CN206941554U - 一种监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，包括基准桩、第一支护桩和第二支护桩，第一支护桩的上设有激光测距仪，第二支护桩的上设有反光片一，基准柱的上设有反光片二，基准柱位于基坑外，第一支护桩和第二支护桩分别位于基坑的两侧，基准柱、第一支护桩和第二支护桩位于同一条直线上，且第一支护桩位于基准柱和第二支护桩之间。本实用新型结构简单、量测结果精确合理、量测方便、成本低廉适用于隧道明挖基坑水平位移的测量。

Description

一种监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置

技术领域

本实用新型专利涉及基坑监测的技术领域，具体来说是一种监测电缆隧道明挖基坑顶部水平位移的装置。

背景技术

基坑工程属危险性较大的分部、分项工程。经过几十年的发展，有关基坑工程行政管理体系逐步建立和完善。但是尽管有比较完备的风险防备体系，但近年来基坑事故率仍然较高，基坑工程的现场监测就变得十分重要。

由于岩土工程问题的复杂性和基坑工程问题的特殊性，安全按照规范施工，也不能保证基坑工程完全安全，基坑现场监测就可以有效的向施工方和设计方反馈现场情况，工程监测在施工过程中可以起到避免危险发生、优化设计方案的作用。

基坑工程施工过程中，基坑顶部的水平位移是基坑安全的主要评价指标，因而是基坑监测过程在主要且必须监测的项目。电缆隧道明挖工程属于特殊的深基坑工程，由于电缆隧道的特殊性，对于支护和防水防火有着较高的要求，工程监测更是重中之重。传统的表层水平位移的监测是利用全站仪坐标法，全站仪GPS精度高，数据处理快捷，但受地形影响较大，测量成本高，对测量人员的专业技术要求相对要高，测量很不方便。

有专利文献指出可将基坑角点设置为基准不动点，但此方法精度较低，误差较大，只能测出两测点的相对水平位移，不适用于精度要求高的隧道工程，且该方法没有指出固定激光测斜仪的方法，在施工过程中可能存在诸多不便。故需采取一个简便且精度较高的测量方法。

实用新型内容

本实用新型专利的目的是在于克服上述传统水平位移监测的缺陷，提供一种结构简单、量测结果精确合理、量测方便、成本低廉适用于隧道明挖基坑水平位移的新型测量装置以及测量方法，且该方法可以推广到一般基坑的水平位移的监测。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，包括基准桩、第一支护桩和第二支护桩，所述第一支护桩的上设有激光测距仪，所述第二支护桩的上设有反光片一，所述基准柱的上设有反光片二，所述基准柱位于基坑外，所述第一支护桩和第二支护桩分别位于基坑的两侧，所述基准柱、第一支护桩和第二支护桩位于同一条直线上，且第一支护桩位于基准柱和第二支护桩之间。

作为优选，所述反光片一、反光片二和激光测距仪的安装高度相同。

作为优选，所述基准柱、第一支护桩及第二支护桩的顶端均设有可拆卸的固定卡槽装置。

作为优选，所述反光片二、激光测距仪和反射片一分别通过固定卡槽装置安装在基准柱、第一支护桩和第二支护桩上。

作为优选，所述固定卡槽装置包括底板，所述底板上固定有侧板，所述侧板为三面封闭一面开口的矩形框。

作为优选，所述底板的两侧还设有连接部，所述连接部上设有螺孔。

作为优选，所述基准柱上还设有全站仪。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，由于基准柱的位置固定且已知，通过第一支护桩上的激光测距仪，通过测量基准柱到第一支护桩的距离以及第一支护桩到第二支护桩的距离，即可测出第一支护桩和第二支护桩的相对位移和绝对位移。本实用新型结构简单、量测结果精确合理、量测方便、成本低廉适用于隧道明挖基坑水平位移的测量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中固定卡槽装置的结构示意图；

图3是工程隧道基坑支护平面图。

附图标记列表：

1-基准柱；2-第一支护桩；3-第二支护桩；4-激光测距仪；5-反光片一；6-反光片二；7-固定卡槽装置；8-底板；9-侧板；10-连接部；11-螺孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

如图1至图3所示，一种监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，包括基准桩、第一支护桩2和第二支护桩3，第一支护桩2的上设有激光测距仪4，第二支护桩3的上设有反光片一5，基准柱1的上设有反光片二6，基准柱1位于基坑外，第一支护桩2和第二支护桩3分别位于基坑的两侧，基准柱1、第一支护桩2和第二支护桩3位于同一条直线上，且第一支护桩2位于基准柱1和第二支护桩3之间。反光片一5、反光片二6和激光测距仪4的安装高度相同。

基准柱1、第一支护桩2及第二支护桩3的顶端均设有可拆卸的固定卡槽装置7。反光片二6、激光测距仪4和反射片一分别通过固定卡槽装置7安装在基准柱1、第一支护桩2和第二支护桩3上。固定卡槽装置7包括底板8，底板8上固定有侧板9，侧板9为三面封闭一面开口的矩形框，底板8的两侧还设有连接部10，连接部10上设有螺孔11。固定卡槽装置7与支护桩或者围檩的联结方式是多样的，对于钢桩可采用焊接，对于混凝土灌注桩可以预先埋设或者绑扎钢筋，对于围檩也可采用螺栓连接。具体工程采用的联结方式可能有所不同，但使用完该装置后拆卸继续反复使用，是极其具有工程实用价值的。

在基准柱1上还可以增设全站仪，设置全站仪可以使测量更加精确，但会增加成本，可根据实际的需求确定是否设置全站仪。

使用本实用新型提供的装置监测明挖基坑顶部水平位移的具体方法如下：

（1）选定A点作为基准不动点，打入基准桩，由于该点距离基坑较远，假设基坑开挖土体对该点应力为0，该点至基坑侧边缘水平位移保持不变，可根据此基准桩分别判定隧道明挖基坑两侧绝对水平位移。

关于A点的选定，可根据理论计算和实际工程经验，A点的选取与隧道基坑开挖尺寸有光。比如利用工程中较常用的邓肯-张模型,推导出基坑分层开挖引起应力路径变化与切线模量的关系式,进而得出卸载状态下土体变形模量与切线模量的关系.再利用数值软件和室内试验,模拟研究基坑开挖过程；或简单根据弹性力学和材料力学的理论计算公式，再根据现场环境选取合适位置。

（2）基坑开挖前，在B、C点打入第一支护桩2和第二支护桩3，并在第一支护桩2和第二支护桩3上安装固定卡槽装置7，并固定激光测距仪4和反光片，然后可每隔一段距离设置Ai、Bi、Ci观测点。用B点的激光测距仪4测得B点与C点的距离X₁。由于A点基准桩的位置是预先计算过的，可不再测量，但为确保数值精确，可在A点安装反光片，用B点的激光测距仪4测得A、B点距离X₂，则A、C点距离X₃=X₁+X₂。其中，X₁为开挖前隧道明挖基坑宽度，X₂、X₃分别为隧道两侧至基准桩距离。

（3）隧道开挖后，土体产生较大变形，用B点的激光测距仪4测得测出B’点与C’点之间距离X₁’以及B’点与A点之间距离X₂’，则C’点与A点之间距离,X₃’=X₁’+X₂’。

（4）根据上述测量出的X₁、X₂、X₃、X₁’、X₂’、X₃’得出所述B点与C点的水平位移。具体算法如下：

δB=X₂-X₂’

δC=X₃-X₃’

δ=X₁-X₁’

式中：X₁为开挖前B、C之间的距离；

X₂为开挖前A、B之间的距离；

X₂为开挖前A、C之间的距离；

X₁’为开挖后B、C之间的距离；

X₂’为开挖后A、B之间的距离；

X₃’为开挖后A、C之间的距离；

δB为B点绝对水平位移；

δC为C点绝对水平位移；

δ为隧道两侧B、C点相对位移。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。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原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，其特征在于，包括基准桩、第一支护桩和第二支护桩，所述第一支护桩的上设有激光测距仪，所述第二支护桩的上设有反光片一，所述基准柱的上设有反光片二，所述基准柱位于基坑外，所述第一支护桩和第二支护桩分别位于基坑的两侧，所述基准柱、第一支护桩和第二支护桩位于同一条直线上，且第一支护桩位于基准柱和第二支护桩之间。

2.如权利要求1所述的监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，其特征在于，所述反光片一、反光片二和激光测距仪的安装高度相同。

3.如权利要求1所述的监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，其特征在于，所述基准柱、第一支护桩及第二支护桩的顶端均设有可拆卸的固定卡槽装置。

4.如权利要求3所述的监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，其特征在于，所述反光片二、激光测距仪和反射片一分别通过固定卡槽装置安装在基准柱、第一支护桩和第二支护桩上。

5.如权利要求3或4所述的监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，其特征在于，所述固定卡槽装置包括底板，所述底板上固定有侧板，所述侧板为三面封闭一面开口的矩形框。

6.如权利要求5所述的监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，其特征在于，所述底板的两侧还设有连接部，所述连接部上设有螺孔。

7.如权利要求1所述的监测隧道明挖基坑顶部水平位移的装置，其特征在于，所述基准柱上还设有全站仪。