专利名称：大型建筑基础相对沉降观测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑工程领域，具体涉及一种大型建筑基础相对沉降观测方法及 建筑基础相对沉降观测装置。
背景技术：
随着工业与民用建筑业的发展，各种复杂而大型的工程建筑物日益增多，工程建 筑物的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于建筑物的地基施加了一定的压力，这就必然 会引起地基及周围地层的变形。为了保证建(构)筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安 全性，并为以后的观测维护及修复施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建(构)筑物沉 降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定，高层建筑物、高耸构筑物、重要古建 筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑 物施工过程中，应用沉降观测加强过程监控，指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现 不均勻沉降，及时反馈信息，为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料，避免因沉降原因造 成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。以往通过设立沉降观测点来观测，往往因基准点的变化、观测点被破坏、没有专人 负责等原因，不能及时发现沉降的发生，直到给生产或生命带来巨大的生命财产损失后，才 引起重视，花大钱处理后事，而且处理起来极为棘手。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种性能准确可靠、使用维护简单且显示方 式直观明了的沉降观测装置，还提供了应用该装置进行建筑沉降观测的方法。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种大型建筑基础相对沉降观测装置，包括预埋件、传导机构、信号指示机构，所 述传导机构包括伸缩式转杆、传动齿轮组和竖直设置的护管、刚性连杆，所述传动齿轮组包 括相互啮合的小齿轮、大齿轮及其对应的转轴与轴座，所述刚性连杆自由地滑动安装于该 护管中，其一端与所述预埋件固定连接，另一端则与所述伸缩式转杆的一端活动铰接，该伸 缩式转杆与所述小齿轮相对应的转轴相垂直且其另一端固定在该转轴上，所述信号指示机 构包括激光指示器和与其相对应的投射屏，该激光指示器安装在所述大齿轮对应的径向位 置上。所述大齿轮的半径为小齿轮半径的整数倍。另一种大型建筑基础相对沉降观测装置，包括预埋件、传导机构、信号指示机构， 所述传导机构包括伸缩式转杆、传动齿轮及对应的转轴与轴座及竖直设置的护管、刚性连 杆，所述刚性连杆自由地滑动安装于该护管中，其一端与所述预埋件固定连接，另一端则与 所述伸缩式转杆的一端活动铰接，该伸缩式转杆与所述传动齿轮相对应的转轴相垂直且其 另一端固定在该转轴上，所述信号指示机构包括激光指示器和与其相对应的投射屏，该激 光指示器安装在所述传动齿轮对应的径向位置上。[0009]再一种大型建筑基础相对沉降观测装置，包括预埋件、传导机构、信号指示机构， 所述传导机构包括伸缩式转杆、转轴及轴座及竖直设置的护管、刚性连杆，所述刚性连杆自 由地滑动安装于该护管中，其一端与所述预埋件固定连接，另一端则与所述伸缩式转杆的 一端活动铰接，该伸缩式转杆与转轴相垂直且其另一端固定在该转轴上，所述信号指示机 构包括激光指示器和与其相对应的投射屏，该激光指示器安装在所述转轴的径向位置上。上述大型建筑基础相对沉降观测装置还可设置电信号处理显示机构，其包括依次 连接的电位器、模数转换单元、运算单元、数模转换单元、数据发送/显示单元，所述电位器 安装所述转轴一端，用于采集沉降量数据。 所述投射屏上标示有刻度。利用上述沉降观测装置进行大型建筑基础相对沉降观测的方法如下(1)在每隔2 3根桩基所在位置的近处布设沉降观测点；(2)基础施工的后期阶段，打承台前，将上述沉降观测装置中的预埋件预埋固定在 建筑工程中的轻载夯基中；(3)在预埋件正上方埋设垂直连通地面的护管，护管内安装所述刚性连杆，所述传 导机构的轴座和信号指示机构对应地就近”安装于重荷载桩基承台架构之上；(4)所述预埋件随轻载夯基下沉，相对于附近重载桩基承台架构所产生的沉降变 量经传导机构传递给信号指示机构，由其显示沉降量，或者由其显示信号计算或推算出相 应的沉降量。本实用新型具有积极有益的效果1.可以使人们及时、准确的检测到建筑物的沉降量，其性能可靠，使用维护简单；2.沉降量显示方式直观明了，观测操作方法简单；3.通过不同的变形，可以分别实现大型建筑沉降、大提侧弯沉降、山体滑动的测 量，加设电信号处理显示机构后，可定期完成文件的打包、储存、发送，可使专业人员长期对 这些被测土木工程的沉降量进行及时准确的检测。

图1为一种大型建筑工程沉降观测装置的结构示意图；图2为一种大型建筑工程沉降观测装置的俯视图；图3为另一种大型建筑工程沉降观测装置的俯视图；图4为一种大型建筑工程沉降观测装置的电信号处理原理方框图。图中1为预埋件，2为刚性连杆，3为护管，4为伸缩式转杆，5为小齿轮，6为大齿 轮，7为激光笔，8为投射屏，9、13、14、15为转轴，10为电位器，11、12为轴座。
具体实施方式
实施例1 一种大型建筑基础相对沉降观测装置，参见图1、图2、图4，包括预埋件 1、传导机构、信号指示机构、电信号处理显示机构，所述传导机构包括伸缩式转杆4、传动齿 轮组和竖直设置的护管(Φ 200mm钢管)3、刚性连杆(Φ 50mm刚性圆杆)2，传动齿轮组包括 相互啮合的小齿轮5、大齿轮6及其对应的转轴14、9与轴座12、11，刚性连杆2自由地滑动 安装于护管3中，其一端与预埋件1固定连接，另一端则与伸缩式转杆4的一端活动铰接，伸缩式转杆4与小齿轮5相对应的转轴14相垂直且其另一端固定在该转轴14上，信号指 示机构包括激光笔7和与其相对应的投射屏8，该激光笔7安装在大齿轮6对应的径向位 置上。激光笔7的电源控制开关在该装置的外壳面板上，当检查人员到当地后，按动开关， 就可在投射屏8上看到光斑，光斑向下或向左、向右都反映的是地基沉降的方向；电信号处 理显示机构包括依次连接的电位器10、模数转换单元、运算单元、数模转换单元、数据发送 /显示单元，电位器10安装所述转轴一端，用于采集沉降量数据。通过上述电信号处理显示 机构可以把沉降信号变成0 5V或4 20mA点信号经模数变换，转变成数字信号，经过计 算机进行计算，在经过数模变换，通过电缆或光纤在电脑上显示或储存；也可把数字信号变 成手机信号发送到指定的手机上。利用上述沉降观测装置进行大型建筑基础相对沉降观测的方法( 1)在每隔2 3根桩基所在位置近处布设沉降观测点；(2)基础施工的后期阶段，打承台前，将上述沉降观测装置的预埋件1预埋固定在 上步所选定的观测点所处位置附近的轻载夯土基础中；(3)在预埋件正上方埋设垂直连通地面的护管，护管内安装刚性连杆2，施工当中， 应扶正，不能倾斜，否则会影响真实沉降的测量，传导机构的轴座和信号指示机构对应地安 装于附近重载桩基承台架构之上；(4)预埋件1随夯基随轻载夯基下沉，相对于附近重载桩基承台架构所产生的形 变量经传导机构传递给信号指示机构，由其显示沉降量，或者由其显示信号计算或推算沉 降量。投射屏8上标示一些同心圆刻度，这些圆圈的半径成比例，通过调试装到装置中 的伸缩式转杆的长短，可以标定这些圆圈的半径的单位，就可以知道具体的沉降量了。具体 的标定计算方法如下(1)未发生沉降的情况下，传导装置的连杆η与激光成像装置的光源m在同一轴线 上，光斑在屏幕的中点上，光斑居中心的距离h=0mm ；(2)当沉降达到L (不为0)时，沉降量L、连杆原长度η与连杆实际长度η’就 构成一个大直角三角形，连杆原位置与实际位置之间的夹角a=arctan(L/n)，小齿轮的 周长是大齿轮的一半，大齿轮转动的角度是α/2，光斑距屏幕中心的距离1与屏幕距大 齿轮中心的原距离Μ、实际距离m’就构成一个小直角三角形；小三角形中有几何关系 I=MX tan (α /2)。式中1 光斑距屏幕中点的距离；η 连杆长度；m 大齿轮中心距屏幕的距离；η’ 沉 降发生后，连杆被实际拉长后的长度。(3)实际计算连杆η长600mm，光斑距孔板距离M为10mm，则基础沉降L为200mm
时，可得出屏幕上光斑距中点的距离。将数据代入公式α=arctan (L/n) = arctan (200/600) =18. 4° ；得 I=MX tan (α /2) =10 X tan (18. 4/2)=1. 62mm。在调试阶段或制造阶段，尽可能把各部距离调整成整数比的关系以方便计量和读 取。侧向沉降位移的计算，同垂直沉降位移一样。由于受到可变连杆的长度是有限的，这限制了沉降测量的测量范围，可根据每个 项目的不同，选取不同的可变连杆长度，可变连杆的最大长度与最小长度之比和沉降测量的测量范围有很大的关系。比值越大，测量的范围越大，比值越小，测量的范围越小。实施例2 —种大型建筑基础相对沉降观测装置，参见图3、图4，包括预埋件1、传 导机构、信号指示机构、电信号处理显示机构，传导机构包括伸缩式转杆4、转轴13及轴座 15及竖直设置的护管3、刚性连杆2，刚性连杆2自由地滑动安装于护管3中，其一端与预埋 件1固定连接，另一端则与伸缩式转杆4的一端活动铰接，该伸缩式转杆4与转轴13相垂 直且其另一端固定在该转轴13上，所述信号指示机构包括激光笔7和与其相对应的投射屏 8，该激光笔7安装在转轴13的径向位置上。电信号处理显示机构包括依次连接的电位器 10、模数转换单元、运算单元、模数转换单元、数据发送/显示单元，电位器10安装所述转轴 一端，用于采集沉降量数据。实施例3 —种大型建筑基础相对沉降观测装置，与实施例2基本相同，不同之处 在于传导机构包括还包括一个安装在所述转轴15上的传动齿轮，且激光笔7安装在传动 齿轮的径向位置上。
权利要求1.一种大型建筑基础相对沉降观测装置，包括预埋件、传导机构、信号指示机构，其特 征在于，所述传导机构包括伸缩式转杆、传动齿轮组和竖直设置的护管、刚性连杆，所述传 动齿轮组包括相互啮合的小齿轮、大齿轮及其对应的转轴与轴座，所述刚性连杆自由地滑 动安装于该护管中，其一端与所述预埋件固定连接，另一端则与所述伸缩式转杆的一端活 动铰接，该伸缩式转杆与所述小齿轮相对应的转轴相垂直且其另一端固定在该转轴上，所 述信号指示机构包括激光指示器和与其相对应的投射屏，该激光指示器安装在所述大齿轮 对应的径向位置上。
2.根据权利要求1所述大型建筑基础相对沉降观测装置，其特征在于，所述大齿轮的 半径为小齿轮半径的整数倍。
3.一种大型建筑基础相对沉降观测装置，包括预埋件、传导机构、信号指示机构，其特 征在于，所述传导机构包括伸缩式转杆、传动齿轮及对应的转轴与轴座及竖直设置的护管、 刚性连杆，所述刚性连杆自由地滑动安装于该护管中，其一端与所述预埋件固定连接，另一 端则与所述伸缩式转杆的一端活动铰接，该伸缩式转杆与所述传动齿轮相对应的转轴相垂 直且其另一端固定在该转轴上，所述信号指示机构包括激光指示器和与其相对应的投射 屏，该激光指示器安装在所述传动齿轮对应的径向位置上。
4.一种大型建筑基础相对沉降观测装置，包括预埋件、传导机构、信号指示机构，其特 征在于，所述传导机构包括伸缩式转杆、转轴、轴座及竖直设置的护管、刚性连杆，所述刚性 连杆自由地滑动安装于该护管中，其一端与所述预埋件固定连接，另一端则与所述伸缩式 转杆的一端活动铰接，该伸缩式转杆与转轴相垂直且其另一端固定在该转轴上，所述信号 指示机构包括激光指示器和与其相对应的投射屏，该激光指示器安装在所述转轴的径向位 置上。
5.根据权利要求1、3或4所述大型建筑基础相对沉降观测装置，其特征在于，所述沉 降观测装置还设有电信号处理显示机构，其包括依次连接的电位器、模数转换单元、运算单 元、数模转换单元、数据发送/显示单元，所述电位器安装所述转轴一端，用于采集沉降量 数据。
6.根据权利要求1、3或4所述大型建筑基础相对沉降观测装置，其特征在于，所述投 射屏上标示有刻度。
专利摘要本实用新型涉及一种大型建筑工程沉降观测方法及沉降观测装置。该装置含预埋件、传导机构、信号指示机构，传导机构含伸缩式转杆、转轴及竖直设置的护管、安装于护管中的刚性连杆，刚性连杆一端固定连接于埋设在夯基中的预埋件，另一端铰接于伸缩式转杆一端，该伸缩式转杆与转轴相垂直且其另一端固定在该转轴上，信号指示机构含安装在转轴径向位置上的激光指示器及对应的投射屏；传导机构的轴座和信号指示机构对应地安装于重荷载桩基承台架构之上，预埋件随桩基下沉所产生的形变量经传导机构传递给信号指示机构，由其显示沉降量，或者由其显示信号计算或推算沉降量。本实用新型显示直观、操作维护简单、能可靠，可使人们及时、准确的检测到建筑物的沉降量。
文档编号G01C5/00GK201935686SQ20112002786
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者李芝巧, 王红卫 申请人:王红卫