CN107063178A - 一种安装位移传感器的混凝土水准标石及其高程观测与计算方法 - Google Patents

一种安装位移传感器的混凝土水准标石及其高程观测与计算方法 Download PDF

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朱化广
朱卫
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孙正明
李善岩
郭宏
贾文利
刘卫其
王玲玲
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Abstract

本发明公开了一种安装位移传感器的混凝土水准标石及其高程观测与计算方法,通过在传统的混凝土基本水准标石内安装位移传感器,经连接杆与具有一定设计深度的钻孔锚固端相连,当地表混凝土基本水准标石出现沉降时,带动传感器发生同步变形,通过便携式读数仪记录每一观测时段传感器读数并计算水准标石相对锚固端的沉降变形,经与基准点联测后根据联测结果计算各观测时段水准标石工作基点高程。本发明解决了联测周期内各观测时段水准标石工作基点高程观测问题,提高了传统混凝土基本水准标石工作基点精度,降低了水准标石工作基点与基准点联测频次,可广泛用于工业与民用建筑、市政交通、水利等工程地基、基础、上部结构及场地沉降测量工作。

Description

一种安装位移传感器的混凝土水准标石及其高程观测与计算 方法
技术领域
[0001] 本发明涉及混凝土水准标石,尤其是一种安装位移传感器的混凝土水准标石及其 高程观测与计算方法。
背景技术
[0002] 在工业与民用建筑、市政交通、水利等工程中,地基、基础、上部结构及场地沉降测 量工作中均需要埋设水准工作基点。传统的混凝土基本水准标石工作基点受工程现场场地 条件限制,往往不能埋设到稳定的原状土层中;此外,工程所在地区地表自然沉降以及工程 区域地下水位下降、降雨等因素均影响着传统工作基点精度。为消除以上因素影响,需要定 期将工程区域外高等级基准点与工作基点进行联测。因联测水准路线一般距离远,耗时长, 往往只在每一观测周期末进行一次联测,并在下一周期对工作基点高程进行修正。当通过 联测发现工作基点沉降变形较大时,只能缩短联测周期,但联测周期内的每一观测时段的 工作基点高程仍然无法进行修正。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是,在传统的混凝土基本水准标石内安装位移传感 器,通过读数仪测得地表混凝土基本水准标石相对于钻孔锚固端的沉降变形,从而计算联 测周期内混凝土水准标石工作基点高程的方法。
[0004] 为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种安装位移传感器的混凝 土水准标石,包括混凝土基本水准标石、沉降标点,在设置混凝土基本水准标石基面下方设 置有钻孔,混凝土基本水准标石覆盖在钻孔顶部,在钻孔底部固定有锚固端,连接杆竖直下 入钻孔中,底端与锚固端连接,连接杆外部套有护管,钻孔与护管之间回填膨润土球,伸出 钻孔的护管浇筑在混凝土基本水准标石中,伸出护管的连接杆顶端与位移传感器的底端相 连,在位移传感器外侧以及位移传感器与连接杆连接处的外侧设置有套筒,套筒和护管竖 直浇筑在混凝土基本水准标石中,套筒的顶端与混凝土基本水准标石的顶面齐平,位移传 感器的顶端固定在混凝土基本水准标石的顶部,位移传感器通过信号电缆与设置在混凝土 基本水准标石外侧的读数仪相连。
[0005] 所述护管为多节,相邻的两节护管通过伸缩套管相连。
[0006] 所述护管中的连接杆上套有多个限位塞,保证连接杆居中在护管中心位置。
[0007] 在套筒的顶部设置有固定盘,固定盘安装到混凝土基本水准标石顶部,通过安装 在固定盘上的调节杆设定传感器量程并将传感器紧固在固定盘上。
[0008] 所述信号电缆埋设在混凝土基本水准标石中。
[0009] 上述的安装位移传感器的混凝土水准标石的高程观测与计算方法,包括以下步 骤:
[0010] (1)水准标石沉降变形观测:通过读数仪记录每一观测时段传感器读数并计算水 准标石相对锚固端的沉降变形;
[0011] (2)水准标石工作基点高程计算:在联测周期末,对水准标石与基准点进行联测, 根据联测结果计算联测周期内各观测时段水准标石工作基点高程。
[0012] 所述步骤(1)为:to时间首次联测混凝土基本水准标石沉降标点初始水准高程Ho, 同步观测并记录位移传感器初始读数办;至^时间观测并记录位移传感器读数R1;依次类 推,观测并记录联测周期内tdn时间对应位移计传感器顺序读数Rr^Rn,根据位移传感器 标定公式计算联测周期内tl…tn各时间对应沉降变形量Ml…Μη。
[0013] 所述步骤(2)为:在^时间该联测周期混凝土基本水准标石沉降标点水准高程为 Hn,计算水准标点沉降变形修正系数为K= (Ho-Hn) /Mn,则联测周期内每一观测时段tr··tj寸 间所对应的水准工作基点计算高程为h(1...n) =Ho-M(H) XK。
[0014] 本发明的有益效果是:本发明解决了联测周期内各观测时段水准标石工作基点高 程观测问题,提高了传统混凝土基本水准标石工作基点精度,降低了水准标石工作基点与 基准点联测频次,可广泛用于工业与民用建筑、市政交通、水利等工程地基、基础、上部结构 及场地沉降测量工作。能够有效降低联测频次和测量成本,提高工作效率。
附图说明
[0015] 图1为本发明的安装位移传感器的混凝土水准标石结构图。
[0016] 图2为本发明实施例的安装位移传感器的混凝土水准标石工作基点高程计算示例 图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
[0018] 如图1所示,本发明的安装位移传感器的混凝土水准标石,包括混凝土基本水准标 石7、沉降标点8,在设置混凝土基本水准标石7基面下方设置有钻孔2,混凝土基本水准标石 7覆盖在钻孔2顶部,在钻孔底部固定有锚固端1,连接杆3竖直下入钻孔2中,底端与锚固端1 连接,连接杆3外部套有护管5,钻孔2与护管5之间回填膨润土球,伸出钻孔的护管5浇筑在 混凝土基本水准标石7中,伸出护管5的连接杆3顶端与位移传感器10的底端相连,在位移传 感器10外侧以及位移传感器10与连接杆3连接处的外侧设置有套筒9,套筒9和护管5竖直浇 筑在混凝土基本水准标石7中,套筒9的顶端与混凝土基本水准标石7的顶面齐平,位移传感 器10的顶端固定在混凝土基本水准标石7的顶部,位移传感器10通过信号电缆14与设置在 混凝土基本水准标石7外侧的读数仪15相连。
[0019] 所述护管5为多节,相邻的两节护管5通过伸缩套管6相连。
[0020] 所述护管5中的连接杆3上套有多个限位塞4,保证连接杆3居中在护管5中心位置。
[0021] 在套筒9的顶部设置有固定盘12,固定盘12安装到混凝土基本水准标石7顶部,通 过安装在固定盘12上的调节杆13设定传感器量程并将传感器紧固在固定盘12上。
[0022] 所述信号电缆14埋设在混凝土基本水准标石7中。
[0023] 上述的安装位移传感器的混凝土水准标石的高程观测与计算方法,包括以下步 骤:
[0024] (1)水准标石沉降变形观测:通过读数仪记录每一观测时段传感器读数并计算水 准标石相对锚固端的沉降变形;
[0025] (2)水准标石工作基点高程计算:在联测周期末,对水准标石与基准点进行联测, 根据联测结果计算联测周期内各观测时段水准标石工作基点高程。
[0026] 所述步骤(1)为:to时间首次联测混凝土基本水准标石沉降标点初始水准高程Ho, 同步观测并记录位移传感器初始读数办;至^时间观测并记录位移传感器读数R1;依次类 推,观测并记录联测周期内tdn时间对应位移计传感器顺序读数Rr^Rn,根据位移传感器 标定公式计算联测周期内tl…tn各时间对应沉降变形量Ml…Μη。
[0027] 所述步骤(2)为:在^时间该联测周期混凝土基本水准标石沉降标点水准高程为 Hn,计算水准标点沉降变形修正系数为K= (Ho-Hn) /Mn,则联测周期内每一观测时段tr··tj寸 间所对应的水准工作基点计算高程为h(1...n) =Ho-M(H) XK。
[0028] 本发明通过在传统的混凝土基本水准标石内安装位移传感器,经连接杆与具有一 定设计深度的钻孔锚固端相连,当地表混凝土基本水准标石出现沉降时,带动传感器发生 同步变形,通过便携式读数仪记录每一观测时段传感器读数并计算水准标石相对锚固端的 沉降变形,经与基准点联测后根据联测结果计算各观测时段水准标石工作基点高程。
[0029] 下面结合某引调水安全监测工程的具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
[0030] 如图1所示,安装位移传感器的混凝土水准标石包括锚固端1、钻孔2、连接杆3、限 位塞4、护管5、套管6、混凝土基本水准标石7、沉降标点8、套筒9、位移传感器10、固定盘12、 调节杆13、信号电缆14、读数仪15
[0031] (1)钻孔安装:在施工场区内指定位置进行钻孔2,孔深至基础稳定原状土层中或 深入被测建筑物基础以下设计指定位置。将锚固端1与连接杆3逐一连接,连接杆外套护管5 与锚固端1 一并竖直下入孔内,锚固后孔内回填膨润土球。下部结构安装完成后,将位移传 感器10与地面出露的连接杆相连,与套筒9一并浇筑在上部混凝土水准标石7结构内,传感 器信号电缆14引出。混凝土基本水准标石上部安装紧固基座11,通过调节杆13设定传感器 量程并在固定盘12上部紧固。当观测期结束后,可将固定盘拆除,卸下位移传感器重复利 用。
[0032] (2)水准标石沉降变形观测:to时间首次联测混凝土基本水准标石沉降标点初始 水准高程时,同步观测并记录位移传感器初始读数Ro;至七时间观测并记录位移传感器读数 R1。依次类推,观测并记录联测周期内tdn时间对应位移计传感器顺序读数RvRn,根据位 移传感器计算公式M= (Ro-Rn) XG计算联测周期内以…^各时间对应沉降变形量Μκ··Μη。 式中G为传感器标定系数。
[0033] (3)水准标石工作基点高程计算:根据联测周期内混凝土基本水准标石沉降标点 初始水准高程Ho和联测高程Hn,以及联测周期内各观测时段七…^时间对应的沉降变形量 Mr-Mn,计算水准标点沉降变形修正系数为K= (Ho-Hn)/Mn,则联测周期内每一观测时段tr·· tn时间所对应的水准工作基点计算高程为h(1...n) =Ho-Ma...n) XK。各时段计算结果示例如图2 和表1所示。
[0034] 表1高程观测计算表
[0035]
Figure CN107063178AD00061
[0036] 以上所述实例仅用于说明本发明的技术思想及特点,其目的在于本领域的技术人 员能够理解本发明的内容并据以实施,不能仅以本实例来限定本发明的专利范围,即凡本 发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰,仍落在本发明的范围内。

Claims (8)

1. 一种安装位移传感器的混凝土水准标石,包括混凝土基本水准标石(7)、沉降标点 (8),其特征在于,在设置混凝土基本水准标石(7)基面下方设置有钻孔(2),混凝土基本水 准标石⑺覆盖在钻孔⑵顶部,在钻孔底部固定有锚固端(1),连接杆⑶竖直下入钻孔(2) 中,底端与锚固端⑴连接,连接杆(3)外部套有护管(5),钻孔(2)与护管⑸之间回填膨润 土球,伸出钻孔的护管(5)浇筑在混凝土基本水准标石(7)中,伸出护管(5)的连接杆(3)顶 端与位移传感器(10)的底端相连,在位移传感器(10)外侧以及位移传感器(10)与连接杆 (3)连接处的外侧设置有套筒(9),套筒(9)和护管(5)竖直浇筑在混凝土基本水准标石(7) 中,套筒(9)的顶端与混凝土基本水准标石(7)的顶面齐平,位移传感器(10)的顶端固定在 混凝土基本水准标石(7)的顶部,位移传感器(10)通过信号电缆(14)与设置在混凝土基本 水准标石⑺外侧的读数仪(15)相连。
2. 根据权利要求1所述的安装位移传感器的混凝土水准标石,其特征在于,所述护管 (5)为多节,相邻的两节护管⑸通过伸缩套管⑹相连。
3. 根据权利要求1所述的安装位移传感器的混凝土水准标石,其特征在于,所述护管 (5)中的连接杆⑶上套有多个限位塞⑷,保证连接杆⑶居中在护管⑸中心位置。
4. 根据权利要求1所述的安装位移传感器的混凝土水准标石,其特征在于,在套筒(9) 的顶部设置有固定盘(12),固定盘(12)安装到混凝土基本水准标石(7)顶部,通过安装在固 定盘(12)上的调节杆(13)设定传感器量程并将传感器紧固在固定盘(12)上。
5. 根据权利要求1所述的安装位移传感器的混凝土水准标石,其特征在于,所述信号电 缆(14)埋设在混凝土基本水准标石(7)中。
6. 如权利要求1-5任一项所述的安装位移传感器的混凝土水准标石的高程观测与计算 方法,其特征在于,包括以下步骤: (1) 水准标石沉降变形观测:通过读数仪记录每一观测时段传感器读数并计算水准标 石相对锚固端的沉降变形; (2) 水准标石工作基点高程计算:在联测周期末,对水准标石与基准点进行联测,根据 联测结果计算联测周期内各观测时段水准标石工作基点高程。
7. 根据权利要求6所述所述的安装位移传感器的混凝土水准标石的高程观测与计算方 法,其特征在于,所述步骤(1)为:to时间首次联测混凝土基本水准标石沉降标点初始水准 高程H〇,同步观测并记录位移传感器初始读数办:至七时间观测并记录位移传感器读数R1; 依次类推,观测并记录联测周期内tr··^时间对应位移计传感器顺序读数Rr^Rn,根据位移 传感器标定公式计算联测周期内以…“各时间对应沉降变形量ΜΓ··Μη。
8. 根据权利要求6所述所述的安装位移传感器的混凝土水准标石的高程观测与计算方 法,其特征在于,所述步骤(2)为:在^时间该联测周期混凝土基本水准标石沉降标点水准 高程为Hn,计算水准标点沉降变形修正系数为K= (Ho-Hn)/Μη,则联测周期内每一观测时段 ^••七时间所对应的水准工作基点计算高程为h(1...n) =Ho-Ma...η) ΧΚ。
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