CN109282790B - 用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统及方法，包括多个位移测量装置和数据采集系统；每个位移测量装置包括储液罐、浮标、测杆和传感器；所述的储液罐用于盛装液体，其上部设有通气口，下部设有出液口；所述的浮标漂浮在液体表面，浮标的顶部设有一个测杆，所述的测杆上安装一个传感器；多个储液罐的通气口通过通气管连通，多个储液罐的出液口通过通液管连通，每个位移测量装置的传感器与数据采集系统相连；数据采集系统能够准确采集沉降数据，并且实时记录，自动绘制相关曲线。

Description

用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统及方法

技术领域

本发明涉及一种用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统及方法。

背景技术

桩基础的作用是将上部荷载传递到下部坚硬的岩层中，因其具有承载力高，沉降小的优良特性，使得桩基础在城市高层建筑、港口码头和抗震工程中得到越来越广泛的使用。工程现场的原型桩静载试验是设计和确定桩基承载力、研究桩基承载变形性能的最直接、最可靠的方法。

目前，静力水准系统是测量两点间或多点间相对高程变化的精密仪器，一般安装在被测物体等高的测墩上或被测物体墙壁等高线上，通常采用一体化模块化自动测量单元采集数据，通过有线或无线通讯与计算机连接，从而实现自动化观测。因安装方式主要为测墩式和墙壁式两种方式，故不能用于深部位移的测量，目前对桩身不同深度、桩底和承台底不同部位位移的测量难于实现，急需发明一种能用于桩基础深部多点沉降测量系统。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供了一种操作简单、功能丰富、能测量桩基础位移、能测量深部土体位移、测量精确、能够实时显示试验数据和相应曲线的用于桩基础的并联式深部多点沉降测量系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于桩基础不同部位沉降的并联式深部多点静力水准测量系统，包括多个位移测量装置和数据采集系统；

每个位移测量装置包括储液罐、浮标、测杆和传感器；所述的储液罐用于盛装液体，其上部设有通气口，下部设有出液口；所述的浮标漂浮在液体表面，浮标的顶部设有一个测杆，在储液罐的上方安装一个用于测量测杆位移的传感器；整个测量装置固定在桩基上的相应测点以实现桩基沉降的测量；多个储液罐的通气口通过通气管连通，多个储液罐的出液口通过通液管连通，每个位移测量装置的传感器与数据采集系统相连；数据采集系统能够准确采集沉降数据，并且实时记录，自动绘制相关曲线。

通液管的作用应该是为开始前整个系统充油，达到测试前的稳定值；同时使得储液罐中液体维持一定的水头差，从而当测点发生沉降时相应储液罐的液面也会发生变化；

通气管的作用是使所有液面压力保持一致，整个气压平衡系统应相互连通。

进一步的，在每个位移测量装置的外部设有一个保护罩，防止周围土体等对装置产生干扰；同时保护罩能够保护内部元件在深部条件下不被破坏，保证测量装置能够在土体深部进行工作。

进一步的，在所述的储液罐的底部设有一个固定板，所述的固定板用于将位移测量装置固定在测点上。

进一步的，所述的液体内含有防冻剂，防止液体在低温条件下冻结以致不能测量。数据采集系统与传感器相连，

进一步的，所述的测量装置能够稳定工作，不受外界不确定性因素的影响。

进一步的，所述的数显系统能够显示数据表格和自动绘制曲线。

进一步的，所述测量装置能够在深部条件下工作，不仅仅局限于测墩式和墙壁式两种方式。

进一步的，所述的测量装置能够准确的测量桩基的沉降，并且实时将数据通过传感器反映在计算机上。

进一步的，所述传感器采用电感式或振弦式传感器。

本发明一种用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统的组装及使用方法，包括以下步骤：

A.按照设计要求来整体装置的加工，包括保护罩、传感器、测杆、浮标。

B.将装置通过固定板安装在各个测点，并使装置保持稳定。

C.根据各测点间的距离，剪切好适当长度的通液管和通气管，将其套上钢丝软管，并将液、气口裹好生料带，用通液管和接头将所有装置的液体连接。

D.在储液罐加入液体，在液体中加入防冻剂，防止液体冻结导致无法工作，在液体表面倒上适量硅油，防止液体水气蒸发。

E.加液完毕后，用气体通气管将各装置通气口相连通；通气的作用是使所有液面压力保持一致，整个气压平衡系统应相互连通；

F.检查液、气管各连接头封闭情况是否完好，必须保证其完全密封。

G.套上保护罩，防止周围土体等对装置产生干扰。

H.连接好各导线，并用PVC钢丝软管护套保护好。

I.引出数据线，连接采集装置，采集装置能够自动采集，并与数显系统相连，数显系统含有软件能够提供数据表格和自动绘制曲线。

J.进行桩基静载试验，得出相应各测点的沉降数据。

K.试验结束后，整体装置可以重复利用，重复试验。

本发明工作的原理如下：

在使用中,多个静力水准仪的容器用通液管并联，当储液罐相对于基准发生升降时，将引起该罐内液面的上升或下降，浮杆位置随液位的变化而同步变化，通过测量液位的变化，得到被测点相对基准点的升降，从而测得桩基的沉降数据。

本发明研究了静载试验下的桩基承载情况，解决了现实过程中深部条件下桩基沉降无法测量，采用保护罩的独特设计，能够反复利用该测量装置，有助于全面了解桩基各部分的沉降情况，与前人研究相比，与工程实践更接近，所得出的研究成果对于指导桩基设计有重要意义。

本发明测量装置能够重复利用，不受外界条件的干扰，装置测量稳定，数据精确。

本发明与国内外同类装置相比，具有以下优点：

1.能够准确测量承台下桩基础的沉降情况，为指导桩基设计和桩基承载特性理论研究提供有效参考依据；具体的通过将储液罐固定在桩基相应的测点上，若测点处竖向位移发生变化，将带动储液罐内的液位发生变化，通过传感器测得液位变化，即可根据液位的变化换算获得桩基该测点的沉降数据，并输送到数据采集系统，实现不同测点的实时自动监测；

2.采用保护罩的独特设计，能够保护装置在深部条件下不受破坏，能够稳定工作、

3.整个装置密封性好，通气管和通液管完全密封，通气管和通液管采用分别设有防漏套囊；

4.加入防冻剂，防止液体在深部条件下由于低温而冻结，保证装置在深部条件下也能稳定工作；

5.采集装置可以实现自动采集，与数显系统连接，数显系统含有软件能够提供数据表格和自动绘制曲线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统。

图2是测量装置细部结构图。

其中：1.固定板；2.储液罐；3.浮标；4.测杆；5.传感器；6.通气管；7.通液管；8.保护罩；9.导线；10.数据采集系统。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中因安装方式主要为测墩式安装和墙壁式两种方式，故不能用于深部结构的测量，对桩基础的位移的测量带来了困难，急需发明一种能用于桩基础深部多点沉降测量系统，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统组装及使用方法。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是一种用于桩基础的并联式深部多点静力水准测量系统示意图，包括四个位移测量装置和数据采集系统；每个位移测量装置包括储液罐、浮标、测杆和传感器；所述的储液罐用于盛装液体，其上部设有通气口，下部设有出液口；所述的浮标漂浮在液体表面，浮标的顶部设有一个测杆，所述的测杆上安装一个传感器；多个储液罐的通气口通过通气管连通，多个储液罐的出液口通过通液管连通，每个位移测量装置的传感器与数据采集系统相连；数据采集系统能够准确采集沉降数据，并且实时记录，自动绘制相关曲线。

通液管的作用应该是为开始前整个系统充油，达到测试前的稳定值；同时使得储液罐中液体维持一定的水头差，从而当测点发生沉降时相应储液罐的液面也会发生变化；

通气管的作用是使所有液面压力保持一致，整个气压平衡系统应相互连通。

具体的，结合附图1和附图2所示，其包括固定板1、储液罐2、浮标3、测杆4、传感器5、通气管6、通液管7、保护罩8、导线9、数据采集系统10。

所述的固定板1固定在测点，储液罐2固定在固定板1上，在储液罐2内通入液体，液体内含有防冻剂，防止液体在低温条件下冻结以致不能测量；在储液罐2内的液体中漂浮有一个浮标3，浮标3顶部连接测杆4，在储液罐2的上方安装一个用于测量测杆4位移的传感器5；保护罩8罩住传感器5、测杆4等。

保护罩8能够保护内部元件在深部条件下不被破坏，保证测量装置能够在深部条件下进行工作，

四个储液罐的通气口通过通气管6连通，多个储液罐的出液口通过通液管7连通，每个位移测量装置的传感器5与数据采集系统10相连；数据采集系统10能够准确采集沉降数据，并且实时记录，自动绘制相关曲线。

通气口和出液口位于储液罐的不同侧，如图1、2所示，通气口位于储液罐的右侧，出液口位于储液罐的左侧。

上述传感器5采用电感式或振弦式传感器。

在每个位移测量装置的外部设有一个保护罩，防止周围土体等对装置产生干扰；同时保护罩能够保护内部元件在深部条件下不被破坏，保证测量装置能够在土体深部进行工作。

在所述的储液罐的底部设有一个固定板，所述的固定板用于将位移测量装置固定在测点上。

所述的液体内含有防冻剂，防止液体在低温条件下冻结以致不能测量。数据采集系统与传感器相连，

所述的测量装置能够稳定工作，不受外界不确定性因素的影响。所述的数显系统能够显示数据表格和自动绘制曲线。所述测量装置能够在深部条件下工作，不仅仅局限于测墩式和墙壁式两种方式。所述的测量装置能够准确的测量桩基的沉降，并且实时将数据通过传感器反映在计算机上。

本发明研究了静载试验下的桩基承载情况，解决了现实过程中深部条件下桩基沉降无法测量，采用保护罩的独特设计，能够反复利用该测量装置，有助于全面了解桩基各部分的沉降情况，与前人研究相比，与工程实践更接近，所得出的研究成果对于指导桩基设计有重要意义。

本发明还提供了一种用于桩基础的串并联式深部多点沉降测量系统的组装及使用方法，包括以下步骤：

A.按照设计要求来整体装置的加工，包括保护罩8、传感器5、测杆4、浮标3。

B.将装置通过固定板1安装在各个测点，并使装置保持稳定。

C.根据各测点间的距离，剪切好适当长度的通液管7和通气管6，将其套上钢丝软管，并将液、气口裹好生料带，用通液管7和接头将所有装置的液体连接。

D.在储液罐2加入液体，在液体中加入防冻剂，防止液体冻结导致无法工作，在液体表面倒上适量硅油，防止液体水气蒸发。

E.加液完毕后，用气体通气管6将各装置气口相连通。

F.检查液、气管各连接头封闭情况是否完好，必须保证其完全密封。

G.套上保护罩8，防止周围土体等对装置产生干扰。

H.连接好各导线9，并用PVC钢丝软管护套保护好。

I.引出数据线，连接采集装置10，采集装置能够自动采集，并与数显系统相连，数显系统含有软件能够提供数据表格和自动绘制曲线。

J.进行桩基静载试验，得出相应各测点的沉降数据。

K.试验结束后，整体装置可以重复利用，重复试验。

进一步的，本发明中使用的测量设备、采集装置和数显系统为现有仪器设备，在此不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1.能够准确测量承台下桩基础的沉降情况，为指导桩基设计和桩基承载特性理论研究提供有效参考依据；

2.采用保护罩的独特设计，能够保护装置在深部条件下不受破坏，能够稳定工作、

3.整个装置密封性好，气管和液管完全密封；

4.加入防冻剂，防止液体在深部条件下由于低温而冻结，保证装置在深部条件下也能稳定工作；

5.采集装置可以实现自动采集，与数显系统连接，数显系统含有软件能够提供数据表格和自动绘制曲线；

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种用于桩基础不同部位沉降的并联式深部多点静力水准测量系统，其特征在于，包括多个位移测量装置和数据采集系统；

每个位移测量装置包括储液罐、浮标、测杆和传感器；所述的储液罐用于盛装液体，其上部设有通气口，下部设有出液口；所述的浮标漂浮在液体表面，浮标的顶部设有一个测杆，在储液罐的上方安装一个用于测量测杆位移的传感器；多个储液罐的通气口通过通气管连通，多个储液罐的出液口通过通液管连通，每个位移测量装置的传感器与数据采集系统相连；数据采集系统能够准确采集沉降数据，并且实时记录，自动绘制相关曲线；

多个静力水准仪的容器用通液管并联，当储液罐相对于基准发生升降时，引起该罐内液面的上升或下降，浮杆位置随液位的变化同步变化，通过测量液位的变化，得到被测点相对基准点的升降，获得桩基各部分的沉降情况，采用保护罩，反复利用该测量装置，同时加入防冻剂，防止液体在深部条件下低温冻结，保证装置在深部测量。

2.如权利要求1所述的用于桩基础不同部位沉降的并联式深部多点静力水准测量系统，其特征在于，在每个位移测量装置的外部设有一个保护罩。

3.如权利要求1所述的用于桩基础不同部位沉降的并联式深部多点静力水准测量系统，其特征在于，在所述的储液罐的底部设有一个固定板，所述的固定板用于将位移测量装置固定在测点上。

4.如权利要求1所述的用于桩基础不同部位沉降的并联式深部多点静力水准测量系统，其特征在于，所述的液体内含有防冻剂。

5.如权利要求1所述的用于桩基础不同部位沉降的并联式深部多点静力水准测量系统，其特征在于，所述的传感器采用采用电感式或振弦式传感器。

6.权利要求1-5任一所述的用于桩基础不同部位沉降的并联式深部多点静力水准测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照设计要求来整体装置的加工，包括保护罩、传感器、测杆、浮标；

将装置通过固定板安装在各个测点，并使装置保持稳定；

根据各测点间的距离，剪切好适当长度的通液管和通气管，将其套上钢丝软管，并将液、气口裹好生料带，用通液管和接头将所有装置的液体连接；

在储液罐加入液体，在液体中加入防冻剂，在液体表面倒上适量硅油；

加液完毕后，用通气管将各装置通气口相连通；通气的作用是使所有液面压力保持一致，整个气压平衡系统应相互连通；

检查液、气管各连接头封闭情况是否完好，必须保证其完全密封；

套上保护罩；

连接好各导线；

引出数据线，连接采集装置，采集装置能够自动采集，并与数显系统相连，数显系统含有软件能够提供数据表格和自动绘制曲线。

进行桩基静载试验，得出相应各测点的沉降数据。

试验结束后，整体装置可以重复利用，重复试验。

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