基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，該測量裝置包括一個相對位移測量裝置和一個絕對位移測量裝置，相對位移測量裝置包括固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)側(cè)面上的第一定線裝置、安裝在第一定線裝置上的第一激光測距傳感器和安裝在第二圍護結(jié)構(gòu)上的位移反光片。絕對位移測量裝置包括固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)頂面上的第二定線裝置、安裝在第二定線裝置上的第二激光測距傳感器和一個基坑外的基準(zhǔn)反光片。第一、第二定線裝置均包括一內(nèi)設(shè)有球窩的基座球窩與一球頭轉(zhuǎn)子球面配合，球頭轉(zhuǎn)子與第一、第二激光測距傳感器固定連接，球窩與球頭轉(zhuǎn)子間設(shè)有鎖緊裝置。本實用新型提供的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、測量過程簡便快捷、測量精度高。
【專利說明】基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于基坑工程圍護結(jié)構(gòu)不同深度處水平位移測量的裝置。特別是涉及一種基坑圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)為基本平行的情況下分層進行基坑圍護結(jié)構(gòu)水平位移的
測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基坑工程施工過程中，基坑圍護結(jié)構(gòu)不同深度處的水平位移是基坑工程安全性的主要評價指標(biāo)，因而是基坑施工過程中的主要監(jiān)測項目。
[0003]基坑圍護結(jié)構(gòu)不同深度處水平位移一般通過在圍護結(jié)構(gòu)中埋設(shè)測斜管后用測斜儀進行測量。測斜管埋設(shè)復(fù)雜、測量成本高、測量結(jié)果不穩(wěn)定，所以精度難于保證。國內(nèi)外還有一些基于激光測距原理的對基坑圍護結(jié)構(gòu)不同深度處的水平位移進行測量的研究，這些研究涉及的裝置都具有較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，或者較大的尺寸。在整個測量期間，都需要將激光測距傳感器的固定裝置安裝在每一層基坑圍護結(jié)構(gòu)上，很容易受到爆破振動和機械碰撞，從而影響測量精度，甚至還可能會令測量裝置遭到碰壞。此外，有的激光測距傳感器由于受固定裝置的結(jié)構(gòu)所限，對測點和儀器的安裝位置有特定要求，否則激光發(fā)射端無法找到待測目標(biāo)點。由于測量時每條測線都要安裝相應(yīng)的激光測距儀固定裝置，用量大，費用高，因而沒有能在工程實際中廣泛應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量方法主要有軸線法、小角度法、全站儀坐標(biāo)變化法等，前兩種方法采用經(jīng)緯儀及鋼尺進行測量，全站儀坐標(biāo)變化法通過全站儀同時測定夾角及距離，利用換算公式計算得到基坑圍護結(jié)構(gòu)的水平位移值。以上各種測量方法都有一定的弊端，軸線法及小角度法對場地要求較高，其測量工作的基點要選在距離基坑不遠(yuǎn)處、在基坑開挖過程中基本不動的點，如果基點選擇的距離較長，從經(jīng)緯儀中讀取的鋼尺讀數(shù)精度就較低。全站儀坐標(biāo)變化法雖然測量精度高，但其測量過程繁瑣，測量成本高。
實用新型內(nèi)容
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、測量結(jié)果精度高的基坑圍護結(jié)構(gòu)水平位移的測量裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，所述基坑圍護結(jié)構(gòu)包括位于基坑兩側(cè)的第一圍護結(jié)構(gòu)和第二圍護結(jié)構(gòu)，所述第一、第二圍護結(jié)構(gòu)均包括圈梁和圍護墻。本實用新型提供的測量裝置包括一個相對位移測量裝置和一個絕對位移測量裝置，所述相對位移測量裝置包括固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)側(cè)面上的第一定線裝置、安裝在所述第一定線裝置上的第一激光測距傳感器和安裝在第二圍護結(jié)構(gòu)上的位移反光片；所述絕對位移測量裝置包括固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)頂面上的第二定線裝置、安裝在第二定線裝置上的第二激光測距傳感器和一個基準(zhǔn)反光片，基準(zhǔn)反光片固定設(shè)置在所述第一圍護結(jié)構(gòu)一側(cè)的基準(zhǔn)點處，所述第一、第二定線裝置均包括一基座，基座內(nèi)設(shè)有一球窩，球窩與一球頭轉(zhuǎn)子球面配合，球頭轉(zhuǎn)子與所述第一、第二激光測距傳感器固定連接，所述球窩與所述球頭轉(zhuǎn)子之間還設(shè)有鎖緊裝置。
[0007]優(yōu)選地，球頭轉(zhuǎn)子上固定有螺釘，所述第一、第二激光測距傳感器與所述球頭轉(zhuǎn)子之間通過所述螺釘相連接。
[0008]優(yōu)選地，所述鎖緊裝置為裝設(shè)于所述基座上的鎖緊螺釘，所述鎖緊螺釘?shù)念^部外露于所述基座，所述鎖緊螺釘?shù)奈膊可烊胨銮蚋C內(nèi)。
[0009]優(yōu)選地，所述第一定線裝置通過第一膨脹螺絲固定安裝在所述第一圍護結(jié)構(gòu)的圈梁的側(cè)面上；所述第二定線裝置通過第二膨脹螺絲固定安裝在所述第一圍護結(jié)構(gòu)的圈梁的頂面上。
[0010]優(yōu)選地，所述第一、第二膨脹螺絲的端部均具有螺紋，所述螺紋具有固定長度。
[0011]優(yōu)選地，所述第一、第二激光測距傳感器上均連接有外置觸發(fā)線和外置觸發(fā)按鈕。
[0012]優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)點到所述第二激光測距傳感器的距離大于等于所述基坑開挖深度的5倍。
[0013]如上所述，本實用新型的基坑圍護結(jié)構(gòu)水平位移的測量裝置，具有以下有益效果:
[0014]1.激光測距傳感器通過一個可拆卸的定線裝置安裝在基坑圍護結(jié)構(gòu)的測點上，定線裝置結(jié)構(gòu)簡單、方便隨時進行安裝測量，避免測量裝置受到損壞，安裝及測量時均不影響基坑正常施工，整個基坑圍護結(jié)構(gòu)水平位移的測量裝置易于推廣應(yīng)用；
[0015]2.定線裝置的球窩與球頭轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成點接觸，有效地解決了傳統(tǒng)測量裝置安裝后由于測量儀器與固定裝置之間的面接觸和按鍵時引起的較大誤差以及面接觸導(dǎo)致的測量結(jié)果穩(wěn)定性差和重復(fù)性差等問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1顯示為本實用新型的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置的示意圖以及采用該測量裝置的測量方法的原理圖。
[0017]圖2顯示為本實用新型的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置的局部放大示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0019]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0020]圖1所示為本實用新型提供的測量裝置的示意圖，該測量裝置用于測量基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移。如圖1所示，基坑圍護結(jié)構(gòu)4包括位于基坑I兩側(cè)的第一圍護結(jié)構(gòu)41(圖1中顯示位于左側(cè)的圍護結(jié)構(gòu))和第二圍護結(jié)構(gòu)42 (圖1中顯示位于右側(cè)的圍護結(jié)構(gòu))，第一圍護結(jié)構(gòu)41和第二圍護結(jié)構(gòu)42均包括圈梁411和圍護墻412。該測量裝置包括一個相對位移測量裝置21和一個絕對位移測量裝置22。
[0021]相對位移測量裝置21包括第一定線裝置211、第一激光測距傳感器212和多個位移反光片213。第一定線裝置211固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)41的側(cè)面上，第一激光測距傳感器212安裝在第一定線裝置211上，各個位移反光片213安裝在第二圍護結(jié)構(gòu)42上。[0022]絕對位移測量裝置22包括第二定線裝置221、第二激光測距傳感器222和一個基準(zhǔn)反光片223。第二定線裝置221固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)41的頂面上，第二激光測距傳感器222安裝在第二定線裝置221上，基準(zhǔn)反光片223固定設(shè)置在第一圍護結(jié)構(gòu)41 一側(cè)的基準(zhǔn)點31處?；鶞?zhǔn)點31到第二激光測距傳感器222的距離I大于等于基坑I開挖深度h的5倍，即I≥5h。
[0023]圖2顯示為本實用新型的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置的局部放大示意圖，如圖2所示，第一定線裝置211和第二定線裝置221均包括一個基座23，基座23內(nèi)設(shè)有一球窩231，球窩231與一個球頭轉(zhuǎn)子232構(gòu)成球面配合，球頭轉(zhuǎn)子232與第一激光測距傳感器212和第二激光測距傳感器222固定連接，球窩231與球頭轉(zhuǎn)子232之間設(shè)有鎖緊裝置24。于實施例中，鎖緊裝置24為裝設(shè)于基座23上的鎖緊螺釘241，鎖緊螺釘241的頭部2411外露于基座23，鎖緊螺釘241的尾部2412伸入球窩231內(nèi)。
[0024]球頭轉(zhuǎn)子232上固定有螺釘2321，第一激光測距傳感器212和第二激光測距傳感器222上設(shè)有與螺釘2321配合的螺紋孔2121，通過螺釘2321與螺紋孔2121的配合可以將第一激光測距傳感器212、第二激光測距傳感器222與球頭轉(zhuǎn)子232連接在一起。第一定線裝置211通過第一膨脹螺絲214固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)41圈梁411的側(cè)面上，第二定線裝置221通過第二膨脹螺絲224固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)41圈梁411的頂面上。第一膨脹螺絲214和第二膨脹螺絲224的端部均具有螺紋25，螺紋25長度固定，正好與基座23 一端的螺紋孔233配合，使定線裝置每次都能固定地安裝到同一位置，保證了較高的定線精度。
[0025]在測量基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移時，按要求在第一圍護結(jié)構(gòu)41的一側(cè)確定好一個固定不動的基準(zhǔn)點31，在此基準(zhǔn)點31處布置好基準(zhǔn)反光片223，將連接有第二激光測距傳感器222的第二定線裝置221安裝到第二膨脹螺絲224上，基準(zhǔn)反光片223的高程與第二定線裝置221的安裝高程基本一致，構(gòu)成絕對位移測量裝置22。以第二激光測距傳感器222的安裝處作為基準(zhǔn)測點32。
[0026]與第一膨脹螺絲214相對，在第二圍護結(jié)構(gòu)42的圈梁411側(cè)面確定一個位移測點341，裝設(shè)一個位移反光片213，將連接有第一激光測距傳感器212的第一定線裝置211安裝到第一膨脹螺絲214上，以第一激光測距傳感器212的安裝處作為工作基點33，構(gòu)成相對位移測量裝置21。
[0027]位移反光片213或基準(zhǔn)反光片223的反光面都盡量垂直于第一激光測距傳感器212或第二激光測距傳感器222發(fā)射出的激光測線。通過轉(zhuǎn)動球頭轉(zhuǎn)子232可任意調(diào)整第一激光測距傳感器212或者第二激光測距傳感器222激光發(fā)射的角度，實現(xiàn)測點間測線的精確定線。將激光發(fā)射點照準(zhǔn)位移反光片213或基準(zhǔn)反光片223的中央后，旋轉(zhuǎn)鎖緊螺釘241的頭部2411，使鎖緊螺釘241的尾部2412深入到球窩231內(nèi)部頂緊球頭轉(zhuǎn)子232，從而鎖定第一激光測距傳感器212或第二激光測距傳感器222，固定激光發(fā)射角度。由于球窩231與球頭轉(zhuǎn)子232之間構(gòu)成點接觸，有效地解決了傳統(tǒng)激光測距傳感器安裝后由于測量儀器與固定裝置之間的面接觸導(dǎo)致的測量結(jié)果穩(wěn)定性差和重復(fù)性差等問題。
[0028]第一激光測距傳感器212和第二激光測距傳感器222上均連接有外置觸發(fā)線和外置觸發(fā)按鈕，可以消除直接接觸式的觸發(fā)裝置在按鍵時引起的測量誤差。在激光點照準(zhǔn)基準(zhǔn)反光片223或位移反光片213的中央時，按動外置觸發(fā)按鈕記錄讀數(shù)。第一激光測距傳感器212和第二激光測距傳感器222對測量結(jié)果有編號儲存功能和時鐘計時功能，有足夠的內(nèi)存，數(shù)據(jù)接口可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，數(shù)據(jù)分辨率為0.1mm。
[0029]圖1還顯示為采用上述測量裝置進行基坑圍護結(jié)構(gòu)水平位移測量的測量方法的原理圖。
[0030]用第二激光測距傳感器222按照測量頻率測量基準(zhǔn)測點32到基準(zhǔn)點31的距離值lj，按照測量頻率，每次測量值L與初次測量值Itl的差值即為基準(zhǔn)測點32的絕對水平位移值Δ1」，Δ1」=I Ij-1ciI,其中j表示測量次數(shù),j = 0，1，2......。實施例中,測量頻率為每天
一次。
[0031]隨著基坑I各層的開挖，在第二圍護結(jié)構(gòu)42相應(yīng)的各層上依次裝設(shè)位移反光片213，以位移反光片213安裝處作為位移測點34，用第一激光測距傳感器212按照測量頻率和開挖層數(shù)分別測量工作基點33到各位移測點34的距離值Iij,其中，i表示開挖層數(shù)。每次得到的測量值Iu與初次測量值Iitl的差值Λ Iij = I Iij-1i0在水平線上的投影為開挖到第i層時位移測點34到工作基點33的相對水平位移值δ iJO
[0032]開挖基坑I的第一層11時，位移測點341設(shè)置在第二圍護結(jié)構(gòu)42的圍梁411內(nèi)偵牝與第一圍護結(jié)構(gòu)41圍梁411側(cè)面的第一膨脹螺絲214相對，調(diào)整連接在第一激光測距傳感器212上的球頭轉(zhuǎn)子232，使激光發(fā)射點照準(zhǔn)位移反光片213，測得位移測點341到工作基點33的距離值。圈梁可認(rèn)為是不發(fā)生變形的剛體，因此每次的測量值為一個定值I。
[0033]依次開挖到第二層12、第三層13……時，在第二圍護結(jié)構(gòu)42的圍護墻412內(nèi)側(cè)相
應(yīng)位置布設(shè)位移反光片213，構(gòu)成位移測點342、343……。如圖1所示，^ = arctan(-^-)，^
為開挖到第i層時基坑I的深度。由于每次測量時第i層的Qi變化量很小，可認(rèn)為Sij =Δ IijSin Θ ”
[0034]基準(zhǔn)測點32與工作基點33都設(shè)定在第一圍護結(jié)構(gòu)41的圈梁上，圈梁為剛體，所以基準(zhǔn)測點32與工作基點33具有相同的絕對水平位移值Λ I」。
[0035]各位移測點34到工作基點33的相對水平位移值δ 與基準(zhǔn)測點32的絕對水平位移值Λ L的差值即為第i層的位移測點34的絕對水平位移Su，Su= I Sij-AljU
[0036]例如，開挖到第三層13時，每次測量的第三層13位移測點343到工作基點33的
相對水平位移值 S 3j = Δ I3jSin Θ 3, Θ, =arctan(-^)，Δ I3j = | I3j-1301。第三層 13 位移測





3
點343的絕對水平位移S3j = I δ 3J- Δ Ij I 0
[0037]第一激光測距傳感器212與第二激光測距傳感器222是相同的激光測距傳感器，因此在實施例中，第一激光測距傳感器212與第二激光測距傳感器222可以互換，在用第二激光測距傳感器222測量完基準(zhǔn)測點32到基準(zhǔn)點31的距離值^后，將第二激光測距傳感器222從第二定線裝置221上拆下，再安裝到第一定線裝置211上，用于測量工作基點33到各位移測點34的距離值lu。整個測量過程中僅使用一臺激光測距傳感器也可完成測量。
[0038]綜上所述，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0039]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，所述基坑圍護結(jié)構(gòu)(4)包括位于基坑(I)兩側(cè)的第一圍護結(jié)構(gòu)(41)和第二圍護結(jié)構(gòu)(42)，所述第一、第二圍護結(jié)構(gòu)(41、42)均包括圈梁(411)和圍護墻(412)，其特征在于:所述測量裝置包括一個相對位移測量裝置(21)和一個絕對位移測量裝置(22)，所述相對位移測量裝置(21)包括固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)(41)側(cè)面上的第一定線裝置(211)、安裝在所述第一定線裝置(211)上的第一激光測距傳感器(212)和安裝在第二圍護結(jié)構(gòu)(42)上的位移反光片(213);所述絕對位移測量裝置(22)包括固定安裝在第一圍護結(jié)構(gòu)(41)頂面上的第二定線裝置(221)、安裝在第二定線裝置(221)上的第二激光測距傳感器(222 )和一個基準(zhǔn)反光片(223 )，基準(zhǔn)反光片(223 )固定設(shè)置在所述第一圍護結(jié)構(gòu)(41) 一側(cè)的基準(zhǔn)點(31)處，所述第一、第二定線裝置(211、221)均包括一基座(23)，基座(23)內(nèi)設(shè)有一球窩(231)，球窩(231)與一球頭轉(zhuǎn)子(232)球面配合，球頭轉(zhuǎn)子(232)與所述第一、第二激光測距傳感器(212、222)固定連接，所述球窩(231)與所述球頭轉(zhuǎn)子(232)之間還設(shè)有鎖緊裝置(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，其特征在于:球頭轉(zhuǎn)子(232)上固定有螺釘(2321)，所述第一、第二激光測距傳感器(212、222)與所述球頭轉(zhuǎn)子(232)之間通過所述螺釘(2321)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，其特征在于:所述鎖緊裝置(24)為裝設(shè)于所述基座(23)上的鎖緊螺釘(241)，所述鎖緊螺釘(241)的頭部(2411)外露于所述基座(23)，所述鎖緊螺釘?shù)奈膊?2412)伸入所述球窩(231)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，其特征在于:所述第一定線裝置(211)通過第一膨脹螺絲(214)固定安裝在所述第一圍護結(jié)構(gòu)(41)的圈梁(411)的側(cè)面上；所述第二定線裝置(221)通過第二膨脹螺絲(224)固定安裝在所述第一圍護結(jié)構(gòu)(41)的圈梁(411)的頂面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，其特征在于:所述第一、第二膨脹螺絲(214、224)的端部均具有螺紋(25)，所述螺紋(25)具有固定長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，其特征在于:所述第一、第二激光測距傳感器(212、222)上均連接有外置觸發(fā)線和外置觸發(fā)按鈕。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑圍護結(jié)構(gòu)分層水平位移的測量裝置，其特征在于:所述基準(zhǔn)點(31)到所述第二激光測距傳感器(222)的距離大于等于所述基坑(I)開挖深度的5倍。
【文檔編號】G01B11/02GK203375934SQ201320373786
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】夏才初, 張平陽, 曾格華 申請人:同濟大學(xué), 上海同艦建筑科技有限公司