一种水平位移监测装置及深基坑围护结构的制作方法

1.本实用新型涉及建筑深基坑围护结构水平位移监测技术领域，具体涉及一种水平位移监测装置及深基坑围护结构。


背景技术：

2.随着我国城市轨道交通项目的飞速发展，各地地铁项目日益增多，城市地铁工程所处环境条件相对复杂，影响面较广，需要不断进行各项监测确保安全。
3.地铁深基坑围护结构的水平位移监测，是深基坑内施工的安全保证，是施工监测的一项重要指标。目前国内常见的方法是采用预埋测斜管的方式进行监测，此项技术的缺点是需要人工不断重复监测，随着基坑深度的增加，耗时越来越长，存在人工作业量大，监测数据不及时的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种水平位移监测装置及深基坑围护结构，旨在解决现有技术中的问题。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种水平位移监测装置，包括保护管、光纤光栅解调仪和光纤传感器，所述保护管固定设置，其一端敞口、另一端封闭；所述光纤光栅解调仪安装在所述保护管的一端外，所述光纤传感器安装在所述保护管内靠近其另一端的部位，其通过光纤与所述光纤光栅解调仪连接，用于接收所述光纤光栅解调仪发射的光信号并将对应的位置信号发射给所述光纤光栅解调仪。
7.本实用新型的有益效果是：监测过程中，保护管的另一端延伸至深基坑边缘的沟槽内，并与深基坑内的钢筋笼固定连接；监测时，光纤光栅解调仪发射光信号并通过光纤传递给光纤传感器，光纤传感器将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪接收对应的位置信号并分析判断；
8.当钢筋笼未发生移位时，光纤光栅解调仪前后接收到的位置信号保持不变或者在允许的误差范围内，此时表明钢筋笼未发生位移或钢筋笼发生的位移在允许的误差范围内；
9.当钢筋笼发生移位时，光纤光栅解调仪前后接收到的位置信号差异在允许的误差范围至外，此时表明钢筋笼未发生位移或钢筋笼发生的位移在允许的误差范围至外，此时表明深基坑边缘土体的稳定性较差，需要采取相应的稳固措施。
10.本实用新型结构简单，设计合理，可实现深基坑围护结构位移的实时自动监测，监测效率高，精确度高，人工劳动强度小，成本低。
11.上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
12.进一步，还包括远程监控设备，所述远程监控设备与所述光纤光栅解调仪通讯连接。
13.采用上述进一步方案的有益效果是监测时，光纤光栅解调仪发射信号并通过光纤传递给光纤传感器，光纤传感器将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪接收对应的位置信号并分析判断，并将对应的判断结果发送给远程监控设备，方便工作人员及时获知监测的具体数据，以便工作人员方便及时获知深基坑稳定性的具体情况。
14.进一步，还包括移动端，所述移动端与所述远程监控设备通讯连接。
15.采用上述进一步方案的有益效果是监测时，光纤光栅解调仪发射信号并通过光纤传递给光纤传感器，光纤传感器将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪接收对应的位置信号并分析判断，并将对应的判断结果发送给远程监控设备，然后远程监控设备将对应的结果发送给移动端，方便工作人员随时随地获知监测的具体数据，以便工作人员方便及时获知深基坑稳定性的具体情况，监测更为方便。
16.进一步，还包括蓄电池，所述蓄电池通过线路与所述光纤光栅解调仪连接。
17.采用上述进一步方案的有益效果是监测时，通过蓄电池给各个部件进行供电，可实现户外使用，不受场地的限制，使用更为方便。
18.进一步，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过线路与所述蓄电池连接。
19.采用上述进一步方案的有益效果是监测时，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能并储存在蓄电池内，充分利用太阳能，节能环保。
20.进一步，所述保护管为光纤光栅管。
21.采用上述进一步方案的有益效果是监测时，保护管既可以对光纤传感器和光纤进行保护，又可滤除杂质波，提高监测数据的精确度。
22.进一步，所述保护管为l形折弯管。
23.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，保护管的另一端竖直延伸至深基坑边缘的沟槽内，其一端水平延伸的分布在地面上，安装更为方便，且节省空间。
24.一种深基坑围护结构，包括钢筋笼，还包括如上所述的水平位移监测装置，所述钢筋笼固定安装在深基坑边缘的沟槽内，所述保护管的一端位于所述沟槽外，其另一端延伸至所述沟槽内，并通过固定件与所述钢筋笼固定连接。
25.采用上述进一步方案的有益效果是监测时，光纤光栅解调仪发射信号并通过光纤传递给光纤传感器，光纤传感器将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪接收对应的位置信号并分析判断；
26.当钢筋笼未发生移位时，光纤光栅解调仪前后接收到的位置信号保持不变或者在允许的误差范围内，此时表明钢筋笼未发生位移或钢筋笼发生的位移在允许的误差范围内；
27.当钢筋笼发生移位时，光纤光栅解调仪前后接收到的位置信号差异在允许的误差范围至外，此时表明钢筋笼未发生位移或钢筋笼发生的位移在允许的误差范围至外，此时表明深基坑边缘土体的稳定性较差，需要采取相应的稳固措施。
28.进一步，所述固定件包括多个尼龙卡，多个所述尼龙卡沿所述保护管的长度方向均匀间隔分布。
29.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，拆装方便，省时省力。
30.进一步，所述沟槽内还浇灌有混凝土层，所述混凝土层用于固定所述保护管和所述钢筋笼。
31.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，通过混凝土层进一步加固钢筋笼，从而增加深基坑边缘的稳定性。
附图说明
32.图1为本实用新型的结构示意图。
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1、保护管；2、光纤光栅解调仪；3、光纤传感器；4、光纤；5、远程监控设备；6、移动端；7、蓄电池；8、太阳能电池板；9、钢筋笼；10、沟槽；11、尼龙卡。
具体实施方式
35.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
36.实施例1
37.如图1所示，本实施例提供一种水平位移监测装置，包括保护管1、光纤光栅解调仪2和光纤传感器3，保护管1固定设置，其一端敞口、另一端封闭；光纤光栅解调仪2安装在保护管1的一端外，光纤传感器3安装在保护管1内靠近其另一端的部位，其通过光纤4与光纤光栅解调仪2连接，用于接收光纤光栅解调仪2发射的信号并将该信号发射给光纤光栅解调仪2。
38.监测过程中，保护管1的另一端延伸至深基坑边缘的沟槽10内，并与深基坑内的钢筋笼9固定连接；监测时，光纤光栅解调仪2发射光信号并通过光纤传递给光纤传感器3，光纤传感器3将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪2，光纤光栅解调仪2接收对应的位置信号并分析判断；
39.当钢筋笼9未发生移位时，光纤光栅解调仪2前后接收到的位置信号保持不变或者在允许的误差范围内，此时表明钢筋笼9未发生位移或钢筋笼9发生的位移在允许的误差范围内；
40.当钢筋笼9发生移位时，光纤光栅解调仪2前后接收到的位置信号差异在允许的误差范围至外，此时表明钢筋笼9未发生位移或钢筋笼9发生的位移在允许的误差范围至外，此时表明深基坑边缘土体的稳定性较差，需要采取相应的稳固措施。
41.上述光纤光栅解调仪2和光纤传感器3均采用现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述；
42.另外，上述光纤光栅解调仪2的工作原理如下：
43.对于光纤光栅传感信号的解调核心工作，是依据对光纤光栅不同的中心波长返回值进行读取，变换，进而得到外界信息的变化量。宽带光源的光通过有一定带通的50：50耦合器入射到传感光纤中。传感光纤中串有多个不同反射中心波长的fbg传感器，不同反射中心波长的fbg传感器因布拉格条件的作用，满足其条件的波长被反射，不满足的波长的光透射。此时，外界的参量就被调制到反射波长中，经由耦合器进入解调仪中进行解调。本文采用的解调仪是基于多级衍射光栅及线阵红外ccd原理，光路采用透射光栅色散原理，把反射光谱进行色散处理后投射到线阵光电探测器感光面上，从而在线阵光电探测器不同像元上对反射光谱进行光电转换，将光谱信息转换为电信号，供后续解调使用。
44.本实施例结构简单，设计合理，可实现深基坑围护结构位移的实时自动监测，监测效率高，精确度高，人工劳动强度小，成本低。
45.实施例2
46.在实施例1的基础上，本实施例还包括远程监控设备5，远程监控设备5与光纤光栅解调仪2通讯连接。
47.监测时，光纤光栅解调仪2发射信号并通过光纤4传递给光纤传感器3，光纤传感器3将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪2，光纤光栅解调仪2接收对应的位置信号并分析判断，并将对应的判断结果发送给远程监控设备5，方便工作人员及时获知监测的具体数据，以便工作人员方便及时获知深基坑稳定性的具体情况。
48.优选地，本实施例中，上述远程监控设备5优选带有控制器的计算机，控制器与光纤光栅解调仪2通讯连接，可以为无线连接，也可以为有线连接。
49.实施例3
50.在实施例2的基础上，本实施例还包括移动端6，移动端6与远程监控设备5通讯连接，优选无线通讯连接。
51.监测时，光纤光栅解调仪2发射信号并通过光纤4传递给光纤传感器3，光纤传感器3将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪2，光纤光栅解调仪2接收对应的位置信号并分析判断，并将对应的判断结果发送给远程监控设备5，然后远程监控设备5将对应的结果发送给移动端6，方便工作人员随时随地获知监测的具体数据，以便工作人员方便及时获知深基坑稳定性的具体情况，监测更为方便。
52.优选地，本实施例中，上述移动端6可以为手机，也可以为平板电脑，使用方便。
53.除上述实施方式外，也可以将移动端6直接与光纤光栅解调仪2无线通讯连接。
54.实施例4
55.在上述各实施例的基础上，本实施例还包括蓄电池7，蓄电池7通过线路与光纤光栅解调仪2连接。
56.监测时，通过蓄电池7给各个部件进行供电，可实现户外使用，不受场地的限制，使用更为方便。
57.优选地，本实施例中，上述蓄电池7优选锂电池。
58.除上述实施方式外，也可以采用外接电源给各个部件进行供电，此时光纤光栅解调仪2可通过线路连接外接电源插头，使用时直接将上述外接电源插头与电源插接即可，但是这种方案容易受使用场地的限制。
59.实施例5
60.在实施例4的基础上，本实施例还包括太阳能电池板8，太阳能电池板8通过线路与蓄电池7连接。
61.监测时，通过太阳能电池板8将太阳能转化为电能并储存在蓄电池7内，充分利用太阳能，节能环保。
62.上述太阳能电池板8采用的是现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述，其具体原理如下：
63.当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在p-n结两侧集聚形成了电位差；当外部接通电路
时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率，并将电能储存在蓄电池7内。
64.实施例6
65.在上述各实施例的基础上，本实施例中，保护管1为光纤光栅管。
66.监测时，保护管1既可以对光纤传感器3和光纤4进行保护，又可滤除杂质波，提高监测数据的精确度。
67.优选地，本实施例中，保护管1可采用直径2-4cm的柔性pvc材质绝缘保护管，可根据实际情况具体改变规格长度。
68.除上述实施方式外，保护管1也可以采用普通的钢管，但是钢管没有滤波功能，监测的精确度低于上述方案。
69.实施例7
70.在上述各实施例的基础上，本实施例中，保护管1为l形折弯管。
71.该方案结构简单，设计合理，保护管1的另一端竖直延伸至深基坑边缘的沟槽10内，其一端水平延伸的分布在地面上，安装更为方便，且节省空间。
72.除上述实施方式外，保护管1也可以采用弧形管，还可以采用直管，但是这两种方案占用的空间大。
73.实施例8
74.在上述各实施例的基础上，本实施例还提供一种深基坑围护结构，包括钢筋笼9，还包括如上所述的水平位移监测装置，钢筋笼9固定安装在深基坑边缘的沟槽10内，保护管1的一端位于沟槽10外，其另一端延伸至沟槽10内，并通过固定件与钢筋笼9固定连接。
75.监测时，光纤光栅解调仪2发射信号并通过光纤4传递给光纤传感器3，光纤传感器3将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪2，光纤光栅解调仪2接收对应的位置信号并分析判断；
76.当钢筋笼9未发生移位时，光纤光栅解调仪2前后接收到的位置信号保持不变或者在允许的误差范围内，此时表明钢筋笼9未发生位移或钢筋笼9发生的位移在允许的误差范围内；
77.当钢筋笼9发生移位时，光纤光栅解调仪2前后接收到的位置信号差异在允许的误差范围至外，此时表明钢筋笼9未发生位移或钢筋笼9发生的位移在允许的误差范围至外，此时表明深基坑边缘土体的稳定性较差，需要采取相应的稳固措施，例如在此浇灌混凝土或者增加支撑件。
78.实施例9
79.在实施例8的基础上，本实施例中，固定件包括多个尼龙卡11，多个尼龙卡11沿保护管1的长度方向均匀间隔分布。
80.该方案结构简单，设计合理，拆装方便，省时省力。
81.除上述实施方式外，固定件也可以采用其他结构，例如固定件包括多个尼龙扎带或者多个细钢丝。
82.实施例10
83.在实施例8至实施例9任一项的基础上，本实施例中，沟槽10内还浇灌有混凝土层，混凝土层用于固定保护管1和钢筋笼9。
84.该方案结构简单，设计合理，通过混凝土层进一步加固钢筋笼9，从而增加深基坑边缘的稳定性。
85.需要说明的是，安装好钢筋笼9和保护管1、光纤4以及光纤传感器3后再浇灌混凝土，以固定钢筋笼9，然后进行位移监测。
86.本实用新型的工作原理如下：
87.监测时，光纤光栅解调仪2发射光信号并通过光纤4传递给光纤传感器3，光纤传感器3将对应的位置信号发送给光纤光栅解调仪2，光纤光栅解调仪2接收对应的位置信号并分析判断，并将对应的判断结果发送给远程监控设备5，然后远程监控设备5将对应的结果发送给移动端6，方便工作人员随时随地获知监测的具体数据，以便工作人员方便及时获知深基坑稳定性的具体情况，监测更为方便；
88.当钢筋笼9未发生移位时，光纤光栅解调仪2前后接收到的位置信号保持不变或者在允许的误差范围内，此时表明钢筋笼9未发生位移或钢筋笼9发生的位移在允许的误差范围内；
89.当钢筋笼9发生移位时，光纤光栅解调仪2前后接收到的位置信号差异在允许的误差范围至外，此时表明钢筋笼9未发生位移或钢筋笼9发生的位移在允许的误差范围至外，此时表明深基坑边缘土体的稳定性较差，需要采取相应的稳固措施，例如在此浇灌混凝土或者增加支撑件。
90.需要说明的是，本实用新型所涉及到的各个电子部件均采用现有技术，并且上述各个部件之间电连接，各个部件之间的控制电路为现有技术。
91.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。