[發明專利]一種總線型高密度測斜系統和方法

在審

• 申請號: 201710959678.6
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107702696A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 何欽;毛吉化;李建鋒;張記峰;蘇瑞明;阮園園;鄺婧雯;盧金赟;李衍航;張貴鑫;鐘瑋;林西賢;王年忠;陳校;彭呈輝;張英頌;李華豐;李福亮
• 申請（專利權）人: 廣州市建設工程質量安全檢測中心;北京聯睿科科技有限公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明涉及工程檢測領域，尤其是一種總線型高密度測斜系統和方法。

背景技術

深層水平位移監測是二級及以上監測安全等級工程必測項目，廣泛應用與基坑、隧道、邊坡、地基、軌道交通、尾礦、大壩工程的安全監測中。就建筑基坑而言，根據《建筑基坑工程監測技術規范》(GB50497-2009)表4.2.1，一、二級建筑基坑，深層水平位為應測，三級建筑基坑為宜測；根據《城市軌道交通工程監測技術規范》(GB50911-2013)表4.2.1，監測安全等級為一、二級，深層水平位為應測項目，監測安全等級三級為選測。因此，深層水平位移的應用廣泛，是工程監測不可或缺的監測項目之一。

測斜儀依據探頭是否固定在被測物體上分為固定式和活動式兩種。基坑工程監測中常用的是活動式測斜儀，即先埋設測斜管，每隔一定的時間將探頭放入管內沿導槽滑動，測量間距宜為0.5m(Li＝0.5m)，通過量測測斜管每0.5m斜度變化推算水平位移。固定式測斜儀是將測斜探頭作為單點傳感器，每隔一定固定距離(一般3～8m，即Li＝3～8m)，埋設于測斜管中，通過假定傳感器之間測斜管斜度與傳感器測量斜度變化相同，從而推算水平位移。測斜原理圖1，左側豎直的為基準線，右側的曲線為變形后曲線，陰影部分為測斜儀，計算公式為：ΔS_i＝(θ_i-θ_i-1).L，其中ΔS_i為深度i處水平位移變化量，θ為深度i處重復測量的傾角變化量，L為量測間隔。

現有的活動式測斜儀作為目前工程監測應用最廣泛的方法之一，通過預埋測斜管，數據采集中，每n/2米(n為整數)進行數據采集，然后計算水平位移，具有便攜、經濟、數據采集密度高等特點，然而其實際應用中存在以下諸多缺點：

第一、測量輔助設施(測斜管)埋設難度高：測斜管通長綁扎于預制鋼筋籠上，并在工程樁澆筑前同鋼筋籠同步下放至鉆孔內，然后與支護樁一體澆筑，后經樁頭破除，續接及砌筑保護墩等多道工序才能完成輔助設施的埋設，而在整個工序中，因測斜管接管不牢、密封不緊、吊裝變形、方向錯位等任何一個疏漏，均可造成該部位支護結構無法進行深層水平位移測量。若采用在樁身旁土體進行鉆孔埋設，則同樣面臨沉管困難、測斜管周邊填充不密實、泥漿沉淀導致深度不滿足設計要求、土體與支護結構變形不協調及埋設費用高昂等多種問題。

第二、勞動強度大、數據采集慢：活動式測斜的數據采集主要采用人工提升測斜傳感器，每0.5m懸停，待數據穩定采集測斜數據，為減小誤差，采用正、反測兩次。以25米測斜孔計算，假定每次懸停5秒待數據穩定，則在整個數據采集中，設備下放50m，提升50m，人工需懸停100次，500秒，整個采集過程單孔只是要約15分鐘，若一般工程按15孔計算，則，單獨測斜項目需2個人不停采集225分鐘(即約3.5小時)，勞動強度十分大，采集效率低。

第三、數據精度差：有測斜原理(詳見本文第1節)可知，巖土體或支護結構深層水平位移采用某深度0.5米長度內傾角變化量值，通過換算得到該深度的水平位移變化量，單點位移計算如下：

ΔS_i＝(θ_i-θ_i-1).L

ΔS_i—深度i處水平位移變化量；

θ—深度i處重復測量的傾角變化量；

L—量測間隔。

由公式可知，其主要誤差源有：θ重復測量中深度無法完全保持一致，導致i深度處水平位移計算誤差。

現有的固定式測斜儀主要應用于需永久監測的工程，如大壩、永久邊坡、尾礦等，其具備數據自動采集、遠程傳輸、采集頻次高、單點精度高等特點，然而其實際應用中存在以下諸多缺點：

第一、測量輔助設施(測斜管)埋設難度高：與活動式測斜儀同，不在敘述；

第二、設備成本高：單點固定式采集儀國內外價格差異極大，大致為1500～20000元/點，一般工程限于造價無法應用；

第三、采集密度低，數據擬合度差：鑒于成本原因，固定式測斜儀一般安裝間隔為3～10m一點；且，因單個傳感器需引線至測斜管口(管口直徑70mm)，傳感器過多將導致導線太多無法進行安裝。因此，固定式測斜儀所測量數據所繪制數據曲線與實際變形擬合度差。