[發明專利]一種監測地下空間及線路軌道土體側移和沉降的裝置及方法

在審

• 申請號: 201610817145.X
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN107916683A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 黃靖宇;陳恒;王東洲;張嚴生;張龍;曹強;尚立威
• 申請（專利權）人: 上海凱盾工程技術有限公司
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及土木工程，特別是一種基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體側移和沉降的監測裝置及其測量方法，屬于土木工程技術領域。

背景技術

目前在城市基礎設施建設中存在大量基坑開挖、打樁以及地下建筑結構施工。大多數情況下施工現場周邊也會存在大量需要保護的既有建筑，地下建筑結構施工及基坑開挖時也會影響周邊既有建筑的安全穩定性，同時基坑自身也存在穩定性要求，嚴重時會產生重大安全事故。目前城市建設中地鐵建設較多，而地鐵隧道掘進會導致周圍側向土壓力發生改變，進而引起周邊土體的側移和沉降，從而影響磁浮軌道、高鐵軌道等平順性和耐久性，嚴重會影響磁浮或高鐵線路運營安全。基坑開挖、打樁及地下建筑結構施工會引起已有地鐵隧道產生側移和沉降變形，嚴重會影響到隧道正常使用。如何選擇有效可靠的沉降和側向變形監測方法對基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道以及地鐵隧道進行監測已經引起該技術領域的重大關注。一般的基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體監測采用人工監測，耗費大量人力，不能全天候實時連續監測。本發明可以連續自動監測基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體的沉降及側向變形，且具有很高的精度，有很強的工程實用意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體側移和沉降的測量裝置及其測量方法，可以連續自動測量基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體側移及沉降變形。該裝置解決基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體側移難以連續準確測量的問題。

本發明的技術解決方案如下：

1、一種監測基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體側移和沉降的裝置，包括：數據采集系統、數據綜合處理（計算）系統以及公共無線網路通信發射裝置，其特征在于：所述的數據采集系統包括變形測量裝置、數據采集儀、數據傳輸裝置，其中變形測量裝置包括活動鉸（4）、位移傳感器（7）、角度傳感器（8）、螺紋接桿（10）、數據線（11）、傳感器保護盒（12）以及端部伸縮裝置（13）。

2、所述的位移傳感器（7），其特征在于：所述的位移傳感器（7）是拉線傳感器或者激光位移計等。

3、所述的角度傳感器（8），其特征在于：所述的角度傳感器（8）是傾角傳感器或者陀螺儀等。

4、所述的端部伸縮裝置（13），其特征在于：所述的端部伸縮裝置（13）有螺旋接口可以與變形測量裝置的螺紋接桿相連，同時此端部伸縮裝置可以自由伸縮以及在內部裝有位移傳感器（7）；伸縮裝置下端與地面接觸，上部與螺紋接桿相連，當下部土體發生沉降時，伸縮裝置下端在重力作用下也會下移與地面始終接觸從而位移傳感器會產生讀數，伸縮裝置也可安裝在整套裝置上部，使變形測量裝置下端與地面接觸，當下部土體發生沉降時，整套裝置在重力作用下需要下移從而使伸縮裝置發生伸縮位移，伸縮裝置中的位移傳感器會測出沉降位移。

5、所述的一種監測基坑周邊土體、磁浮軌道、高鐵軌道及地鐵隧道周邊土體側移和沉降的裝置，其特征在于：根據需要通過螺紋接桿（10）把若干變形測量裝置連接起來測量側移和沉降。

6、所述的變形測量裝置對基坑周邊土體的測量方法，其特征在該測量方法包括下列步驟：

1）在開挖基坑前，在受土體變形影響較小基坑外周四角設置固定件（1）作為測量基坑變形的參考點，固定件之間用鋼絲（9）相連并拉緊；

2）根據測量需要在鋼絲下方的土體選擇所需測量的位置鉆豎孔并采用泥漿護壁或鋼管護壁等方式保證孔壁沒有堵塞，孔徑大小須使變形測量裝置可放入，孔的深度根據測量范圍的需要選定。3）按現場實際高度要求組裝變形測量裝置，其長度為鋼絲與豎孔底的距離，將變形測量裝置的一端安裝在繃緊的鋼絲（9）上，變形測量裝置可以以鋼絲為軸自由轉動，另一端放置在豎孔中，放置時外面用軟膠管保護；考慮到參考點處可能會發生小范圍的變形，為使結果更精確可控，在不受土體變形影響更遠處設置固定件（1）作為測量基坑變形的基準點，并與參考點用位移傳感器相連，來監測參考點的側移，如果采用鋼管護壁，需要變形測量裝置安裝到位后，拔除鋼管；

4）連接好數據采集系統，通過采集變形測量裝置中的角度傳感器（8）產生的轉角變化來測算土體的側移，通過采集變形測量裝置中的位移傳感器（7）的示數變化來測算土體的沉降，同時通過采集連接基準點和參考點的位移傳感器（7）的示數，得到參考點的側移；

5）利用數據綜合處理（計算）系統得所測基坑周邊土體的沉降和側移。