自行式循迹测斜装置及方法与流程

本发明属于岩土监测方法，本发明涉及基坑开挖过程中围护墙体的深层水平位移的监测装置及方法。

背景技术：

过去的围护墙测斜过程主要采用手工拉线测量的方式完成标高位置的采集，这种采集方法消耗大量人工成本、效率低下，同时还直接导致了标高位置的不准确，会产生厘米级，甚至是分米级的误差。这会导致后续的计算产生误差放大，直接影响对于测量结果的判断。除了人工操作会导致标高数据出现问题之外，主要问题还出在绳长并不能完全等同于标高的问题上。由于绳长在一定程度上只能够代表地面到传感器的直线距离(由于管道形状发生变化，因此绳长与标高的关系并不能完全确定，只能够近似)，与标高并无直接对应的确定关系。

但上述测量方法存在下列弊端：

1 通过人工拉放测斜探头来进行监测，通过拉拽线缆上的刻度控制深度，过于依靠监测人员判断，无法确保深度的精确度；

2 测斜探头测量时，由于处于人工拉拽状态，无法保证稳定读数；

3 监测过程繁琐、耗时较长，对于中、大规模基坑，采集时间过长，数据滞后性；

4 为满足监测要求，所消耗人工量极大；

5 不能满足深基坑关键工序施工时要求的24小时不间断实时监控要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自行式循迹测斜装置及方法，能够解决目前基坑测斜工作中人工任务量重、耗时长、数据受人工干扰大、无法实现24小时不间断实时监测的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种自行式循迹测斜装置，包括：

设置于测孔附近地面的动力装置；

设置于所述测孔的地面开口处的坞管；

传感器引导线，所述传感器引导线的一端与所述动力装置连接，另一端跨过所述坞管伸入所述测孔内；

设置于所述测孔内的循迹驱动装置和测斜装置，其中，所述循迹驱动装置通过所述传感器引导线与所述动力装置连接，所述测斜装置与所述循迹驱动装置连接。

进一步的，在上述自行式循迹测斜装置中，所述循迹驱动装置包括：

核心控制模块；

与所述核心控制模块连接的动力输出模块；

与所述动力输出模块连接的驱动轮模块，所述测斜装置与所述驱动轮模块连接。

进一步的，在上述自行式循迹测斜装置中，所述核心控制模块包括：

管壁支撑结构；

与所述管壁支撑结构连接的定位滑行结构，所述定位滑行结构与动力输出模块连接；

与所述定位滑行结构连接的测程结构。

进一步的，在上述自行式循迹测斜装置中，所述测程结构为带滚轮的霍尔传感器。

进一步的，在上述自行式循迹测斜装置中，所述驱动轮模块采用螺旋型驱动结构。

进一步的，在上述自行式循迹测斜装置中，所述测斜装置包括：

测斜传感器；

与所述测斜传感器连接的电源、微处理机，与所述微处理器连接的无线传输模块。

进一步的，在上述自行式循迹测斜装置中，所述测斜装置还包括分别与所述测斜传感器和微处理器连接的模数转换模块。

进一步的，在上述自行式循迹测斜装置中，所述测斜传感器为双向倾角仪。

根据本发明的另一面，提供一种自行式循迹测斜方法，包括：

将动力装置设置于测孔附近地面；

将坞管设置于所述测孔的地面开口处；

将传感器引导线的一端与所述动力装置连接，另一端跨过所述坞管伸入所述测孔内；

在所述测孔内设置循迹驱动装置和测斜装置，其中，所述循迹驱动装置通过所述传感器引导线与所述动力装置连接，所述测斜装置与所述循迹驱动装置连接；

当循迹驱动装置带动测斜装置在管道内每下降预设距离，循迹驱动装置停止移动，测斜装置采集测量数据。

进一步的，在上述方法中，在所述测孔内设置循迹驱动装置，包括：

将核心控制模块与所述传感器引导线连接；

将动力输出模块与所述核心控制模块连接；

将驱动轮模块与所述动力输出模块连接，将所述测斜装置与所述驱动轮模块连接；

当循迹驱动装置带动测斜装置在管道内每下降预设距离，循迹驱动装置停止移动，测斜装置采集测量数据，包括：

核心控制模块控制动力输出模块带动驱动轮模块，进而带动测斜装置在管道内每下降预设距离后，核心控制模块控制动力输出模块停止带动驱动轮模块，进而停止带动测斜装置移动，测斜装置采集测量数据。

进一步的，在上述方法中，将核心控制模块与所述传感器引导线连接，包括：

将管壁支撑结构与所述传感器引导线连接；

将定位滑行结构与所述管壁支撑结构连接，所述定位滑行结构与动力输出模块连接；

将测程结构与所述定位滑行结构连接；

测斜装置采集测量数据之后，还包括：

同时根据测斜装置采集的测量数据和测程结构所得到的标高信息，最终在计算机中对于管道的变形情况进行拟合，得到测斜变形曲线。

进一步的，在上述方法中，所述测程结构为带滚轮的霍尔传感器。

进一步的，在上述方法中，所述驱动轮模块采用螺旋型驱动结构。

进一步的，在上述方法中，所述测斜装置包括：

测斜传感器；

与所述测斜传感器连接的电源、微处理机，与所述微处理器连接的无线传输模块。

进一步的，在上述方法中，所述测斜装置还包括分别与所述测斜传感器和微处理器连接的模数转换模块。

进一步的，在上述方法中，所述测斜传感器为双向倾角仪。

与现有技术相比，本发明通过设置于测孔附近地面的动力装置，用于对设置于测孔内的循迹驱动装置和测斜装置进行地面牵引；设置于测孔的地面开口处的坞管，用于架设传感器引导线；传感器引导线，传感器引导线的一端与动力装置连接，另一端跨过所述坞管伸入所述测孔内；设置于测孔内的循迹驱动装置和测斜装置，其中，循迹驱动装置通过传感器引导线与所述动力装置连接，测斜装置与所述循迹驱动装置连接，解决目前基坑测斜工作中人工任务量重、耗时长、数据受人工干扰大、无法实现24小时不间断实时监测的问题，能够提高采集精确度、减少人工损耗、实现24小时不间断实时监测。

附图说明

图1是本发明一实施例的自行式循迹测斜装置的结构图；

图2是本发明一实施例的循迹驱动装置的结构图；

图3是本发明一实施例的核心控制模块的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种自行式循迹测斜装置，包括：

设置于测孔1附近地面的动力装置2，用于对设置于所述测孔内的循迹驱动装置3和测斜装置4进行地面牵引；

设置于所述测孔1的地面开口处的坞管5，用于架设传感器引导线6；

传感器引导线6，所述传感器引导线6的一端与所述动力装置2连接，另一端跨过所述坞管5伸入所述测孔内；

设置于所述测孔内的循迹驱动装置3和测斜装置4，其中，所述循迹驱动装置3通过所述传感器引导线6与所述动力装置2连接，所述测斜装置4与所述循迹驱动装置3连接。本发明能解决目前基坑测斜工作中人工任务量重、耗时长、数据受人工干扰大、无法实现24小时不间断实时监测的问题，能够提高采集精确度、减少人工损耗、实现24小时不间断实时监测。

优选的，如图2所示，所述循迹驱动装置3包括：

与所述传感器引导线6连接的核心控制模块31；

与所述核心控制模块31连接的动力输出模块32；

与所述动力输出模块32连接的驱动轮模块33，所述测斜装置4与所述驱动轮模块33连接。

优选的，所述驱动轮模块采用螺旋型驱动结构，保证能够对于各种位姿的管道进行适应，当测斜管随围护结构变形发生弯曲时，或者管壁有泥巴、小石头等障碍时，驱动轮模块由于螺旋行进方式可使顺利越过障碍行走。

优选的，所述测斜装置包括：

测斜传感器；

与所述测斜传感器连接的电源、微处理机，与所述微处理器连接的无线传输模块。在此，测斜装置是整个管道内设备与地面通讯的中枢系统，采用无线数据通讯、传感器自供电、自带微处理机和实现智能检测的模式，将集成实时数据采集系统、通讯系统以及装置本身的自行控制系统，实现数据的无线采集和数据传输。

优选的，所述测斜装置还包括分别与所述测斜传感器和微处理器连接的模数转换模块，用于将所述测斜传感器的模拟测量数据转换为数字测量数据后输入所述微处理器，向地面直接传输数字信号，直接解决了原方法中模拟信号在长距离线缆传输后的失真问题，保证后续测量数据的无线传输至地面时不失真。

优选的，所述测斜传感器为双向倾角仪，可满足两轴方向同时进行监测的，使用该双向倾角仪可以完全实现一次巡检，同时采集两轴方向的倾角数据。避免了原来需要转动整个传感器结构的困难，大大的提升了机械机构的稳定性和可靠性，同时也提升了工程现场的检测效率。

优选的，如图3所示，所述核心控制模块31包括：

管壁支撑结构311；

与所述管壁支撑结构311连接的定位滑行结构312，所述定位滑行结构与动力输出模块连接；

与所述定位滑行结构312连接的测程结构313。

优选的，所述测程结构为带滚轮的霍尔传感器，在此，采用管壁位置间接标高法，利用带有霍尔传感器的滚轮直接在运动过程中接触管壁，记录装置在轮子安装方向所行进的距离，即：装置相对与管道管壁的直接位置关系。由于在装置测量的过程中，测斜装置已经对于管道各段落位置的倾斜角度进行了测量，通过这两个数据的组合可以对于装置在管道内的大致标高进行拟合计算，结果能够更加接近实际标高。

根据本发明的另一面，本发明还提供另一种自行式循迹测斜方法，包括：

将动力装置设置于测孔附近地面；

将坞管设置于所述测孔的地面开口处；

将传感器引导线的一端与所述动力装置连接，另一端跨过所述坞管伸入所述测孔内；

在所述测孔内设置循迹驱动装置和测斜装置，其中，所述循迹驱动装置通过所述传感器引导线与所述动力装置连接，所述测斜装置与所述循迹驱动装置连接；

当循迹驱动装置带动测斜装置在管道内每下降预设距离，循迹驱动装置停止移动，测斜装置采集测量数据。本发明能解决目前基坑测斜工作中人工任务量重、耗时长、数据受人工干扰大、无法实现24小时不间断实时监测的问题，能够提高采集精确度、减少人工损耗、实现24小时不间断实时监测。

优选的，在所述测孔内设置循迹驱动装置，包括：

将核心控制模块与所述传感器引导线连接；

将动力输出模块与所述核心控制模块连接；

将驱动轮模块与所述动力输出模块连接，将所述测斜装置与所述驱动轮模块连接；

当循迹驱动装置带动测斜装置在管道内每下降预设距离，循迹驱动装置停止移动，测斜装置采集测量数据，包括：

核心控制模块控制动力输出模块带动驱动轮模块，进而带动测斜装置在管道内每下降预设距离后，核心控制模块控制动力输出模块停止带动驱动轮模块，进而停止带动测斜装置移动，测斜装置采集测量数据。

优选的，将核心控制模块与所述传感器引导线连接，包括：

将管壁支撑结构与所述传感器引导线连接；

将定位滑行结构与所述管壁支撑结构连接，所述定位滑行结构与动力输出模块连接；

将测程结构与所述定位滑行结构连接；

测斜装置采集测量数据之后，还包括：

同时根据测斜装置采集的测量数据和测程结构所得到的标高信息，最终在计算机中对于管道的变形情况进行拟合，得到测斜变形曲线。在此，可通过对于测斜管道轨迹进行循迹的方式，通过后台处理软件控制该自行式循迹测斜装置每下降0.5M(可任意设置)，自动停止行走，传感器模块开始测量，采集并无线传输数据，同时根据测斜装置采集的测量数据和测程结构所得到的标高信息，最终在计算机中对于管道的变形情况进行拟合，得到测斜变形曲线，为基坑开挖提供安全信息。

优选的，所述测程结构为带滚轮的霍尔传感器，在此，采用管壁位置间接标高法，利用带有霍尔传感器的滚轮直接在运动过程中接触管壁，记录装置在轮子安装方向所行进的距离，即：装置相对与管道管壁的直接位置关系。由于在装置测量的过程中，测斜装置已经对于管道各段落位置的倾斜角度进行了测量，通过这两个数据的组合可以对于装置在管道内的大致标高进行拟合计算，结果能够更加接近实际标高。

优选的，所述驱动轮模块采用螺旋型驱动结构，保证能够对于各种位姿的管道进行适应，当测斜管随围护结构变形发生弯曲时，或者管壁有泥巴、小石头等障碍时，驱动轮模块由于螺旋行进方式可使顺利越过障碍行走。

优选的，所述测斜装置包括：

测斜传感器；

与所述测斜传感器连接的电源、微处理机，与所述微处理器连接的无线传输模块。在此，测斜装置是整个管道内设备与地面通讯的中枢系统，采用无线数据通讯、传感器自供电、自带微处理机和实现智能检测的模式，将集成实时数据采集系统、通讯系统以及装置本身的自行控制系统，实现数据的无线采集和数据传输。

优选的，所述测斜装置还包括分别与所述测斜传感器和微处理器连接的模数转换模块，用于将所述测斜传感器的模拟测量数据转换为数字测量数据后输入所述微处理器，向地面直接传输数字信号，直接解决了原方法中模拟信号在长距离线缆传输后的失真问题，保证后续测量数据的无线传输至地面时不失真。

优选的，所述测斜传感器为双向倾角仪，可满足两轴方向同时进行监测的，使用该双向倾角仪可以完全实现一次巡检，同时采集两轴方向的倾角数据。避免了原来需要转动整个传感器结构的困难，大大的提升了机械机构的稳定性和可靠性，同时也提升了工程现场的检测效率。

综上所述，本发明通过设置于测孔附近地面的动力装置，用于对设置于所述测孔内的循迹驱动装置和测斜装置进行地面牵引；设置于所述测孔的地面开口处的坞管，用于架设传感器引导线；传感器引导线，所述传感器引导线的一端与所述动力装置连接，另一端跨过所述坞管伸入所述测孔内；设置于所述测孔内的循迹驱动装置和测斜装置，其中，所述循迹驱动装置通过所述传感器引导线与所述动力装置连接，所述测斜装置与所述循迹驱动装置连接，解决目前基坑测斜工作中人工任务量重、耗时长、数据受人工干扰大、无法实现24小时不间断实时监测的问题，能够提高采集精确度、减少人工损耗、实现24小时不间断实时监测。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。