CN101430199A - 一种监测软土地基沉降的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测软土地基沉降的方法及装置，适用于在软土地基上填筑路堤时对地基沉降的监测，其方法包括：在地基中埋设深层沉降标，该深层沉降标的底端穿过软弱土层插入下卧土层中，以深层沉降标某个标记部位为基准点，以下简称“沉降标基准点”，并测量出沉降标基准点的初始高程H₀；在地基表层布置沉降板，以沉降板之立杆的某个标记部位为测量点，以下简称“沉降板测量点”；将沉降板与深层沉降标紧邻布置、或将两者布置在一起，并首先测量出沉降板测量点相对于沉降标基准点的初始相对高程h₀；等步骤。采用本方法及装置监测时，软弱土层的压缩量不需要采用水准测量，大大减少了施工期间水准测量的次数，省时省力，工作效率高。

Description

一种监测软土地基沉降的方法和装置

技术领域 本发明涉及道路或其它类似构筑物的修建，特别是涉及在软土地基上填筑路堤或场地时，用于监测软土地基沉降的方法和装置。

背景技术 在软土地基上填筑路堤或场地时，地基沉降通常由两部分组成：第一部分为软弱土层的压缩量；第二部分为软弱土层以下的土层以下简称“下卧土层”的沉降量。一般情况下，软弱土层的压缩量比下卧土层的沉降量大得多，也是工程施工中的一个监测重点。

目前，监测地基沉降常用的方法为：

1.在地基表层设置沉降板，通过水准测量，测得沉降板的高程，沉降板的高程变化就反映了地基的沉降，该沉降量包括软弱土层的压缩量和下卧土层的沉降量。

2.在地基内设置深层沉降标，通过水准测量，测量深层沉降标杆顶的高程，深层沉降标杆顶的高程变化就反映了深层沉降标所处深度以下的下卧土层的沉降。

以上方法中，均需要水准测量，而水准测量尤其是要进行多次水准测量，费时费力，工作效率低。

发明内容 本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种省时省力、能提高工作效率的监测软土地基沉降的方法和装置。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

提出一种监测软土地基沉降的方法，适用于在软土地基上填筑路堤或场地时对地基沉降的监测，包括如下步骤：

A.在地基中埋设深层沉降标，该深层沉降标的底端穿过软弱土层插入下卧土层中，以深层沉降标杆顶或某个标记部位为基准点，以下简称为“沉降标基准点”，并测量出所述沉降标基准点的初始高程H₀；

B.在地基表层布置沉降板，以沉降板之立杆的杆顶或某个标记部位为测量点，以下简称“沉降板测量点”；在平面上，将所述沉降板与深层沉降标紧临布置、或将两者布置在一起但保证两者之间能相对移动，以便于测量沉降板测量点相对于沉降标基准点的相对高程；并测量出沉降板测量点相对于沉降标基准点的初始相对高程h₀；

C.在工程施工期间，通过水准测量，测量各时刻T_j(j＝1，2，3，…)沉降标基准点的高程

D.在工程施工期间，测量各时刻t_i(i＝1，2，3，…)沉降板测量点相对于沉降标基准点的相对高程

E.在时间段t_i～t_i+1内，下卧土层的沉降量按下式计算：

式中，

分别为t_i、t_i+1时刻基准点的高程，可利用步骤C中测得的(j＝1，2，3，…)数据，通过线性内插法近似得到；

而软弱土层的压缩量按下式计算

因此地基总的沉降量(包括软弱土层的压缩和下卧土层的沉降)为：

$\mathrm{\ΔS}=(h_{t_i}-h_{t_{i+1}})+(H_{t_i}-H_{t_{i+1}})$

所述步骤D中，测量沉降板测量点相对于沉降标基准点的相对高程

可采用多种方法：一是采用钢尺或皮尺直接测量；二是采用激光测距仪或移位传感器进行仪器测量。

本发明解决所述技术问题还可以通过采用以下技术方案来进一步实现：

提出一种监测软土地基沉降的装置，包括布置在地基表面的沉降板，该沉降板上有立杆；还包括深层沉降标；所述立杆为一金属管，所述沉降板与立杆的连接处中央为一通孔；所述深层沉降标是一根断面直径小于立杆管内径的圆管，其被放置在所述立杆内，底端穿过沉降板上的通孔并插入到下卧土层中。

所述沉降板之立杆上设有安装支架，用于安放激光测距仪，所述深层沉降标上安装有激光反射板；此时，激光测距仪处即为沉降板测量点，激光反射板处即为沉降标基准点。

同现有技术相比较，本发明监测软土地基沉降的方法和装置的技术效果在于：将深层沉降标和表层沉降板紧邻布置，或将两者布置在一起但保证两者之间能相对移动，下卧土层的沉降量仍旧通过水准测量来获取深层沉降标杆顶的高程变化得到，而软弱土层的压缩量则通过量测表层沉降板相对于深层沉降标杆顶的相对高程的变化得到，不需要采用水准测量，从而大大减少了施工期间水准测量的次数，因而省时省力，工作效率高。

附图说明

图1是本发明监测软土地基沉降装置的布置示意图。

具体实施方式以  下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。

结合图1所示，本发明监测软土地基沉降的方法，适用于在软土地基上填筑路堤或场地时对地基沉降的监测，包括如下步骤：

A.在地基中埋设深层沉降标10，该深层沉降标10的底端穿过软弱土层90插入下卧土层80中，以深层沉降标杆顶或某个标记部位为基准点11以下简称为“沉降标基准点”，并测量出所述沉降标基准点11的初始高程H₀；

B.在地基表层布置沉降板20，以沉降板20之立杆21的杆顶或某个标记部位为测量点22以下简称“沉降板测量点”；在平面上，将所述沉降板20与深层沉降标10紧临布置、或将两者布置在一起但保证两者之间能相对移动，以便于测量沉降板测量点22相对于沉降标基准点11的相对高程；并测量出沉降板测量点22相对于沉降标基准点11的初始相对高程h₀；

C.在工程施工期间，通过水准测量，测量各时刻T_j(j＝1，2，3，…)沉降标基准点的高程 $H_{T_j};$

D.在工程施工期间，测量各时刻t_i(i＝1，2，3，…)沉降板测量点22相对于沉降标基准点11的相对高程

E.在时间段t_i～t_i+1内，下卧土层80的沉降量按下式计算：

式中，

分别为t_i、t_i+1时刻基准点的高程，可利用步骤C中测得的

(j＝1，2，3，…)数据，通过线性内插法近似得到；

而软弱土层90的压缩量按下式计算

因此地基总的沉降量(包括软弱土层的压缩和下卧土层的沉降)为：

$\mathrm{\ΔS}=(h_{t_i}-h_{t_{i+1}})+(H_{t_i}-H_{t_{i+1}})$

所述步骤D中，测量沉降板测量点22相对于沉降标基准点11的相对高程

的方法有多种：一是采用钢尺或皮尺直接测量；二是采用激光测距仪或移位传感器进行仪器测量。图1中只示意图采用激光测距仪测量这一种情形。其他的测量方式均属现有技术，此处不再赘述。

本发明监测软土地基沉降的装置，如图1所示，包括布置在地基表面的沉降板20，该沉降板20上有立杆21；该沉降板20为一方形板，其边长为300-500mm；还包括深层沉降标10；所述立杆21为一金属管，所述沉降板20与立杆21的连接处中央为一通孔；所述深层沉降标10是一根断面直径小于立杆21管内径的圆管，其被放置在所述立杆21内，底端穿过沉降板20上的通孔并插入到下卧土层80中0.5-1.0米；所述沉降板20之立杆21上设有安装支架30，用于安放激光测距仪31，所述深层沉降标10上安装有激光反射板33；测量时，激光测距仪31处即为沉降板测量点22，激光反射板33处即为沉降标基准点11。

下面结合工程实例测量对本发明作进一步详述：

某市政道路位于滩涂上，软弱土层(淤泥层)厚约8米，采用排水固结法处理地基。对施工过程中的地基沉降进行监测，参见图1。

沉降板20布置在地基表面，其边长为300～500mm，沉降板20上的立杆21为φ50mm的金属管。深层沉降标10为一φ40mm圆管，置于沉降板立杆21内且底端穿透软弱土层90而插入下卧土层80中0.5-1.0米固定，深层沉降标10上端安装有激光反射板33，用于激光测距。当地基下沉时，沉降板20及其立杆21可沿深层沉降标10随着地基下沉。在沉降板立杆21的上端安装固定支架30，用于固定激光测距仪31，测量时，激光测距仪31处即为沉降板测量点，激光反射板33处即为沉降标基准点。

初始时刻t＝0时，沉降标基准点11的高程为H_t＝0＝10m，沉降板测量点22相对于沉降标基准点的相对高程为h_t＝0＝-0.30m。在t＝30天时，通过水准测量测得沉降标基准点11的高程为H_t＝30＝9.97m；而t＝2天、t＝5天时，通过激光测距仪31测得沉降板测量点22相对于沉降标基准点11的相对高程为h_t＝2＝-0.310m，h_t＝5＝-0.315m。

(1)根据t＝0，t＝30天时沉降标基准点11的高程，通过线性内插法求得t＝2天、t＝5天时沉降标基准点11的高程

$H_{t=2}=H_{t=0}+\frac{(H_{t=30}-H_{t=0})}{30-0}\×(2-0)=9.998m$

$H_{t=5}=H_{t=0}+\frac{(H_{t=30}-H_{t=0})}{30-0}\×(5-0)=9.995m$

(2)在t＝0～2天、t＝0～5天时间段内，

下卧土层80的沉降分别为：

ΔS_下t＝2＝H_t＝0-H_t＝2＝0.002m

ΔS_下t＝5＝H_t＝0-H_t＝5＝0.005m

软弱土层90的压缩量分别为

ΔS_软t＝2＝h_t＝0-h_t＝2＝0.010m

ΔS_软t＝5＝h_t＝0-h_t＝5＝0.015m

因此，地基的沉降量(包括软弱土层的压缩和下卧土层的沉降)分别为

ΔS_t＝2＝(h_t＝0-h_t＝2)+(H_t＝0-H_t＝2)＝0.012m

ΔS_t＝5＝(h_t＝0-h_t＝5)+(H_t＝0-H_t＝5)＝0.020m

在本工程实例中，由于下卧土层沉降相对较小，也就是沉降标基准点的高程变化较小，测量时间间距可加大到30天，在t＝2天、t＝5天时沉降标基准点的高程可近似地按线性内插得到。而沉降板测量点的沉降量较大(软弱土层压缩量大)，每隔两三天就需要测量一次。由于沉降板测量点相对于沉降标基准点的相对高程测量可通过激光测距仪快速测出，不需要水准测量，因此，总的工作量大大减少了，提高了工作效率。

Claims (8)

1.一种监测软土地基沉降的方法，适用于在软土地基上填筑路堤或场地时对地基沉降的监测，其特征在于，包括如下步骤：

A.在地基中埋设深层沉降标(10)，该深层沉降标(10)的底端穿过软弱土层(90)插入下卧土层(80)中，以深层沉降标杆顶或某个标记部位为基准点(11)，以下简称为“沉降标基准点”，并测量出所述沉降标基准点(11)的初始高程H₀；

B.在地基表层布置沉降板(20)，以沉降板(20)之立杆(21)的杆顶或某个标记部位为测量点(22)，以下简称“沉降板测量点”；在平面上，将所述沉降板(20)与深层沉降标(10)紧邻布置、或将两者布置在一起但保证两者之间能相对移动，以便于测量沉降板测量点(22)相对于沉降标基准点(11)的相对高程，并首先测量出沉降板测量点(22)相对于沉降标基准点(11)的初始相对高程h₀；

C.在工程施工期间，通过水准测量，测量各时刻T_j(j＝1，2，3，Λ)沉降标基准点的高程 $H_{T_j};$

D.在工程施工期间，测量各时刻t_i(i＝1，2，3，A)沉降板测量点(22)相对于沉降标基准点(11)的相对高程

E.在时间段t_i～t_i+1内，下卧土层(80)的沉降量按下式计算：

式中，

分别为t_i、t_i+1时刻基准点的高程，可利用步骤C中测得的

数据，通过线性内插法近似得到；

而软弱土层(90)的压缩量按下式计算

因此地基总的沉降量(包括软弱土层的压缩和下卧土层的沉降)为：

$\mathrm{\ΔS}=(h_{t_i}-h_{t_{i+1}})+(H_{t_i}-H_{t_{i+1}})$

2.按照权利要求1所述的监测软土地基沉降的方法，其特征在于：所述步骤D中，测量沉降板测量点(22)相对于沉降标基准点(11)的相对高程

是采用钢尺或皮尺直接测量。

3.按照权利要求1所述的监测软土地基沉降的方法，其特征在于：所述步骤D中，测量沉降板测量点(22)相对于沉降标基准点(11)的相对高程是采用激光测距仪或移位传感器进行仪器测量。

4.按照权利要求1至3之任一项所述的监测软土地基沉降的方法，其特征在于：所述沉降板(20)为一方形板，其上的立杆(21)为一金属管，所述沉降板(20)与立杆(21)的连接处中央为一通孔；所述深层沉降标(10)是一根断面直径小于立杆(21)管内径的圆管，将其放置在所述立杆(21)内，底端穿过沉降板(20)上的通孔并插入到下卧土层(80)中。

5.按照权利要求4所述的监测软土地基沉降的方法，其特征在于：所述沉降板(20)之立杆(21)上设有安装支架(30)，用于安放激光测距仪(31)，所述深层沉降标(10)上安装有激光反射板(33)，测量时，激光测距仪(31)处即为沉降板测量点，激光反射板(33)处即为沉降标基准点。

6.一种监测软土地基沉降的装置，包括布置在地基表面的沉降板(20)，该沉降板(20)上有立杆(21)；其特征在于：还包括深层沉降标(10)；所述立杆(21)为一金属管，所述沉降板(20)与立杆(21)的连接处中央为一通孔；所述深层沉降标(10)是一根断面直径小于立杆(21)管内径的圆管，其被放置在所述立杆(21)内，底端穿过沉降板(20)上的通孔并插入到下卧土层(80)中。

7.按照权利要求1所述的监测软土地基沉降的装置，其特征在于：所述沉降板(20)之立杆(21)上设有安装支架(30)，用于安放激光测距仪(31)，所述深层沉降标(10)上安装有激光反射板(33)，测量时，激光测距仪(31)处即为沉降板测量点，激光反射板(33)处即为沉降标基准点。

8.按照权利要求6或7所述的监测软土地基沉降的装置，其特征在于：所述沉降板(20)为一方形板，其边长为300-500mm。

Images