[发明专利]一种监测地下空间及线路轨道土体侧移和沉降的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程，特别是一种基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体侧移和沉降的监测装置及其测量方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

目前在城市基础设施建设中存在大量基坑开挖、打桩以及地下建筑结构施工。大多数情况下施工现场周边也会存在大量需要保护的既有建筑，地下建筑结构施工及基坑开挖时也会影响周边既有建筑的安全稳定性，同时基坑自身也存在稳定性要求，严重时会产生重大安全事故。目前城市建设中地铁建设较多，而地铁隧道掘进会导致周围侧向土压力发生改变，进而引起周边土体的侧移和沉降，从而影响磁浮轨道、高铁轨道等平顺性和耐久性，严重会影响磁浮或高铁线路运营安全。基坑开挖、打桩及地下建筑结构施工会引起已有地铁隧道产生侧移和沉降变形，严重会影响到隧道正常使用。如何选择有效可靠的沉降和侧向变形监测方法对基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道以及地铁隧道进行监测已经引起该技术领域的重大关注。一般的基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体监测采用人工监测，耗费大量人力，不能全天候实时连续监测。本发明可以连续自动监测基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体的沉降及侧向变形，且具有很高的精度，有很强的工程实用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体侧移和沉降的测量装置及其测量方法，可以连续自动测量基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体侧移及沉降变形。该装置解决基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体侧移难以连续准确测量的问题。

本发明的技术解决方案如下：

1、一种监测基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体侧移和沉降的装置，包括：数据采集系统、数据综合处理（计算）系统以及公共无线网路通信发射装置，其特征在于：所述的数据采集系统包括变形测量装置、数据采集仪、数据传输装置，其中变形测量装置包括活动铰（4）、位移传感器（7）、角度传感器（8）、螺纹接杆（10）、数据线（11）、传感器保护盒（12）以及端部伸缩装置（13）。

2、所述的位移传感器（7），其特征在于：所述的位移传感器（7）是拉线传感器或者激光位移计等。

3、所述的角度传感器（8），其特征在于：所述的角度传感器（8）是倾角传感器或者陀螺仪等。

4、所述的端部伸缩装置（13），其特征在于：所述的端部伸缩装置（13）有螺旋接口可以与变形测量装置的螺纹接杆相连，同时此端部伸缩装置可以自由伸缩以及在内部装有位移传感器（7）；伸缩装置下端与地面接触，上部与螺纹接杆相连，当下部土体发生沉降时，伸缩装置下端在重力作用下也会下移与地面始终接触从而位移传感器会产生读数，伸缩装置也可安装在整套装置上部，使变形测量装置下端与地面接触，当下部土体发生沉降时，整套装置在重力作用下需要下移从而使伸缩装置发生伸缩位移，伸缩装置中的位移传感器会测出沉降位移。

5、所述的一种监测基坑周边土体、磁浮轨道、高铁轨道及地铁隧道周边土体侧移和沉降的装置，其特征在于：根据需要通过螺纹接杆（10）把若干变形测量装置连接起来测量侧移和沉降。

6、所述的变形测量装置对基坑周边土体的测量方法，其特征在该测量方法包括下列步骤：

1）在开挖基坑前，在受土体变形影响较小基坑外周四角设置固定件（1）作为测量基坑变形的参考点，固定件之间用钢丝（9）相连并拉紧；

2）根据测量需要在钢丝下方的土体选择所需测量的位置钻竖孔并采用泥浆护壁或钢管护壁等方式保证孔壁没有堵塞，孔径大小须使变形测量装置可放入，孔的深度根据测量范围的需要选定。3）按现场实际高度要求组装变形测量装置，其长度为钢丝与竖孔底的距离，将变形测量装置的一端安装在绷紧的钢丝（9）上，变形测量装置可以以钢丝为轴自由转动，另一端放置在竖孔中，放置时外面用软胶管保护；考虑到参考点处可能会发生小范围的变形，为使结果更精确可控，在不受土体变形影响更远处设置固定件（1）作为测量基坑变形的基准点，并与参考点用位移传感器相连，来监测参考点的侧移，如果采用钢管护壁，需要变形测量装置安装到位后，拔除钢管；

4）连接好数据采集系统，通过采集变形测量装置中的角度传感器（8）产生的转角变化来测算土体的侧移，通过采集变形测量装置中的位移传感器（7）的示数变化来测算土体的沉降，同时通过采集连接基准点和参考点的位移传感器（7）的示数，得到参考点的侧移；

5）利用数据综合处理（计算）系统得所测基坑周边土体的沉降和侧移。