CN108613659A - 一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置及方法，所述测量管(5)的侧壁顶端安装设有法兰圆盘(1)；所述刻度尺(8)的顶端固定设有警示灯(3)，所述刻度尺(8)的底端固定设有测量底板(11)；所述刻度尺(8)位于限位板(7)上方部分的外侧表面固定设有定位套板(10)；钻取测量孔，放置一定时间，将测量装置放入测量孔内，用测量装置的测量底板上下轻轻锤击测量孔的底部，盖上玻璃盖板，将定位套板定位在距离限位板。本发明用于地下工程施工过程中和一定期限内不同深度地层竖向位移的观测，实现直接测量，节约投资，提高准确度，适用于大范围、长期测量不同深度地层的竖向位移变化情况。

Description

一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置及方法

技术领域

本发明属于深层地层竖向位移测量预警技术领域，特别涉及一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置及方法。

背景技术

目前，由于地面空间的局限性，特别是城市地面资源的有限和局限性，地下空间的开发成为必然选择，包括城市轨道交通、市政综合管廊和地下商场车库等地下空间开发利用已经成为当下主流工程。地下工程建造过程中目前最大风险之一就是保护现有地面建筑物，如地铁隧道下穿既有铁路、公路、建筑等。地下工程施工对地面建构筑物最大的影响因素就是竖向位移特别是不均匀竖向位移。如何在施工过程中尽早监控地下不同深度特别是深层地层的竖向位移情况，十分必要和迫切，尽早监控到不同深度地层的竖向位移变化能及早采取有力措施，防止重大工程事故的发生和发展，所以不同深度地层变化测量十分重要。

目前测量地层竖向位移的方法为两种：

①地面测量方法。就是在地下空间开挖前，在地下空间开挖的上方地面预先埋设好竖向位移观测点，待地下空间开挖的过程中和开挖后一段时间内，利用精密水准仪并结合水准尺等设备完成地面竖向位移的测量。此种方法只能进行地面已经发生了竖向位移后反应到地面结果量测，测量的数据和地下工程开挖不同步，反应严重之后，对提前预防重大工程事故参考意义不大。

②观测坑测量。这种方法的实施步骤是，先在预开挖的洞室对应的地面开挖不同深度的观测坑或者观测井，然后在观测坑底部埋设观测点进行测量竖向位移变化情况。这种方法虽然也能测量一定深度的地层竖向位移变化情况，但是缺点突出：(1)观测坑深度有限，一般适用于观测地下1m以下范围的竖向位移情况；(2)监控平面范围(监测点数量)受限制，不可能为了监测竖向位移，大范围施工观测坑；(3)受地面限制较多，地面有建筑物的地方不可能施做观测坑；(4)工程量大，而且由于观测坑长期暴露室外，准确度较差。

③土体内部或深层位移测量，此方法需要人工读数，误差较大，而且不具有预警功能，而且占用地面资源，尤其是在城市轨道交通领域，大多需要监控路面沉降，占用路面资源造成交通拥堵，而且此方法的装置都是一次性使用的，设备投入和浪费较大。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置及方法，用于地下工程施工过程中和一定期限内不同深度地层竖向位移的观测，实现直接测量，节约投资，提高准确度，适用于大范围、长期测量不同深度地层的竖向位移变化情况。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置，包括法兰圆盘、玻璃盖板、警示灯、电池组、测量管、导线、限位板、刻度尺、铅接触点、定位套板和测量底板；

所述测量管的侧壁顶端安装设有法兰圆盘；所述测量管的上方设有玻璃盖板，所述玻璃盖板安装于所述测量管的侧壁顶端；所述测量管的内侧表面固定设有限位板和电池组，所述限位板的中心设有贯通孔；所述刻度尺位于所述测量管内部且穿过限位板的贯通孔；所述刻度尺的顶端固定设有警示灯，所述刻度尺的底端固定设有测量底板；所述刻度尺位于限位板上方部分的外侧表面固定设有定位套板；所述定位套板的底端固定设有铅接触点，所述限位板的顶端固定设有铅接触点；所述电池组分别通过导线与警示灯和限位板的铅接触点连接；所述警示灯通过导线与定位套板的铅接触点连接。

作为优选，所述测量管为中空的圆管结构，且所述测量管安装于地面以下。

作为优选，所述电池组位于所述限位板的上方。

作为优选，所述限位板和所述定位套板的铅接触点处于相同的垂线。

作为优选，所述刻度尺和所述测量底板之间通过焊接或螺栓连接。

一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警方法，包括以下步骤：

步骤A：预先在开挖洞室上方对应的地面一定范围内，利用钻机以一定直径钻取测量孔，根据检测需要将测量孔钻进至不同深度H，根据需要确定平面范围和间隔；

步骤B：测量孔打设完毕以后，放置一定时间保证孔底的应力释放完毕，测量数据准确；放置期间注意测量孔保护，避免水或者杂物落入测量孔内；

步骤C：将测量装置放入测量孔内；

步骤D：用测量装置的测量底板上下轻轻锤击测量孔的底部，保证测量装置的测量底板和测量孔的底部紧密接触，没有虚土和空隙，同时保证孔底平整，测量数据准确；

步骤E：盖上玻璃盖板；

步骤F：H深度的地层沉降位移的允许值为△h，将定位套板定位在距离限位板△h处的刻度尺的位置。

作为优选，在步骤A中，孔的直径在5-10cm。

作为优选，在步骤B中，放置时间为2个小时及以上。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

本发明结构简单，成本相对较低，操作方便，十分有利于大范围推广应用；

本发明实现了对不同深度地层竖向位移的精确测量和及时预警，能够第一时间反映地下空间开挖过程中地层位移情况和规律，对达到预警值的地层点位及时发出预警；

本发明有效避免人工读数的误差，同时该方法用到的深层地层位移测量及预警装置能够重复多次使用，有限节约投资，经济效益突出；

本发明不占用地面特别是路面资源，不影响交通；

本发明基本不占用地面空间，基本不受地面空间限制，可以大面积布置；适合在工程领域特别是城市市政及轨道交通领域大面积推广应用。

附图说明

图1为本发明中未发生竖向位移时的结构示意图；

图2为本发明中发生竖向位移后的结构示意图。

图中 1-法兰圆盘，2-玻璃盖板，3-警示灯，4-电池组，5-测量管，6-导线，7-限位板，8-刻度尺，9-铅接触点，10-定位套板，11-测量底板，12-地面。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

实施例一：

本发明的实施例公开了一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置，如图所示，其包括法兰圆盘1、玻璃盖板2、警示灯3、电池组4、测量管5、导线6、限位板7、刻度尺8、铅接触点9、定位套板10和测量底板11；

测量管5的侧壁顶端安装设有法兰圆盘1；测量管5的上方设有玻璃盖板2，玻璃盖板2安装于测量管5的侧壁顶端；测量管5的内侧表面固定设有限位板7和电池组4，限位板7的中心设有贯通孔；刻度尺8位于测量管5内部且穿过限位板7的贯通孔；刻度尺8的顶端固定设有警示灯3，刻度尺8的底端固定设有测量底板11；刻度尺8位于限位板7上方部分的外侧表面固定设有定位套板10；定位套板10的底端固定设有铅接触点9，限位板7的顶端固定设有铅接触点9；电池组4分别通过导线6与警示灯3和限位板7的铅接触点9连接；警示灯3通过导线6与定位套板10的铅接触点9连接。

本实施例中，测量管5为中空的圆管结构，且测量管5安装于地面12以下。

本实施例中，电池组4位于限位板7的上方。

本实施例中，限位板7和定位套板10的铅接触点9处于相同的垂线。

本实施例中，刻度尺8和测量底板11之间通过焊接或螺栓连接。

实施例二：

一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警方法，包括以下步骤：

步骤A：预先在开挖洞室上方对应的地面一定范围内，利用钻机以直径5cm钻取测量孔，根据检测需要将测量孔钻进至不同深度500cm，根据需要确定平面范围和间隔；

步骤B：测量孔打设完毕以后，放置2个小时保证孔底的应力释放完毕，测量数据准确；放置期间注意测量孔保护，避免水或者杂物落入测量孔内；

步骤C：将测量装置放入测量孔内；

步骤D：用测量装置的测量底板上下轻轻锤击测量孔的底部，保证测量装置的测量底板和测量孔的底部紧密接触，没有虚土和空隙，同时保证孔底平整，测量数据准确；

步骤E：盖上玻璃盖板；

步骤F：500cm深度的地层沉降位移的允许值为2cm，将定位套板定位在距离限位板2cm处的刻度尺的位置，地下洞室开挖后，地层沉降。

当500cm深度的地层沉降值达到2cm沉降量时，定位套板和限位板上的铅接触点接触后，警示灯电路联通，则警示灯亮，发出预警，说明该处地层已经达到预警值，需要马上停止开挖并及时做出应对措施，避免工程事故的发生。

实施例三：

一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警方法，包括以下步骤：

步骤A：预先在开挖洞室上方对应的地面一定范围内，利用钻机以直径10cm钻取测量孔，根据检测需要将测量孔钻进至不同深度800cm，根据需要确定平面范围和间隔；

步骤B：测量孔打设完毕以后，放置4个小时保证孔底的应力释放完毕，测量数据准确；放置期间注意测量孔保护，避免水或者杂物落入测量孔内；

步骤C：将测量装置放入测量孔内；

步骤D：用测量装置的测量底板上下轻轻锤击测量孔的底部，保证测量装置的测量底板和测量孔的底部紧密接触，没有虚土和空隙，同时保证孔底平整，测量数据准确；

步骤E：盖上玻璃盖板；

步骤F：800cm深度的地层沉降位移的允许值为3cm，将定位套板定位在距离限位板3cm处的刻度尺的位置，地下洞室开挖后，地层沉降。

当800cm深度的地层沉降值达到3cm沉降量时，定位套板和限位板上的铅接触点接触后，警示灯电路联通，则警示灯亮，发出预警，说明该处地层已经达到预警值，需要马上停止开挖并及时做出应对措施，避免工程事故的发生。

实施例四：

一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警方法，包括以下步骤：

步骤A：预先在开挖洞室上方对应的地面一定范围内，利用钻机以直径7.5cm钻取测量孔，根据检测需要将测量孔钻进至不同深度1000cm，根据需要确定平面范围和间隔；

步骤B：测量孔打设完毕以后，放置3个小时保证孔底的应力释放完毕，测量数据准确；放置期间注意测量孔保护，避免水或者杂物落入测量孔内；

步骤C：将测量装置放入测量孔内；

步骤D：用测量装置的测量底板上下轻轻锤击测量孔的底部，保证测量装置的测量底板和测量孔的底部紧密接触，没有虚土和空隙，同时保证孔底平整，测量数据准确；

步骤E：盖上玻璃盖板；

步骤F：1000cm深度的地层沉降位移的允许值为5cm，将定位套板定位在距离限位板5cm处的刻度尺的位置，地下洞室开挖后，地层沉降。

当1000cm深度的地层沉降值达到5cm沉降量时，定位套板和限位板上的铅接触点接触后，警示灯电路联通，则警示灯亮，发出预警，说明该处地层已经达到预警值，需要马上停止开挖并及时做出应对措施，避免工程事故的发生。

以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。应当注意，为了清楚的进行表述，本发明的说明中省略了部分与本发明的保护范围无直接明显的关联但本领域技术人员已知的部件和处理的表述。

Claims (8)

1.一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置，其特征在于，包括法兰圆盘(1)、玻璃盖板(2)、警示灯(3)、电池组(4)、测量管(5)、导线(6)、限位板(7)、刻度尺(8)、铅接触点(9)、定位套板(10)和测量底板(11)；

所述测量管(5)的侧壁顶端安装设有法兰圆盘(1)；所述测量管(5)的上方设有玻璃盖板(2)，所述玻璃盖板(2)安装于所述测量管(5)的侧壁顶端；所述测量管(5)的内侧表面固定设有限位板(7)和电池组(4)，所述限位板(7)的中心设有贯通孔；所述刻度尺(8)位于所述测量管(5)内部且穿过限位板(7)的贯通孔；所述刻度尺(8)的顶端固定设有警示灯(3)，所述刻度尺(8)的底端固定设有测量底板(11)；所述刻度尺(8)位于限位板(7)上方部分的外侧表面固定设有定位套板(10)；所述定位套板(10)的底端固定设有铅接触点(9)，所述限位板(7)的顶端固定设有铅接触点(9)；所述电池组(4)分别通过导线(6)与警示灯(3)和限位板(7)的铅接触点(9)连接；所述警示灯(3)通过导线(6)与定位套板(10)的铅接触点(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置，其特征在于，所述测量管(5)为中空的圆管结构，且所述测量管(5)安装于地面(12)以下。

3.根据权利要求1所述的一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置，其特征在于，所述电池组(4)位于所述限位板(7)的上方。

4.根据权利要求1所述的一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置，其特征在于，所述限位板(7)和所述定位套板(10)的铅接触点(9)处于相同的垂线。

5.根据权利要求1所述的一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警装置，其特征在于，所述刻度尺(8)和所述测量底板(11)之间通过焊接或螺栓连接。

6.一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：预先在开挖洞室上方对应的地面一定范围内，利用钻机以一定直径钻取测量孔，根据检测需要将测量孔钻进至不同深度H，根据需要确定平面范围和间隔；

步骤B：测量孔打设完毕以后，放置一定时间保证孔底的应力释放完毕，测量数据准确；放置期间注意测量孔保护，避免水或者杂物落入测量孔内；

步骤C：将测量装置放入测量孔内；

步骤D：用测量装置的测量底板上下轻轻锤击测量孔的底部，保证测量装置的测量底板和测量孔的底部紧密接触，没有虚土和空隙，同时保证孔底平整，测量数据准确；

步骤E：盖上玻璃盖板；

步骤F：H深度的地层沉降位移的允许值为Δh，将定位套板定位在距离限位板Δh处的刻度尺的位置。

7.根据权利要求6所述的一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警方法，其特征在于，在步骤A中，孔的直径在5-10cm。

8.根据权利要求6所述的一种可重复利用的深层地层位移自动测量预警方法，其特征在于，在步骤B中，放置时间为2个小时及以上。