CN106337406B - 土体分层沉降磁环的安装方法及土体分层沉降监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种土体分层沉降磁环的安装方法和土体分层沉降监测装置。其中，安装方法包括如下步骤：在待测土体上钻孔；对钻孔进行清洗；将套接有沉降磁环的沉降管下放于钻孔中；在钻孔与沉降管之间填塞填充物；在待测土体表面以下预设深度处砌筑承台，并使沉降管嵌于承台内；在沉降管和承台上分别标记初始位置，以用于土体分层沉降监测过程中的数据记录和数据校准。本发明是在待测土体表面以下预设深度处砌筑承台，并使沉降管嵌于该承台内，使得即使沉降管底部存在软土时沉降管也不会沉降，保证了沉降管相对于待测土体处于静止状态，极大地提高了土体分层沉降位移测量结果的准确性。

Description

土体分层沉降磁环的安装方法及土体分层沉降监测装置

技术领域

本发明涉及岩土工程监测技术领域，具体而言，涉及一种土体分层沉降磁环的安装方法及土体分层沉降监测装置。

背景技术

土体分层沉降监测是目前常用的测量土体竖向位移的一种监测方法。广泛用于边坡、隧道及道路施工等的地层竖向位移监测。土体分层沉降通常采用沉降测量仪进行监测，沉降测量仪的测量系统主要由对磁性材料敏感的探头、带刻度的标尺、电感探测装置以及埋设于土层中的沉降磁环和沉降管组成。其中，沉降管一般由柔性塑料管制成，沉降管外每隔一定距离套设一个沉降磁环，地层沉降时带动沉降磁环同步下沉。当探头从钻孔中缓慢下放遇到预埋在钻孔中的沉降磁环时，电感探测装置上的蜂鸣器就会发出叫声，这时根据标尺在孔口的刻度，就可以计算沉降磁环所在位置与孔口的距离。通过对比随时间变化各沉降磁环所在位置的变化，得出各地层随时间的位移变化情况。

安装沉降磁环时，首先需要钻孔，钻孔完成后一般需要对孔底进行清洗，将套接有沉降磁环的沉降管放入钻孔中，沉降管可逐节连接至略深于预设监测点的深度处，沉降磁环一般置于地层分界处，利用纸线将沉降磁环固定在沉降管上，待纸线在钻孔中遇水后崩断，沉降磁环的卡子弹开嵌入土体中后，用中粗砂填充沉降管外壁与钻孔内壁的间隙，然后固定沉降管管口，沉降磁环安装即可完成。

测量土体分层沉降位移时，通常以沉降管管口作为测量基准点，这就要求沉降管相对于初始的测量基准点必须是静止不动的。但是，当沉降管底部为软土或钻孔底部未清洗干净时，沉降管在自身的重力作用下，会逐渐发生沉降，沉降速度甚至超过待测土体的沉降，这样每次管口的位置就在不断降低，也就无法以沉降管管口的标高作为基准准确测出待测土体的沉降位移，严重影响了待测土体分层沉降位移测量的准确性。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种土体分层沉降磁环的安装方法，旨在解决现有土体分层沉降磁环的安装方法容易导致的土体分层沉降测量结果准确率较低的问题。本发明还提出了一种土体分层沉降监测装置。

一个方面，本发明提出了一种土体分层沉降磁环的安装方法，该安装方法包括如下步骤：钻孔步骤，在待测土体上钻孔；清孔步骤，对所述钻孔进行清洗；下管步骤，将套接有沉降磁环的沉降管下放于所述钻孔中；填塞步骤，在所述钻孔与所述沉降管之间填塞填充物；砌筑承台步骤，在待测土体表面以下预设深度处砌筑承台，并使所述沉降管嵌于所述承台内；标记步骤，在所述沉降管和所述承台上分别标记初始位置，以用于土体分层沉降监测过程中的数据记录和数据校准。

进一步地，上述土体分层沉降磁环的安装方法中，所述钻孔步骤中，在所述钻孔中设置护壁套管；所述填塞步骤中，填塞填充物的同时取出所述护壁套管。

进一步地，上述土体分层沉降磁环的安装方法中，所述填塞步骤中，所述护壁套管的底部置于已填塞的填充物顶部以下。

进一步地，上述土体分层沉降磁环的安装方法中，在所述填塞步骤和所述砌筑承台步骤之间还包括：补充填塞步骤，观察填充物是否沉降，若沉降，则向所述钻孔与所述沉降管之间补填填充物。

进一步地，上述土体分层沉降磁环的安装方法中，所述下管步骤中，向所述沉降管内加入配重物，使所述沉降管下放至所述钻孔的孔底。

进一步地，上述土体分层沉降磁环的安装方法中，所述砌筑承台步骤进一步包括：挖取基坑子步骤，在待测土体表面以下预设深度处的所述沉降管外壁的周向挖取基坑；回填子步骤，向所述基坑中填充回填物至与地面齐平。

进一步地，上述土体分层沉降磁环的安装方法中，所述挖取基坑子步骤中，所述基坑与所述沉降管同轴设置。

进一步地，上述土体分层沉降磁环的安装方法中，所述回填物为混凝土和/或所述填充物为经过筛分处理的砂子。

本发明中的安装方法是在待测土体表面以下预设深度处砌筑承台，并使沉降管嵌于该承台内，使得即使沉降管底部存在软土时沉降管也不会沉降，保证了沉降管相对于待测土体处于静止状态，极大地提高了土体分层沉降位移测量结果的准确性。

另一方面，本发明还提出了一种土体分层沉降监测装置，该沉降监测装置包括：沉降磁环、沉降管和承台；其中，所述沉降磁环可滑动地套接于所述沉降管外部，所述沉降磁环用于与待测土体相卡接；所述沉降管的上部嵌设于所述承台中。

进一步地，上述土体分层沉降监测装置中，所述承台为混凝土承台。

本发明中的土体分层沉降监测装置，在沉降管的上端口设置有承载沉降管的承台，通过承台上标记点的标高变化也可以计算出沉降磁环的位移变化，极大地提高了土体分层沉降位移测量结果的准确性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装方法中，砌筑承台的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装方法中，钻孔的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装过程中，下管后的状态示意图；

图5为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装方法中，填塞部分填充物的状态示意图；

图6为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装方法中，填满填充物后的状态示意图；

图7为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装方法中，承台砌筑后的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的土体分层沉降监测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

安装方法实施例：

参见图1，图1为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环安装方法的流程图。如图所示，该安装方法包括如下步骤：

钻孔步骤S1，在待测土体A上钻孔。具体地，参见图3，钻孔可以与地面保持垂直，以便于后续的安装。钻孔的截面形状可以为圆形，钻孔的直径大于沉降磁环1的外径。

清孔步骤S2，对钻孔进行清洗。具体地，可以用抽渣筒对钻孔底部的土体进行清理。

下管步骤S3，将套接有沉降磁环1的沉降管2下放于钻孔中。具体地，参见图4，将沉降磁环1先套接于沉降管2上，然后用纸线将沉降磁环1上用于与钻孔周围的土体相卡接的卡接部捆扎，再将套接有沉降磁环1的沉降管2下放到管底。由于土体在各地层分界面B处沉降最明显，所以下管时，要优选使沉降磁环1置于地层分界面B处。沉降磁环1下放到预设位置后，纸线会由于浸水而自动崩断，沉降磁环1的卡接部会展开与周围的土体相卡接。需要说明的是，沉降磁环1的具体结构为本领域技术人员所公知，故不赘述。

填塞步骤S4，在钻孔与沉降管2之间填塞填充物3。具体地，参见图5和图6，向钻孔内壁与沉降管2之间的环形空间内填塞填充物3，使得填充物3能顺利沉降到钻孔底部并填充密实沉降管2与钻孔之间的间隙，以便将沉降管2固定于该钻孔中。

砌筑承台步骤S5，在待测土体表面以下预设深度处砌筑承台5，并使沉降管嵌于该承台5内。

具体地，参见图2，砌筑承台步骤S5可以进一步包括：挖取基坑子步骤S51，在靠近沉降管2上部管体的周围土体中挖取基坑，基坑的外围边界线要大于钻孔的边界线，基坑可以是方形、圆形等形状，当基坑为方形或圆形时，基坑可以与沉降管2同轴设置，以使沉降管2恰好置于基坑的中心位置。回填子步骤S52，向基坑中填充回填物至与地面齐平。回填物可以是混凝土，向基坑中回填混凝土，待混凝土凝固即成型为承台5，承台5与周围的土体固定在一起。由于混凝土承台与周围土体固定在一起且具有足够的强度，所以可以对沉降管2施加约束反力，阻止沉降管2相对于待测土体向下沉降。

标记步骤S6，在沉降管2和承台5上分别标记初始位置，以用于土体分层沉降监测过程中的数据记录和数据校准。

承台5砌筑后，在承台5顶部也做标记点，作为承台5的基准位置；此外，还要标记沉降管2管口的初始位置，作为标尺的基准位置。由于沉降磁环1与周围的土体相卡接，所以当周围的土体发生移动时，沉降磁环1会随着周围的土体一起运动，由于沉降管2与承台5相固定，所以当沉降磁环1随着所卡接的土体运动时，沉降磁环1与沉降管2之间会发生相对位移，此时，通过检测装置检测沉降磁环1的位置，并将该位置与沉降管2作为标尺的基准位置进行比对，即可得出沉降磁环1的位移。此外，由于沉降管2的上部管体与承台5固定连接，而承台5也会随着周围的土体同步运动，所以沉降管2也会随着承台5周围土体的运动而沉降，承台5沉降的位移可以通过此时承台5的位置和标记的承台5的基准位置进行比对得到，然后通过承台5的沉降位移对沉降磁环1的沉降位移进行修正，即可得到沉降磁环1所在的土体最终的沉降位移。

可以看出，当钻孔底部存在软土时，由于本实施例中的沉降管2的上部管体固定在承台5中，沉降管2不会因为钻孔底部的软土而沉降，避免了现有技术中由于沉降管2的沉降而引起的影响土体沉降位移测量准确度的问题，极大地提高了土体分层沉降位移测量的准确性；此外，本实施例通过在沉降管2上部管体所在的土体中砌筑承台5，并过测量承台5的位移进而得到沉降管2沉降的位移，通过测量得到的沉降管2的位移以对通过沉降磁环1测得的土体分层沉降位移进行修正，也大大地提高了土体分层沉降位移测量的准确性。

参见图3至图5，上述实施例中，钻孔步骤S1中可以在钻孔中设置护壁套管4，相应地，在填塞步骤S4中，填塞填充物3的同时还需要同步取出护壁套管4。填充物3可以为经过筛分处理的砂子，具体地，将砂子过筛，使得砂子的粒径不大于3mm。护壁套管4可以为钢管，由于钢管具有较强的刚度，所以在地层稳定性较差时，通过护壁套管4以对钻孔的孔壁进行支护。钻孔时若放入护壁套管4，则在填塞填充物3时，需要一边填塞填充物3，一边往钻孔孔口方向拔出护壁套管4。

进一步地，在取出护壁套管4的过程中，要始终保持护壁套管4的底部置于已填塞的填充物3顶部以下。拔出护壁套管4时，需要始终保持护壁套管4的底部位于已经沉淀在钻孔中的填充物3的表面部以下预设距离，由于填充的填充物3对钻孔也具有支护作用，所以当始终保持护壁套管4的底部置于已填塞的填充物3顶部以下时，在拔出护壁套管4的过程中，可以使钻孔的孔壁始终被支护，减小了钻孔坍塌的可能性。需要说明的是，具体实施时，该预设距离可以根据实际情况进行选择，本实施例对其不做任何限定。

参见图7，上述实施方式中，在沉降管2和钻孔之间填塞填充物3后，由于经过一段时间后，填充的填充物3可能会下沉，所以在砌筑承台5前，需要观察填充物3的上表面是否沉降，若沉降，则向钻孔与沉降管2之间补填填充物3。具体地，在沉降管2外壁与钻孔内壁之间填充满填充物后，将沉降管2上端开口密封，然后静置，观察钻孔内填充物3的沉降情况，如果钻孔内的填充物3继续沉降，则在钻孔内继续补填填充物3，直至填充物3不再沉降时才开始砌筑承台5。

可以看出，只有当填充物3稳定后，沉降管2才能较好地固定于钻孔中，不会在钻孔中晃动，在测量时不会对土体分层沉降位移的测量产生影响，大大地提高了测量结果的精确度。

由于钻孔中存在水，沉降管2在下放过程中会遇到水，如果受到水的浮力过大，则难以下放至孔底，为了解决该问题，在下管步骤S3中，还可以向沉降管2内加入配重物，使沉降管2顺利下放至钻孔的孔底。具体地，配重物为清水。

综上所述，本发明中的安装方法使得即使沉降管底部安装在软土中，沉降管也不会沉降，保证了沉降管相对于待测土体处于静止状态，极大地提高了土体分层沉降位移测量结果准确性的同时不会显著增加土体分层沉降位移监测的成本。此外，该方法安装步骤简单，便于操作。

监测装置实施例：

参见图8，图中示出了本发明实施例提供的土体分层沉降监测装置的优选结构。如图所示，该土体分层沉降监测装置包括：沉降磁环1、沉降管2和承台5。沉降磁环1的具体结构为本领域技术人员所公知，故不赘述。其中，沉降磁环1可滑动地套接于沉降管2外部，通过沉降管2将沉降磁环1下放到钻孔中的待测位置，然后沉降磁环1的卡接部与待测土体相卡接，以使沉降磁环1与待测土体相固定。具体实施时，可以在沉降管2外部套接多个沉降磁环1。

承台5砌筑在沉降管2上部管体周围的土体中，并与周围的土体固定在一起。具体实施时，承台5可以为混凝土承台，承台5的形状可以为长方形，沉降管2的上部管体嵌设于承台5中，承台5可以与沉降管2同轴设置。由于混凝土承台与沉降管2周围的土体固定在一起切具有足够的强度，所以可以对沉降管2施加约束反力，阻止沉降管2相对于待测土体向下沉降。此外，可以在承台5上做标记点，当沉降管2相对于初始的测量基准点发生沉降时，可以用承台5上标记点的标高变化校准沉降磁环1的沉降位移，从而使得测量结果更准确。具体校准方式参见上述安装方法实施例即可，本实施例在此不再赘述。

可以看出，当钻孔底部存在软土时，由于本实施例中的沉降管的上部管体固定在承台中，沉降管不会因为钻孔底部的软土而沉降，避免了现有技术中由于沉降管的沉降而引起的影响土体沉降位移测量准确度的问题，极大地提高了土体分层沉降位移测量的准确性；此外，本实施例通过在沉降管上部管体所在的土体中砌筑承台，并过测量承台的位移进而得到沉降管沉降的位移，通过测量得到的沉降管的位移以对通过沉降磁环测得的土体沉降位移进行修正，也大大地提高了土体分层沉降位移测量的准确性。

综上所述，在沉降管的上端口设置承台，可以使得作为标尺基准的沉降管管口相对静止，极大地提高了土体分层沉降位移测量结果的准确性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种土体分层沉降磁环的安装方法，该方法中需使用土体分层沉降监测装置，该装置包括：沉降磁环（1）、沉降管（2）和承台（5）；其中，所述沉降磁环（1）可滑动地套接于所述沉降管（2）外部，所述沉降磁环（1）用于与待测土体相卡接；所述沉降管（2）的上部嵌设于所述承台（5）中，且所述承台（5）与所述沉降管（2）同轴设置，其特征在于，包括如下步骤：

钻孔步骤，在待测土体上钻孔；

清孔步骤，对所述钻孔进行清洗；

下管步骤，将套接有沉降磁环的沉降管下放于所述钻孔中，其中，将沉降磁环先套接于沉降管上，然后用纸线将沉降磁环上用于与钻孔周围的土体相卡接的卡接部捆扎，再将套接有沉降磁环的沉降管下放到管底；

填塞步骤，在所述钻孔与所述沉降管之间填塞填充物；

砌筑承台步骤，在待测土体表面以下预设深度处砌筑承台，并使所述沉降管嵌于所述承台内；

标记步骤，在所述沉降管和所述承台上分别标记初始位置，以用于土体分层沉降监测过程中的数据记录和数据校准。

2.根据权利要求1所述的土体分层沉降磁环的安装方法，其特征在于，所述钻孔步骤中，在所述钻孔中设置护壁套管；

所述填塞步骤中，填塞填充物的同时取出所述护壁套管。

3.根据权利要求2所述的土体分层沉降磁环的安装方法，其特征在于，所述填塞步骤中，所述护壁套管的底部置于已填塞的填充物顶部以下。

4.根据权利要求1所述的土体分层沉降磁环的安装方法，其特征在于，在所述填塞步骤和所述砌筑承台步骤之间还包括：

补充填塞步骤，观察填充物是否沉降，若沉降，则向所述钻孔与所述沉降管之间补填填充物。

5.根据权利要求1所述的土体分层沉降磁环的安装方法，其特征在于，所述下管步骤中，向所述沉降管内加入配重物，使所述沉降管下放至所述钻孔的孔底。

6.根据权利要求1所述的土体分层沉降磁环的安装方法，其特征在于，所述砌筑承台步骤进一步包括：

挖取基坑子步骤，在待测土体表面以下预设深度处的所述沉降管外壁的周向挖取基坑；

回填子步骤，向所述基坑中填充回填物至与地面齐平。

7.根据权利要求6所述的土体分层沉降磁环的安装方法，其特征在于，所述挖取基坑子步骤中，所述基坑与所述沉降管同轴设置。

8.根据权利要求6所述的土体分层沉降磁环的安装方法，其特征在于，所述回填物为混凝土；和/或所述填充物为经过筛分处理的砂子。