一种实时监测钢板桩围护结构变形的装置技术领域
本发明属于工程设计领域，特别涉及一种监测钢板桩围护结构变形的装置。
背景技术
在深基坑的开挖和围护工程中，钢板桩由于强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果
好，可重复利用的优点，在深基坑中广泛应用。深基坑钢板桩围护结构通常有多道支撑，在
支撑钢管处钢板桩变形相对较小，但在上下两道支撑钢管之间的钢板桩变形较大，容易出
现“鼓肚子”的现象，出现漏水，严重时导致钢板桩围护结构整体失稳倒塌，造成工程事故，
给施工人员的人身安全带来威胁。
发明内容
本发明设计了一种能够实时监测钢板桩围护结构变形的全新装置，具有安装方
便，读数精度高，可重复使用，成本低，自动报警的优点，真正解决了钢板桩变形过大不能及
时发现的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：一种实时监测钢板桩围护结构变形的装置，
包括连接钢板桩的上下平行支撑钢管，在上支撑钢管的下方设有定滑轮装置；所述定滑轮
装置包括定滑轮Ⅰ和定滑轮Ⅱ，其中定滑轮Ⅰ安装在上支撑钢管的下方，定滑轮Ⅱ安装在上
支撑钢管的下方中间位置，定滑轮Ⅰ和定滑轮Ⅱ之间通过钢丝绳连接；绕过定滑轮Ⅱ的钢丝
绳下方连接吊锤，吊锤放在一百分表上，百分表连接数显表，数显表放置于焊接在上支撑钢
管下方的承托上；在上下平行支撑钢管之间的钢板桩上焊接一钢筋，绕过定滑轮Ⅰ的钢丝绳
固定在钢筋上。
优选的，所述数显表具有自动报警功能。
优选的，所述百分表安装在磁力表架上，磁力表架吸附在承托上。
优选的，所述钢筋焊接在上下平行支撑钢管之间的钢板桩的中间位置。
本发明的工作过程大致如下：当钢板桩变形时，钢筋随钢板桩移动，钢丝绳也会随
之滑动，从而带动吊锤上移或下移，吊锤移动的距离即为定滑轮Ⅰ和钢筋之间钢丝绳的变化
量，吊锤移动的距离通过百分表感知，其数值通过与百分表连接的数显表显示出来，此数值
间接的反映了钢板桩的变形量，与钢板桩变形量存在一一对应的关系，当此数值超过数显
表内设置的上限阈值时，数显表报警，提醒施工人员。
本发明的有益效果为：
一、能够实时对钢板桩进行监测，保证了施工的安全。
二、具有变形过大自动报警功能，安全可靠。
三、监测精度高，百分表测量精度0.01mm，误差小。
四、结构简单，成本低，适于普遍推广，可循环使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明钢板桩变形的结构示意图。
图3为本发明变形监测原理图。
图中，1定滑轮Ⅰ，2钢丝绳，3吊锤，4磁力表架，5百分表，6数显表，7承托，8定滑轮
Ⅱ，9钢筋，10支撑钢管，11钢板桩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。该实施例监测
钢板桩围护结构变形的装置为一定滑轮装置，该定滑轮装置包括定滑轮Ⅰ1和定滑轮Ⅱ8，在
上支撑钢管10的下方安装此定滑轮装置，具体的为：将定滑轮Ⅰ1安装在上支撑钢管10的下
方，定滑轮Ⅱ8安装在上支撑钢管10下方的中间位置；定滑轮Ⅰ1和定滑轮Ⅱ8之间通过钢丝
绳2连接；绕过定滑轮Ⅱ8的钢丝绳2下方连接吊锤3，吊锤3下方放置一百分表5，吊锤3放在
百分表5上，百分表5连接数显表6；在上支撑钢管10的下方焊接一承托7，将数显表6放置于
承托7上。在上下平行支撑钢管10之间的钢板桩11上焊接一钢筋，绕过定滑轮Ⅰ1的钢丝绳2
固定在钢筋9上。
考虑到上下两道平行的支撑钢管10之间两侧对称的钢板桩11变形可能会不一致，
因此可在两侧钢板桩11上都安装上此定滑轮装置，这也在本发明的保护范围内。优选的，钢
筋9焊接在上下平行支撑钢管10之间的钢板桩11的中间位置，因为钢板桩11的中间位置最
易变形，变形量也最大，因此本实施例优选在此点进行监测，当然也可以选在其他点，均在
本发明的保护范围内。
作为优选方案，本实施例的百分表5安装在一专门的磁力表架4上，磁力表架4吸附
在承托7上。安装在磁力表架4上的百分表5，高度和角度均可以进行调节。作为优选，本实施
例的数显表6具有自动报警功能，数显表6内可以设置对应钢板桩11最大变形量的上限阈
值，超过此上限阈值数显表6自动报警，数显表电源为220V交流电或10V直流电源均可以。
下面具体阐述本实施例装置的监测原理和数显表6上限阈值的设定原理：附图1为
钢板桩11未变形的结构示意图，附图2为钢板桩11变形后的结构示意图，假设钢板桩11向内
变形，变形前定滑轮Ⅰ1和钢筋9之间钢丝绳2的长度用L1表示，变形前定滑轮Ⅰ1和钢筋9之间
的钢丝绳2与水平方向的夹角用∠B表示；当钢板桩11向内变形后，安装在钢板桩11上的钢
筋9也会随之向内移动，假设钢筋9变形前位于B点，变形后位于C点，A点为定滑轮Ⅰ1所在点，
变形后定滑轮Ⅰ1和钢筋9之间钢丝绳2的长度用L2表示，变形前后定滑轮Ⅰ1和钢筋9之间钢
丝绳2的变化量用![]()
表示，![]()
，![]()
由百分表5感知，数值通过数显表6显示，具体
为：当钢板桩11变形后，钢丝绳2会随着钢筋9向内移动而滑动，因此连接在钢丝绳2上的吊
锤3也会向下移动，吊锤3向下移动的距离即为定滑轮Ⅰ1和钢筋9之间钢丝绳2的变化量![]()
，
此值通过吊锤3下方的百分表5感知，然后通过与百分表5连接的数显表6显示出来；定滑轮Ⅰ
1和钢筋9之间的垂直距离用H表示；钢板桩11的变形量为钢筋9移动的距离即B点和C点之间
的距离，用D表示，假设D为钢板桩11变形量的极限值，此极限值为现有规范给出的规定值，
为已知值，当钢板桩11变形量达到极限值时，其对应的钢丝绳2长度的变化量![]()
即为数显
表6设置的上限阈值，用![]()
表示，由附图3可知：
![]()
，可得![]()
，其中H、L1为已知量，可通过测量得出，因此夹角∠B
可通过计算得出。
在△ABC中，根据三角形余弦定理，
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，
![]()
，
![]()
，式中，H、L1测量可知，D为现有规范给出的已
知值，∠B由计算得知，由此可得出数显表6内设置的上限阈值，将此值输入数显表6内，当
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超过![]()
值时，数显表6就发出报警声，提醒施工人员围护结构已变形过大，需要进行加
固处理，以保证施工安全。本实施例中，将钢板桩11变形量转化为可随时显示的钢丝绳2变
化量，安全可靠。
本实施例的有益效果为：
一、能够实时对钢板桩11进行监测，保证了施工的安全。
二、具有变形过大自动报警功能，安全可靠。
三、监测精度高，百分表测量精度0.01mm，误差小。
四、结构简单，成本低，适于普遍推广，可循环使用。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人
员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。