CN216645331U

CN216645331U - 一种基坑竖向沉降监测装置

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Publication number: CN216645331U
Application number: CN202123384590.7U
Authority: CN
Inventors: 刘磊; 郭婷婷; 曾敏智; 马国丽; 黄卫
Original assignee: Shenzhen Investigation and Research Institute Co ltd
Current assignee: Shenzhen Investigation and Research Institute Co ltd
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2031-12-29

Abstract

本实用新型提供了一种基坑竖向沉降监测装置，包括:刚性支架，固设于基坑外，具有沿竖直方向延伸并位于基坑内的滑杆段；弹性支撑组件，沿水平方向延伸设置，包括固设在基坑内的基桩上的第一杆体、弹性件以及第二杆体，所述第一杆体与所述第二杆体通过所述弹性件相连以使所述第二杆体与基桩在水平上呈弹性连接；滑套，与所述第二杆体相连，并套设在所述滑杆段的外周且能够与所述滑杆段滑动配合；测距结构，位于基坑内并固设于所述刚性支架上，用于实时监测所述滑套的移动距离；以及控制器，固设于基坑外，与所述测距结构电性连接。本实用新型提供的基坑竖向沉降监测装置，实现对基坑大幅度沉降的实时监测。

Description

一种基坑竖向沉降监测装置

技术领域

本实用新型属于沉降监测技术领域，更具体地说，是涉及一种基坑竖向沉降监测装置。

背景技术

基坑竖直方向上的沉降监测为基坑施工中的重要环节，指在基坑开挖及地下工程施工过程中，对基坑侧壁、底壁或周围岩层、土壤的沉降状况进行监测，并将监测结果及时反馈，预测进一步施工后将导致的变形及稳定状态的发展，是保证基坑施工进行的重要依据。

现有的一类基坑沉降监测用装置有采用坐标刻度显示沉降量的，这种结构能够读取较大幅度的沉降量，但是只能读取沉降量的前后变化，不能实时监测沉降过程，而实时监测沉降量的变化，对该基坑的沉降趋势预测具有非常重要的作用；现有的另一类基坑沉降监测用装置利用应变片的压变特性来获得基坑沉降量，并且能够实时监测沉降量的变化，但是应变片压缩量有限，对于沉降量幅度较大的基坑而言，此类基坑沉降监测用装置不能适用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基坑竖向沉降监测装置，旨在解决或在一定程度上改善现有基坑竖向沉降监测装置不能实时监测大幅度沉降基坑的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，提供一种基坑竖向沉降监测装置，包括：

刚性支架，固设于基坑外，具有沿竖直方向延伸并位于基坑内的滑杆段；

弹性支撑组件，沿水平方向延伸设置，包括固设在基坑内的基桩上的第一杆体、弹性件以及第二杆体，所述第一杆体与所述第二杆体通过所述弹性件相连以使所述第二杆体与基桩在水平上呈弹性连接；

滑套，与所述第二杆体相连，并套设在所述滑杆段的外周且能够与所述滑杆段滑动配合；

测距结构，位于基坑内并固设于所述刚性支架上，用于实时监测所述滑套的移动距离；以及

控制器，固设于基坑外，与所述测距结构电性连接。

在一种可能的实现方式中，所述滑杆段为圆柱杆结构，所述滑套具有圆通孔，所述圆通孔与所述圆柱杆结构间隙配合。

在一种可能的实现方式中，所述滑套具有四分之一圆球体，所述四分之一圆球体具有两个端平面和四分之一圆球面，其中一个所述端平面与水平面平行设置，其中另一个端平面沿竖直方向设置，所述测距结构用于检测所述四分之一圆球面上与所述测距结构等高的位置到所述测距结构的距离。

在一种可能的实现方式中，所述测距结构为超声波测距仪。

在一种可能的实现方式中，所述测距结构为激光测距仪。

在一种可能的实现方式中，所述基坑竖向沉降监测装置还包括固设于所述刚性支架上的天线支架以及固设于所述天线支架上的天线，所述控制器与所述天线电性连接，并固设于所述天线支架上。

在一种可能的实现方式中，所述基坑竖向沉降监测装置还包括用于为所述控制器提供电能的可充电电池以及用于为所述可充电电池充电的光伏板组件，所述可充电电池和所述光伏板组件均固设于所述天线支架上。

在一种可能的实现方式中，所述弹性件为弹簧。

本实用新型提供的基坑竖向沉降监测装置，与现有技术相比，设置于基桩在水平方向弹性连接且在竖直方向移动的滑套以及实时监测滑套移动的测距结构，从而实现对基坑大幅度沉降的实时监测。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基坑竖向沉降监测装置的原理示意图；

图2为图1中控制器、天线支架、天线、可充电电池和光伏板组件配合时的示意图；

图3为图1中测距结构通过监测滑套上的四分之一圆球面到测距结构的距离而获得滑套上下移动位移的计算原理示意图；

图4为图3中四分之一圆球体的示意图。

图中：

100、刚性支架；110、滑杆段；

200、第一杆体；

300、弹性件；

400、第二杆体；

500、滑套；510、四分之一圆球体；511、端平面；512、四分之一圆球面；

600、测距结构；

700、控制器；

800、天线支架；

900、天线；

1000、可充电电池；

1100、光伏板组件；

1200、基坑；

1300、基桩。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参见图1，现对本实用新型实施例提供的基坑竖向沉降监测装置进行说明。所述的基坑竖向沉降监测装置，包括刚性支架100、弹性支撑组件、滑套500、测距结构600和控制器700。

其中，刚性支架100固设于基坑1200外，具有沿竖直方向延伸并位于基坑1200内的滑杆段110。刚性支架100固设于基坑1200外，主要为了避免基坑1200的沉降或基坑坑壁的水平移动对刚性支架100的影响。

弹性支撑组件沿水平方向延伸设置，包括固设在基坑1200内的基桩1300上的第一杆体200、弹性件300以及第二杆体400。基坑1200的坑底上具有基桩1300，基桩1300跟随基坑1200沉降而随动沉降，所以监测基桩1300的沉降也就等于监测基坑1200的沉降。第一杆体200和第二杆体400沿水平方向延伸设置，并通过弹性件300相连，这样第二杆体400与基桩1300在水平上呈弹性连接。滑套500与第二杆体400固定相连，并套设在滑杆段110的外周，能够在滑杆段110上沿竖直方向滑动。

基坑1200(和基桩1300)除了有竖直方向的沉降外，还可能有水平方向上的移动，为了避免基坑1200(和基桩1300)水平方向上的移动给监测沉降带来影响，所以将第二杆体400与基桩1300在水平上设置为弹性连接，而滑套500和滑杆段110的配合可以避免第二杆体400受基坑1200(和基桩1300)水平方向上移动的影响，从而使滑套500只受基坑1200(和基桩1300)的沉降影响。

测距结构600位于基坑1200内并固设于刚性支架100上，用于实时监测滑套500的竖直移动距离。测距结构600可以是超声波测距仪或者激光测距仪等仪器，其具有较大的量程，所以能够对大幅度位移(对应大幅度沉降)进行监测。

滑套500的竖直移动距离也就实际代表了基桩1300和基坑1200的沉降。控制器700固设于基坑1200外，与测距结构600电性连接。控制器700可以是控制电路、PLC、单片机或者计算机等结构，其必然具有运算模块和存储模块，能够实时记录和分析测距结构600传递过来的数据，从而使操作者能够实时监测基坑1200的沉降量。

本实用新型实施例提供的基坑竖向沉降监测装置，与现有技术相比，设置于基桩在水平方向弹性连接且在竖直方向移动的滑套以及实时监测滑套移动的测距结构，从而实现对基坑大幅度沉降的实时监测。

在一些实施例中，滑杆段110为圆柱杆结构，滑套500具有圆通孔，圆通孔与圆柱杆结构呈间隙配合。也就是说圆柱杆结构的外周尺寸和圆通孔直径尺寸的设计值是一样的，只是圆柱杆结构和圆通孔使间隙公差配合，这样圆柱杆结构和圆通孔之间的间隙非常小，滑套500基本不能在水平方向上移动，也不能俯仰摆动。

在一些实施例中，请参见图1、图3及图4，滑套500具有四分之一圆球体510，或者说滑套500上固设了一个四分之一圆球体510。四分之一圆球体510具有两个端平面511和四分之一圆球面512，其中一个端平面511与水平面平行设置，其中另一个端平面511沿竖直方向设置。

测距结构600直接检测的是：四分之一圆球面512上与测距结构600处于等高位置到测距结构600的距离L_测。当然测距结构600的测距原理可以这么等效理解：测距结构600能够发出一束水平的测试波(实际上超声波测距仪至少要发出两束测试波)，然后检测出与测距结构600出射波在同一高度上的障碍物的距离。

因为随着四分之一圆球面512的沉降，四分之一圆球面512上对应测距结构600的等高位置会逐渐远离测距结构600，所以这个L_测就实际与基坑沉降尺寸H呈一一对应的函数关系。根据这个函数关系和测距结构600监测到的L_测，控制器700就能够计算得出基坑沉降尺寸H。

这里还需要说明的是，本实施例中，测距结构600并没有(设置成发出竖直测试波)直接测滑套500的上下滑动距离，是因为测距结构600的使用范围有限，或者说测距结构600的准确量程有限。在申请人研发过程中，也的确一开始是想利用测距结构600直接测滑套500的上下滑动距离，但是现有的测距结构600生产商明确说明，精准测试用的测距结构600不宜竖直使用(误差会比水平使用时更大)，而且在研发过程中，申请人还发现竖直安装的测距结构600容易因为微小震动产生较大误差，水平设置的测距结构600安装在刚性支架100上，因为微小震动产生的误差较小。

基于此，本实施例中，选择在滑套500上固设了一个四分之一圆球体510，通过水平设置的测距结构600来检测四分之一圆球面512上等高点的水平位置变化。

此外，这里选用四分之一圆球体510还有一个原因，虽然因为滑套500和滑杆段110呈间隙配合，所以四分之一圆球体510不会发生俯仰摆动，但是因为第二杆体400与第一杆体200是弹性连接，所以四分之一圆球体510可能会在水平面内发生摆动，但是因为四分之一圆球面512是球面弧形，所以即便四分之一圆球体510在水平面内发生摆动，也基本不会影响基坑沉降的监测准确度。

在一些实施例中，请参见图3，作为一种得到L_测与基坑沉降尺寸H的函数关系的方法，可以将测距结构600的安装高度设置为与四分之一圆球面512的上边缘平齐，这样初始时，测距结构600检测四分之一圆球面512上与测距结构600出射测试波等高位置处到测距结构600的距离就是L_初。

随后四分之一圆球面512发生沉降后，测距结构600检测四分之一圆球面512上与测距结构600出射测试波等高位置处到测距结构600的距离就是L_测，L_测大于L_初，二者之间的差值就是L_Δ。

四分之一圆球体510的半径R(已知)与L_Δ之间的差值就是A，A就是现在四分之一圆球面512上与测距结构600出射测试波等高位置处到垂直于水平面的端平面511的距离。

根据勾股定理：

基坑沉降尺寸

上述计算方法主要使用的是初中几何知识，本领域技术人员都能掌握，而且即便初始时测距结构600的安装高度低于与四分之一圆球面512的上边缘，也可以用相关的几何知识来得到L_测与基坑沉降尺寸H的函数关系，在此不多赘述。再或者，即便没有相关的数学知识，利用统计或者仿真的方法在没有相关函数关系的情况下，也能够获得L_测所对应的基坑沉降尺寸H的数值。

在一些实施例中，测距结构600为超声波测距仪。

在一些实施例中，测距结构600为激光测距仪。

在一些实施例中，请参见图1及图2，本实用新型实施例提供的基坑竖向沉降监测装置还包括固设于刚性支架100上的天线支架800以及固设于天线支架800上的天线900，控制器700与天线900电性连接，并固设于天线支架800上。这样控制器700就能够通过天线900与上位机进行无线通信，即控制器700就能够通过天线900将基坑1200的沉降数据实时传递给上位机(即计算机)。由于控制器700是位于基坑1200附近(在施工工地现场)，所以操作者可以在位于室内的上位机上实时观察基坑1200的沉降数据。

在一些实施例中，请参见图1及图2，本实用新型实施例提供的基坑竖向沉降监测装置还包括用于为控制器700提供电能的可充电电池1000以及用于为可充电电池1000充电的光伏板组件1100，以实现节能减排。可充电电池1000和光伏板组件1100均固设于天线支架800上。

在一些实施例中，弹性件300为弹簧。当然，弹簧应该选择大尺寸且具有一定刚度的，或者是弹簧具有多个，这样才能更好的连接第一杆体200和第二杆体400，能够支撑第二杆体400使其能够处于水平状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，包括:

控制器，固设于基坑外，与所述测距结构电性连接。

2.如权利要求1所述的基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，所述滑杆段为圆柱杆结构，所述滑套具有圆通孔，所述圆通孔与所述圆柱杆结构间隙配合。

3.如权利要求2所述的基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，所述滑套具有四分之一圆球体，所述四分之一圆球体具有两个端平面和四分之一圆球面，其中一个所述端平面与水平面平行设置，其中另一个端平面沿竖直方向设置，所述测距结构用于检测所述四分之一圆球面上与所述测距结构等高的位置到所述测距结构的距离。

4.如权利要求3所述的基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，所述测距结构为超声波测距仪。

5.如权利要求3所述的基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，所述测距结构为激光测距仪。

6.如权利要求1-5任一项所述的基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，所述基坑竖向沉降监测装置还包括固设于所述刚性支架上的天线支架以及固设于所述天线支架上的天线，所述控制器与所述天线电性连接，并固设于所述天线支架上。

7.如权利要求6所述的基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，所述基坑竖向沉降监测装置还包括用于为所述控制器提供电能的可充电电池以及用于为所述可充电电池充电的光伏板组件，所述可充电电池和所述光伏板组件均固设于所述天线支架上。

8.如权利要求1-5任一项所述的基坑竖向沉降监测装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。