纤应变量，即可得到光纤监测件40的应变量。此处需要说明的是，由于设置在支撑格栅42内的光纤也会受到温度的影响，因此该部分光纤的布里渊频移的一部分改变是由于到温度的影响产生的，在实际计算时，通过绕设在支撑格栅42外部的光纤对设置在支撑格栅42内的光纤进行温度补偿，从而对光纤应变量进行温度补偿校正，以保证监测的准确性。

例如，一个格栅中设置有总长100m的两根光纤，0-50m段的光纤是设置在支撑格栅42内的，作为应变感测光纤，另外50-100m段的光纤绕设在支撑格栅42的外部，作为温度补偿光纤。在计算时，首先将0-50段的监测数据减去51-100m段的监测数据，将应变感测光纤中因温度变化而引起的应变变化剔除，即进行温度补偿校正。然后将剔除后的应变数据记录，并将51-100m段的温度数据记录，作为时间A的应变/温度数据。然后过一段时间继续测试，用同样的方式得到时间B的应变/温度数据，并将其与时间A的应变/温度数据对比，得到应变/温度的变化量。根据该变化量来判断测量点处是否会发生危险。

可选地，基坑监测装置还包括监控组件，监控组件包括摄像头，摄像头设置在基坑施工的施工区域内，以对基坑的状态进行24小时视频监控，保障施工现场的安全。

进一步可选的，基坑监测装置还包括卫星定位组件，卫星定位组件设置在基坑的侧边，以通过卫星对基坑的位移进行测量。通过光纤光栅传感器10和监控组件与卫星定位组件配合使用，在进行监测的同时佐以卫星静态差分技术，对基坑的位移进行同步测量，各组件之间相互配合，提高基坑的监测精度和监测范围。

本实施例还提供了一种基坑监测方法，采用上述的基坑监测装置，方法包括：在基坑的开设过程中，在基坑内安装支撑装置30，以使基坑的两个侧壁由支撑装置30支撑，并在支撑装置30上设置一部分基坑监测装置的光纤光栅传感器10的光纤光栅轴力计13；由基坑的外缘表面向基坑的侧壁的土层内开设安装通道20，并在安装通道20内设置光纤光栅传感器10的光纤光栅倾角计12；在基坑的坑口顶端的边缘处设置光纤光栅传感器10的光纤光栅位移计11；将所有光纤光栅传感器10通过光缆串联后与基坑监测装置的光纤解调仪连接。

具体地，在基坑开设完成后，在基坑内安装支撑装置30，并将光纤光栅轴力计13与支撑装置30连接，在安装时，先将支撑装置30的一端固定在基坑的侧壁上，再将光纤光栅轴力计13固定在支撑装置30的另一端上，然后将光纤光栅轴力计13接触基坑的另一个侧壁，并通过调整支撑装置30的长度，使得支撑装置30和光纤光栅轴力计13与基坑的侧壁抵接。调整支撑装置30的方式可以采用在支撑轴上设置气缸等压缩装置，通过压缩装置挤压支撑轴使得支撑轴和光纤光栅轴力计13与基坑的侧壁紧密抵接。开设安装通道20时，沿土层的竖直方向开设一个安装通道20，并沿着基坑的周向开设其他的安装通道20，在安装通道20内沿竖直方向间隔设置多个光纤光栅倾角计12，以实现对基坑的全面监测。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的基坑监测的准确性低的问题；

2、采用多种光纤光栅传感器进行监测，实现对反映基坑边坡稳定性的各种参数的全面监测；

3、基坑监测装置的结构简单、测量数据精确，抗干扰能力强。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基坑监测装置，其特征在于，包括：

多个光纤光栅传感器(10)，至少一个所述光纤光栅传感器(10)设置在基坑的坑口顶端的边缘处，至少一个所述光纤光栅传感器(10)设置在所述基坑的侧壁的土层内，至少一个所述光纤光栅传感器(10)设置在所述基坑的支撑装置(30)上；

光纤解调仪，所有所述光纤光栅传感器(10)均与所述光纤解调仪连接，所述光纤解调仪能够接收并处理所述光纤光栅传感器(10)的监测数据。

2.根据权利要求1所述的基坑监测装置，其特征在于，所述多个光纤光栅传感器(10)包括至少一个光纤光栅位移计(11)，所述光纤光栅位移计(11)具有本体和测量线，所述本体固定设置在所述基坑的坑口顶端的边缘处，所述测量线贯穿所述本体且固定在所述基坑的边坡外缘。

3.根据权利要求2所述的基坑监测装置，其特征在于，所述测量线的一端固定在所述基坑的边坡外缘，所述测量线的另一端与所述光纤光栅位移计(11)连接。

4.根据权利要求1所述的基坑监测装置，其特征在于，所述多个光纤光栅传感器(10)包括多个光纤光栅倾角计(12)并成组设置，且同组内的所述光纤光栅倾角计(12)沿竖直方向间隔排列在所述土层内。

5.根据权利要求4所述的基坑监测装置，其特征在于，所述基坑的侧壁的土层具有多个竖直开设的安装通道(20)，每个所述安装通道(20)内均设置有一组所述光纤光栅倾角计(12)。

6.根据权利要求1所述的基坑监测装置，其特征在于，所述多个光纤光栅传感器(10)包括至少一个光纤光栅轴力计(13)，所述支撑装置(30)包括多个支撑轴，所述支撑轴设置在所述基坑的两个侧壁之间，且所述支撑轴的一端与所述基坑的侧壁之间设置有所述光纤光栅轴力计(13)。

7.根据权利要求1所述的基坑监测装置，其特征在于，所述基坑监测装置还包括光纤监测件，所述光纤监测件设置在所述基坑的坑口顶端的边缘处和/或所述基坑的侧壁的土层和/或所述支撑装置(30)上，所述光纤监测件(40)包括：

光纤传感器(41)，所述光纤传感器(41)与所述光纤解调仪连接；

至少两个支撑格栅(42)，各所述支撑格栅(42)叠置以在二者之间形成容纳所述光纤传感器(41)的空间。

8.根据权利要求7所述的基坑监测装置，其特征在于，所述光纤传感器(41)的一部分位于所述空间内以感应应变和温度变化，所述光纤传感器(41)的另一部分位于所述空间外仅感应温度变化。

9.根据权利要求8所述的基坑监测装置，其特征在于，所有所述光纤监测件(40)中的所述光纤传感器(41)包括至少一根光纤，一部分所述光纤沿所述支撑格栅(42)的梁结构盘绕在所述空间内，另一部分所述光纤由所述空间内绕出并沿所述支撑格栅(42)的梁结构盘绕在所述空间外，且盘绕在所述空间外的所述光纤的一端连接至所述光纤解调仪。

10.根据权利要求1所述的基坑监测装置，其特征在于，所述基坑监测装置还包括监控组件，所述监控组件包括摄像头，所述摄像头能够对基坑的状态进行视频监控。

11.根据权利要求1所述的基坑监测装置，其特征在于，所述基坑监测装置还包括卫星定位组件，所述卫星定位组件设置在所述基坑的侧边，以通过卫星对所述基坑的位移进行测量。