一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置

技术领域

本发明涉及基坑监测技术领域，具体涉及一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置。

背景技术

随着城市建设的飞速发展各种建筑拔地而起，人们在利用向上空间的同时也在发掘地下空间的利用价值，高层建筑的建设及地下空间的开拓都离不开基坑的开挖，建筑建设越高，地下空间开拓的越深对基坑围护的压力越大，基坑维护的重点便是基坑的沉降监测，沉降主要成因为泥受压增加，如加建建筑物，泥中水分流出，令泥体积减少，引致下陷，主要发生在污泥、粉粒、粘粒的泥层。另一原因为泥层中包含腐植质，当腐植质被分解，令泥体积减少，引致下陷。因土层结构和土面施力情况不同，不同部份的沉降皆不相同，引致不平均沉降。而常用的基坑监测为利用水准仪读取，或者安装GPS基坑监测网，利用水准仪读取需要消耗大量的人力物力和时间的同时还达不到实时监测的目的；而安装GPS基坑监测网需要在基坑周边安装大量昂贵的GPS接收机，同时还必须占用大量的施工场地，在影响现场施工的同时还往往受制于现场的对空条件，在建设工地附近有大量高层建筑或者高功率的发射塔高压线时GPS基坑监测网将无法使用。

发明内容

本发明提供一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置，以解决现有的监测辅助装置无法用较低的成本快速准确判断基坑沉降是否均匀的问题。

本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置采用如下技术方案：

一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置包括两个固定轴、第一传动部、第二传动部、第三传动部和观测部。两个固定轴的轴线沿前后方向延伸且等高固定在基坑的侧壁。第一传动部包括四个传动轮和环带；四个传动轮形成参考平行四边形，四个传动轮中其中相对的两个传动轮固定于固定轴；环带设置于四个传动轮的外侧。第二传动部和第三传动部分别设置于第一传动部的前后两侧，均包括四个转盘、传动带和相互平行的两个连接杆；每个转盘均与一个传动轮同轴且转动设置，每个连接杆的一端均连接一个转盘，且第二传动部的两个连接杆和第三传动部的两个连接杆铰接；每个传送带设置于四个转盘的外侧，且与四个转盘的外表面静摩擦配合。观测部包括支架、第一指示部和第二指示部；第一指示部包括第一指示针和第一传动件；第二指示部包括第二指示针和第二传动件。支架固定安装于连接杆，第一指示针转动安装于支架，第一传动件配置成将两个传动带的相对移动传递至第一指示针；第二指示针转动安装于支架，第二传动件配置成将环带的转动传递至第二指示针。

进一步地，第一传动件为转环，转环的轴线垂直于连接杆，且处于两个传动带之间，与两个传动带的侧面静摩擦配合，观测部还包括刻度盘，刻度盘设置于转环的外周，且安装于支架；第一指示针设置于转环以随转环转动，第一指示针指向刻度盘的一个刻度值。第二传动件包括第一转轴、第一锥齿轮、第二转轴和第二锥齿轮。第一转轴的轴线沿前后方向延伸且与环带的外表面静摩擦配合，第一转轴的一端转动安装于支架；第一锥齿轮安装于第一转轴的另一端。第二转轴转动安装于转环的内周壁；第二锥齿轮安装于第二转轴的另一端且与第一锥齿轮啮合。第二指示针设置于第二转轴的另一端以随第二转轴转动，第二指示针指向刻度盘的一个刻度值。

进一步地，基坑监测用沉降位移观测辅助装置还包括两个安装轴，四个传动轮中的另外两个传动轮安装于安装轴。

进一步地，固定轴的后端设置有安装钉，固定轴通过安装钉安装于基坑的侧壁。

进一步地，四个传动轮形成的参考平行四边形为菱形。

进一步地，初始状态下第一指示针和第二指示针指向同一方向，且指向刻度盘的零刻度。

本发明的有益效果是：本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置监测基坑不均匀沉降时采用纯机械的方式，更能适应较复杂的工作环境，且成本低廉，能有效的对基坑沉降进行监测且能够重复回收利用。在监测基坑沉降是否均匀时，将基坑竖向方向的变化通过第一传动部的环带、第二传动部和第三传动部中的传动带的相对变化表现出来，环带的转动转动传动传递至第二指示针，第一传动带和第二传动带的相对相对运动传递至第一指示针。通过观察两个指示针的角度变化判断出基坑发生沉降是否均匀，且能够判断基坑不均匀沉降时的倾斜方向和倾斜位置。

进一步地，如若两个指示针都向顺时针方向转动，且第一指示针转动的角度大于第二指示针时，则表示基坑右侧向右下方倾斜或左侧基坑向左上方倾斜。如若第一指示针向逆时针方向转动，第二指示针向顺时针方向转动，则表示右侧基坑向左下方倾斜或左侧基坑向右上方倾斜。如若第一指针顺时针方向转动，第二指示针向逆时针方向转动，则表示右侧基坑想右上方倾斜或左侧基坑向右下方倾斜。如若第一指示针和第二指示针均向逆时针方向转动，则表示右侧基坑向左上方倾斜或左侧基坑向右下方倾斜。同理，当第二指示针指向0刻度，即没有发生转动时则表示基坑没有发生竖向方向的变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的俯视图；

图3为图2中D的放大示意图；

图4为图2中A-A面的剖视图；

图5为图4中E的放大示意图；

图6为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的右侧固定轴向右下方移动时的状态剖视图；

图7为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的第一传动部、第二传动部、第三传动部的爆炸图；

图8为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的右侧固定轴向右下方移动时的第一分解动作的原理图；

图9为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的右侧固定轴向右下方移动时的第二分解动作的原理图；

图10为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的初始状态下第一指示部和第二指示部的状态图；

图11为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的右侧固定轴向右下方移动后第一指示部和第二指示部的状态图；

图12为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的右侧固定轴向左下方移动后第一指示部和第二指示部的状态图；

图13为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的右侧固定轴向右上方移动后第一指示部和第二指示部的状态图；

图14为本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例的右侧固定轴向左上方移动后第一指示部和第二指示部的状态图。

图中：1、固定轴；2、传动轮；3、环带；4、第一传动带；5、第二传动带；6、第一转盘；7、第一连接杆；8、第二转盘；9、第二连接杆；11、安装轴；12、安装钉；13、支架；14、转环；15、第一转轴；16、第二转轴；17、第一锥齿轮；18、第二锥齿轮；19、第一指示针；20、第二指示针；21、刻度盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置的实施例，如图1至图14所示，一种基坑监测用沉降位移观测辅助装置包括两个固定轴1、第一传动部、第二传动部、第三传动部和观测部。两个固定轴1的轴线沿前后方向延伸且等高固定在基坑的侧壁。第一传动部包括四个传动轮2和环带3。四个传动轮2形成参考平行四边形，四个传动轮2中其中相对的两个传动轮2固定于固定轴1。环带3设置于四个传动轮2的外侧。

第二传动部和第三传动部分别设置于第一传动部的前后两侧，均包括四个转盘、传动带和相互平行的两个连接杆。每个转盘均与一个传动轮2同轴且转动设置，每个连接杆的一端均连接一个转盘，且第二传动部的两个连接杆和第三传动部的两个连接杆铰接；每个传送带设置于四个转盘的外侧，且与四个转盘的外表面静摩擦配合。第二传动部的四个转盘为第一转盘6，传动带为第一传动带4，两个连接杆为第一连接杆7。第三传动部的四个转盘为第二转盘8，传动带为第二传动带5，两个连接杆为第二连接杆9。

观测部包括支架13、第一指示部和第二指示部；第一指示部包括第一指示针19和第一传动件；第二指示部包括第二指示针20和第二传动件。支架13固定安装于右侧的第一连接杆7，第一指示针19转动安装于支架13，第一传动件配置成将两个传动带的相对运动传递至第一指示针19。第二指示针20转动安装于支架13，第二传动件配置成将环带3的传动传递至第二指示针20。

在本实施例中，第一传动件为转环14，转环14的轴线垂直于连接杆，且处于两个传动带之间，与两个传动带的侧面静摩擦配合，具体地，转环14处于上侧的两个转盘和右侧的两个转盘之间。观测部还包括刻度盘21，刻度盘21设置于转环14的外周，且安装于支架13。第一指示针19设置于转环14的上表面以随转环14转动，第一指示针19指向刻度盘21的一个刻度值。第二传动件包括第一转轴15、第一锥齿轮17、第二转轴16和第二锥齿轮18。第一转轴15的轴线沿前后方向延伸且与环带3的外表面静摩擦配合，第一转轴15的一端转动安装于支架13；第一锥齿轮17安装于第一转轴15的另一端。第二转轴16的上端转动安装于转环14的内周壁。第二锥齿轮18安装于第二转轴16的下端且与第一锥齿轮17啮合。第二指示针20设置于第二转轴16的上端面以随第二转轴16转动，第二指示针20指向刻度盘21的一个刻度值。

在本实施例中，基坑监测用沉降位移观测辅助装置还包括两个安装轴11，四个传动轮2中的另外两个传动轮2安装于安装轴11。

在本实施例中，固定轴1的后端设置有安装钉12，固定轴1通过安装钉12安装于基坑的侧壁。

在本实施例中，四个传动轮2形成的参考平行四边形为菱形。

在本实施例中，初始状态下第一指示针19和第二指示针20指向同一方向，且指向刻度盘21的0刻度。

在本实施例中，多个传动轮2形成的参考平行四边形为菱形，一个第一连接杆7的两端分别连接左侧的第一转盘6和下侧的第一转盘6，另一个第一连接杆7的两端分别连接右侧的第一转盘6和上侧的第二转盘8。一个第二连接杆9的两端分别连接左侧的第二转盘8和上侧的第二转盘8，另一个第二连接杆9的两端分别连接右侧的第二转盘8和下侧的第二转盘8。

使用时，将基坑监测用沉降位移观测辅助装置的两个固定轴1依次通过安装钉12固定在基坑侧壁的同一高度处，当基坑不均匀沉降时，左右两个固定轴1的相对位置发生变化。

以右侧的固定轴1向右下方移动为例，如图10所示：

当右侧的固定轴1向右下方移动时，可将该固定轴1的运动分解成先竖直向下的第一分解动作和再水平向右的第二分解动作；第一分解动作又可分解为右固定轴1绕左固定轴1顺时针公转的第三分解动作和向右拉伸使第二传动部和第三传动部变形的第四分解动作，由于固定轴1上安装有传动轮2，因此第三分解动作也即右传动轮2绕左传动轮2顺时针公转，第三分解动作促使四个传动轮2外侧的环带相对于四个连接杆沿顺时针方向传动，可参考行星齿轮的动作过程。

第四分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度变小，上下对角的角度变大。左右两侧的一组对角角度变小时，两个第一连接杆7向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第一转盘6绕左侧的固定轴1逆时针转动，右侧的第一转盘6绕右侧的固定轴1逆时针转动，使得第一传动带4逆时针传动；同时，两个第二连接杆9向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第二转盘8绕左侧的固定轴1顺时针转动，右侧的第二转盘8绕右侧固定轴1顺时针转动，使得第二传动带5顺时针传动。

第二分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度进一步变小，上下对角的角度进一步变大，因此第一传动带4进一步逆时针传动，第二传动带5进一步顺时针传动。也就是说第一传动带4与第二传动带5的传动方向相反，带动第一传动带4和第二传动带5之间的转环14转动，转环14上的第一指示针19相对于刻度盘21顺时针转动。

沿环带3的转动方向，处于环带3与传动轮2接触位置处的前侧环带段靠近该传动轮2，后侧环带段远离该传动轮2，因此处于上传动轮2和右传动轮2之间的环带段向远离右侧固定轴1的一侧移动，带动第一转轴15和第一锥齿轮17主视逆时针转动，第一锥齿轮17带动第一锥齿轮17和第二转轴16俯视顺时针转动，进而使得第二指示针20俯视顺时针转动，且小于第一指示针19的转动角度。如图11所示。

以右侧的固定轴1向左下方移动为例：

当右侧的固定轴1左下方移动时，可将该固定轴1的运动分解成先竖直向下的第一分解动作和再水平向左的第二分解动作；第一分解动作又可分解为右固定轴1绕左固定轴1顺时针公转的第三分解动作和向右拉伸使第二传动部和第三传动部变形的第四分解动作，由于固定轴1上安装有传动轮2，因此第三分解动作也即右传动轮2绕左传动轮2顺时针公转，第三分解动作促使四个传动轮2外侧的环带3相对于四个连接杆沿顺时针方向传动，可参考行星齿轮的动作过程。

第四分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度变小，上下对角的角度变大。左右两侧的一组对角角度变小时，两个第一连接杆7向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第一转盘6绕左侧的固定轴1逆时针转动，右侧的第一转盘6绕右侧的固定轴1逆时针转动，使得第一传动带4逆时针传动；同时，两个第二连接杆9向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第二转盘8绕左侧的固定轴1顺时针转动，右侧的第二转盘8绕右侧固定轴1顺时针转动，使得第二传动带5顺时针传动。

第二分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度变大，上下对角的角度变小，因此第一传动带4顺时针传动，第二传动带5逆时针传动。但由于第二分解动作水平向左移动的距离大于第一分解动作的向右拉伸的距离，因此第一传动带4整体仍为顺时针传动，第二传动带5整体仍为逆时针传动，带动第一传动带4和第二传动带5之间的转环14俯视逆时针转动，转环14上的第一指示针19相对于刻度盘21逆时针转动。

沿环带3的转动方向，处于环带3与传动轮2接触位置处的前侧环带段靠近该传动轮2，后侧环带段远离该传动轮2，因此处于上传动轮2和右传动轮2之间的环带段向远离右侧固定轴1的一侧移动，带动第一转轴15和第一锥齿轮17主视逆时针转动，第一锥齿轮17带动第一锥齿轮17和第二转轴16俯视顺时针转动，进而使得第二指示针20相对于刻度盘21顺时针转动。如图12所示。

以右侧的固定轴1向右上方移动为例：

当右侧的固定轴1向上且向右移动时，可将该固定轴1的运动分解成先竖直向上的第一分解动作和再水平向右的第二分解动作；第一分解动作又可分解为右固定轴1绕左固定轴1逆时针公转的第三分解动作和向右拉伸使第二传动部和第三传动部变形的第四分解动作，由于固定轴1上安装有传动轮2，因此第三分解动作也即右传动轮2绕左传动轮2逆时针公转，第三分解动作促使四个传动轮2外侧的环带相对于四个连接杆沿逆时针方向传动，可参考行星齿轮的动作过程。

第四分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度变小，上下对角的角度变大。左右两侧的一组对角角度变小时，两个第一连接杆7向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第一转盘6绕左侧的固定轴1逆时针转动，右侧的第一转盘6绕右侧的固定轴1逆时针转动，使得第一传动带4逆时针传动；同时，两个第二连接杆9向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第二转盘8绕左侧的固定轴1顺时针转动，右侧的第二转盘8绕右侧固定轴1顺时针转动，使得第二传动带5顺时针传动。

第二分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度进一步变小，上下对角的角度进一步变大，因此第一传动带4进一步逆时针传动，第二传动带5进一步顺时针传动。也就是说第一传动带4与第二传动带5的传动方向相反，带动第一传动带4和第二传动带5之间的转环14转动，转环14上的第一指示针19相对于刻度盘21顺时针转动。

沿环带的转动方向，处于环带与传动轮2接触位置处的前侧环带段靠近该传动轮2，后侧环带段远离该传动轮2，因此处于上传动轮2和右传动轮2之间的环带段向靠近右侧固定轴1的一侧移动，带动第一转轴15和第一锥齿轮17主视顺时针转动，第一锥齿轮17带动第一锥齿轮17和第二转轴16俯视逆时针转动，进而使得第二指示针20俯视逆时针转动。如图13所示。

以右侧的固定轴1向左上方移动为例：

当右侧的固定轴1向上且向左移动时，可将该固定轴1的运动分解成先竖直向上的第一分解动作和再水平向左的第二分解动作；第一分解动作又可分解为右固定轴1绕左固定轴1逆时针公转的第三分解动作和向右拉伸使第二传动部和第三传动部变形的第四分解动作，由于固定轴1上安装有传动轮2，因此第三分解动作也即右传动轮2绕左传动轮2逆时针公转，第三分解动作促使四个传动轮2外侧的环带相对于四个连接杆沿逆时针方向传动，可参考行星齿轮的动作过程。

第四分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度变小，上下对角的角度变大。左右两侧的一组对角角度变小时，两个第一连接杆7向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第一转盘6绕左侧的固定轴1逆时针转动，右侧的第一转盘6绕右侧的固定轴1逆时针转动，使得第一传动带4逆时针传动；同时，两个第二连接杆9向左右两个对角的对角线靠近，因此左侧的第二转盘8绕左侧的固定轴1顺时针转动，右侧的第二转盘8绕右侧固定轴1顺时针转动，使得第二传动带5顺时针传动。

第二分解动作使得参考菱形的左右两对角处的角度变大，上下对角的角度变小，因此第一传动带4顺时针传动，第二传动带5逆时针传动。但由于第二分解动作水平向左移动的距离大于第一分解动作的向右拉伸的距离，因此第一传动带4整体仍为顺时针传动，第二传动带5整体仍为逆时针传动，带动第一传动带4和第二传动带5之间的转环14俯视逆时针转动，转环14上的第一指示针19相对于刻度盘21逆时针转动。

沿环带3的转动方向，处于环带3与传动轮2接触位置处的前侧环带段靠近该传动轮2，后侧环带段远离该传动轮2，因此处于上传动轮2和右传动轮2之间的环带段向靠近右侧固定轴1的一侧移动，带动第一转轴15和第一锥齿轮17主视顺时针转动，第一锥齿轮17带动第一锥齿轮17和第二转轴16俯视逆时针转动，进而使得第二指示针20俯视逆时针转动。如图14所示。

同理，如果以右侧的固定轴为参考，左侧的固定轴位置发生变化时与相应的上述过程两个指针的变化一致，具体地，右侧的固定轴向右下方移动时与左侧的固定轴向左上方移动一致；右侧的固定轴向左下方移动时与左侧的固定轴向右上方移动一致；右侧的固定轴向右上方移动时与左侧的固定轴向左下方移动一致；右侧的固定轴向左上方移动时与左侧的固定轴向右下方移动一致。

观测时，观察第一指示针19和第二指示针20的状态，如若两个指示针都向顺时针方向转动，且第一指示针19转动的角度大于第二指示针20时，则表示基坑右侧向右下方倾斜或左侧基坑向左上方倾斜。如若第一指示针19向逆时针方向转动，第二指示针20向顺时针方向转动，则表示右侧基坑向左下方倾斜或左侧基坑向右上方倾斜。如若第一指针顺时针方向转动，第二指示针20向逆时针方向转动，则表示右侧基坑想右上方倾斜或左侧基坑向右下方倾斜。如若第一指示针19和第二指示针20均向逆时针方向转动，则表示右侧基坑向左上方倾斜或左侧基坑向右下方倾斜。同理，当第二指示针20指向0刻度，没有发生转动时时则表示基坑没有发生竖向方向的变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。