[实用新型]一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于地铁基坑监测领域，特指一种用于基坑开挖阶段监测坑底隆起的在线监测装置。

背景技术

随着城市建设的发展，城市的空间资源日趋昂贵，许多工程通过向地下深层发展的方式以节约城市的空间资源。地铁工程通常采用了明挖基坑的方法施工。随着地铁行业的发展，对于基坑施工过程中的监测工作已成为地铁工程建设中的重要环节。深基坑工程中基坑的安全关系到工程的成败，基坑底部的安全尤其重要。其中，基坑底部隆起是否在安全范围内是监测中重要的一项。

坑底隆起是垂直向卸载而改变坑底土体原始应力状态的反应。在开挖深度不大时，坑底土体在卸载后发生垂直的弹性隆起。当围护墙底下为清孔良好的原始状态土或注浆加固土体时，围护墙随土体回弹而抬高。坑底弹性隆起的特征是坑底中部隆起最高，而且坑底隆起在开挖停止后很快停止。这种坑底隆起基本不会引起围护墙外侧土体向坑内移动。随着开挖深度增加，基坑内外的土面高差不断增大，当开挖到一定深度，基坑内那个下外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会是围护墙外侧土体产生向基坑内移动，使基坑坑底产生向上的塑性隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地表沉降，引起严重的安全事故。

目前监测基坑底部隆起的方法一般为目测法和压差沉降测量法，目测法需要现场使用仪器测试，而且需要多个操作人员配合，对于基坑底部缓慢的隆起可以监测观察，但是基坑底部隆起有时突然发生，根本来不及用目测的方法来监控。采用压差传感器测量基坑隆起的方法克服了目测法不能实时监测的问题，但是压差传感器安装复杂，尤其是需要在现场安装大量软管连接传感器，而在基坑现场安装这些软管，经常由于施工损坏导致数据异常。

实用新型内容

本实用新型提供了基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，解决了基坑底部隆起不能实时监测的问题，并且便于现场安装，不影响现场施工进度的监测系统，通过该系统，实现了基坑底部隆起的在线监测，可以实时观察基坑底部的动态变化，提高了现场的工作效率，保障基坑的施工安全。

本实用新型通过下述技术方案来实现：一种基于超声波传感器的基坑隆起在线监测装置，包括超声波传感器、反射板、采集装置、网关、云服务中心，反射板安装固定在基坑底部，在反射板正上方的基坑横梁上安装超声波传感器，超声波传感器与反射板组成测量模块；超声波传感器连接采集装置，采集装置与网关通信连接，网关与云服务中心通信连接。

更特别的是，所述采集装置是分布式采集节点。

更特别的是，所述超声波传感器与分布式采集节点通过485总线连接。

更特别的是，所述网关是无线网关，分布式采集节点通过无线网关与云服务中心通信连接。

更特别的是，所述无线网关是ZigBee网关、lora网关或其他智能网关。所述ZigBee网关包括A8控制器、ZigBee无线通信模块、DTU设备和触屏显示器，A8控制器连接ZigBee无线通信模块、DTU设备和触屏显示器，ZigBee网关通过DTU设备与云服务中心进行数据交互。

更特别的是，所述反射板采用铁质钢板材料，反射板正面为光滑反射面，背面焊接有安装支柱，安装支柱固定于基坑底部。

更特别的是，基坑横梁横跨在基坑侧面围挡之间，基坑横梁采用水泥浇筑。

更特别的是，所述分布式采集节点采用内置电池和外置太阳能充电板的供电模式，分布式采集节点内置ZigBee无线通信模块。

本实用新型通过测量模块测量反射板与横梁之间的高度变化，可以实现基坑底部隆起的高精度监测。超声波传感器采用RS485接口输出，并与分布式采集节点的RS485采集接口连接，分布式采集节点内置无线通信模块ZigBee，分布式采集节点采集超声波传感器数据后，通过zigbee网络，将采集数据发送至ZigBee网关，ZigBee网关通过DTU设备将现场采集的实时数据上传云服务中心，云服务中心将数据处理并展示。云服务中心也可根据设计预警值将数据推送至现场管理人员，现场可根据实际情况提前处理，避免产生安全事故。

本实用新型解决了基坑底部隆起实时监测的问题，并且实现了数据无线传输，减少了现场布线，通过超声波传感器和反射板测量出基坑底部与横梁之间的距离变化，可以监测基坑底部的实时动态变化，监测系统提高了现场工作效率，保证了数据的可靠性与连续性。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图2是ZigBee网关示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细阐明本实用新型。