CN110306608A - 地铁高架段桩基沉降监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地铁高架段桩基沉降监测装置及监测方法，涉及桩基沉降监测的技术领域，包括底座和预埋桩，预埋桩内竖直穿设有浅层测试杆，浅层测试杆内竖直穿设有中层测试杆且底端分别固设有浅层埋板、中层埋板和深层埋板，底座上套设有三个伸缩杆且分别与浅层测试杆、中层测试杆和深层测试杆的顶端铰接连接，预埋桩内嵌设有三个位移计。通过浅层测试杆、中层测试杆和深层测试杆对桩基周侧不同深度的土层进行沉降监测，通过伸缩杆的转动角度快速判断哪个深度位置的土层出现了沉降，进而提前采取预防措施以避免深度沉降，而位移计可辅助进行沉降监测。采用两种不同的监测方式对桩基周侧土层进行沉降监测，减小误差，提高监测的精度。

Description

地铁高架段桩基沉降监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及桩基沉降监测的技术领域，尤其是涉及地铁高架段桩基沉降监测装置及监测方法。

背景技术

城市建设过程中，地铁作为基础的交通工程是十分重要的建设项目，目前常用的建设方式包括地下隧道和地上高架。地铁高架段桩基浇筑后需要对每一个桩基进行沉降监测，以起到安全监督作用。

现有的沉降监测方法，普遍采用全站仪监测和静力水准仪测量，监测仪器进度较低、环境适应能力差、自动化程度低、可操作性不强，全站仪监测时存在人工监测数据误差过大的问题不具有实时性，运用静力水准仪监测时，比较笨重且对静力水准仪加水、排气泡时操作复杂。

桩基发生沉降是因为桩基周围位置的土层发生了塌陷或者受到了挤压，由于土层相对于桩基是柔软流动的，土层会先于桩基发生塌陷或者挤压情况，因而检测土层可更快的得知桩基沉降预兆，但是由于土层的塌陷位置是由地下逐渐延伸至地表，当土层内部深度塌陷后，地表可观测到时已经是后知后觉。

发明内容

本发明的目的一是提供一种实现不同深度土层沉降快速检测的地铁高架段桩基沉降监测装置。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

地铁高架段桩基沉降监测装置，包括底座和固设于其中心处的预埋桩，所述预埋桩内竖直穿设有浅层测试杆，所述浅层测试杆内竖直穿设有中层测试杆，所述中层测试杆内竖直穿设有深层测试杆，所述浅层测试杆、所述中层测试杆和所述深层测试杆三者顶端齐平、长度依次增长且底端分别固设有浅层埋板、中层埋板和深层埋板，所述底座上套设有三个伸缩杆且分别与所述浅层测试杆、所述中层测试杆和所述深层测试杆的顶端铰接连接，所述预埋桩内嵌设有三个分别与所述浅层测试杆、所述中层测试杆和所述深层测试杆连接的位移计。

通过采用上述技术方案，监测装置环绕分布在桩基周侧，通过浅层测试杆、中层测试杆和深层测试杆对桩基周侧不同深度的土层进行沉降监测，当测试位置出现不同沉降时，可通过伸缩杆的转动角度快速判断哪个深度位置的土层出现了沉降，多个伸缩杆之间的转动偏差可快速读取到并进行对比，进而提前采取预防措施以避免深度沉降，而位移计可辅助进行沉降监测。采用两种不同的监测方式对桩基周侧土层进行沉降监测，减小误差，提高监测的精度。

进一步设置为：所述伸缩杆包括内杆、外杆和转环，所述转环套设于所述底座上且其周壁固设有所述外杆，所述外杆远离所述转环的一端开设有凹槽且所述凹槽内穿设有所述内杆，所述内杆远离所述外杆的一端与所述浅层测试杆或者所述中层测试杆或者所述深层测试杆的顶端铰接连接。

通过采用上述技术方案，内杆可在外杆内滑移从而改变内杆和外杆的整体长度，外杆会带动转环转动，避免伸缩杆出现卡死。

进一步设置为：所述底座上套设有多个比对环，所述比对环置于所述转环一侧，所述转环和比对环上均标记有刻度。

通过采用上述技术方案，转环转动后其与比对环形成转动角度差，从而方便读取比对环的转动角度；另外，当三个伸缩杆倾斜角度不可协调时，可调节比对环角度，使得比对环与转环实现位置初始化，方便后续读取读数。

进一步设置为：所述底座顶端卡接设置有顶环，所述顶环中心处固设有玻璃观察罩。

通过采用上述技术方案，顶环罩设在底座上端，对三个伸缩杆进行保护，避免天气的干扰，而透过玻璃观察罩可快速识别伸缩杆的转动情况。

进一步设置为：所述顶环周侧固定有多个卡边，所述底座顶端开设有多个与所述卡边对应卡接适配的卡槽。

通过采用上述技术方案，顶环周侧的卡边与卡槽会进行卡接配合，从而实现可拆卸。

进一步设置为：所述顶环边缘处嵌设有环形密封圈。

通过采用上述技术方案，通过环形密封圈起到密封作用。

进一步设置为：所述预埋桩内侧开设有用于所述浅层测试杆活动的通孔，所述通孔内壁开设有用于多个所述位移计安放的安置槽，所述浅层测试杆、所述中层测试杆和所述深层测试杆侧壁向所述安置槽方向均延伸设置有支撑杆，所述支撑杆与所述位移计对应固连；

所述浅层测试杆侧壁沿其长度方向开设有用于所述中层测试杆活动的外槽，所述中层测试杆侧壁沿其长度方向开设有用于所述深层测试杆活动的内槽。

通过采用上述技术方案，浅层测试杆可在预埋桩内自由活动，中层测试杆可在浅层测试杆内自由活动，深层测试杆可在中层测试杆内自由活动。

本发明的目的二是提供一种实现不同深度土层沉降快速检测的地铁高架段桩基沉降监测方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

地铁高架段桩基沉降监测方法，包括如下步骤：

步骤一：每个桩基浇筑前于其所在位置的周侧等间距选定四个沉降观测点；

步骤二：每个沉降观测点内预先埋设预埋桩、浅层测试杆、中层测试杆和深层测试杆，且浅层埋板、中层埋板和深层埋板所处深度不同；

步骤三：安装三个伸缩杆并分别与浅层测试杆、中层测试杆和深层测试杆铰接连接，且三个伸缩杆倾斜角度一致；

步骤四：开始检测，读取伸缩杆的转动角度和位移计的数据，对桩基周侧沉降量进行记录。

通过采用上述技术方案，桩基浇筑过程中就预先选定沉降观测点，在桩基回土过程中也安装好监测装置，通过对桩基四周不同位置的土层不同深度的土层进行监测，快速对桩基的沉降点进行判别，有效避免后续的安全危机。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

（1）地铁高架段的桩基施工过程中，监测装置即可预先环绕分布在桩基周侧，同步施工更加快捷，通过浅层测试杆、中层测试杆和深层测试杆伸入土层之中，从而对桩基周侧不同深度的土层进行沉降监测；

（2）通过伸缩杆转动角度进行对比，快速判断哪个深度位置的土层出现了沉降，通过位移计可读取到精确沉降数据，采用多种监测方式进行沉降监测，提高检测精度，保障桩基的安全性。

附图说明

图1是实施例一的安装示意图；

图2是实施例一的剖视图；

图3是图2中A部局部放大图；

图4是实施例一的爆炸示意图；

图5是实施例二的流程示意图。

附图标记：1、底座；2、预埋桩；3、浅层测试杆；4、中层测试杆；5、深层测试杆；6、浅层埋板；7、中层埋板；8、深层埋板；9、伸缩杆；91、内杆；92、外杆；93、转环；94、凹槽；10、位移计；11、比对环；12、顶环；13、玻璃观察罩；14、卡边；15、卡槽；16、环形密封圈；17、通孔；18、安置槽；19、外槽；20、内槽；21、支撑杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

参照图1和图3，为本发明公开的地铁高架段桩基沉降监测装置，包括底座1，底座1呈圆盘状且顶端呈开口结构，底座1开口的中心处固设预埋桩2，预埋桩2位于底座1的下端面，预埋桩2中心处竖直开设有通孔17。底座1的直径大于预埋桩2的直径。底座1位于地表以上，预埋桩2位于地表以下。

参照图1和图4，预埋桩2内竖直穿设有浅层测试杆3，浅层测试杆3贯穿通孔17设置并沿其开设方向活动，浅层测试杆3侧壁沿其长度方向开设有外槽19，浅层测试杆3内竖直穿设有中层测试杆4，中层测试杆4活动设置于外槽19内并沿其开设方向滑移，中层测试杆4侧壁沿其长度方向开设有内槽20，中层测试杆4内竖直穿设有深层测试杆5，深层测试杆5，深层测试杆5活动设置于内槽20内并沿其开设方向滑移。预埋桩2、浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5由外而内依次包覆，四者接触面均涂抹有润滑剂，减小相互之间的干扰。

参照图1和图2，浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5三者顶端齐平且均高于底座1的开口底壁，三者的长度依次增长，浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5的底端分别固设有浅层埋板6、中层埋板7和深层埋板8，浅层埋板6、中层埋板7和深层埋板8相互平行设置且伸入不同深度的土层之中。

参照图3，底座1的开口内壁设置有三个伸缩杆9且分别与浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5的顶端铰接连接，三个伸缩杆9相互平行排列，且初始状态下三个伸缩杆9的倾斜角度和长度一致。伸缩杆9包括内杆91、外杆92和转环93，转环93套设于底座1的开口内壁，转环93周壁处固定连接有外环且外环指向预埋桩2，外杆92远离转环93的一端开设有凹槽94且凹槽94内穿设有内杆91，内杆91与外杆92同轴线设置。三个内杆91远离外杆92的一端分别与浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5的顶端铰接连接。内杆91可在外杆92内滑移从而改变内杆91和外杆92的整体长度，外杆92会带动转环93转动，避免伸缩杆9出现卡死。

参照图4，底座1开口内壁的处还套设有多个比对环11，比对环11优选为三个且分别置于转环93一侧，比对环11通过摩擦紧紧扣在底座1上，在未有外力驱使下不易转动，转环93和比对环11上均标记有刻度。转环93转动后与比对环11形成转动角度差，从而方便读取比对环11的转动角度。当三个伸缩杆9倾斜角度不可协调时，可调节比对环11角度，使得比对环11与转环93实现位置初始化，方便后续读取读数。

底座1的开口处卡接设置有顶环12，顶环12中心处一体固定连接有玻璃观察罩13。通过顶环12罩设在底座1上端，对三个伸缩杆9进行保护，避免天气的干扰，而透过玻璃观察罩13可快速识别伸缩杆9的转动情况。顶环12周侧固定有多个卡边14，卡边14优选为三个且等间距设置，底座1顶端开设有多个与卡边14对应卡接适配的卡槽15。通过卡边14与卡槽15会进行卡接配合，从而顶环12实现可拆卸设置，便于更换。顶环12边缘处嵌设有环形密封圈16，环形密封圈16的形状与底座1的开口形状一致。通过环形密封圈16起到密封作用。

参照图3，预埋桩2内嵌设有三个分别与浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5连接的位移计10，通孔17内壁开设有用于多个位移计10安放的安置槽18，安置槽18呈环状。浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5侧壁向安置槽18方向均延伸设置有支撑杆21，三个支撑杆21分别与浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5正交固定，支撑杆21的端部与位移计10对应固定连接。通过位移计10可进一步检测位移量。

本实施例的实施原理及有益效果为：

地铁高架段的桩基施工时，监测装置即可预先环绕分布在桩基周侧，通过浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5伸入土层之中，从而对桩基周侧不同深度的土层进行沉降监测。当测试位置出现不同沉降时，可通过伸缩杆9的转动角度快速判断哪个深度位置的土层出现了沉降，多个伸缩杆9之间的转动偏差可快速读取到并进行对比。采用多种监测方式进行沉降监测，提高检测精度，从而在地表发生塌陷之前预先了解土层内部情况，进而提前采取预防措施以避免深度沉降而导致桩基出现安全问题。

实施例二

参照图5，地铁高架段桩基沉降监测方法，包括如下步骤：

步骤一：每个桩基浇筑前于其所在位置的周侧等间距选定四个沉降观测点；

步骤二：每个沉降观测点内预先埋设预埋桩2、浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5，且浅层埋板6、中层埋板7和深层埋板8所处深度不同；

步骤三：安装三个伸缩杆9并分别与浅层测试杆3、中层测试杆4和深层测试杆5铰接连接，且三个伸缩杆9倾斜角度一致；

步骤四：开始检测，读取伸缩杆9的转动角度和位移计10的数据，对桩基周侧沉降量进行记录。

本实施例的有益效果为：

监测装置可在地铁高架段桩基浇筑过程中进行预埋，通过监测装置对桩基四周不同位置的土层不同深度的土层进行实时监测，快速对桩基的沉降点进行判别，有效避免危机，从而保障桩基使用的安全。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.地铁高架段桩基沉降监测装置，其特征在于，包括底座（1）和固设于其中心处的预埋桩（2），所述预埋桩（2）内竖直穿设有浅层测试杆（3），所述浅层测试杆（3）内竖直穿设有中层测试杆（4），所述中层测试杆（4）内竖直穿设有深层测试杆（5），所述浅层测试杆（3）、所述中层测试杆（4）和所述深层测试杆（5）三者顶端齐平、长度依次增长且底端分别固设有浅层埋板（6）、中层埋板（7）和深层埋板（8），所述底座（1）上套设有三个伸缩杆（9）且分别与所述浅层测试杆（3）、所述中层测试杆（4）和所述深层测试杆（5）的顶端铰接连接，所述预埋桩（2）内嵌设有三个分别与所述浅层测试杆（3）、所述中层测试杆（4）和所述深层测试杆（5）连接的位移计（10）。

2.根据权利要求1所述的地铁高架段桩基沉降监测装置，其特征在于，所述伸缩杆（9）包括内杆（91）、外杆（92）和转环（93），所述转环（93）套设于所述底座（1）上且其周壁固设有所述外杆（92），所述外杆（92）远离所述转环（93）的一端开设有凹槽（94）且所述凹槽（94）内穿设有所述内杆（91），所述内杆（91）远离所述外杆（92）的一端与所述浅层测试杆（3）或者所述中层测试杆（4）或者所述深层测试杆（5）的顶端铰接连接。

3.根据权利要求2所述的地铁高架段桩基沉降监测装置，其特征在于，所述底座（1）上套设有多个比对环（11），所述比对环（11）置于所述转环（93）一侧，所述转环（93）和比对环（11）上均标记有刻度。

4.根据权利要求1所述的地铁高架段桩基沉降监测装置，其特征在于，所述底座（1）顶端卡接设置有顶环（12），所述顶环（12）中心处固设有玻璃观察罩（13）。

5.根据权利要求4所述的地铁高架段桩基沉降监测装置，其特征在于，所述顶环（12）周侧固定有多个卡边（14），所述底座（1）顶端开设有多个与所述卡边（14）对应卡接适配的卡槽（15）。

6.根据权利要求5所述的地铁高架段桩基沉降监测装置，其特征在于，所述顶环（12）边缘处嵌设有环形密封圈（16）。

7.根据权利要求1所述的地铁高架段桩基沉降监测装置，其特征在于，所述预埋桩（2）内侧开设有用于所述浅层测试杆（3）活动的通孔（17），所述通孔（17）内壁开设有用于多个所述位移计（10）安放的安置槽（18），所述浅层测试杆（3）、所述中层测试杆（4）和所述深层测试杆（5）侧壁向所述安置槽（18）方向均延伸设置有支撑杆（21），所述支撑杆（21）与所述位移计（10）对应固连；

所述浅层测试杆（3）侧壁沿其长度方向开设有用于所述中层测试杆（4）活动的外槽（19），所述中层测试杆（4）侧壁沿其长度方向开设有用于所述深层测试杆（5）活动的内槽（20）。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的地铁高架段桩基沉降监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：每个桩基浇筑前于其所在位置的周侧等间距选定四个沉降观测点；

步骤二：每个沉降观测点内预先埋设预埋桩（2）、浅层测试杆（3）、中层测试杆（4）和深层测试杆（5），且浅层埋板（6）、中层埋板（7）和深层埋板（8）所处深度不同；

步骤三：安装三个伸缩杆（9）并分别与浅层测试杆（3）、中层测试杆（4）和深层测试杆（5）铰接连接，且三个伸缩杆（9）倾斜角度一致；

步骤四：开始检测，读取伸缩杆（9）的转动角度和位移计（10）的数据，对桩基周侧沉降量进行记录。