适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统及其操作方法技术方案

一种适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统，包括无人机、土体位移监测装置和高边坡滑动监测装置，土体位移监测装置位于河道内，高边坡滑动监测装置位于高边坡内；土体位移监测装置包括钢制外壳、中心杆件、固定螺栓、传输天线、激光透镜、锚定装置、螺纹口、限位挡板、转轴、活塞、液压五通、锚定水平桩、水平位移监测装置、电源、电流表、数据传输设备和钻头，高边坡滑动监测装置包括定位杆、滑动面监测单元、高强弹簧、导向杆、钢制顶针、压力位置传感器和上部传输单元；无人机上安装红外热成像相机和激光测距仪。以及提供一种监测预警系统的操作方法。本发明专利技术具有智能预警功能，能够保障基坑工程施工的安全性。能够保障基坑工程施工的安全性。能够保障基坑工程施工的安全性。

【技术实现步骤摘要】
适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统及其操作方法


[0001]本专利技术属于基坑开挖监测
，尤其是涉及一种适用于高边坡与河道双台阶的复杂地质条件，采用空地结合的思想，实现基坑开挖监测和预警的系统及其操作方法。

技术介绍

[0002]随着我国大基建的进一步开展，地下空间的利用受到了越来越多公众的关注，许多城市相继建设了地铁、地下快速路等地下公共设施，这些设施的建设离不开基坑工程。由于城市内部建筑密集度的大幅度提高以及地质环境的日益复杂，许多基坑紧邻大型建筑物、山岭以及河道等，在基坑两侧形成不对称偏压，对基坑工程的施工带来了安全隐患，一些偏压导致的工程事故也见诸报端。基坑工程是一个建筑物的根基，决定了建筑物的长期性能，影响着周围群众的生命和财产安全，需要城市建设者的密切关注。
[0003]在一侧存在永久边坡、另一侧存在河道的“双台阶”复杂地质环境中的基坑工程，由于高偏压的影响，基坑的稳定性和变形计算更加复杂，更难以预测。目前国内外对于高偏压对基坑工程的影响规律的研究较少，对这种复杂地质条件下的变形规律也不太清楚。因此，在这种复杂地质环境中进行基坑工程施工，需要对高边坡、河道变形进行严密的监测。现阶段已有的基坑监测装置和系统通常用于对称荷载条件下的基坑工程，无法实现对高边坡、河道的变形监测，或是对高边坡和河道的变形监测较少、不精确、不实时，无法用于高偏压条件下的基坑工程监测。

技术实现思路

[0004]为了克服现有的基坑监测系统及其操作方法无法对高边坡和河道的变形进行监测，或是对高边坡和河道的变形监测较少、不精确、不实时，无法用于高偏压条件下基坑工程监测的问题，实现在高边坡与河道双台阶的复杂地质条件下，空地结合地对基坑开挖进行监测和预警，填补高边坡偏压条件下基坑工程检测系统的空白，本专利技术提供了适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统及其操作方法能有效地克服上述基坑工程监测系统及其操作方法的缺点。本系统不但可以应用与高边坡高偏压条件下的基坑工程监测，而且具有智能预警功能，能够保障基坑工程施工的安全性。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统，包括无人机、土体位移监测装置和高边坡滑动监测装置，所述土体位移监测装置位于河道内，高边坡滑动监测装置位于高边坡内；
[0007]所述土体位移监测装置包括钢制外壳、中心杆件、固定螺栓、传输天线、激光透镜、锚定装置、螺纹口、限位挡板、转轴、活塞、液压五通、锚定水平桩、水平位移监测装置、倾斜角度传感器、正电极、负电极、导电液体、电源、电流表、数据传输设备和钻头，钢制外壳与螺纹口外环通过螺纹连接；中心杆件与螺纹口内环通过螺纹连接，中心杆件的下端与限位挡
板固定连接；固定螺栓与中心杆件的上端通过螺纹连接；传输天线与固定螺栓固定连接；激光透镜与传输天线固定连接；转轴与限位挡板固定连接；液压五通与锚定装置连接；液压五通的上部活塞与转轴固定连接；锚定水平桩与液压五通的下部活塞固定连接；倾斜角度传感器与水平位移监测装置固定连接；正电极与倾斜角度传感器固定连接；负电极与倾斜角度传感器固定连接；导电液体放置于倾斜角度传感器中；电源与水平位移监测装置固定连接；电流表与水平位移监测装置固定连接；数据传输设备与水平位移监测装置固定连接；钻头与水平位移监测装置固定连接；
[0008]所述高边坡滑动监测装置包括定位杆、滑动面监测单元、高强弹簧、导向杆、钢制顶针、压力位置传感器和上部传输单元；定位杆插入滑动面监测单元的预留孔位中，定位杆的上端安装传输天线，所述传输天线与上部传输单元固定连接，滑动面监测单元上下层叠布置，每个滑动面监测单元中，高强弹簧与滑动面监测单元固定连接；导向杆与滑动面监测单元固定连接；钢制顶针与高强弹簧固定连接；压力位置传感器与相邻上层的滑动面监测单元底面固定连接；
[0009]所述无人机上安装红外热成像相机和激光测距仪。
[0010]进一步，所述土体位移监测装置中，液压五通的上部活塞与转轴通过粘合剂连接；锚定水平桩与液压五通的下部活塞通过粘合剂连接；正电极与倾斜角度传感器通过粘合剂连接；负电极与倾斜角度传感器通过粘合剂连接；电源与水平位移监测装置通过粘合剂连接；电流表与水平位移监测装置通过粘合剂连接；数据传输设备与水平位移监测装置通过粘合剂连接。
[0011]再进一步，所述高边坡滑动监测装置还包括数据传输设备、蓝牙Mesh发送天线和蓝牙Mesh接收天线，数据传输设备与滑动面监测单元通过粘合剂连接；蓝牙Mesh发送天线与滑动面监测单元通过粘合剂连接；蓝牙Mesh接收天线与滑动面监测单元通过粘合剂连接。
[0012]所述高边坡滑动监测装置还包括万向滚珠，所述万向滚珠嵌入相邻下层的滑动面监测单元的顶面；
[0013]一种适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统的操作方法，包括以下步骤：
[0014]1)土体位移监测，过程如下：
[0015]1.1)某一时刻，河道底部土体发生沉降和水平位移；
[0016]1.2)沉降监测，无人机通过激光测距仪发送激光，激光透镜接收到激光后测得无人机与土体位移监测装置的距离，由于无人机的位置通过定位系统得到，因此计算得到土体位移监测装置的高度变化，即沉降；
[0017]1.3)水平位移监测，水平位移监测装置发生倾斜，带动倾斜角度传感器倾斜，但导电液体的液面保持水平，负电极为一长电阻丝，液面变化使得其有效电阻发生变化，四根负电极通过电流表的电流分别呈现升高和降低的趋势，根据电流表测得的四个电流量变化，可以计算得到液面发生倾斜的角度；
[0018]1.4)数据回报和预警，土体位移监测装置测得的沉降和水平位移数据通过传输天线发送至监控系统，当沉降和水平位移达到监控系统中预先设置的阈值时，触发监控系统报警；
[0019]2)高边坡滑动监测，过程如下：
[0020]2.1)某一时刻，高边坡中土体沿着假想滑动面发生滑动；
[0021]2.2)高边坡滑动监测装置中对应假想滑动面深度的两个滑动面监测单元发生相对位移；
[0022]2.3)由于钢制顶针底部存在高强弹簧，使其始终顶在上一个滑动面监测单元的压力位置传感器上，滑动面检测单元的相对位移使得压力位置传感器监测到的压力位置发生变化；
[0023]2.4)压力位置的变化被数据传输设备接收，并通过蓝牙Mesh连接的方式逐级向上传输至上部传输单元，上部传输单元将数据通过传输天线发送至监控系统；
[0024]2.5)当相对滑动达到监控系统中预先设置的阈值时，触发监控系统报警，监控系统根据布置的多个高边坡滑动监测装置传回的数据，分析出滑动面的具体位置和安全系数，并上报给用户。
[0025]进一步，所述土体位移监测装置安装过程为：检查中心杆件为旋松状态，卸下传输天线和激光透镜，将土体位移检测装置用静力压桩的方法压入河道中，并使钻头进入土体一定深度，保证水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统，其特征在于，包括无人机、土体位移监测装置和高边坡滑动监测装置，所述土体位移监测装置位于河道内，高边坡滑动监测装置位于高边坡内；所述土体位移监测装置包括钢制外壳、中心杆件、固定螺栓、传输天线、激光透镜、锚定装置、螺纹口、限位挡板、转轴、活塞、液压五通、锚定水平桩、水平位移监测装置、倾斜角度传感器、正电极、负电极、导电液体、电源、电流表、数据传输设备和钻头，钢制外壳与螺纹口外环通过螺纹连接；中心杆件与螺纹口内环通过螺纹连接，中心杆件的下端与限位挡板固定连接；固定螺栓与中心杆件的上端通过螺纹连接；传输天线与固定螺栓固定连接；激光透镜与传输天线固定连接；转轴与限位挡板固定连接；液压五通与锚定装置连接；液压五通的上部活塞与转轴固定连接；锚定水平桩与液压五通的下部活塞固定连接；倾斜角度传感器与水平位移监测装置固定连接；正电极与倾斜角度传感器固定连接；负电极与倾斜角度传感器固定连接；导电液体放置于倾斜角度传感器中；电源与水平位移监测装置固定连接；电流表与水平位移监测装置固定连接；数据传输设备与水平位移监测装置固定连接；钻头与水平位移监测装置固定连接；所述高边坡滑动监测装置包括定位杆、滑动面监测单元、高强弹簧、导向杆、钢制顶针、压力位置传感器和上部传输单元；定位杆插入滑动面监测单元的预留孔位中，定位杆的上端安装传输天线，所述传输天线与上部传输单元固定连接，滑动面监测单元上下层叠布置，每个滑动面监测单元中，高强弹簧与滑动面监测单元固定连接；导向杆与滑动面监测单元固定连接；钢制顶针与高强弹簧固定连接；压力位置传感器与相邻上层的滑动面监测单元底面固定连接；所述无人机上安装红外热成像相机和激光测距仪。2.如权利要求1所述的适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统，其特征在于，所述土体位移监测装置中，液压五通的上部活塞与转轴通过粘合剂连接；锚定水平桩与液压五通的下部活塞通过粘合剂连接；正电极与倾斜角度传感器通过粘合剂连接；负电极与倾斜角度传感器通过粘合剂连接；电源与水平位移监测装置通过粘合剂连接；电流表与水平位移监测装置通过粘合剂连接；数据传输设备与水平位移监测装置通过粘合剂连接。3.如权利要求1或2所述的适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统，其特征在于，所述高边坡滑动监测装置还包括数据传输设备、蓝牙Mesh发送天线和蓝牙Mesh接收天线，数据传输设备与滑动面监测单元通过粘合剂连接；蓝牙Mesh发送天线与滑动面监测单元通过粘合剂连接；蓝牙Mesh接收天线与滑动面监测单元通过粘合剂连接。4.如权利要求1或2所述的适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑开挖监测预警系统，其特征在于，所述高边坡滑动监测装置还包括万向滚珠，所述万向滚珠嵌入相邻下层的滑动面监测单元的顶面。5.一种如权利要求1所述的适用于高边坡与河道双台阶的空地结合基坑...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭峰，刘涛，刘世奇，高瑞，郭铁军，张廉祥，麻超，王申，徐超，马发发，李超，莫林飞，张佳文，
申请(专利权)人：杭州浙科大科技有限公司，
类型：发明
国别省市：