CN106871866B - 一种开挖面底部沉降变形监测装置及其使用方法 - Google Patents

一种开挖面底部沉降变形监测装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开挖面底部沉降变形监测装置及其使用方法，套筒的上端设有保护盖，下端内填充有填充材料，所述的套筒内设有多根通过铝杆接头连接成整体的铝杆，所述的铝杆的一端连接有监测装置头部且所述的监测装置头部1穿过所述的填充材料延伸到所述的套筒外；水准尺端头设有接头与所述的铝杆的另一端连接，所述的水准尺端头连接有水准尺，在靠近开挖面的所述的铝杆上安装有水准气泡装置。本发明开挖面底部沉降变形监测装置解决了在无放坡开挖情况下开挖面底部沉降变形的监测问题，可以精确地测量开挖底面的沉降量以及开挖底面的沉降变化速率。能为判断开挖安全状况提供重要的参考依据。

Description

一种开挖面底部沉降变形监测装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种开挖面沉降变形监测装置，具体是涉及一种开挖面底部沉降变形监测装置。本发明还涉及一种该开挖面底部沉降变形监测装置的使用方法。
背景技术
随着国民经济的飞速发展，城市天际线越来越高，建筑物越来越密，相应的需要开挖更多更深的基坑。开挖会造成基坑底部的隆起，若不加以控制还会危及到支撑系统的安全并引起周边地区地表下陷，甚至会引起工程事故。因此必须在施工过程中严格监测开挖面处土体的沉降量。现有测量立柱竖向高度来反映开挖面底部沉降变形时存在并不能准确监测沉降量最大的位置、不能直接反映开挖面底部沉降，及无放坡转站条件开挖面底部沉降精确测量的问题。本发明专利可广泛运用于基坑、坝体、高边坡开挖面底部沉降变形监测，特别适用于无放坡条件开挖面底部沉降变形监测。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种满足开挖过程中对开挖面底部进行具有高频率、高精度性的沉降监测且能准确监测沉降量最大的位置、直接反映开挖面底部沉降、沉降精确测量高的开挖面底部沉降变形监测装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种该开挖面底部沉降变形监测装置的使用方法。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的开挖面底部沉降变形监测装置，套筒的上端设有保护盖，下端内填充有填充材料，所述的套筒内设有多根通过铝杆接头连接成整体的铝杆，所述的铝杆的一端连接有监测装置头部且所述的监测装置头部穿过所述的填充材料延伸到所述的套筒外；水准尺端头设有接头与所述的铝杆的另一端连接，所述的水准尺端头连接有水准尺，在靠近开挖面的所述的铝杆上安装有水准气泡装置。
所述监测装置头部为一个十字形交叉铁片，所述的十字形交叉铁片由两片长25cm、宽6cm、厚2mm的铁片中垂交叉拼接而成，所述的十字形交叉铁片焊接于直径大于所述的十字形交叉铁片宽度的圆形铁板上，所述的圆形铁板另一头焊接有头部铝杆接头能与所述的铝杆对接。
所述的铝杆的直径为26mm，有长度分别为0.5m、1m和2m的多种型号，两端设有螺纹能与所述的铝杆接头的内侧螺纹对接，接好的所述的铝杆能从开挖面底部延伸至地面。
所述的铝杆接头的内径大于所述的铝杆的外径，内侧设有与所述的铝杆的端头匹配的螺纹。
所述的套筒为直径90mm的镀锌铁质套筒，所述的套筒与所述的套筒之间通过螺纹连接，所述的套筒插入开挖面底部一定深度以隔绝所述的铝杆与周围土体的接触。
所述的水准尺接头一端为水准尺铝杆接头，另一端为水准尺卡槽，所述的水准尺卡槽上四周设有加固螺栓，将所述的水准尺卡入所述的水准尺卡槽并拧紧四周的所述的加固螺栓加以稳固。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的开挖面底部沉降变形监测装置的使用方法，包括监测孔钻取、开挖面底部沉降变形监测装置安装、监测孔保护和仪器测量，所述的监测孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻孔并将套筒钻洗至开挖面以下45cm～55cm，再将套筒击入土中一定深度并回填适当的填充材料、击实；所述的开挖面底部沉降变形监测装置安装步骤包括将监测装置头部与铝杆对接，将若干根铝杆通过铝杆接头连接，从开挖面底部一直延伸到地面，将连接好的铝杆与监测装置头部装入套筒中并将监测装置头部击入回填材料一定深度，安装保护盖；开挖时，将套筒、铝杆、铝杆接头、保护盖拆卸至开挖面，重新安装保护盖，以便于施工；测量时，重新安装所拆卸的铝杆、铝杆接头、并安装水准气泡装置、水准尺接头及水准尺进行测量；所述的仪器测量，其步骤为：(1)测点接长：将铝杆通过铝杆接头连接，长度为开挖面至地面的距离，随开挖拆卸的铝杆长度，在铝杆端头连接水准尺接头并接上水准尺，在铝杆另一端距端头25cm～30cm安装水准气泡装置，打开开挖面底部沉降变形监测装置保护盖并把接好的铝杆接在上面；(2)水准测量：利用水准仪以一个已知高程的不动点作为参照点，测量铝杆上水准尺，即可算得铝杆接头顶端高程；在正式开挖前进行一次测量作为初始值；开挖时，将测量所得高程减去初始值可得到开挖面底部沉降变化量。
具体地，首先，利用钻孔机在设计测点上钻孔并将套筒钻洗至开挖面以下，再将套筒击入土中一定深度并回填适当的填充材料并压实；然后安装所述开挖面底部沉降变形监测装置，安装步骤包括将监测装置头部与铝杆对接、将铝杆通过铝杆接头连接、将连接好的铝杆与监测装置头部装入套筒中并击入填充材料中，安装保护盖；开挖一定深度后，可将高于开挖面的部分铝杆及套筒卸下，重新安装保护盖；测量时，打开保护盖，铝杆一端通过水准尺端头与水准尺相接，另一端通过铝杆接头与另一根铝杆相接，在靠近开挖面铝杆上安装水准气泡装置待前期拆卸的铝杆组接完毕与监测点位上的铝杆通过铝杆接头对接，待水准气泡装置调平之后，用水准仪测量铝杆顶部的水准尺，开挖前测值作为初始高程；开挖时，将测量所得铝杆高程减去初始高程即可得基坑底部沉降变形量。
采用上述技术方案的开挖面底部沉降变形监测装置及其使用方法，监测孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻孔并将直径90mm的套筒钻洗至开挖面以下50cm，再将套筒击入土中一定深度并回填适当的填充材料、击实。开挖面底部沉降变形监测装置安装步骤包括将监测装置头部与铝杆对接，将若干根铝杆通过铝杆接头连接，从开挖面底部一直延伸到地面，将连接好的铝杆与监测装置头部装入套筒中并将监测装置头部击入回填材料一定深度，安装保护盖；开挖时，可将套筒、铝杆、铝杆接头、保护盖拆卸至开挖面，重新安装保护盖，以便于施工；测量时，重新安装所拆卸的铝杆、铝杆接头、并安装水准气泡装置、水准尺接头及水准尺进行测量。监测装置头部使得监测装置与土体接触更为紧密，使得所述开挖面底部沉降变形装置能更精确反映开挖面底部的沉降变化。铝杆从开挖面底部延伸至地面。铝杆接头内径略大于铝杆外径，内侧有与铝杆端头匹配的螺纹，保证两端铝管端头紧贴相对、稳固。套筒为直径90mm的镀锌铁质套筒，套筒与套筒之间通过螺纹连接，套筒须插入开挖面底部一定深度以隔绝铝杆与周围土体的接触。
本发明包括监测孔钻取、开挖面底部沉降变形监测装置安装、监测孔保护、仪器测量。所述的测试孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻孔并将套筒钻洗至开挖面以下，再将套筒击入土中一定深度并回填适当的填充材料、击实；所述开挖面底部沉降变形监测装置安装步骤包括将监测装置头部与铝杆对接、将铝杆通过铝杆接头连接、将连接好的铝杆与监测装置头部装入套筒中并击入回填材料中一定深度、安装保护盖，套筒及铝杆可随开挖面下降进行拆卸，测量时接上拆卸的套筒及铝杆，并安装水准气泡装置、水准尺接头与水准尺即可进行测量；所述的仪器测量用水准仪测量铝杆顶部的高程，开挖前测量初始高程。本发明开挖面底部沉降变形监测装置可以极大地提高测试精度。
本发明克服现有测量立柱竖向高度来反映开挖面底部沉降变形时并不能准确监测沉降量最大的位置、不能直接反映开挖面底部沉降，及无放坡转站条件开挖面底部沉降精确测量的问题。
综上所述，本发明是一种满足开挖过程中对开挖面底部进行具有高频率、高精度性的沉降监测且能准确监测沉降量最大的位置、直接反映开挖面底部沉降、沉降精确测量高的开挖面底部沉降变形监测装置及其使用方法。
附图说明
图1为本发明沉降变形监测装置开挖前示意图。
图2为本发明沉降变形监测装置开挖一定深度后测量时示意图。
图3为本发明沉降监测装置头部意图。
图4为本发明沉降监测装置水准尺接头意图。
图中：1、沉降监测装置头部；2、填充材料；3、铝杆接头；4、铝杆；5、套筒；6、保护盖；7、水准气泡装置；8、水准尺接头；9、水准尺；1-1、十字形交叉铁片；1-2、圆形铁板；1-3、头部铝杆接头；8-1、水准尺卡槽；8-2、加固螺栓；8-3、水准尺铝杆接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1至图4，一种开挖面底部沉降变形监测装置，套筒5的上端设有保护盖6，下端内填充有填充材料2，套筒5内设有多根通过铝杆接头3连接成整体的铝杆4，铝杆4的一端连接有监测装置头部1且监测装置头部1穿过填充材料2延伸到套筒5外；水准尺端头8设有接头与铝杆4的另一端连接，水准尺端头8连接有水准尺9，在靠近开挖面的铝杆4上安装有水准气泡装置7。
监测装置头部1为一个十字形交叉铁片1-1，十字形交叉铁片1-1由两片铁片中垂交叉拼接而成，十字形交叉铁片1-1焊接于直径大于十字形交叉铁片1-1宽度的圆形铁板1-2上，圆形铁板1-2另一头焊接有头部铝杆接头1-3能与铝杆4对接。十字形交叉铁片1-1由两片长25cm、宽6cm、厚2mm的铁片中垂交叉拼接而成。
铝杆4的两端设有螺纹能与铝杆接头3的内侧螺纹对接，接好的铝杆4能从开挖面底部延伸至地面。
铝杆4的直径为26mm，有长度分别为0.5m、1m和2m的多种型号。
铝杆接头3的内径大于铝杆4的外径，内侧设有与铝杆4的端头匹配的螺纹。
套筒5为直径90mm的镀锌铁质套筒，套筒5与套筒5之间通过螺纹连接，套筒5插入开挖面底部一定深度以隔绝所述的铝杆4与周围土体的接触。
水准尺接头8一端为水准尺铝杆接头8-3，另一端为水准尺卡槽8-1，所述的水准尺卡槽8-1上四周设有加固螺栓8-2，将水准尺9卡入水准尺卡槽8-1并拧紧四周的加固螺栓8-2加以稳固。
参见图1至图4，本发明的开挖面底部沉降变形监测装置的使用方法，包括监测孔钻取、开挖面底部沉降变形监测装置安装、监测孔保护、仪器测量。如图1所示，首先，利用钻孔机在设计测点上钻孔并将套筒5钻洗至开挖面以下，再将套筒5击入土中一定深度并回填适当的填充材料2并压实；然后安装所述开挖面底部沉降变形监测装置，安装步骤包括将监测装置头部1与铝杆4对接、将铝杆4通过铝杆接头3连接、将连接好的铝杆4与监测装置头部1装入套筒5中并击入填充材料2中，安装保护盖6。开挖一定深度后，可将高于开挖面的部分铝杆4及套筒5卸下，重新安装保护盖6，以便于施工及监测点位保护。测量时，如图2所示，打开保护盖6，铝杆4一端通过水准尺端头8与水准尺9相接，另一端通过铝杆接头3与另一根铝杆4相接，在靠近开挖面铝杆上安装水准气泡装置7待前期拆卸的铝杆4组接完毕与监测点位上的铝杆4通过铝杆接头3对接，待水准气泡装置7调平之后，用水准仪测量铝杆顶部的水准尺9，开挖前测值作为初始高程；开挖时，将测量所得铝杆高程减去初始高程即可得基坑底部沉降变形量。
本发明开挖面底部沉降变形监测装置可以精确地测量开挖底面的沉降量以及开挖底面的沉降变化速率，特别适用于无放坡、转站条件下开挖底面的沉降量，为判断开挖安全状况提供重要的参考依据。

Claims (7)

1.一种开挖面底部沉降变形监测装置，其特征是：套筒(5)的上端设有保护盖(6)，下端内填充有填充材料(2) ，所述的套筒(5)内设有多根通过铝杆接头(3)连接成整体的铝杆(4)，所述的铝杆(4)的一端连接有监测装置头部(1)且所述的监测装置头部(1)穿过所述的填充材料(2)延伸到所述的套筒(5)外；水准尺端头(8)设有接头与所述的铝杆(4)的另一端连接，所述的水准尺端头(8)连接有水准尺(9)，在靠近开挖面的所述的铝杆(4)上安装有水准气泡装置(7)；所述监测装置头部(1)为一个十字形交叉铁片(1-1)，所述的十字形交叉铁片(1-1)由两片铁片中垂交叉拼接而成，所述的十字形交叉铁片(1-1)焊接于直径大于所述的十字形交叉铁片(1-1)宽度的圆形铁板(1-2)上，所述的圆形铁板(1-2)另一头焊接有头部铝杆接头(1-3)能与所述的铝杆(4)对接；所述的铝杆(4)的两端设有螺纹能与所述的铝杆接头(3)的内侧螺纹对接，接好的所述的铝杆(4)能从开挖面底部延伸至地面；所述的水准尺端头(8)一端为水准尺铝杆接头(8-3)，另一端为水准尺卡槽(8-1)，所述的水准尺卡槽(8-1)上四周设有加固螺栓(8-2)，将所述的水准尺(9)卡入所述的水准尺卡槽(8-1)并拧紧四周的所述的加固螺栓(8-2)加以稳固；所述的套筒(5)插入开挖面底部一定深度以隔绝所述的铝杆(4)与周围土体的接触。
2.根据权利要求1所述的开挖面底部沉降变形监测装置，其特征是：所述的十字形交叉铁片(1-1)由两片长25cm、宽6cm、厚2mm的铁片中垂交叉拼接而成。
3.根据权利要求2所述的开挖面底部沉降变形监测装置，其特征是：所述的铝杆(4)的直径为26mm，有长度分别为0 .5m、1m和2m的多种型号。
4.根据权利要求1或2所述的开挖面底部沉降变形监测装置，其特征是：所述的铝杆接头(3)的内径大于所述的铝杆(4)的外径，内侧设有与所述的铝杆(4)的端头匹配的螺纹。
5.根据权利要求1或2所述的开挖面底部沉降变形监测装置，其特征是：所述的套筒(5)为直径90mm的镀锌铁质套筒，所述的套筒(5)与所述的套筒(5)之间通过螺纹连接。
6.使用权利要求1所述的开挖面底部沉降变形监测装置的方法，包括监测孔钻取、开挖面底部沉降变形监测装置安装、监测孔保护和仪器测量，其特征是：所述的监测孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻孔并将套筒钻洗至开挖面以下45cm～55cm，再将套筒击入土中一定深度并回填适当的填充材料、击实；所述的开挖面底部沉降变形监测装置安装步骤包括将监测装置头部与铝杆对接，将若干根铝杆通过铝杆接头连接，从开挖面底部一直延伸到地面，将连接好的铝杆与监测装置头部装入套筒中并将监测装置头部击入回填材料一定深度，安装保护盖；开挖时，将套筒、铝杆、铝杆接头、保护盖拆卸至开挖面，重新安装保护盖，以便于施工；测量时，重新安装所拆卸的铝杆、铝杆接头、并安装水准气泡装置、水准尺端头及水准尺进行测量；所述的仪器测量，其步骤为：(1)测点接长：将铝杆通过铝杆接头连接，长度为开挖面至地面的距离，随开挖拆卸的铝杆长度，在铝杆端头连接水准尺端头并接上水准尺，在铝杆另一端距端头25cm～30cm安装水准气泡装置，打开开挖面底部沉降变形监测装置保护盖并把接好的铝杆接在上面；(2)水准测量：利用水准仪以一个已知高程的不动点作为参照点，测量铝杆上水准尺，即可算得铝杆接头顶端高程；在正式开挖前进行一次测量作为初始值；开挖时，将测量所得高程减去初始值可得到开挖面底部沉降变化量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：首先，利用钻孔机在设计测点上钻孔并将套筒钻洗至开挖面以下，再将套筒击入土中一定深度并回填适当的填充材料并压实；然后安装所述开挖面底部沉降变形监测装置，安装步骤包括将监测装置头部与铝杆对接、将铝杆通过铝杆接头连接、将连接好的铝杆与监测装置头部装入套筒中并击入填充材料中，安装保护盖；开挖一定深度后，可将高于开挖面的部分铝杆及套筒卸下，重新安装保护盖；测量时，打开保护盖，铝杆一端通过水准尺端头与水准尺相接，另一端通过铝杆接头与另一根铝杆相接，在靠近开挖面铝杆上安装水准气泡装置待前期拆卸的铝杆组接完毕与监测点位上的铝杆通过铝杆接头对接，待水准气泡装置调平之后，用水准仪测量铝杆顶部的水准尺，开挖前测值作为初始高程；开挖时，将测量所得铝杆高程减去初始高程即可得基坑底部沉降变形量。
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