基坑支护的锚索应力自动化监测装置

技术领域

本发明涉及基坑监测领域，更具体地说，涉及基坑支护的锚索应力自动化监测装置。

背景技术

锚索作为一种常见的支护结构，被广泛应用于边坡、基坑等工程建设领域，其工作原理主要是将多股扭成一体的钢绞线插入到钻孔中，底端固定在滑体深部的稳定部位，顶部固定在岩土体外部，通过钢绞线的抗剪和抗拉作用阻止滑体发生位移；现有的大型基坑或者深基坑通常会在基坑支护结构内设置用于监测支护结构的形变量和位移量的监测设备，以此监测设备对基坑的安全性进行评估和监测，以便于施工人员及时发现基坑内存在的安全隐患，并且立即采取相应措施和制定相关处理方案，避免安全事故的发生。

授权公告号：CN113482068A的中国专利公开了基坑支护的锚索应力自动化监测系统，通过设置垫板从而使得测量锚索的张拉力时，锚索计不易发生偏位，提高测量数据的精准度，减小测量误差。

上述专利虽然可以提高测量数据的精准度，但是由于垫板的角度无法进行调整，每次在使用装置时，都需要重新制作垫脚，给装置的使用带来了极大的不便。

为此，提出基坑支护的锚索应力自动化监测装置。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供基坑支护的锚索应力自动化监测装置，可以实现第一螺纹杆、滑块、支撑杆的相互配合，可以对支撑板进行调节，进而可以使支撑板与锚索垂直。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

基坑支护的锚索应力自动化监测装置，包括，基坑边坡与基座；基坑边坡内插设有锚索，基坑边坡的侧壁上固定安装有支护体，支护体的侧壁上开设有通孔，且锚索穿过通孔，支护体的侧壁上可拆卸安装有安装板，安装板的侧壁上铰接有支撑板，安装板与支撑板的侧壁上分别开设有第一连通口与第二连通口，且锚索穿过第一连通口与第二连通口，锚索上安装有穿心式千斤顶和与穿心式千斤顶配合的测力器，且测力器远离穿心式千斤顶的一侧与支撑板贴合；支撑板侧壁上铰接有支撑杆，安装板的侧壁上开设有第一滑槽，第一滑槽内滑动安装有滑块，且支撑杆远离支撑板的一端与滑块铰接；安装板的顶壁上转动插设有第一螺纹杆，且第一螺纹杆穿过第一滑槽，且滑块螺纹套设在第一螺纹杆上，安装板内嵌设有限位盘，且限位盘与第一螺纹杆固定连接，且限位盘与安装板转动配合。

进一步的，安装板上开设有第一安装槽，第一螺纹杆上固定套设有与第一安装槽配合的棘轮，安装板的侧壁上活动插设有与棘轮配合的T型的插杆，安装板的侧壁上嵌设有第一弹簧，且第一弹簧远离安装板一端与插杆固定连接。

进一步的，安装板上开设有储存槽，且储存槽内装有润滑油，储存槽的侧壁上插设有排液管，排液管位于储存槽的一端固定安装有压力阀，且排液管远离压力阀的一端延伸至第一螺纹杆表面，安装板上设有与储存槽配合的供气机构。

进一步的，供气机构包括固定安装在第一安装槽顶壁上的气筒，气筒内滑动安装有活塞板，活塞板的顶壁与气筒之间固定安装有第二弹簧，活塞板的底壁上固定安装有推杆，棘轮的顶壁上固定安装有半圆形的凸块，气筒的顶壁上插设有与外界连通的进气阀，气筒的侧壁上插设有排气阀，排气阀的输出端上固定安装有与储存槽连通的排气管。

进一步的，基座的顶壁上固定安装有支架，支架上设有固定杆，固定杆远离支架的一端固定安装有开设有第二安装槽，第二安装槽转动安装有夹持杆，夹持杆远离固定杆的一端固定安装有夹持板，固定杆上设有与夹持杆配合的固定机构。

进一步的，固定机构包括开设在固定杆侧壁上的固定槽，夹持杆的侧壁上开设有与固定槽连通的第三安装槽，且第三安装槽为矩形，第三安装槽内滑动安装有第一转杆，第一转杆与第三安装槽之间固定安装有第三弹簧，第一转杆远离第三弹簧的一侧固定安装有与固定槽配合的第一齿轮。

进一步的，固定杆包括第一连动杆，第一连动杆靠近夹持杆一侧的侧壁上开设有第二滑槽，第二滑槽内滑动安装有第二连动杆，第一连动杆远离第二连动杆一侧的侧壁上开设有第一螺纹孔，第一螺纹孔内螺纹安装有第二螺纹杆，第二连动杆内转动嵌设有连接盘，且连接盘远离夹持杆一侧的侧壁与第二螺纹杆固定连接。

进一步的，支架靠近夹持杆一侧的侧壁上开设有第三滑槽，且固定杆与第三滑槽滑动配合，支架上开设有空腔，空腔的底壁上转动安装有延伸至第三滑槽顶壁的第三螺纹杆，且第一连动杆螺纹安装在第三螺纹杆上，第三螺纹杆上套设有第一锥齿轮，空腔的侧壁上插设有延伸至外界的第二转杆，第二转杆靠近空腔的一端固定安装有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮。

进一步的，棘轮的底壁与第一安装槽之间固定安装有发条。

进一步的，第一螺纹杆、第二螺纹杆、第二转杆上均固定安装有转板。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)通过支撑板、支撑杆、滑块、第一螺纹杆的相互配合，在转动第一转杆的过程中，第一转杆带动滑块沿着第一滑槽移动，然后滑块移动的过程中通过支撑杆带动支撑板围绕铰接点转动，支撑板在转动的过程中逐渐与锚索垂直，无需根据基坑边坡与锚索之间的角度重新制作支撑板，提高了装置的便捷性。

(2)通过设置储存槽，在棘轮转动的过程中带动凸块转动，凸块转动的过程中逐渐与推杆接触并推动推杆移动，推杆移动的过程中带动活塞板移动，然后气筒内的气体通过排气阀、排气管、流向储存槽，然后储存槽内压强增大，在压强的作用下润滑油通过压力阀、排气管流向第一螺纹杆，进而降低了第一螺纹杆与滑块之间的摩擦力，起到了确保滑块正常移动的作用。

(3)通过设置夹持板，向外拉动第一齿轮，当第一齿轮与固定槽脱离接触后，转动夹持板并使夹持板与穿心式千斤顶贴合，当夹持板与穿心式千斤顶贴合后，第三弹簧伸展并带动第一齿轮复位再次插入固定槽，然后在固定槽的作用下第一齿轮被固定，即此时夹持板被固定，然后在夹持板的作用下穿心式千斤顶被固定，进而有效防止在大型车辆经过的过程中带动地面抖动导致穿心式千斤顶偏移影响监测数据，起到了提高检测数据的准确性的作用。

(4)通过设置第二螺纹杆，在第二螺纹杆转动的过程中通过连接盘带动第二连动杆沿着第二滑槽移动，第二连动杆移动的过程中通过夹持杆带动夹持板移动，夹持板移动的过程中逐渐与穿心式千斤顶贴合，从而可以使夹持板可以适用于任意尺寸的穿心式千斤顶，起到了提高夹持板适用范围的作用。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明图1中B处放大图；

图3为本发明安装板的剖视图；

图4为本发明图3中C处放大图；

图5为本发明安装板、支撑板、支撑杆的组合图；

图6为本发明第二连动杆与夹持杆的组合剖视图；

图7为本发明固定杆的剖视图；

图8为本发明支架与固定杆的组合剖视图；

图9为本发明插杆、第一弹簧的组合图；

图10为本发明第二连动杆的局部剖视图。

图中标号说明：

1、基坑边坡；2、基座；3、锚索；4、支护体；5、安装板；6、支撑板；7、穿心式千斤顶；8、测力器；9、支撑杆；10、第一滑槽；11、滑块；12、第一螺纹杆；13、限位盘；14、第一安装槽；15、棘轮；16、插杆；17、第一弹簧；18、储存槽；19、压力阀；20、排液管；21、气筒；22、活塞板；23、第二弹簧；24、推杆；25、凸块；26、进气阀；27、排气阀；28、排气管；29、支架；30、固定杆；3001、第一连动杆；3002、第二连动杆；31、第二滑槽；32、夹持杆；33、夹持板；34、固定槽；35、第三安装槽；36、第一转杆；37、第三弹簧；38、第一齿轮；39、发条；40、转板；41、第二螺纹杆；42、连接盘；43、第三滑槽；44、空腔；45、第三螺纹杆；46、第一锥齿轮；47、第二锥齿轮；48、第二转杆；49、第二安装槽。

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。

实施例1：

请参阅图1至图10，基坑支护的锚索应力自动化监测装置，包括：基坑边坡1与基座2；

基坑边坡1上插设有锚索3，基坑边坡1的侧壁上固定安装有支护体4，支护体4的侧壁上开设有通孔，且锚索3穿过通孔，支护体4的侧壁上可拆卸安装有安装板5，安装板5的侧壁上铰接有支撑板6，安装板5与支撑板6的侧壁上分别开设有第一连通口与第二连通口，且锚索3穿过第一连通口与第二连通口，锚索3上安装有穿心式千斤顶7和与穿心式千斤顶7配合的测力器8，且测力器8远离穿心式千斤顶7的一侧与支撑板6贴合；支撑板6的侧壁上铰接有支撑杆9，安装板5的侧壁上开设有第一滑槽10，第一滑槽10内滑动安装有滑块11，且支撑杆9远离支撑板6的一端与滑块11铰接；安装板5的顶壁上转动插设有第一螺纹杆12，且第一螺纹杆12穿过第一滑槽10，且滑块11螺纹套设在第一螺纹杆12上，安装板5内嵌设有限位盘13，且限位盘13与第一螺纹杆12固定连接，且限位盘13与安装板5转动配合。

使用时先将安装板5安装在基坑边坡1的侧壁上，然后将锚索3穿过第一连通口与第二连通口，然后将测力器8安装锚索3上，当测力器8的侧壁与支撑板6贴合后，将穿心式千斤顶7安装在锚索3上，当穿心式千斤顶7的侧壁与测力器8贴合后，启动穿心式千斤顶7，然后穿心式千斤顶7对锚索3施加背离锚索3方向的拉力，同时锚索3对穿心式千斤顶7施加与拉力等大反向的反作用力，然后在反作用力的作用下，穿心式千斤顶7对测力器8施加与反作用力大小相同的压力，在压力的作用下测力器8开始显示读数，起到了自动检测锚索3应力变化的作用。

当锚索3穿过第二连通口后，可以转动第一螺纹杆12，由于滑块11侧壁与第一滑槽10贴合，所以滑块11无法转动，然后第一螺纹杆12转动的过程中带动滑块11沿着第一滑槽10移动，滑块11移动的过程中带动支撑杆9绕着铰接点转动，然后支撑杆9转动的过程中带动支撑板6绕着铰接点转动，支撑板6转动的过程中逐渐与锚索3垂直，无需根据基坑边坡1与锚索3之间的角度重新制作支撑板6，起到了提高装置使用的便捷性。

如图4、图9所示，安装板5上开设有第一安装槽14，第一螺纹杆12上固定套设有与第一安装槽14配合的棘轮15，安装板5的侧壁上活动插设有与棘轮15配合的T型的插杆16，安装板5的侧壁上嵌设有第一弹簧17，且第一弹簧17远离安装板5一端与插杆16固定连接。

通过采用上述技术方案，初始状态，第一弹簧17处于自由伸展状态，在第一螺纹杆12转动的过程中带动棘轮15转动，棘轮15转动的过程中棘轮15的齿轮逐渐与插杆16接触，并推动插杆16移动，此时第一弹簧17被拉伸并具有复原的趋势，当插杆16与棘轮15的齿轮脱离接触后，第一弹簧17收缩并带动插杆16复位，此时插杆16再次插入棘轮15的齿槽内，然后在插杆16的作用下棘轮15无法转动，然后在棘轮15的作用下第一螺纹杆12无法转动，即滑块11无法移动，由于施工现场泵车与渣土车比较多，且泵车与渣土车荷载比较大，可能会带动安装板5抖动，同时由于支撑板6会对支撑杆9施加压力，然后在压力的作用下支撑杆9对滑块11施加压力，然后在压力与抖动的作用下可能会导致第一螺纹杆12转动，在第一螺纹杆12转动的过程中会带动滑块11移动，进而影响测力器8的读数，因此在插杆16与棘轮15的作用下，可以起到提高锚索3应力监测的准确性的作用。

如图4所示，安装板5上开设有储存槽18，且储存槽18内装有润滑油，储存槽18的侧壁上插设有排液管20，排液管20位于储存槽18的一端固定安装有压力阀19，且排液管20远离压力阀19的一端延伸至第一螺纹杆12表面，安装板5上设有与储存槽18配合的供气机构。

通过采用上述技术方案，供气机构包括固定安装在第一安装槽14顶壁上的气筒21，气筒21内滑动安装有活塞板22，活塞板22的顶壁与气筒21之间固定安装有第二弹簧23，活塞板22的底壁上固定安装有推杆24，棘轮15的顶壁上固定安装有半圆形的凸块25，气筒21的顶壁上插设有与外界连通的进气阀26，气筒21的侧壁上插设有排气阀27，排气阀27的输出端上固定安装有与储存槽18连通的排气管28。

初始状态，第二弹簧23处于自由伸展状态，在棘轮15转动的过程中带动凸块25转动，凸块25转动的过程中逐渐与推杆24接触，然后在凸块25弧面的作用下推动推杆24向上移动，推杆24移动的过程中带动活塞板22移动，此时第二弹簧23被挤压并具有复原的趋势，然后活塞板22移动的过程中气筒21内压强增大，在压强的作用下气体通过排气阀27、排气管28流向储存槽18，然后储存槽18压强增大，在压强的作用下储存槽18内的润滑油通过压力阀19、排液管20流向第一螺纹杆12表面，然后润滑油在重力的作用下沿着第一螺纹杆12向下流动，润滑油向下流动的过程中粘附棘轮15表面，进而减小棘轮15与插杆16之间的摩擦力，起到了降低棘轮15与插杆16磨损程度的作用；同时在润滑油沿着第一螺纹杆12移动的过程中逐渐流动到第一螺纹杆12与滑块11之间的缝隙，进而降低了第一螺纹杆12与滑块11之间的摩擦力，起到了确保滑块11正常移动的作用。

如图2、图6、图10所示，基座2的顶壁上固定安装有支架29，支架29上设有固定杆30，固定杆30远离支架29的一端固定安装有开设有第二安装槽49，第二安装槽49转动安装有夹持杆32，夹持杆32远离固定杆30的一端固定安装有夹持板33，固定杆30上设有与夹持杆32配合的固定机构。

固定机构包括开设在固定杆30侧壁上的固定槽34，夹持杆32的侧壁上开设有与固定槽34连通的第三安装槽35，且第三安装槽35为矩形，第三安装槽35内滑动安装有第一转杆36，第一转杆36与第三安装槽35之间固定安装有第三弹簧37，第一转杆36远离第三弹簧37的一侧固定安装有与固定槽34配合的第一齿轮38。

通过采用上述技术方案，初始状态，第三弹簧37处于自由伸展状态，由于穿心式千斤顶7与锚索3同轴，所以穿心式千斤顶7需要与支撑板6垂直，而且由于夹持板33与基座2平行，当锚索3与基座2不平行时，夹持板33与穿心式千斤顶7不垂直，此时可以拉动第一齿轮38并使第一齿轮38与固定槽34脱离接触，然后转动夹持杆32，夹持杆32转动的过程中带动夹持板33转动，夹持板33转动的过程中逐渐与穿心式千斤顶7贴合，当夹持板33与穿心式千斤顶7贴合后，第三弹簧37收缩并带动第一齿轮38复位，第一齿轮38复位的过程中逐渐插入固定槽34，此时在固定槽34的作用下第一齿轮38无法转动，进而可以使夹持杆32无法转动，即此时夹持板33无法移动，然后在夹持板33的作用下穿心式千斤顶7无法移动，进而可以对穿心式千斤顶7进行固定，有效防止在大型车辆经过的过程中带动地面抖动导致穿心式千斤顶7偏移影响监测数据，起到了提高检测数据的准确性的作用。

如图7所示，固定杆30包括第一连动杆3001，第一连动杆3001靠近夹持杆32一侧的侧壁上开设有第二滑槽31，第二滑槽31内滑动安装有第二连动杆3002，第一连动杆3001远离第二连动杆3002一侧的侧壁上开设有第一螺纹孔，第一螺纹孔内螺纹安装有第二螺纹杆41，第二连动杆3002内转动嵌设有连接盘42，且连接盘42远离夹持杆32一侧的侧壁与第二螺纹杆41固定连接。

通过采用上述技术方案，当穿心式千斤顶7较细或者较粗时，可以转动第二螺纹杆41，然后第二螺纹杆41沿着第一螺纹孔开始移动，第二螺纹杆41移动的过程中通过连接盘42带动第二连动杆3002沿着第二滑槽31移动，第二连动杆3002移动的过程中通过夹持杆32带动夹持板33移动，夹持板33移动的过程中逐渐与穿心式千斤顶7贴合，从而可以使夹持板33可以适用于任意尺寸的穿心式千斤顶7，起到了提高装置的适用范围的作用。

如图8所示，支架29靠近夹持杆32一侧的侧壁上开设有第三滑槽43，且固定杆30与第三滑槽43滑动配合，支架29上开设有空腔44，空腔44的底壁上转动安装有延伸至第三滑槽43顶壁的第三螺纹杆45，且第一连动杆3001螺纹安装在第三螺纹杆45上，第三螺纹杆45上套设有第一锥齿轮46，空腔44的侧壁上插设有延伸至外界的第二转杆48，第二转杆48靠近空腔44的一端固定安装有与第一锥齿轮46啮合的第二锥齿轮47。

通过采用上述技术方案，当穿心式千斤顶7位置比较高时，可以转动第二转杆48，第二转杆48转动的过程中通过第二锥齿轮47、第一锥齿轮46带动第三螺纹杆45转动，在第三螺纹杆45转动的过程中带动第一连动杆3001向上移动，然后第一连动杆3001通过第二连动杆3002、夹持杆32带动夹持板33向上移动，在夹持板33向上移动的过程中逐渐与穿心式千斤顶7接触，通过第二转杆48、第二锥齿轮47、第一锥齿轮46、第三螺纹杆45、第一连动杆3001、第二连动杆3002、夹持杆32的相互配合，起到了便于对夹持板33的高度进行调节作用。

如图4所示，棘轮15的底壁与第一安装槽14之间固定安装有发条39。

通过采用上述技术方案，在棘轮15转动的过程中，发条39开始蓄力并具有复原的趋势，当装置使用结束后，所以使用人员可以向外拉动插杆16，当插杆16与棘轮15脱离接触后，发条39复位并带动棘轮15转动，棘轮15转动的过程中带动第一螺纹杆12转动，第一螺纹杆12转动的过程中带动滑块11复位，然后滑块11复位的过程中通过支撑杆9带动支撑杆9复位，支撑板6复位的过程中逐渐与安装板5贴合，无需使用人员转动第一螺纹杆12对支撑板6复位，起到了降低使用人员工作强度的作用。

如图1、图3、图7所示，第一螺纹杆12、第二螺纹杆41、第二转杆48上均固定安装有转板40。

通过采用上述技术方案，在转动第一螺纹杆12、第二螺纹杆41、第二转杆48时，通过设置转板40，使用人员可以转动所对应的转板40带动所对应的第一螺纹杆12、第二螺纹杆41、第二转杆48转动，起到了便于使用人员转动第一螺纹杆12、第二螺纹杆41、第二转杆48的作用。

使用方法：当锚索3穿过第二连通口后，可以转动第一螺纹杆12，由于滑块11侧壁与第一滑槽10贴合，所以滑块11无法转动，然后第一螺纹杆12转动的过程中带动滑块11沿着第一滑槽10移动，滑块11移动的过程中带动支撑杆9绕着铰接点转动，然后支撑杆9转动的过程中带动支撑板6绕着铰接点转动，支撑板6转动的过程中逐渐与锚索3垂直；以及通过插杆16、第一弹簧17、棘轮15的相互配合对第一螺纹杆12进行固定；在棘轮15转动的过程中带动凸块25转动，凸块25转动的过程中逐渐与推杆24接触，然后在凸块25弧面的作用下推动推杆24向上移动，推杆24移动的过程中带动活塞板22移动，此时第二弹簧23被挤压并具有复原的趋势，然后活塞板22移动的过程中气筒21内压强增大，在压强的作用下气体通过排气阀27、排气管28流向储存槽18，然后储存槽18压强增大，在压强的作用下储存槽18内的润滑油通过压力阀19、排液管20流向第一螺纹杆12表面，然后润滑油在重力的作用下沿着第一螺纹杆12向下流动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。