一种深基坑变形监测预警系统的制作方法

1.本实用新型属于基坑变形监测技术领域，具体涉及一种深基坑变形监测预警系统。


背景技术：

2.随着城市的发展，基坑规模和开挖深度不断增加，深基坑的安全问题成为工程施工首要考虑的因素。因为基坑开挖周围的土体、建筑物和埋设物会对基坑周边土体等挤压，造成基坑土体和围护结构的变形，所以在基坑施工过程中要对基坑周边土体变形进行实时监测，发现可能发生危险的先兆，判断工程的安全性，以便当基坑变形过大时对其进行补偿控制措施。
3.深基坑变形监测一般包括监测深层水平位移和竖向沉降，深层水平位移一般分为两种,一种是基坑围护结构的,一种是基坑外土体的,指的是地面以下的不同深度的朝向基坑内部方向的水平位移量,通常通过埋设测斜管,以测斜仪来进行水平位移的测量，但是由于是人工操作，存在着测量误差大，不能实现实时测量；还有一种如申请号为201820328280.2的中国实用新型专利《一种基坑围护结构深层水平位移监测系统》，通过基准点和全站仪配合进行位移变形监测，也不能实现实时测量，无法达到及时预警的效果。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种深基坑变形监测预警系统，通过设置串联连接的沉降触发机构和多个水平位移触发机构，能够实现基坑的沉降监测和不同深度下的水平位移监测，无需人工操作，即可在超出基坑变形阈值后通过预警模块实现快速预警，以便当进行应急补偿控制措施。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：包括多个沿基坑内壁周向布设的基坑变形监测单元，所述基坑变形监测单元包括锚设在基坑坑壁顶部的沉降触发机构、多个沿基坑深度方向依次锚设在基坑坑壁上的水平位移触发机构，以及设置在沉降触发机构顶部的预警模块；
6.相邻的两个水平位移触发机构之间，以及位于最顶部的水平位移触发机构与沉降触发机构之间均通过第一牵拉触发绳连接；沉降触发机构通过第二牵拉触发绳与埋设在基坑坑壁上端远处的预埋杆连接；
7.所述沉降触发机构和水平位移触发机构均包括壳体、设置在壳体内的套绳杆、与壳体内壁转动连接的绳轮，以及与绳轮通过齿轮传动机构传动连接的编码器；第一牵拉触发绳的一端卷绕在水平位移触发机构的绳轮外侧，第一牵拉触发绳的另一端穿过壳体并固定套设在位于其上方的套绳杆上；第二牵拉触发绳的一端卷绕在沉降触发机构的绳轮外侧，第二牵拉触发绳的另一端穿过壳体且与位于基坑远端的预埋杆上端固定连接。
8.上述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述预警模块包括数据传输电路板，所述数据传输电路板上集成有微控制器、倾角传感器和用于微控制器与中心处理
服务器之间远程通信的无线通信模块，多个编码器均与微控制器电连接。
9.上述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述壳体内设置有分隔板和通过轴承转动连接在壳体内壁与分隔板之间的传动轴，绳轮固定套接在传动轴上，所述绳轮相背两侧与壳体内壁和分隔板侧壁之间均固定连接有扭力弹簧，扭力弹簧套设在传动轴外。
10.上述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述第一牵拉触发绳外侧罩设有伸缩保护管。
11.上述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述传动轴的一端贯穿伸出分隔板外，所述传动机构包括固定连接在传动轴穿过分隔板一端的大直径齿轮和与大直径齿轮相啮合的小直径齿轮，小直径齿轮固定套接在同步轴上，同步轴转动连接在分隔板远离绳轮的一侧与壳体内壁之间。
12.本实用新型与现有技术相比的优点为：本实用新型通过设置串联连接的沉降触发机构和多个水平位移触发机构，能够实现基坑的沉降监测和不同深度下的水平位移监测，无需人工操作，即可在超出基坑变形阈值后通过预警模块实现快速预警，以便当进行应急补偿控制措施。
13.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
14.图1为本实用新型的电路原理框图。
15.图2为本实用新型基坑变形监测单元的结构示意图。
16.图3为本实用新型水平位移触发机构的结构示意图。
17.附图标记说明:
18.1-基坑；2-沉降触发机构；3-水平位移触发机构；
19.4-预警模块；5-第一牵拉触发绳；6-第二牵拉触发绳；
20.7-预埋杆；8-壳体；9-套绳杆；
21.10-绳轮；11-编码器；12-锚杆；
22.13-安装板；14-微控制器；15-倾角传感器；
23.16-中心处理服务器；17-无线通信模块；18-分隔板；
24.19-传动轴；20-扭力弹簧；21-伸缩保护管；
25.22-大直径齿轮；23-小直径齿轮；24-同步轴。
具体实施方式
26.如图1、图2和图3所示，本实用新型包括多个沿基坑1内壁周向布设的基坑变形监测单元，所述基坑变形监测单元包括锚设在基坑1坑壁顶部的沉降触发机构2、多个沿基坑1深度方向依次锚设在基坑1坑壁上的水平位移触发机构3，以及设置在沉降触发机构2顶部的预警模块4；
27.相邻的两个水平位移触发机构3之间，以及位于最顶部的水平位移触发机构3与沉降触发机构2之间均通过第一牵拉触发绳5连接；沉降触发机构2通过第二牵拉触发绳6与埋设在基坑1坑壁上端远处的预埋杆7连接；
28.所述沉降触发机构2和水平位移触发机构3均包括壳体8、设置在壳体8内的套绳杆9、与壳体8内壁转动连接的绳轮10，以及与绳轮10通过齿轮传动机构传动连接的编码器11；第一牵拉触发绳5的一端卷绕在水平位移触发机构3的绳轮10外侧，第一牵拉触发绳5的另一端穿过壳体8并固定套设在位于其上方的套绳杆9上；第二牵拉触发绳6的一端卷绕在沉降触发机构2的绳轮10外侧，第二牵拉触发绳6的另一端穿过壳体8且与位于基坑1远端的预埋杆7上端固定连接。
29.需要说明的是，第一牵拉触发绳5的另一端与其上方最近的一个套绳杆9连接。
30.本实施例中，所述预埋杆7与基坑1坑壁的间距为基坑1深度的3倍至5倍。
31.本实施例中，所述壳体8通过锚杆12锚固在基坑1坑壁或坑顶上，锚杆12的尾端设置有安装板13，便于壳体8的安装。
32.本实用新型通过设置串联连接的沉降触发机构2和多个水平位移触发机构3，能够实现基坑1的沉降监测和不同深度下的水平位移监测，无需人工操作，即可在超出基坑1变形阈值后通过预警模块4实现快速预警，以便当进行应急补偿控制措施。
33.本实施例中，所述预警模块4包括数据传输电路板，所述数据传输电路板上集成有微控制器14、倾角传感器15和用于微控制器14与中心处理服务器16之间远程通信的无线通信模块17，多个编码器11均与微控制器14电连接。
34.需要说明的是，通过设置倾角传感器15能够增加系统对基坑沉降的监测数据种类，使监测结果更加全面。
35.需要说明的是，编码器11与微控制器14可通过无线连接也可通过导线连接，当通过导线连接时，导线的长度较长，避免相邻的两个壳体8间距变化时断线。
36.本实施例中，当任一个编码器11监测到位移量超过设定阈值时，与编码器11相连的微控制器14将预警信号通过无线通信模块17传输至中心处理服务器16，中心处理服务器16将预警信号传输给应急处理人员，此时再进行现场的实地测量，进行应急补偿控制，避免基坑1坍塌。
37.本实施例中，所述壳体8内设置有分隔板18和通过轴承转动连接在壳体8内壁与分隔板18之间的传动轴19，绳轮10固定套接在传动轴19上，所述绳轮10相背两侧与壳体8内壁和分隔板18侧壁之间均固定连接有扭力弹簧20，扭力弹簧20套设在传动轴19外。
38.需要说明的是，通过设置扭力弹簧20能够避免第一牵拉触发绳5和第二牵拉触发绳6因施工过程的轻微扰动或震动导致的绳轮10旋转，使只有当基坑发生确切位移变形时，相邻的两个水平位移触发机构3之间或水平位移触发机构3与沉降触发机构2之间发生距离变化，进而使得第一牵拉触发绳5或第二牵拉触发绳6带动绳轮10克服扭力弹簧20的作用发生旋转，进而使编码器11的检测轴旋转，使监测结果更加准确。
39.本实施例中，所述第一牵拉触发绳5外侧罩设有伸缩保护管21。
40.本实施例中，所述伸缩保护管21为合金伸缩管，其外壳质硬，同时伸缩长度足够，能够避免第一牵拉触发绳5受施工侵扰，保证监测结果的真实可靠性；同时，伸缩保护管21的两端分别与其对应的壳体8连接，避免环境灰尘通过供第一牵拉触发绳5穿过的通孔进入壳体8内，保证壳体8内部的结构能够长期保持洁净，有利于延长使用寿命。
41.本实施例中，所述传动轴19的一端贯穿伸出分隔板18外，所述传动机构包括固定连接在传动轴19穿过分隔板18一端的大直径齿轮22和与大直径齿轮22相啮合的小直径齿
轮23，小直径齿轮23固定套接在同步轴24上，同步轴24转动连接在分隔板18远离绳轮10的一侧与壳体8内壁之间。
42.需要说明的是，如图3所示，传动轴19、同步轴24和套绳杆9均同向布设，第一牵拉触发绳5与传动轴19呈垂直布设，通过大直径齿轮22和小直径齿轮23的传动，使编码器11的检测轴能够旋转更大的角度，对绳轮10的转动检测更加敏感。
43.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：包括多个沿基坑(1)内壁周向布设的基坑变形监测单元，所述基坑变形监测单元包括锚设在基坑(1)坑壁顶部的沉降触发机构(2)、多个沿基坑(1)深度方向依次锚设在基坑(1)坑壁上的水平位移触发机构(3)，以及设置在沉降触发机构(2)顶部的预警模块(4)；相邻的两个水平位移触发机构(3)之间，以及位于最顶部的水平位移触发机构(3)与沉降触发机构(2)之间均通过第一牵拉触发绳(5)连接；沉降触发机构(2)通过第二牵拉触发绳(6)与埋设在基坑(1)坑壁上端远处的预埋杆(7)连接；所述沉降触发机构(2)和水平位移触发机构(3)均包括壳体(8)、设置在壳体(8)内的套绳杆(9)、与壳体(8)内壁转动连接的绳轮(10)，以及与绳轮(10)通过齿轮传动机构传动连接的编码器(11)；第一牵拉触发绳(5)的一端卷绕在水平位移触发机构(3)的绳轮(10)外侧，第一牵拉触发绳(5)的另一端穿过壳体(8)并固定套设在位于其上方的套绳杆(9)上；第二牵拉触发绳(6)的一端卷绕在沉降触发机构(2)的绳轮(10)外侧，第二牵拉触发绳(6)的另一端穿过壳体(8)且与位于基坑(1)远端的预埋杆(7)上端固定连接。2.根据权利要求1所述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述预警模块(4)包括数据传输电路板，所述数据传输电路板上集成有微控制器(14)、倾角传感器(15)和用于微控制器(14)与中心处理服务器(16)之间远程通信的无线通信模块(17)，多个编码器(11)均与微控制器(14)电连接。3.根据权利要求1所述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述壳体(8)内设置有分隔板(18)和通过轴承转动连接在壳体(8)内壁与分隔板(18)之间的传动轴(19)，绳轮(10)固定套接在传动轴(19)上，所述绳轮(10)相背两侧与壳体(8)内壁和分隔板(18)侧壁之间均固定连接有扭力弹簧(20)，扭力弹簧(20)套设在传动轴(19)外。4.根据权利要求1所述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述第一牵拉触发绳(5)外侧罩设有伸缩保护管(21)。5.根据权利要求3所述的一种深基坑变形监测预警系统，其特征在于：所述传动轴(19)的一端贯穿伸出分隔板(18)外，所述传动机构包括固定连接在传动轴(19)穿过分隔板(18)一端的大直径齿轮(22)和与大直径齿轮(22)相啮合的小直径齿轮(23)，小直径齿轮(23)固定套接在同步轴(24)上，同步轴(24)转动连接在分隔板(18)远离绳轮(10)的一侧与壳体(8)内壁之间。

技术总结
本实用新型公开了一种深基坑变形监测预警系统，包括多个基坑变形监测单元，其包括锚设在基坑坑壁顶部的沉降触发机构、多个沿基坑深度方向依次锚设在基坑坑壁上的水平位移触发机构，以及设置在沉降触发机构顶部的预警模块；相邻的两个水平位移触发机构之间，以及位于最顶部的水平位移触发机构与沉降触发机构之间均通过第一牵拉触发绳连接；沉降触发机构通过第二牵拉触发绳与埋设在基坑坑壁上端远处的预埋杆连接。本实用新型通过设置串联连接的沉降触发机构和多个水平位移触发机构，能够实现基坑的沉降监测和不同深度下的水平位移监测，无需人工操作，即可在超出基坑变形阈值后通过预警模块实现快速预警，以便当进行应急补偿控制措施。补偿控制措施。补偿控制措施。


技术研发人员：田鹏刚 牛建辉 蒲靖 杨永林 张德林 何梓煜
受保护的技术使用者：陕西建工控股集团未来城市创新科技有限公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/9/3