一种自动基坑倾斜测量装置

1.本实用新型属于建筑施工技术检测领域，特别涉及一种自动基坑倾斜测量装置。


背景技术：

2.基坑，常见于现代建筑施工场地，一般是几米到十几米的深坑。它的作用是承接高层建筑的地基，使建筑更加稳固，对建筑安全有不可替代的重要作用。由于其独特的重要性，通常在进行施工时先行建设。随着城市建设的发展，高层建筑越来越多，为了解决人防工程及车库的需要，地下室的建设越来越多，随之而来的基坑工程施工也越来越多，其开挖深度也越来越大，目前的基坑深度大多都超过了10米。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，对在施工过程中引发的土体性质、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节，同时也是指导正确施工的眼睛，是避免事故发生的必要措施，是一种信息技术。当前，基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。因此，相关法律规定建设单位需要定时测量基坑斜度，以保障施工安全。
3.目前大量使用的方式是人工测斜，即使用活动式测斜仪进行人工测读。工人需每隔1米记录一次读数，这导致整个测试工作费时费力、数据连续性差、采集分析周期长、受现场环境干扰大、不能及时指导施工。另外，在测斜管变形过大时，活动测斜仪探头容易发生卡位。特别是在基坑数量较多的中大型施工现场，缺点尤其明显。经实地考察后得知，实际工地的勘测工人确有自动化监测基坑斜度的需求。


技术实现要素：

4.为了解决上述背景中所提到的问题，本实用新型的目的是提供一种可以自动化测量基坑倾斜度的智能化设备，且实现测量数据自动分析和实时观测，摆脱传统测斜仪对人工的依赖性，解决现有基坑测斜装置不能自动测斜的问题。
5.本实用新型包括框架结构、测斜传感器、控制电路箱和蓄电池。
6.所述框架结构包括机械框架、防水外罩、底部支架、缆线轨道结构、线缆控制及收放装置、探棒测量轨道角度切换装置；
7.所述测斜传感器包括测斜传感器探棒以及其连接线缆；
8.所述机械框架为长方体外围结构，用于支撑整体装置和保护内部电路及蓄电池；所述防水外罩安装在机械框架的外侧，与底部支架固定；所述底部支架为工字型的铝型材支架，中央部位为测斜传感器探棒留有通道，用于抱紧预设的测斜管道；
9.所述缆线轨道结构固定在机械框架上方一侧的延伸杆上，所述线缆控制及收放装置位于机械框架内部，与线缆轨道结构处于同一侧，均与机械框架固定；所述连接线缆从线缆控制及收放装置中引出后，经缆线轨道结构与所述测斜传感器探棒连接；
10.所述蓄电池装配于机械框架内相对于所述线缆控制及收放装置的另一侧，采用可
拆卸式，为装置供电的同时平衡装置的配重；
11.所述控制电路箱装配设置于装置机体防水罩外侧面，包括主控单元、电源管理单元、中继器单元、收发器单元和显示模块；
12.所述线缆控制及收放装置，包括旋转控制绕线装置和转动电机；所述旋转控制绕线装置利用两侧的侧边边框与机械框架固定，用于连接线缆的收纳；所述转动电机安装在侧边，用于控制旋转控制绕线装置的旋转，使线缆收回或下放；
13.所述探棒测量轨道角度切换装置包括旋转电机、筒状轨道结构装置、皮带、方形固定件；所述筒状轨道结构装置的上下两端通过方形固定件与机械框架固定，筒状中空用于测斜传感器探棒通过，侧边设置旋转电机，所述旋转电机通过皮带控制筒状轨道结构装置转动。
14.进一步说，所述缆线轨道结构在延伸杆上固定设置有两个夹线滚轮，用于定位连接线缆的伸缩路径；延伸杆顶端两侧固定有桥架固定件，两片桥架固定件之间设置有线缆滑轮，两片桥架固定件的外侧固定有架杆。
15.进一步说，所述两个架杆之间设置有线缆导轮装置，所述线缆导轮装置由三个滑轮夹在两片三角形固定片之间构成。
16.进一步说，所述控制电路箱与探棒测量轨道角度切换装置连接，通过主控单元控制所述旋转电机转动。
17.进一步说，所述探棒测量轨道角度切换装置的旋转电机转动时通过皮带带动测斜传感器探棒所在的筒状轨道结构装置转动180度，实现测斜传感器探棒的自身180度旋转。
18.本实用新型的有益效果是：本实用新型的使用实际工程场地中能够明显地减轻检测工人的工作量，并且降低人为测量带来精度不高。既减省了人力资源，也降低了工程风险，有较为明显的效果。
附图说明
19.图1是所述自动基坑倾斜测量装置的整体框架示意图；
20.图2是所述自动基坑倾斜测量装置的底部支架固定在测斜管道上的示意图；
21.图3是所述自动基坑倾斜测量装置的机械框架、防水外罩和底部支架之间的连接示意图；
22.图4是所述自动基坑倾斜测量装置的底部支架俯瞰图；
23.图5是所述自动基坑倾斜测量装置的防水外罩示意图；
24.图6是所述自动基坑倾斜测量装置的探棒测量轨道角度切换装置示意图；
25.图7是所述自动基坑倾斜测量装置的探棒测量轨道角度切换装置与机械框架固定部位的示意图；
26.图8是所述自动基坑倾斜测量装置的架杆与框架结构的连接处示意图；
27.图9是所述自动基坑倾斜测量装置的架杆上的线缆导轮装置示意图；
28.图10是所述自动基坑倾斜测量装置的线缆控制及收放装置的俯视图；
29.图11是所述自动基坑倾斜测量装置的传感器探棒进入测斜管道时的横截面示意图。
30.图中：11、机械框架；12、防水外罩；13、底部支架；14、缆线轨道结构；15、线缆控制
及收放装置；16、探棒测量轨道角度切换装置； 111、调平螺丝；112、蓄电池；113、延伸杆；114、夹线滚轮；115、固定件；116、桥架固定件；117、线缆滑轮；118、架杆；119、三角形固定件；1191、第一滑轮；1192、第二滑轮；1193、第三滑轮；1194、拉伸弹簧；1111、下侧螺母；131、测斜管道夹管；151、侧边边框；152、长方形孔洞；153、转动电机；154、旋转控制绕线装置；161、旋转电机；162、筒状轨道结构装置；163、方形固定件；164、螺孔；165、皮带；21、测斜传感器探棒；211、连接线缆；212、探棒滑轮；31、测斜管道；311、导槽。
具体实施方式
31.下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
32.如图1至图11所示，本实用新型提供了一种自动基坑倾斜测量装置，包括框架结构、 测斜传感器探棒21及其连接线缆、控制电路箱和蓄电池112。
33.所述框架结构包括机械框架11、防水外罩12、底部支架13、缆线轨道结构14、线缆控制及收放装置15、探棒测量轨道角度切换装置16。所述探棒测量轨道角度切换装置16，通过其筒状轨道结构装置162上下两端共8个螺孔164用螺丝与机械框架11进行固定。所述线缆轨道结构14通过螺丝固定在机械框架11上方一侧的延伸杆113上。所述线缆控制及收放装置15位于机械框架11内部，与线缆轨道结构14处于同一侧，同样通过螺丝与机械框架11进行固定。连接线缆211从旋转控制绕线装置154中引出，向上经过线缆轨道结构14的两枚固定位置的夹线滚轮114后，再延伸经过第一滑轮1191、第二滑轮1192和第三滑轮1193所确定的轨道后连接测斜传感器探棒21。
34.所述测斜传感器探棒21及其配套的连接线缆211采用的是和市场上所售的普通人工基坑测斜仪相同的传感器探棒，也可以根据现场情况更换不同型号传感器探棒。市面上常见的为ch-cx型滑轮式探棒，其他型号探棒也可适配，探棒配套线缆亦采用同款。使用过程中若探棒或线缆损坏，也可以进行更换。
35.所述控制电路箱包括主控单元、电源管理单元、中继器单元、收发器单元；控制电路箱装配在装置防水外罩12外侧面，控制电路箱上表面还装配一块人机交互屏，用于人机交互设置参数和现场读取数据信息。
36.所述控制电路箱的主控单元包括stm32系列单片机微处理器、时钟电路、电机驱动模块、复位电路、起始位置复位电路和电源管理单元包括电压采集模块，所述stm32系列单片机微处理器接受并处理时钟电路传输过来的信号，然后通过电机驱动模块控制电机运行，以通过转动卷扬机控制传感器探棒行进，和控制测量角度切换结构的电机转动，从而改变传感器探棒的角度来进行测量，所述stm32系列单片机微处理器通过复位电路复位同步控制测斜单元，所述起始位置复位电路将采集得到的测斜传感器装置探头到达起始位置的复位信号传送给stm32系列单片机微处理器，所述电源管理模块的电压采集模块将采样得到的供电电压数值传送给stm32系列单片机微处理器，stm32系列单片机微处理器将收到的数据处理后通过所述中继器单元发送给收发器单元的4g模块进行网络上传，最终实现在互联网终端设备可见。
37.所述框架结构的机械框架11为外围结构，用于支撑整体设备和保护内部电路及蓄
电池。机械框架材料选用铝型材，为长方体状，框架尺寸为350*500*500mm，框架重量（包含电缆）在20-30kg。装置的重心调整，使管体位于装置的重心处，更加稳定。
38.所述防水外罩12安装在机械框架11的外侧，尺寸为550*550*550mm，主要与底部支架13固定，两者间通过四枚调平螺丝111在四角固定，四枚调平螺丝同时充当本装置的调平装置，方便安装时调整装置安放角度。防水外罩12底部正中心留有线缆和测斜传感器探棒的通道。
39.如图2、图3和图4所示，所述机械框架11、防水外罩12和底部支架13相连所用的调平螺丝111为可手拧螺丝，在固定三者的同时充当调平装置。两端分别和框架结构11和底部支架13固定，且下端防水外罩12和底部支架13被下侧螺母1111隔于同一侧，并且使防水外罩12和底部支架13紧紧贴合，从而进行固定。所述底部支架13为近似工字型的铝型材支架，中央部位为线缆和传感器探棒留有通道，用于抱紧预设的测斜管道31，并用手拧螺丝拧紧夹紧，确定基本平面，然后在此基础上进行调平安装。
40.如图6和图7所示，所述探棒测量轨道角度切换装置16的筒状轨道结构装置162上端套有一个中央有圆形孔洞的方形固定件163，固定件四角各有一个螺孔164，用螺丝通过螺孔164与机械框架11进行固定，固定该方形固定件163的同时，为筒装轨道结构装置162提供支撑和固定，保证其在改变测斜传感器探棒21的测量角度时保持稳定，不发生横向或纵向的位移。同理，如图6，筒状轨道结构装置162下部也有一个同样的方形固定件，同样采用四角各一枚螺丝的方式进行固定，作用同为固定筒状轨道结构装置162，保持稳定，使其在旋转时不发生横向位移。
41.改变测斜传感器探棒的测量角度是通过探棒测量轨道角度切换装置16实现的，通过左侧配备的旋转电机161转动，借助皮带165带动测斜传感器探棒21所在的筒状轨道结构装置162转动180度，即可实现测斜传感器探棒的自身180度旋转，以进行下一步测斜。
42.如图1、图8所示，机械框架11上方一侧延伸杆113上，靠近测斜装置本体内侧有一固定件115，其中间部位与本侧延伸杆113焊接固定，两端各留有螺孔，用于固定两个夹线滚轮114，用于定位传感器探棒的连接线缆211的伸缩路径，同时夹线滚轮114也可保护线缆，避免线缆在转折处摩擦损坏。两滚轮之间留有间隙，用于通过传感器探棒的连接线缆211。依次向上，如图8所示，延伸杆113两侧固定有两片桥架固定件116，桥架固定件与延伸杆113通过焊接固定，桥架固定件116的靠近自动倾斜测量装置本体内侧的一侧留有螺孔，两片桥架固定件之间有一线缆滑轮117作为传感器探棒的连接线缆211的导轨，使其沿固定方向伸缩，所述线缆轨道结构14的两支架杆118同样通过螺丝固定在两片桥架固定件116的外侧。两片桥架固定件116与线缆滑轮117及外侧架杆118五者间通过手拧螺丝进行固定。采用手拧螺丝固定，一来可以固定线缆滑轮117的位置，二来可以方便调节线缆轨道结构14的架杆118角度，便于线缆伸缩角度和路径的调节。
43.沿着延伸杆113依次向上，两架杆118之间装配有一个由三个滑轮和两片近似三角形的三角形固定件119构成的线缆导轮装置，如图9所示，三枚滑轮夹在两片三角形固定片119之间。第三滑轮1193固定于两杆架间，作为转轴，保证线缆在运动时有一定活动区间。第一滑轮1191和第二滑轮1192组成线缆轨道，使线缆从两者间通过，且第二滑轮1192与三角形固定件119间用拉伸弹簧1194相连，使其具有一定的活动性和容错性，可以更好地保护线缆。
44.如图1和图10所示，所述线缆控制及收放装置15位于机械框架11内部，旋转控制绕线装置154利用侧边边框151与机械框架11通过螺丝固定，为可拆卸设计，装置正上方有一长方形孔洞152，作为传感器探棒的连接线缆211行进轨道。线缆控制及收放装置15侧边安装有转动电机153，可通过控制旋转控制绕线装置154的旋转，使线缆收回或下放。
45.如图1所示，蓄电池112分为两块，装配于上述线缆控制及收放装置15相对于上述探棒测量轨道角度切换装置16的另一侧，设计为可拆卸式，为设备供电的同时平衡设备的配重。控制电路箱可安置于防水外罩12外侧上端，与防水外罩通过螺丝固定，接触面留有导线孔洞，边缘作防水处理。
46.本实用新型的工作过程如下：
47.第一步：先将底部支架13固定在测斜管道31上，固定好测斜管道夹管131，如图2所示。固定的方法为：把底部支架13中心的测斜管道夹管131夹在测斜管道31的外围，然后将侧面的手拧螺丝拧紧固定，起到固定位置的作用。
48.第二步，调节调平螺丝111,使测斜装置本体在底部支架13保持稳定，防止在装置运行过程中出现倒塌和倾斜的情况而导致测得数据出现误差或仪器损坏。
49.第三步，将测斜传感器探棒21和连接线缆211安装至机械框架11内，第一次使用时应手动将测斜传感器探棒21放置入测斜管道31内，放置时的横截面示意图为图11所示，将测斜传感器探棒21两侧的探棒滑轮212放入测斜管道内壁的导槽311内，用手上下拉动探棒，使探棒可在测斜管内自由滑动即为放置成功。
50.第四步，安装蓄电池112，关闭防水外罩；开机，在人机交互屏上设置好测斜参数、测量时间等，即开始使用。开始使用后，自动基坑倾斜测量装置自动运行下放测斜传感器探棒21，待测斜传感器探棒21行进至接近测斜管道31底部时，进行上拉操作。并在上拉过程中，每隔1米作停顿测量，以1米为步长分段测出测斜管道导轴线相对于铅垂线的倾斜角度，此时自动基坑倾斜测量装置记录测量数据并根据分段长度和倾斜角度，计算每段对应的土体水平位移值，直到测斜传感器探棒21被全部拉出测斜管道31。该操作完成后，自动基坑倾斜测量装置自动将测斜传感器探棒21沿测斜管道轴线自身旋转180度后再放入测斜管道31内，所进入的导槽311仍是刚刚操作所用到的两条导槽，再次将测斜传感器探棒下放至测斜管底部，然后进行上拉操作，期间同样每隔1米停顿测量，并记录数据。最后取出传感器探棒，即完成一次测量。
51.第五步，在手机终端或电脑网页终端观看测得并整理好的数据，也可以远程更改所设参数，定时测量，并可以查看设备电量，以及时更换电池。
52.自动基坑倾斜测量装置收集数据后通过4g网络传输至云服务器，与用户端通讯得到该测斜管道所在的基坑监测点的土体状况，实现对基坑土体数据的测量。
53.以上所述仅是本实用新型的一种实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
54.综上所述，上述实施例的自动基坑倾斜测量装置操作简单，能够代替人工检测，提高检测效率，降低检测过程中的风险，有利于后续的工程建设，值得被推广。