CN217210852U - 一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，包括安装于墙壁上的多个静力水准仪安装支架、安装于各个所述静力水准仪安装支架上的静力水准仪、设于多个所述静力水准仪之间的主通液管和副通液管、设于所述主通液管和所述副通液管之间的三通接头、设于多个所述静力水准仪之间的通气管、设于所述通气管一端的干燥管以及与每个所述静力水准仪通信连接的数据采集模块；本实用新型通过测量不通贮液筒的液面高度，经过计算获得各个静力水准仪的相对差异沉降；且垂直沉降监测范围大、工作量小、效率高，能够满足实时、在线监测的需要，能够及时发现问题、消除安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型属于地铁施工工程技术领域，更具体地，涉及一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统。
背景技术
在地面上进行施工，如建筑物、桥梁、大坝等均会引起地基沉降，沉降监测是施工过程中非常重要的监测项目，静力水准仪作为监测这类沉降的常用设备，其通过罐体内液位的变化量来测量多点间相对高度变化的精密仪器。由于异常沉降往往是工程事故的前兆，所以垂直沉降测量须具有高精度、实时性的特性；当前对于工程监测项目，人工采集数据的传统方法被普遍运用，但是其不仅监测范围小、工作量大、效率低，而且无法实现实时、在线监测，因此不能及时发现问题、消除隐患。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，通过在墙壁上相应测点位置安装多个静力水准仪安装支架，在各个静力水准仪安装支架上安装静力水准仪，在各个静力水准仪上连接副通液管、主通液管、通气管、干燥管以及数据采集模块；本实用新型的静力水准系统在使用过程中，使用主通液管和副通液管将静力水准仪的一系列的安装有传感器测杆的贮液筒容器连通，并向贮液筒容器中注入一定量的液体，保证所有容器中的液体可以自由流动，利用连通液的原理，多个通过连通液管连接在一起的贮液筒的液面总是在同一水平面，即保持相同的高度，但是各个贮液筒容器中的液体深度并不相同，这也就反映了各个贮液筒容器所在的各个参考点的高度的不同；当贮液筒容器液位发生变化时即被传感器测杆感应，通过测量不通贮液筒的液面高度，经过计算获得各个静力水准仪的相对差异沉降；本实用新型的垂直沉降监测范围大、工作量小、效率高，能够满足实时、在线监测的需要，能够及时发现问题、消除安全隐患。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，包括安装于墙壁上的多个静力水准仪安装支架、安装于各个所述静力水准仪安装支架上的静力水准仪、设于多个所述静力水准仪之间的主通液管和副通液管、设于所述主通液管和所述副通液管之间的三通接头、设于多个所述静力水准仪之间的通气管、设于所述通气管一端的干燥管以及与每个所述静力水准仪通信连接的数据采集模块。
进一步地，所述墙壁上还设有连接所述数据采集模块的电缆线槽，多个静力水准仪安装支架在所述电缆线槽的下方均匀间隔布置。
进一步地，所述通气管上间隔设有多个管路托架，通过所述管路托架将所述通气管固定于墙壁。
进一步地，所述三通接头与所述主通液管上设有卡箍，用于锁紧所述三通接头与所述主通液管，以防止接头松动和漏液。
进一步地，所述主通液管的一端与左侧最边上的所述静力水准仪直接连接，中间横跨中间位置各个静力水准仪，另一端与右侧最边上的所述静力水准仪直接连通；
进一步地，所述三通接头在所述主通液管上相应于所述各个静力水准仪所在位置分别设置，各个所述三通接头上连接有所述副通液管；
所述副通液管的一端与所述静力水准仪连接，另一端通过所述三通接头与所述主通液管连通；
进一步地，所述主通液管的总长度等于左侧第一测点和右侧最末测点的距离长度；
所述主通液管通过墙壁上的线槽固定于墙壁上。
进一步地，所述通气管在相邻两个静力水准仪之间分别连通设置，多个所述通气管与多个所述静力水准仪依次连通为一整体；
进一步地，所述干燥管设于最左侧或者最右侧所述静力水准仪上靠外的通气管上；
所述干燥管的一端通过所述通气管与大气连通，另一端通过直角弯通接头封堵；
所述干燥管通过干燥管固定件与墙壁固定。
进一步地，所述静力水准仪包括与所述静力水准仪安装支架配套安装的贮液筒底板、安装于所述贮液筒底板上的贮液筒、设于所述贮液筒内的传感器测杆、设于所述传感器测杆上的止位环和浮球以及设于所述贮液筒顶部的端盖；
所述贮液筒内充有防冻液，所述防冻液上封有甘油，以防止液体挥发。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本实用新型的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，通过在墙壁上相应测点位置安装多个静力水准仪安装支架，在各个静力水准仪安装支架上安装静力水准仪，在各个静力水准仪上连接副通液管、主通液管、通气管、干燥管以及数据采集模块；本实用新型的静力水准系统在使用过程中，使用主通液管和副通液管将静力水准仪的一系列的安装有传感器测杆的贮液筒容器连通，并向贮液筒容器中注入一定量的液体，保证所有容器中的液体可以自由流动，利用连通液的原理，多个通过连通液管连接在一起的贮液筒的液面总是在同一水平面，即保持相同的高度，但是各个贮液筒容器中的液体深度并不相同，这也就反映了各个贮液筒容器所在的各个参考点的高度的不同；当贮液筒容器液位发生变化时即被传感器测杆感应，通过测量不通贮液筒的液面高度，经过计算获得各个静力水准仪的相对差异沉降；在本实用新型的用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统中，所有传感器测杆的垂直位移均是相对于其中任意一点(基准点或参照点)的变化，该点的垂直位移应是相对稳定的或者是可用其它人工观测手段来确定，并在整个观测过程中对基准点高程进行修正，以便能精确计算静力水准系统各测点的沉降变化；本实用新型的垂直沉降监测范围大、工作量小、效率高，能够满足实时、在线监测的需要，能够及时发现问题、消除安全隐患。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统的静力水准仪的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统的结构示意图；
图3为本实用新型实施例一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统的初始状态各测点的安装高程和液面高度示意图；
图4为本实用新型实施例一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统在第k次发生不均匀沉降后各测点的安装高程和液面高度变化示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-电缆线槽、2-静力水准仪安装支架、3-静力水准仪、31-贮液筒底板、32-贮液筒、33-传感器测杆、4-主通液管、5-副通液管、6-三通接头、7-通气管、71-管路托架、8-干燥管、81-干燥管固定件、9-连通管。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，当元件被称为“固定于”、“设置于”或“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上；术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。
如图1和图2所示，本实用新型提供一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，包括安装于墙壁上的多个静力水准仪安装支架2、安装于各个所述静力水准仪安装支架2上的静力水准仪3、设于多个所述静力水准仪3之间的主通液管4和副通液管5、设于所述主通液管4和所述副通液管5之间的三通接头6、设于多个所述静力水准仪3之间的通气管7、设于所述通气管7一端的干燥管8以及与每个所述静力水准仪3通信连接的数据采集模块；所述静力水准仪3包括与所述静力水准仪安装支架2配套安装的贮液筒底板31、安装于所述贮液筒底板31上的贮液筒32、设于所述贮液筒32内的传感器测杆33、设于所述传感器测杆33上的止位环和浮球以及设于所述贮液筒32顶部的端盖；使用时，所述贮液筒32内充有防冻液，所述防冻液上封有甘油，以防止液体挥发；本实用新型通过在墙壁上相应测点位置安装多个静力水准仪安装支架，在各个静力水准仪安装支架上安装静力水准仪，在各个静力水准仪上连接副通液管、主通液管、通气管、干燥管以及数据采集模块；本实用新型的静力水准系统在使用过程中，使用主通液管和副通液管将静力水准仪的一系列的安装有传感器测杆的贮液筒容器连通，并向贮液筒容器中注入一定量的液体，保证所有容器中的液体可以自由流动，利用连通液的原理，多个通过连通液管连接在一起的贮液筒的液面总是在同一水平面，即保持相同的高度，但是各个贮液筒容器中的液体深度并不相同，这也就反映了各个贮液筒容器所在的各个参考点的高度的不同；当贮液筒容器液位发生变化时即被传感器测杆感应，通过测量不通贮液筒的液面高度，经过计算获得各个静力水准仪的相对差异沉降；本实用新型的垂直沉降监测范围大、工作量小、效率高，能够满足实时、在线监测的需要，能够及时发现问题、消除安全隐患。
进一步地，如图1和图2所示，所述墙壁上还设有连接所述数据采集模块的电缆线槽1，多个静力水准仪安装支架2在所述电缆线槽1的下方均匀间隔布置；所述通气管7上间隔设有多个管路托架71；通过所述管路托架71将所述通气管固定于墙壁上。
进一步地，如图1和图2所示，所述三通接头6与所述主通液管4上设有卡箍，用于锁紧所述三通接头6与所述主通液管4，以防止接头松动和漏液。所述主通液管4的一端与左侧最边上的所述静力水准仪3直接连接，中间横跨中间位置各个静力水准仪，另一端与右侧最边上的所述静力水准仪3直接连通；所述主通液管4在中间相应于所述各个静力水准仪3所在位置分别设有三通接头6，各个所述三通接头6上连接所述副通液管5；所述副通液管5的一端与所述静力水准仪3连接，另一端通过所述三通接头6与所述主通液管4连通；所述主通液管4的总长度等于左侧第一测点和右侧最末测点的距离长度；所述主通液管4通过墙壁上的线槽固定于墙壁上。
进一步地，如图1和图2所示，所述通气管7在相邻两个静力水准仪3之间分别连通设置，多个所述通气管7与多个所述静力水准仪3依次连通为一整体，使各测点静力水准仪贮液筒内的液面压力保持一致；最左侧或者最右侧所述静力水准仪3上靠外的通气管7上连接有干燥管8；所述干燥管8的一端通过所述通气管7与大气连通，另一端通过直角弯通接头封堵；所述干燥管8通过干燥管固定件81与墙壁固定。
本实用新型提供的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统的工作原理：通过在墙壁上相应测点位置安装多个静力水准仪安装支架，在各个静力水准仪安装支架上安装静力水准仪，在各个静力水准仪上连接副通液管、主通液管、通气管、干燥管以及数据采集模块；本实用新型的静力水准系统在使用过程中，使用主通液管和副通液管将静力水准仪的一系列的安装有传感器测杆的贮液筒容器连通，并向贮液筒容器中注入一定量的液体，保证所有容器中的液体可以自由流动，利用连通液的原理，多个通过连通液管连接在一起的贮液筒的液面总是在同一水平面，即保持相同的高度，但是各个贮液筒容器中的液体深度并不相同，这也就反映了各个贮液筒容器所在的各个参考点的高度的不同；当贮液筒容器液位发生变化时即被传感器测杆感应，通过测量不通贮液筒的液面高度，经过计算获得各个静力水准仪的相对差异沉降；在本实用新型的用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统中，所有传感器测杆的垂直位移均是相对于其中任意一点(基准点或参照点)的变化，该点的垂直位移应是相对稳定的或者是可用其它人工观测手段来确定，并在整个观测过程中对基准点高程进行修正，以便能精确计算静力水准系统各测点的沉降变化；本实用新型的垂直沉降监测范围大、工作量小、效率高，能够满足实时、在线监测的需要，能够及时发现问题、消除安全隐患。
如图1和图2所示，本实用新型提供的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统的使用和安装方法：
(1)确定安装位置：测量出各沉降点标高。通过标高数据，确定静力水准仪安装位置，确保沉降观测点与基准点标高一致(即在同一水平面上)，各测点静力水准仪安装架使用膨胀螺栓固定在初支侧壁上，安装架固定好后其标高应基本相同。
(2)贮液筒的安装：当整个系统各测点的静力水准仪安装架固定好后，将静力水准仪贮液筒底板安装在安装架的3个调节螺栓上,利用仪器上的水平泡调节螺杆上的螺母使贮液筒底板水平。贮液筒安装完成后应核定和调整各测点高程，使其底板标高基本相同。
(3)连接通液管：多点静力水准监测系统中设置主通液管和副通液管，各测点静力水准仪之间不直接连通，通过副通液管与主通液管连通，使系统各测点的静力水准仪贮液筒相连通，以加快液面平衡静止的速度。系统中主通液管是分段在各测点处加装三通接头后连接形成，其总长度等于第一测点和最末测点的距离长度。系统各测点静力水准仪是通过副管与主通液管连通的，副通液管一头与静力水准仪连接，另一头通过三通接头与主通液管连通。另外第一测点和最末测点的静力水准仪与其它测点不同，无需使用副通液管和三通接头，可直接与主通液管连通。静力水准系统各测点连通后，将通液管管口与管接头相联处用卡箍锁紧，防止松动和漏液。主通液管必须用线槽分段保护。
(4)系统充液：选取中间测点作为充液点，旋下充液点贮液筒的上端盖，将防冻液充入静力水准系统各测点的贮液筒中。充液完成后各测点贮液筒内加入少量甘油，防止液体挥发。充液操作只能从选定的充液点加液，加液应均匀、缓慢、不间断的进行。应完全排除通液管内的空气并清除气泡。充液过程中应不断观察系统各测点贮液筒内的液位高度，当液位平衡静止后达到储液筒标线时停止充液。充液完成后应及时检查系统的密封性能，观察各接头部位有无液体渗出，无渗漏方可进行下一步操作。
(5)安装传感器：先将静力水准仪上端盖旋下，再将磁致伸缩液位传感器测杆上的止位环和浮球取下。传感器测杆插入静力水准仪上端盖的螺纹孔中，旋紧使传感器与上端盖固定牢靠，再将取下的浮子按原方向穿在传感器测杆上(有CN标记的半球在液面之上)，止位环复位固定在距测杆端约19mm处，最后将装好传感器的上端盖旋紧在贮液筒上即可工作。
(6)连接通气管：静力水准系统中通气管的作用是使各测点静力水准仪贮液筒内的液面压力保持一致，整个系统各测点通气管应相互连通并仅在一点(两端选其一)与大气相通。静力水准系统中两端测点，任一测点的通气管与干燥管连接，干燥管通大气，另一端用直角弯通接头封堵气管即可使用。根据各测点间的距离，截取通气管的长度，然后将通气管管口与管接头相接把各测点串联在一起，通过干燥管与大气连通，最后做好通气管的固定工作。
(7)校零、取初值：进行校零，并存档。做好静力水准仪安装台帐。
(8)根据测试要求进行测试：进行数据采集，校零后，将电源、数据总线对接于总线接口数据采集模块接线端子，设定自动采集频率。
静力水位计算方法：
静力水准仪利用连通液的原理，多支通过连通管9连接在一起的储液罐的液面总是在同一水平面，通过测量不同储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降(原理图如图1所示)。
假设共有4个观测点静力水准仪，各个观测点静力水准仪之间已用连通管连通。
如图3所示，安装完毕后初始状态时各测点的安装高程分别为Y01、Y0i、Y0j、Y0n，各测点的液面高度分别为h01、h0i、h0j、h0n。
对于初始状态，显然有：
Y01+h01＝Y0i+h0i＝Y0j+h0j＝Y0n+h0n (1)
如图4所示，当第k次发生不均匀沉降后，各测点由于沉降而引起的变化量分别为Δh1、Δhi、Δhj、Δhn，各测点的液面高度变化为hk1、hki、hkj、hkn。
由于液面的高度还是相同的，因此有：
(Y01+Δhk1)+hk1＝(Y0i+Δhki)+hki＝(Y0j+Δhkj)+hkj＝(Y0n+Δhkn)+hkn (2)
第j个测点相对与基准点i的相对沉降量为：
Hji＝Δhkj-Δhki (3)
由式(2)可以得出：
Δhkj-Δhki＝(Y0j+hkj)-(Y0i+hki)＝(Y0j-Y0i)+(hkj-hki) (4)
由式(1)可以得出：
Y0j-Y0i＝-(h0j-h0i) (5)
将式(5)代入式(4)，即可得出第j个测点相对与基准点i的相对沉降量：
Hji＝(hkj-hki)-(h0j-h0i) (6)
由式(6)可以看出，只要能够测出各点不同时间的液面高度值，即可计算出各点在不同时刻的相对差异沉降值
安装完毕待液面稳定后，可以先对传然器调零，此时各个液面的初始值(偏差值)均为零，于是式(6)可以简化为：
Hji＝(hkj-hki)
即只需读出各个静力水准仪的偏差值，相减即可立即求出各点之向的差异沉降。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，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 (10)
1.一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：包括安装于墙壁上的多个静力水准仪安装支架(2)、安装于各个所述静力水准仪安装支架(2)上的静力水准仪(3)、设于多个所述静力水准仪(3)之间的主通液管(4)和副通液管(5)、设于所述主通液管(4)和所述副通液管(5)之间的三通接头(6)、设于多个所述静力水准仪(3)之间的通气管(7)、设于所述通气管(7)一端的干燥管(8)以及与每个所述静力水准仪(3)通信连接的数据采集模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述墙壁上还设有连接所述数据采集模块的电缆线槽(1)，多个静力水准仪安装支架(2)在所述电缆线槽(1)的下方均匀间隔布置。
3.根据权利要求2所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述通气管(7)上间隔设有多个管路托架(71)，通过所述管路托架(71)将所述通气管(7)固定于墙壁。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述三通接头(6)与所述主通液管(4)上设有卡箍，用于锁紧所述三通接头(6)与所述主通液管(4)，以防止接头松动和漏液。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述主通液管(4)的一端与左侧最边上的所述静力水准仪(3)直接连接，中间横跨中间位置各个静力水准仪，另一端与右侧最边上的所述静力水准仪(3)直接连通。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述三通接头(6)在所述主通液管(4)上相应于所述各个静力水准仪(3)所在位置分别设置，各个所述三通接头(6)上连接有所述副通液管(5)；
所述副通液管(5)的一端与所述静力水准仪(3)连接，另一端通过所述三通接头(6)与所述主通液管(4)连通。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述主通液管(4)的总长度等于左侧第一测点和右侧最末测点的距离长度；
所述主通液管(4)通过墙壁上的线槽固定于墙壁上。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述通气管(7)在相邻两个静力水准仪(3)之间分别连通设置，多个所述通气管(7)与多个所述静力水准仪(3)依次连通为一整体。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述干燥管(8)设于最左侧或者最右侧所述静力水准仪(3)上靠外的通气管(7)上；
所述干燥管(8)的一端通过所述通气管(7)与大气连通，另一端通过直角弯通接头封堵；
所述干燥管(8)通过干燥管固定件(81)与墙壁固定。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统，其特征在于：所述静力水准仪(3)包括与所述静力水准仪安装支架(2)配套安装的贮液筒底板(31)、安装于所述贮液筒底板(31)上的贮液筒(32)、设于所述贮液筒(32)内的传感器测杆(33)、设于所述传感器测杆(33)上的止位环和浮球以及设于所述贮液筒(32)顶部的端盖；
所述贮液筒(32)内充有防冻液，所述防冻液上封有甘油，以防止液体挥发。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220500049.3U CN217210852U (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统 |
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|---|---|---|---|
| CN202220500049.3U CN217210852U (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统 |
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| CN202220500049.3U Active CN217210852U (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种用于暗挖车站的多点静力水准自动化监测系统 |
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|---|---|
| CN (1) | CN217210852U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118670352A (zh) * | 2024-08-20 | 2024-09-20 | 贵州大学 | 一种液压爬模用水准精度测量仪 |
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2022
- 2022-03-09 CN CN202220500049.3U patent/CN217210852U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118670352A (zh) * | 2024-08-20 | 2024-09-20 | 贵州大学 | 一种液压爬模用水准精度测量仪 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |