基坑围护结构分层水平位移的测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基坑围护结构分层水平位移的测量装置，该测量装置包括一个相对位移测量装置和一个绝对位移测量装置，相对位移测量装置包括固定安装在第一围护结构侧面上的第一定线装置、安装在第一定线装置上的第一激光测距传感器和安装在第二围护结构上的位移反光片。绝对位移测量装置包括固定安装在第一围护结构顶面上的第二定线装置、安装在第二定线装置上的第二激光测距传感器和一个基坑外的基准反光片。第一、第二定线装置均包括一内设有球窝的基座球窝与一球头转子球面配合，球头转子与第一、第二激光测距传感器固定连接，球窝与球头转子间设有锁紧装置。本实用新型提供的测量装置结构简单、测量过程简便快捷、测量精度高。
【专利说明】基坑围护结构分层水平位移的测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于基坑工程围护结构不同深度处水平位移测量的装置。特别是涉及一种基坑围护结构两侧为基本平行的情况下分层进行基坑围护结构水平位移的
测量装置。
【背景技术】
[0002]基坑工程施工过程中，基坑围护结构不同深度处的水平位移是基坑工程安全性的主要评价指标，因而是基坑施工过程中的主要监测项目。
[0003]基坑围护结构不同深度处水平位移一般通过在围护结构中埋设测斜管后用测斜仪进行测量。测斜管埋设复杂、测量成本高、测量结果不稳定，所以精度难于保证。国内外还有一些基于激光测距原理的对基坑围护结构不同深度处的水平位移进行测量的研究，这些研究涉及的装置都具有较复杂的结构，或者较大的尺寸。在整个测量期间，都需要将激光测距传感器的固定装置安装在每一层基坑围护结构上，很容易受到爆破振动和机械碰撞，从而影响测量精度，甚至还可能会令测量装置遭到碰坏。此外，有的激光测距传感器由于受固定装置的结构所限，对测点和仪器的安装位置有特定要求，否则激光发射端无法找到待测目标点。由于测量时每条测线都要安装相应的激光测距仪固定装置，用量大，费用高，因而没有能在工程实际中广泛应用。
[0004]现有基坑围护结构分层水平位移的测量方法主要有轴线法、小角度法、全站仪坐标变化法等，前两种方法采用经纬仪及钢尺进行测量，全站仪坐标变化法通过全站仪同时测定夹角及距离，利用换算公式计算得到基坑围护结构的水平位移值。以上各种测量方法都有一定的弊端，轴线法及小角度法对场地要求较高，其测量工作的基点要选在距离基坑不远处、在基坑开挖过程中基本不动的点，如果基点选择的距离较长，从经纬仪中读取的钢尺读数精度就较低。全站仪坐标变化法虽然测量精度高，但其测量过程繁琐，测量成本高。
实用新型内容
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、安装方便、测量结果精度高的基坑围护结构水平位移的测量装置。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基坑围护结构分层水平位移的测量装置，所述基坑围护结构包括位于基坑两侧的第一围护结构和第二围护结构，所述第一、第二围护结构均包括圈梁和围护墙。本实用新型提供的测量装置包括一个相对位移测量装置和一个绝对位移测量装置，所述相对位移测量装置包括固定安装在第一围护结构侧面上的第一定线装置、安装在所述第一定线装置上的第一激光测距传感器和安装在第二围护结构上的位移反光片；所述绝对位移测量装置包括固定安装在第一围护结构顶面上的第二定线装置、安装在第二定线装置上的第二激光测距传感器和一个基准反光片，基准反光片固定设置在所述第一围护结构一侧的基准点处，所述第一、第二定线装置均包括一基座，基座内设有一球窝，球窝与一球头转子球面配合，球头转子与所述第一、第二激光测距传感器固定连接，所述球窝与所述球头转子之间还设有锁紧装置。
[0007]优选地，球头转子上固定有螺钉，所述第一、第二激光测距传感器与所述球头转子之间通过所述螺钉相连接。
[0008]优选地，所述锁紧装置为装设于所述基座上的锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的头部外露于所述基座，所述锁紧螺钉的尾部伸入所述球窝内。
[0009]优选地，所述第一定线装置通过第一膨胀螺丝固定安装在所述第一围护结构的圈梁的侧面上；所述第二定线装置通过第二膨胀螺丝固定安装在所述第一围护结构的圈梁的顶面上。
[0010]优选地，所述第一、第二膨胀螺丝的端部均具有螺纹，所述螺纹具有固定长度。
[0011]优选地，所述第一、第二激光测距传感器上均连接有外置触发线和外置触发按钮。
[0012]优选地，所述基准点到所述第二激光测距传感器的距离大于等于所述基坑开挖深度的5倍。
[0013]如上所述，本实用新型的基坑围护结构水平位移的测量装置，具有以下有益效果:
[0014]1.激光测距传感器通过一个可拆卸的定线装置安装在基坑围护结构的测点上，定线装置结构简单、方便随时进行安装测量，避免测量装置受到损坏，安装及测量时均不影响基坑正常施工，整个基坑围护结构水平位移的测量装置易于推广应用；
[0015]2.定线装置的球窝与球头转子之间构成点接触，有效地解决了传统测量装置安装后由于测量仪器与固定装置之间的面接触和按键时引起的较大误差以及面接触导致的测量结果稳定性差和重复性差等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1显示为本实用新型的基坑围护结构分层水平位移的测量装置的示意图以及采用该测量装置的测量方法的原理图。
[0017]图2显示为本实用新型的基坑围护结构分层水平位移的测量装置的局部放大示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0019]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0020]图1所示为本实用新型提供的测量装置的示意图，该测量装置用于测量基坑围护结构分层水平位移。如图1所示，基坑围护结构4包括位于基坑I两侧的第一围护结构41(图1中显示位于左侧的围护结构)和第二围护结构42 (图1中显示位于右侧的围护结构)，第一围护结构41和第二围护结构42均包括圈梁411和围护墙412。该测量装置包括一个相对位移测量装置21和一个绝对位移测量装置22。
[0021]相对位移测量装置21包括第一定线装置211、第一激光测距传感器212和多个位移反光片213。第一定线装置211固定安装在第一围护结构41的侧面上，第一激光测距传感器212安装在第一定线装置211上，各个位移反光片213安装在第二围护结构42上。[0022]绝对位移测量装置22包括第二定线装置221、第二激光测距传感器222和一个基准反光片223。第二定线装置221固定安装在第一围护结构41的顶面上，第二激光测距传感器222安装在第二定线装置221上，基准反光片223固定设置在第一围护结构41 一侧的基准点31处。基准点31到第二激光测距传感器222的距离I大于等于基坑I开挖深度h的5倍，即I≥5h。
[0023]图2显示为本实用新型的基坑围护结构分层水平位移的测量装置的局部放大示意图，如图2所示，第一定线装置211和第二定线装置221均包括一个基座23，基座23内设有一球窝231，球窝231与一个球头转子232构成球面配合，球头转子232与第一激光测距传感器212和第二激光测距传感器222固定连接，球窝231与球头转子232之间设有锁紧装置24。于实施例中，锁紧装置24为装设于基座23上的锁紧螺钉241，锁紧螺钉241的头部2411外露于基座23，锁紧螺钉241的尾部2412伸入球窝231内。
[0024]球头转子232上固定有螺钉2321，第一激光测距传感器212和第二激光测距传感器222上设有与螺钉2321配合的螺纹孔2121，通过螺钉2321与螺纹孔2121的配合可以将第一激光测距传感器212、第二激光测距传感器222与球头转子232连接在一起。第一定线装置211通过第一膨胀螺丝214固定安装在第一围护结构41圈梁411的侧面上，第二定线装置221通过第二膨胀螺丝224固定安装在第一围护结构41圈梁411的顶面上。第一膨胀螺丝214和第二膨胀螺丝224的端部均具有螺纹25，螺纹25长度固定，正好与基座23 一端的螺纹孔233配合，使定线装置每次都能固定地安装到同一位置，保证了较高的定线精度。
[0025]在测量基坑围护结构分层水平位移时，按要求在第一围护结构41的一侧确定好一个固定不动的基准点31，在此基准点31处布置好基准反光片223，将连接有第二激光测距传感器222的第二定线装置221安装到第二膨胀螺丝224上，基准反光片223的高程与第二定线装置221的安装高程基本一致，构成绝对位移测量装置22。以第二激光测距传感器222的安装处作为基准测点32。
[0026]与第一膨胀螺丝214相对，在第二围护结构42的圈梁411侧面确定一个位移测点341，装设一个位移反光片213，将连接有第一激光测距传感器212的第一定线装置211安装到第一膨胀螺丝214上，以第一激光测距传感器212的安装处作为工作基点33，构成相对位移测量装置21。
[0027]位移反光片213或基准反光片223的反光面都尽量垂直于第一激光测距传感器212或第二激光测距传感器222发射出的激光测线。通过转动球头转子232可任意调整第一激光测距传感器212或者第二激光测距传感器222激光发射的角度，实现测点间测线的精确定线。将激光发射点照准位移反光片213或基准反光片223的中央后，旋转锁紧螺钉241的头部2411，使锁紧螺钉241的尾部2412深入到球窝231内部顶紧球头转子232，从而锁定第一激光测距传感器212或第二激光测距传感器222，固定激光发射角度。由于球窝231与球头转子232之间构成点接触，有效地解决了传统激光测距传感器安装后由于测量仪器与固定装置之间的面接触导致的测量结果稳定性差和重复性差等问题。
[0028]第一激光测距传感器212和第二激光测距传感器222上均连接有外置触发线和外置触发按钮，可以消除直接接触式的触发装置在按键时引起的测量误差。在激光点照准基准反光片223或位移反光片213的中央时，按动外置触发按钮记录读数。第一激光测距传感器212和第二激光测距传感器222对测量结果有编号储存功能和时钟计时功能，有足够的内存，数据接口可以将数据导入电脑，数据分辨率为0.1mm。
[0029]图1还显示为采用上述测量装置进行基坑围护结构水平位移测量的测量方法的原理图。
[0030]用第二激光测距传感器222按照测量频率测量基准测点32到基准点31的距离值lj，按照测量频率，每次测量值L与初次测量值Itl的差值即为基准测点32的绝对水平位移值Δ1」，Δ1」=I Ij-1ciI,其中j表示测量次数,j = 0，1，2......。实施例中,测量频率为每天
一次。
[0031]随着基坑I各层的开挖，在第二围护结构42相应的各层上依次装设位移反光片213，以位移反光片213安装处作为位移测点34，用第一激光测距传感器212按照测量频率和开挖层数分别测量工作基点33到各位移测点34的距离值Iij,其中，i表示开挖层数。每次得到的测量值Iu与初次测量值Iitl的差值Λ Iij = I Iij-1i0在水平线上的投影为开挖到第i层时位移测点34到工作基点33的相对水平位移值δ iJO
[0032]开挖基坑I的第一层11时，位移测点341设置在第二围护结构42的围梁411内侦牝与第一围护结构41围梁411侧面的第一膨胀螺丝214相对，调整连接在第一激光测距传感器212上的球头转子232，使激光发射点照准位移反光片213，测得位移测点341到工作基点33的距离值。圈梁可认为是不发生变形的刚体，因此每次的测量值为一个定值I。
[0033]依次开挖到第二层12、第三层13……时，在第二围护结构42的围护墙412内侧相
应位置布设位移反光片213，构成位移测点342、343……。如图1所示，^ = arctan(-^-)，^
为开挖到第i层时基坑I的深度。由于每次测量时第i层的Qi变化量很小，可认为Sij =Δ IijSin Θ ”
[0034]基准测点32与工作基点33都设定在第一围护结构41的圈梁上，圈梁为刚体，所以基准测点32与工作基点33具有相同的绝对水平位移值Λ I」。
[0035]各位移测点34到工作基点33的相对水平位移值δ 与基准测点32的绝对水平位移值Λ L的差值即为第i层的位移测点34的绝对水平位移Su，Su= I Sij-AljU
[0036]例如，开挖到第三层13时，每次测量的第三层13位移测点343到工作基点33的
相对水平位移值 S 3j = Δ I3jSin Θ 3, Θ, =arctan(-^)，Δ I3j = | I3j-1301。第三层 13 位移测
3
点343的绝对水平位移S3j = I δ 3J- Δ Ij I 0
[0037]第一激光测距传感器212与第二激光测距传感器222是相同的激光测距传感器，因此在实施例中，第一激光测距传感器212与第二激光测距传感器222可以互换，在用第二激光测距传感器222测量完基准测点32到基准点31的距离值^后，将第二激光测距传感器222从第二定线装置221上拆下，再安装到第一定线装置211上，用于测量工作基点33到各位移测点34的距离值lu。整个测量过程中仅使用一台激光测距传感器也可完成测量。
[0038]综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0039]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种基坑围护结构分层水平位移的测量装置，所述基坑围护结构(4)包括位于基坑(I)两侧的第一围护结构(41)和第二围护结构(42)，所述第一、第二围护结构(41、42)均包括圈梁(411)和围护墙(412)，其特征在于:所述测量装置包括一个相对位移测量装置(21)和一个绝对位移测量装置(22)，所述相对位移测量装置(21)包括固定安装在第一围护结构(41)侧面上的第一定线装置(211)、安装在所述第一定线装置(211)上的第一激光测距传感器(212)和安装在第二围护结构(42)上的位移反光片(213);所述绝对位移测量装置(22)包括固定安装在第一围护结构(41)顶面上的第二定线装置(221)、安装在第二定线装置(221)上的第二激光测距传感器(222 )和一个基准反光片(223 )，基准反光片(223 )固定设置在所述第一围护结构(41) 一侧的基准点(31)处，所述第一、第二定线装置(211、221)均包括一基座(23)，基座(23)内设有一球窝(231)，球窝(231)与一球头转子(232)球面配合，球头转子(232)与所述第一、第二激光测距传感器(212、222)固定连接，所述球窝(231)与所述球头转子(232)之间还设有锁紧装置(24)。
2.根据权利要求1所述的基坑围护结构分层水平位移的测量装置，其特征在于:球头转子(232)上固定有螺钉(2321)，所述第一、第二激光测距传感器(212、222)与所述球头转子(232)之间通过所述螺钉(2321)相连接。
3.根据权利要求1所述的基坑围护结构分层水平位移的测量装置，其特征在于:所述锁紧装置(24)为装设于所述基座(23)上的锁紧螺钉(241)，所述锁紧螺钉(241)的头部(2411)外露于所述基座(23)，所述锁紧螺钉的尾部(2412)伸入所述球窝(231)内。
4.根据权利要求1所述的基坑围护结构分层水平位移的测量装置，其特征在于:所述第一定线装置(211)通过第一膨胀螺丝(214)固定安装在所述第一围护结构(41)的圈梁(411)的侧面上；所述第二定线装置(221)通过第二膨胀螺丝(224)固定安装在所述第一围护结构(41)的圈梁(411)的顶面上。
5.根据权利要求4所述的基坑围护结构分层水平位移的测量装置，其特征在于:所述第一、第二膨胀螺丝(214、224)的端部均具有螺纹(25)，所述螺纹(25)具有固定长度。
6.根据权利要求1所述的基坑围护结构分层水平位移的测量装置，其特征在于:所述第一、第二激光测距传感器(212、222)上均连接有外置触发线和外置触发按钮。
7.根据权利要求1所述的基坑围护结构分层水平位移的测量装置，其特征在于:所述基准点(31)到所述第二激光测距传感器(222)的距离大于等于所述基坑(I)开挖深度的5倍。
【文档编号】G01B11/02GK203375934SQ201320373786
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】夏才初, 张平阳, 曾格华 申请人:同济大学, 上海同舰建筑科技有限公司