一种地基基础沉降监测系统.pdf

本发明公开了一种地基基础沉降监测系统，包括沉降监测PVC管、沉降磁环、固定磁环、单芯电缆、测量探头、滑轮组、数据自动采集系统。沉降监测PVC管垂直设置在地基基础内，沉降监测PVC管外部套放多个沉降磁环，固定磁环固定套放在监测PVC管管口，测量探头和滑轮组中的动滑轮在沉降监测PVC管内上下自由移动，测量探头通过单芯电缆与管口的滑轮组定滑轮和数据自动采集系统连接。本发明涉及的地基基础沉降监测系统，测量精度提升一倍，数据采集更加准确可靠、方便易得，满足了高精度构筑物沉降监测要求。

1.  一种地基基础沉降的监测系统，其特征在于：包括沉降监测PVC管、 沉降磁环、固定磁环、单芯电缆、测量探头、滑轮组、数据自动采集系统， 沉降监测PVC管垂直设置在地基基础内，沉降监测PVC管外部套放多个沉降 磁环，固定磁环固定套放在监测PVC管管口，测量探头和滑轮组中的动滑轮 在沉降监测PVC管内上下自由移动，测量探头通过单芯电缆与管口的滑轮组 定滑轮和数据自动采集系统连接；所述的沉降监测PVC管外部套放的沉降磁 环为圆环结构，内径略大于沉降监测PVC管外径，沉降磁环的垂直间距为 100mm；所述的固定磁环为带卡扣圆环结构，通过卡扣将其永久固定卡在沉 降监测PVC管管口。

2.  根据权利要求1所述的地基基础沉降的监测系统，其特征在于：所 述的沉降磁环圆环外周设置向外且向上方伸出三只扁钢片，钢片嵌入周围土 体，使沉降磁环能与周围土层共同沉降。

3.  根据权利要求1所述的地基基础沉降的监测系统，其特征在于：所述 的测量探头为圆柱体结构，内部设置磁场强度传感器，磁场强度传感器通过 单芯电缆与数据自动采集系统连接。

4.  根据权利要求1所述的地基基础沉降的监测系统，其特征在于：所述 的滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，定滑轮固定在滑轮组顶部并置于 沉降监测管管口以上，动滑轮通过单芯电缆和测量探头连接，并自由上下移 动于沉降监测管内。

5.  根据权利要求1所述的地基基础沉降的监测系统，其特征在于：所述 的数据自动采集系统包括小型转动电机和读存器，通过小型转动电机匀速控 制接入其内部电缆的移动，读存器可以通过接收单芯电缆传来的磁环电磁信 号，自动读取电缆线表皮刻度值，并存储探头通过沉降磁环与固定磁环时的 刻度差值数据。

一种地基基础沉降监测系统
技术领域
本发明涉及地基监测技术，特别是涉及一种地基基础沉降的监测装置。
背景技术
随着铁路客运专线、高速公路的快速发展，地基基础的沉降问题进一步 倍受关注，特别是软土地基地段的变形要求极为苛刻，无论是在基础的修建 过程中，还是今后的运营阶段，必须进行长时间的沉降观测及数据采集。
图1显示现有地基基础沉降监测采用的磁环式分层沉降测量装置，包括监 测PVC管1、沉降磁环3、内置磁场强度传感器的测量探头2、电缆4连接的测试 仪12。监测PVC管1外套放多个沉降磁环3，测量探头2内的传感器探测到磁环 磁场信号通过电缆4传至测试仪12，测试仪12发出声响，从而通过电缆4上的 刻度确定磁环3的位置，同时通过水准仪测量得到相应的管口高程，将同一测 点的不同时间的测试数据进行对比即可得出该点的地基沉降，并可得到各地 层的沉降量。
现有的磁环式分层沉降测量装置存在以下问题：1、当测量探头靠近磁环 时测试仪发出声响，待测试人员听到声音后再进行数据采集，存在人工操作 的延迟和因人而异的误差；2、通过电缆上的刻度确定磁环位置，而电缆刻度 尺最小精度为1mm，所以地基沉降最小监测精度仅能达到1mm。因此，现有的 磁环式分层沉降测量装置的测试系统误差较大，很难满足高速铁路等高精度 构筑物沉降监测需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明推出一种新型地基基础沉降监测系统，其目 的在于将信号电缆与滑轮组结合，并增加管口固定磁环和数据自动采集系统， 以提升测量精度、确保数据自动采集的准确可靠。
本发明涉及的地基基础沉降监测系统，包括沉降监测PVC管、沉降磁环、 固定磁环、单芯电缆、测量探头、滑轮组、数据自动采集系统。沉降监测PVC 管垂直设置在地基基础内，沉降监测PVC管外部套放多个沉降磁环，固定磁环 固定套放在监测PVC管管口，测量探头和滑轮组中的动滑轮在沉降监测PVC管 内上下自由移动，测量探头通过单芯电缆与管口的滑轮组定滑轮和数据自动 采集系统连接。
设置在地基基础内的沉降监测PVC管为圆形，外径70mm,内径60mm。
沉降磁环为圆环结构，内径略大于沉降监测PVC管外径，沿监测PVC管外 部的管周套放，沉降磁环的垂直间距为100mm。沉降磁环本体材料具有永久磁 性，使其四周形成磁场环境。
沉降磁环圆环外周设置向外且向上方伸出的三只扁钢片，钢片嵌入周围 土体，使沉降磁环能与周围土层共同沉降。
固定磁环为带卡扣圆环结构，通过卡扣将其永久固定卡在沉降监测管管 口，本体材料有永久磁性，使其四周形成磁场环境。
测量探头为圆柱体结构，内部设置磁场强度传感器。磁场强度传感器通 过单芯电缆与数据自动采集系统连接。
单芯电缆为外敷皮标有最小刻度为1mm的电缆线。
滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，定滑轮固定在滑轮组顶部并置 于沉降监测管管口以上，动滑轮通过单芯电缆和测量探头连接，并自由上下 移动于沉降监测管内。
数据自动采集系统包括小型转动电机和读存器，通过小型转动电机可匀 速控制接入其内部电缆的移动，读存器可以通过接收单芯电缆传来的磁环电 磁信号，快速响应并自动读取电缆线表皮刻度值，并存储探头通过沉降磁环 与固定磁环时的刻度差值数据。
本发明涉及的地基基础沉降监测系统应用时，先在地基中用普通钻机沿 垂直方向钻孔至设计深度，同时进行多节沉降监测PVC管逐节连接并下至孔 底，并在PVC管外相隔安装沉降磁环和对钻孔回填；再将固定磁环永久固定卡 在监测PVC管口，然后在管口安装一组滑轮组与电缆连接，测试时工作人员只 需将数据自动采集系统连接上滑轮组输出端电缆，利用与电缆相连的测量探 头在PVC管口和管内下上下移动。
当测量探头内磁场强度传感器探测到磁环磁场时，产生电磁信号并通过 电缆传送至数据自动采集系统，测得管口固定磁环以及管内不同位置和时间 的沉降磁环所在的相对位置，根据所测得沉降磁环与固定磁环的差值数据同 历史数据对比，即可分析得出各地层的沉降值。
本发明涉及的地基基础沉降监测系统，利用滑轮组使得最终监测数据最 小精度由1mm精确至0.5mm，测量精度提升一倍，满足了高精度构筑物沉降监 测要求。通过自动采集系统自动读入、采集数据，避免了传统人工读取的延 迟、误差和因人而异性，数据采集更加准确可靠、方便易得。
附图说明
图1为现有技术的磁环式分层沉降测量装置基本结构及使用状态示意图；
图2为本发明提供的地基基础沉降监测系统结构及使用状态示意图。
图中标记说明：
1、沉降监测PVC管     2、测量探头
3、沉降磁环          4、单芯电缆
5、数据自动采集系统  6、滑轮组
7、固定磁环          8、定滑轮
9、动滑轮            10、读存器
11、小型转动电机     12、测试仪
具体实施方式
下面结合附图2对本发明提供的地基基础沉降监测系统进行详细说明。
如图所示，本发明提供的地基基础沉降监测系统包括：沉降监测PVC管1、 沉降磁环3、固定磁环7、单芯电缆4、测量探头2、滑轮组6、数据自动采集系 统5。沉降监测PVC管1垂直设置在地基基础内，沉降监测PVC管外部套放多个 沉降磁环3，固定磁环7套放在监测PVC管1管口，测量探头2和滑轮组6中的动 滑轮9可在沉降监测PVC管1内上下自由移动，测量探头2通过单芯电缆4与管口 的滑轮组6定滑轮8和数据自动采集系统5连接。
设置在地基基础内的沉降监测PVC管1为圆形，外径70mm,内径60mm。
沉降磁环3为圆环结构，内径略大于沉降监测PVC管1外径，沿监测PVC管1 外部的管周套放，沉降磁环的垂直间距为100mm。沉降磁环3本体材料具有永 久磁性，使其四周形成磁场环境。
沉降磁环3圆环外周设置向外且向上方伸出的三只扁钢片，钢片嵌入周围 土体，使沉降磁环3能与周围土层共同沉降。
固定磁环7为带卡扣圆环结构，通过卡扣将其永久固定卡在沉降监测PVC 管1管口，且材料有永久磁性，使其四周形成磁场环境。
测量探头2为圆柱体结构，内部设置磁场强度传感器。磁场强度传感器通 过单芯电缆4与数据自动采集系统5连接。
单芯电缆4为外敷皮标有最小刻度为1mm的电缆线。
滑轮组6由一个定滑轮8和一个动滑轮9组成，定滑轮8固定在滑轮组6顶部 并置于沉降监测管管口以上，动滑轮9通过单芯电缆4和测量探头2连接，并自 由上下移动于沉降监测PVC管1内。利用滑轮组6物理原理：省力费距离，使得 在数据自动采集系统5中移动的电缆4长度是测量探头2单芯电缆4移动长度的 两倍，从而使得最终监测数据最小精度由1mm精确至0.5mm，测量精度提升一 倍。
数据自动采集系统5内部设置小型转动电机11和读存器10，通过小型转动 电机11可匀速控制接入其内部电缆4的移动，读存器10可以通过接收单芯电缆 4传来的磁环电磁信号，快速响应，自动读取当时电缆线表皮刻度值，并存储 探头通过沉降磁环与固定磁环时的刻度差值数据。
本发明涉及的地基基础沉降监测系统应用时，先在地基中用普通钻机沿 垂直方向钻孔至设计深度，同时进行多节沉降监测PVC管1逐节连接并下至孔 底，并在PVC管1外相隔安装沉降磁环3和钻孔回填；将固定磁环7永久固定卡 在沉降监测PVC管1管口，然后在管口安装一组滑轮组6与电缆4连接，测试时 工作人员只需将数据自动采集系统5连接上滑轮组6输出端电缆，利用与电缆4 相连的测量探头2在PVC管口和管内下上下移动。
当测量探头2内磁场强度传感器探测到磁环磁场时，产生电磁信号并通过 电缆4传送至数据自动采集系统5，测得管口固定磁环7及管内不同位置和时间 沉降磁环3所在的相对位置，根据所测得沉降磁环3与固定磁环7的刻度差值数 据同历史数据对比，即可分析得出各地层的沉降值。