监测沉井壁位移的方法及监测沉井壁不均匀位移的方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种监测沉井壁位移的方法及监测沉井壁不均匀位移的方法。

背景技术：

沉井是并筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或者其他结构的基础。沉井施工作为成熟的施工工艺，被广泛用于深坑、地下室、水泵房、桥墩、码头等工程。

沉井工程施工过程中，沉井结构的水平位移和竖向位移是沉井施工的主要控制参数，是评价沉井工程施工质量的重要指标。目前，沉井水平位移与竖向位移主要是通过水准仪法、经纬仪、摄影量测法等方法进行测量。以上各种监测方法都有一定的弊端，水准仪法、经纬仪测量时自动化程度低，同时需要多人操作，且测量、记录、整理、计算都是人工操作，容易受人主观影响，尤其在距离较长时存在较大误差；摄影测量摄像点的布设一定程度上受施工条件的限制，处理系统比较复杂，开发、维护难度较大

因此，寻求一种能够简单便捷的监测沉井位移的方法是具有十分重要的实际意义的。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供一种监测沉井壁位移的方法及监测沉井壁不均匀位移的方法，以克服现有技术中受人为影响因素大、受施工条件限制而导致误差较大的问题，对监测人员专业技能要求低，操作简便，测量精度高，只需一人就能够完成整个监测过程，安装及监测时不影响沉井正常施工，具有很好的实用价值。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种监测沉井壁位移的方法，包括

(1)布设激光收敛仪一

选择一处不受沉井影响且正对着待测沉井壁的位置，在该位置安装激光收敛仪基座一，在激光收敛仪基座一上安装激光收敛仪一和微调装置一，将激光收敛仪一所在位置视为不动点E。

(2)设置水平监测点M

通过微调装置一调节激光收敛仪一，使得激光收敛仪一照射出的水平激光与待测沉井壁垂直，将激光收敛仪一在沉井壁上的水平射点视为水平监测点M。

(3)设置反光板

在待测沉井壁的相邻沉井壁安装反光板，该反光板的反光面朝上，与其所在沉井壁面垂直，该反光面与沉井的竖直棱边的夹角为θ。

(4)布设激光收敛仪二

选择一处不受沉井影响且正对着反光板的位置，在该位置安装激光收敛仪基座二，在激光收敛仪基座二上安装激光收敛仪二和微调装置二，且激光收敛仪一与激光收敛仪二位于同一水平面，将激光收敛仪二所在的位置视为不动点E'。

(5)设置沉降监测点N

通过微调装置二调节激光收敛仪二，使得激光收敛仪二照射出的水平激光与激光收敛仪一照射出的水平激光平行，将激光收敛仪二在反光板上的水平射点视为沉降监测点N。

(6)读取读数

第i次同时读取激光收敛仪一和激光收敛仪二的读数，得出此时EM的距离为l_xⁱ，E'N的距离为l_zⁱ；

第i+1次同时读取激光收敛仪一和激光收敛仪二的读数，得出此时EM的距离为l_xⁱ⁺¹，E'N的距离为l_zⁱ⁺¹；

其中，i≥1。

(7)计算结果

以向激光收敛仪靠近方向为正，沉井的水平位移δ_xⁱ⁺¹＝l_xⁱ-l_xⁱ⁺¹，沉井的垂直位移δ_zⁱ⁺¹＝(δ_xⁱ⁺¹+l_zⁱ⁺¹-l_zⁱ)/tanθ。

根据本发明提供的监测沉井壁位移的方法，优选地，步骤(1)中的收敛仪基座一与步骤(2)中的收敛仪基座二为能够安装两个激光收敛仪的同一激光收敛仪基座，激光收敛仪一与激光收敛仪二的距离小于等于20cm，激光收敛仪一、激光收敛仪二与激光收敛仪基座视为激光收敛仪监测组。

一种利用本发明提供的监测沉井壁位移的方法监测沉井壁不均匀位移的方法，包括

(1)按照本发明提供的监测沉井壁位移的方法中的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组一，激光收敛仪监测组一的激光将竖直棱一夹在其中。

(2)按照本发明提供的监测沉井壁位移的方法中的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组二，激光收敛仪监测组二的激光将竖直棱一的相邻棱竖直棱二夹在其中，且激光收敛仪监测组二的激光与激光收敛仪监测组一的激光垂直。

(3)按照本发明提供的监测沉井壁位移的方法中的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组三，激光收敛仪监测组三的激光将竖直棱一的相对棱竖直棱三夹在其中，且激光收敛仪监测组三的激光与激光收敛仪监测组一的激光平行。

(4)按照本发明提供的监测沉井壁位移的方法中的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组四，激光收敛仪监测组四的激光将竖直棱二的相对棱竖直棱四夹在其中，且激光收敛仪监测组四的激光与激光收敛仪监测组一的激光垂直。

(5)按照本发明提供的监测沉井壁位移的方法中的步骤(6)分别同时读取激光收敛仪监测组一～激光收敛仪监测组四的读数。

(6)按照本发明提供的监测沉井壁位移的方法中的步骤(7)分别计算读取的读数，得出竖直棱一处的水平位移δ_x1，垂直位移δ_z1；竖直棱二处的水平位移δ_y1，垂直位移δ_z2；竖直棱三处的水平位移δ_x2，垂直位移δ_z3；竖直棱二处的水平位移δ_y2，垂直位移δ_z4。

(7)竖直棱一与竖直棱二所在沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_x1+δ_x2，不均匀竖直位移为δ_z1-δ_z2；

竖直棱二与竖直棱三所在的沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_y1+δ_y2，不均匀竖直位移为δ_z2-δ_z3；

竖直棱三与竖直棱四所在沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_x1+δ_x2，不均匀竖直位移为δ_z3-δ_z4；

竖直棱四与竖直棱一所在的沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_y1+δ_y2，不均匀竖直位移为δ_z1-δ_z4。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

采用本发明提供的一种监测沉井壁位移及监测沉井壁不均匀位移的方法，只需一名操作人员按照方法架设好激光收敛仪，读取读数，套入公式，就能够得出沉井壁的位移结果，监测结束后，直接拆除。该方法不仅测量精度高，能够减少人为因素带来的误差，而且仅需一人即可完成监测，安装及监测过程中均不影响沉井正常施工，操作人员文化程度要求不高，节省人员成本的同时提升了工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的一种监测沉井壁位移的方法的布设图；

图2是本发明实施例1提供的一种监测沉井壁位移的原理图；

图3是本发明实施例1提供的一种监测沉井不均匀位移的方法的布设图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例1：

如图1和图2所示，一种监测沉井壁位移的方法，包括

(1)布设激光收敛仪一

选择一处不受沉井影响且正对着待测沉井壁的位置，在该位置安装激光收敛仪基座，在激光收敛仪基座1上安装激光收敛仪一2和微调装置一，将激光收敛仪基座1所在位置视为不动点E。

(2)设置水平监测点M

通过微调装置一调节激光收敛仪一2，使得激光收敛仪一照射出的水平激光与待测沉井壁垂直，将激光收敛仪一在沉井壁上的水平射点视为水平监测点M。

(3)设置反光板

在待测沉井壁的相邻沉井壁安装反光板3，该反光板的反光面朝上与其所在沉井壁面垂直，该反光面与沉井的竖直棱边的夹角为θ。

(4)布设激光收敛仪二

在正对着反光板4的位置，激光收敛仪基座1上安装激光收敛仪二4和微调装置二，且激光收敛仪一2与激光收敛仪二3位于同一水平面，激光收敛仪一2与激光收敛仪二4的距离小于等于20cm，激光收敛仪一2、激光收敛仪二3、激光收敛仪基座1与反光板4视为激光收敛仪监测组，激光收敛仪基座所在位置视为不动点E(E')。

(5)设置沉降监测点N

通过微调装置二调节激光收敛仪二3，使得激光收敛仪二3照射出的水平激光与激光收敛仪一2照射出的水平激光平行，将激光收敛仪二3在反光板上的水平射点视为沉降监测点N。

(6)读取读数

第i次同时读取激光收敛仪一2和激光收敛仪二3的读数，得出此时EM的距离为l_xⁱ，EN的距离为l_zⁱ；

第i+1次同时读取激光收敛仪一2和激光收敛仪二3的读数，得出此时EM的距离为l_xⁱ⁺¹，EN的距离为l_zⁱ⁺¹；

其中，i≥1。

(7)计算结果

以向激光收敛仪靠近方向为正，沉井的水平位移δ_xⁱ⁺¹＝l_xⁱ-l_xⁱ⁺¹，沉井的垂直位移δ_zⁱ⁺¹＝(δ_xⁱ⁺¹+l_zⁱ⁺¹-l_zⁱ)/tanθ。

i＝1表示激光收敛仪安装好，第一次读取数据。

采用本发明实施例1提供的监测沉井壁位移的方法，只需一名操作人员按照方法架设好激光收敛仪，读取读数，套入公式，就能够得出沉井壁的位移结果，监测结束后，直接拆除。该方法不仅测量精度高，能够减少人为因素带来的误差，而且仅需一人即可完成监测，安装及监测过程中均不影响沉井正常施工，操作人员文化程度要求不高，节省人员成本的同时提升了工作效率。

如图3所示，一种利用本发明实施例1提供的监测沉井壁位移的方法监测沉井壁不均匀位移的方法，其特征在于，包括

(1)根据本发明实施例1提供监测沉井壁位移的方法的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组一11，激光收敛仪监测组一11的激光将竖直棱一A夹在其中。

(2)根据本发明实施例1提供监测沉井壁位移的方法的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组二22，激光收敛仪监测组二22的激光将竖直棱一A的相邻棱竖直棱二B夹在其中，且激光收敛仪监测组二22的激光与激光收敛仪监测组一11的激光垂直。

(3)根据本发明实施例1提供监测沉井壁位移的方法的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组三33，激光收敛仪监测组三33的激光将竖直棱一A的相对棱竖直棱三C夹在其中，且激光收敛仪监测组三33的激光与激光收敛仪监测组一11的激光平行。

(4)根据本发明实施例1提供监测沉井壁位移的方法的步骤(1)～(5)设置激光收敛仪监测组四，激光收敛仪监测组四44的激光将竖直棱二B的相对棱竖直棱四D夹在其中，且激光收敛仪监测组四44的激光与激光收敛仪监测组一11的激光垂直。

(5)根据本发明实施例1提供监测沉井壁位移的方法的步骤(6)分别同时读取激光收敛仪监测组一11～激光收敛仪监测组四44的读数。

(6)根据本发明实施例1提供监测沉井壁位移的方法的步骤(7)分别计算读取的读数，得出竖直棱一A处的水平位移δ_x1，垂直位移δ_z1；竖直棱二B处的水平位移δ_y1，垂直位移δ_z2；竖直棱三C处的水平位移δ_x2，垂直位移δ_z3；竖直棱二D处的水平位移δ_y2，垂直位移δ_z4。

(7)竖直棱一A与竖直棱二B所在沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_y1+δ_y2，竖直位移为δ_z1-δ_z2；

竖直棱二B与竖直棱三C所在的沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_x1+δ_x2，竖直位移为δ_z2-δ_z3；

竖直棱三C与竖直棱四D所在沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_y1+δ_y2，竖直位移为δ_z3-δ_z4；

竖直棱四D与竖直棱一A所在的沉井侧壁的不均匀水平位移为δ_x1+δ_x2，竖直位移为δ_z1-δ_z4。

其中，竖直棱四D点X方向水平位移等于竖直棱三C点X方向位移，竖直棱三C点Y方向水平位移等于竖直棱二B点Y方向水平位移，所以竖直棱一A与竖直棱二B所在侧壁侧壁水平位移等于竖直棱三C与竖直棱四D侧壁水平位移，竖直棱二B与竖直棱三C所在侧壁水平位移等于竖直棱一A与竖直棱四D所在侧壁水平位移。

不均匀位移是指沉井壁的水平和竖直位移的差异，要消除两条棱的相同位移，也就是说在相同参照系下的两条相邻棱的位移相减，才能得到该沉井壁的不均匀位移。

根据本发明实施例1提供的监测沉井位移的方法，水平位移以靠近激光收敛仪的方向为正，当计算不均匀位移时，由于采用的是相对面设置激光收敛仪，δ_x1与δ_x2所在参照系的X轴方向相反，在δ_x2前加负号调整其与δ_x1处于同一个参照系，均以靠进激光收敛仪监测组一中的激光收敛仪为正；δ_y1与δ_y2所在参照系的Y轴方向相反，在δ_y2前加负号调整其与δ_y1处于同一个参照系，均以靠近激光收敛仪监测组二种的激光收敛仪为正。

而竖直位移中均是以沉降方向为正，不存在参照系不一样的问题。

采用本发明实施例1提供的监测沉井壁不均匀位移的方法，只需一名操作人员按照方法架设好激光收敛仪，读取读数，套入公式，就能够得出沉井壁的位移结果，监测结束后，直接拆除。该方法不仅测量精度高，能够减少人为因素带来的误差，而且仅需一人即可完成监测，安装及监测过程中均不影响沉井正常施工，操作人员文化程度要求不高，节省人员成本的同时提升了工作效率。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响7本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。