CN111102970A - 一种升降隐形观测墩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升降隐形观测墩，包括锁止机构、观测筒、保护筒和弹压装置；弹压装置包括弹性元件和连接于弹性元件上端的升降杆，保护筒套设于弹性元件外，观测筒的下端开口，升降杆的上端伸入观测筒中并与之相连，升降杆可带动观测筒上下移动，升降杆向下移动过程中可压缩弹性元件，观测筒可向下运动至隐形状态，以及可向上运动至工作状态，当观测筒位于隐形状态时其置于保护筒中，当观测筒位于工作状态时其伸出保护筒外；锁止机构设于保护筒上且用于将观测筒锁止于隐形状态或工作状态。通过弹性元件的回复力将观测筒自动上升到指定高度，完成工作后借助外力将观测筒下降隐藏至位于地面之下的保护筒中，启动锁止机构将观测筒锁止于隐形状态。

Description

一种升降隐形观测墩

技术领域

本发明涉及建筑物监测技术领域，具体涉及一种升降隐形观测墩。

背景技术

在现有技术条件下，工程测量、工程监测的观测墩通常用钢筋混凝土观测墩，观测墩深入稳定基础作为监测点或测量点，相关规范还明确了观测墩的结构和外围尺寸，结构一般是底部深入基础，顶部安装对中底板，中部墩体一般为上下正方的台形，也有方柱形和圆柱形，特殊情况使用钢管标或双层钢管标，墩体地面高度一般是1.2m，是考虑安装仪器后的视线高度与平均人眼高度基本一致，不管采用什么形式，都是固定在地面上。

地面上的观测墩是目前工程测量、工程监测普遍采用的标点形式，具有结构简单、稳定，造价低廉的特点，但在特殊情况下仍存在不足，一是在施工干扰大的情况下容易破坏，特别是施工期施工车辆和机械碰坏观测墩是普遍现象；二是人为破坏现象普遍；三是影响工程建筑物整体美观；四是影响施工作业。

CN206540552U公开了一种隐藏式观测墩，其在升降装置的顶端安装强制对中盘；通过升降装置驱动强制对中盘升降。由于此类观测墩采用由基座通过升降装置伸出地面的形式，故基座的微小扭转变形都会导致上端对中盘有较大位移，再加上观测墩伸长后力矩较大，容易对基座产生较大的作用力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种原理简单，操作简便，重复精度高，稳定性好，且无需外部动力源的升降隐形观测墩。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种升降隐形观测墩，包括锁止机构、观测筒、保护筒和弹压装置；所述弹压装置包括弹性元件和连接于弹性元件上端的升降杆，所述保护筒套设于弹性元件外，所述观测筒的下端开口，所述升降杆的上端伸入所述观测筒中并与观测筒相连，所述升降杆可带动观测筒上下移动，所述升降杆向下移动过程中可压缩所述弹性元件，所述观测筒可向下运动至隐形状态，以及可向上运动至工作状态，当所述观测筒位于隐形状态时，所述观测筒置于所述保护筒中，当所述观测筒位于工作状态时，所述观测筒伸出所述保护筒外；所述锁止机构设于保护筒上，所述锁止机构用于将观测筒锁止于隐形状态或工作状态。

由此，工作时启动锁止机构，通过弹性元件的回复力将观测筒自动上升到指定高度，完成工作后借助外力将观测筒下降隐藏至位于地面之下的保护筒中，再启动锁止机构将观测筒锁止于隐形状态。从而不影响整体美观，也不会被人为和机械作业破坏，作为一种补充的观测墩形式在工程测量、工程监测领域都有应用前景。并且，与CN206540552U公开的升降结构相比，观测筒伸长力矩较小，从而对基座产生的作用力较小，可确保观测墩的观测精度。

此外，墩体外部有保护筒，保护墩体不受破坏。墩体安装完毕后保护筒外回填混凝土或其他均质土体，避免了临空面作业的危险，同时当墩体处于软弱土基时有利于增加基座稳定性。保护筒为略大于墩体的圆筒，在地面的出露面较少，减小了墩体受雨水或渗水影响的可能。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述锁止机构包括设于保护筒中的锁扣杆，所述锁扣杆的外壁上设有上卡扣和下卡扣，锁扣杆可周向旋转；所述观测筒的底部设有限位环，所述限位环上设有可供上卡扣穿过且可供下卡扣穿过的槽，所述上卡扣可在所述锁扣杆的旋转运动带动下运动至所述限位环的下方，所述下卡扣可在所述锁扣杆的旋转运动带动下运动至所述限位环的上方。通过机械锁止，即可将观测筒锁定于隐形状态或工作状态，无需动力参与，结构不易失效，维护成本大大降低。墩体升降到指定位置时通过机械锁止机构将墩体位置卡死，可确保墩体每次升降至同一位置，保证了测量结果的准确性。并且，采用非电力驱动的升降装置，避免了现场布线和引线的问题。

所述保护筒的内壁上部固定有导向环，所述观测筒穿设于导向环中，所述保护筒的内壁下部固定有定位板，所述限位环可在观测筒向上运动过程中与导向环抵接，所述限位环可在观测筒向下运动过程中与定位板抵接。导向环用于控制观测筒竖直升降，并与观测筒的限位环配合用于控制观测筒上升到隐形观测墩设计高度。二者配合可确保墩体每次升降线路处于同一直线上，从而进一步提高观测精度。

为安装锁止结构，所述上卡扣和下卡扣将锁扣杆从上至下分为上段、中段和下段，所述上段穿过导向环，所述上段的顶端设有与导向环抵接的锁扣，所述下段穿过所述定位板。

所述弹压装置还包括外筒，所述弹性元件置于所述外筒中，当所述观测筒位于隐形状态时，所述观测筒置于外筒和保护筒之间。

所述保护筒、观测筒和升降杆均同轴设置。

作为观测筒与升降杆的一种具体连接结构形式，所述观测筒的顶部设有水平布置的对中底板，所述观测筒的内壁上部固定有连接板，所述连接板上穿设有与升降杆同轴设置的连接螺杆，所述对中底板上开设有与连接螺杆配合的对中螺孔，所述升降杆的顶部开设有与连接螺杆配合的连接螺孔，所述连接螺杆的上端伸入对中螺孔中并与对中底板螺纹连接，所述连接螺杆的下端伸入连接螺孔中并与对升降杆螺纹连接。

所述保护筒的顶部设有用于封闭保护筒上端开口的保护盖。用于观测墩隐形状态时保护顶部和对中螺孔不受破坏。

所述升降式隐形观测墩设于一基坑中，基坑的坑底设有基座，所述基座顶部固定有垫板，所述弹压装置和保护筒均固定于垫板上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、无需电源，依靠手动和弹性元件回复力即可实现隐形状态和工作状态之间的切换，再通过机械锁止即可将观测墩锁止于所需状态，不影响整体美观，也不会被人为和机械作业破坏，且原理简单，操作简便，重复精度高，稳定性好。

2、采用上下卡扣和导向装置控制升降墩体的位置，确保每次测量时墩体处于同一位置，保证了测量结果的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的升降隐形观测墩的分解结构示意图。

图2为本发明实施例的升降隐形观测墩处于隐形状态的示意图。

图3为本发明实施例的升降隐形观测墩处于工作状态的示意图。

图例说明：1、保护盖；2、导向环；3、锁止机构；31、锁扣；32、上卡扣；33、下卡扣；34、锁扣杆；4、观测筒；41、对中底板；42、对中螺孔；43、连接板；44、连接螺杆；45、限位环；46、槽；47、止挡面；5、保护筒；51、定位板；52、环形底座；53、底座安装孔； 6、弹压装置；61、连接螺孔；62、升降杆；63、环形底座；64、底座安装孔；65、弹性元件； 66、外筒；7、基座；71、垫板。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1-3所示，本实施例的升降隐形观测墩，包括锁止机构3、观测筒4、保护筒5和弹压装置6。

弹压装置6包括外筒66、设于外筒66中的弹性元件65，以及连接于弹性元件65上端的升降杆62。保护筒5套设于外筒66外，保护筒5的上下两端均开口，保护筒5的顶部设有用于封闭保护筒4上端开口的保护盖1。弹压装置6和保护筒5均设于一基坑中，基坑的坑底设有基座7，基座7顶部固定有垫板71，外筒66和保护筒5均固定于垫板71上。

保护筒5、观测筒4和升降杆62均同轴设置。观测筒4的下端开口，升降杆62的上端伸入观测筒4中并与观测筒4相连，具体地，观测筒4的顶部设有水平布置的对中底板41，观测筒4的内壁上部固定有连接板43，连接板43上穿设有与升降杆62同轴设置的连接螺杆44，对中底板41上开设有与连接螺杆44配合的对中螺孔42，升降杆62的顶部开设有与连接螺杆44配合的连接螺孔61，连接螺杆44的上端伸入对中螺孔42中并与对中底板41螺纹连接，连接螺杆44的下端伸入连接螺孔61中并与对升降杆62螺纹连接。升降杆62可带动观测筒4上下移动，升降杆62向下移动过程中可压缩弹性元件65，观测筒4可向下运动至隐形状态，以及可向上运动至工作状态，当观测筒4位于隐形状态时，观测筒4置于保护筒5中并位于外筒66和保护筒5之间，当观测筒4位于工作状态时，观测筒4伸出保护筒5外。

本实施例中，保护筒5的内壁上部固定有导向环2，观测筒4穿设于导向环2中，保护筒5的内壁下部固定有定位板51，限位环45可在观测筒4向上运动过程中与导向环2抵接，限位环45可在观测筒4向下运动过程中与定位板51抵接。

锁止机构3包括设于保护筒5中的锁扣杆34，锁扣杆34的外壁上设有上卡扣32和下卡扣33，上卡扣32和下卡扣33将锁扣杆34从上至下分为上段、中段和下段，上段穿过导向环2，上段的顶端设有与导向环2抵接的锁扣31，下段穿过定位板51。锁扣杆34可周向旋转；观测筒4的底部设有限位环45，限位环45的底面形成用于阻挡观测筒4轴向向上运动或轴向向下运动的止挡面47，限位环45上设有可供上卡扣32穿过且可供下卡扣33穿过的槽46，上卡扣32或下卡扣33可在锁扣杆34的旋转运动带动下运动至止挡面47的下方，由此，该锁止机构3用于将观测筒4锁止于隐形状态或工作状态。

保护盖1用于观测墩隐形状态时保护顶部和对中螺孔42不受到破坏。

导向环2用于控制观测筒4竖直升降，设置在保护筒5顶部内侧，观测筒4置于导向环2内。导向环2由上下两层平行的不锈钢圆环结构构成，不锈钢上留有安装锁扣杆34的穿孔，不锈钢圆环其内径与升降墩体外径严密契合，并与保护筒5结合固定于基础，以保证升降墩体垂直升降。

锁扣杆34穿过导向环2伸入保护筒5内部，锁扣杆34上设功能性构造，包括三角锁扣31，上卡扣32和下卡扣33。三角锁扣31为圆孔三角柱型锁扣，采用通用三角钥匙可以拧动。通过三角锁扣31可以拧动锁扣杆从而使上卡扣32或下卡扣33转入限位环45的底面从而形成锁止状态，使得观测筒4在工作状态时受到外力作用无法向下运动，或观测筒4在隐性状态时不会因为弹簧的弹力而向上运动。

观测筒4为圆钢管，自上而下为对中底板41、连接板43和限位环45，对中底板41中心有对中螺孔42用于安置测量仪器，连接板43中心有连接螺杆44用于与弹压装置连接，限位环45的一侧开设有与锁扣杆34位置对应的槽46，上卡扣32或下卡扣33通过槽46后，拧动三角锁扣31可以使上卡扣32或下卡扣33转入限位环45的底面从而锁定观测筒4。

保护筒5为圆钢管，管内下部有定位板51，定位板51上开设锁扣杆槽供安装锁扣杆34的下段穿过，底部有环形底座52并有保护筒底座安装孔53。

弹压装置6为气压弹压、液压弹压或普通弹簧装置等，弹压装置6推力大于观测筒4重量，弹压装置升降杆62伸缩长度略大于观测筒4高度、顶部有弹压装置连接螺孔61，安装时与观测筒4连接螺杆44紧固，弹压装置6底部有环形底座63、底座有安装孔64。

混凝土基座7是为安装半自动升降隐形观测墩在其基坑底部浇筑的一定体积的混凝土，是整个隐形观测墩基础，混凝土基座7上有钢垫板71、安装钢板有与保护筒底座安装孔53和弹压装置底座安装孔64位置一致的螺栓用于隐形观测墩整体安装。

墩体的整体安装流程为：在观测墩设计位置开挖设计深度的基坑，然后在坑底浇筑混凝土基座7和钢垫板71并保证其水平；混凝土基座硬化后先行在钢垫板71上安装弹压装置6，并将弹压装置连接螺孔61导入观测筒连接板上的连接螺杆44旋紧，然后对观测筒4的垂直度进行测试和调整，测试方法采用以墩体为中心夹角90度方向分别安置全站仪对升降前后墩体中心垂直度进行测量并通过对弹压装置环形底座安装孔64上的螺母进行调整，调整垂直度后再将保护筒5导入并坚固保护筒底座安装孔53的螺母；之后再安装锁扣杆34和导向环2并再次进行测试和调整，垂直度和运行正常后即回填混凝土或其他土体，并对地面进行硬化处理。

如图2所示，墩体隐形状态下锁扣杆下卡扣33通过观测筒4的槽46后转入限位环45的上方从而与限位环45抵接形成机械锁止。如图3所示，工作时打开保护盖1，用通用三角钥匙插入三角锁扣31并拧动90度，则下卡扣33解除锁止，观测筒4在弹簧的回复力作用下自动向上运行，当限位环45运行至槽46通过上卡扣32位置时再次将三角锁扣31拧动90度，则上卡扣32转入限位环45的底面下方从而与限位环45抵接形成机械锁止。此时观测墩处于工作状态，这里可以通过墩体顶部对中螺孔41安置测量仪器进行测量工作，隐形观测墩功能与常规观测墩无异。测量工作完成后取下测量仪器，如图2所示，拧动三角锁扣31，上卡扣32松开卡口，手动按压观测筒4朝下运动直到下卡扣33通过槽46，拧动三角锁扣31再次将观测筒4锁定在隐形状态，安置保护盖1，此时隐形观测墩完全隐形于地面之下。

实施例：

某水电站为混凝土大坝，坝顶设计有变形监测墩，考虑坝顶美观和门机等作业机械可能产生的影响，采用了半自动隐形观测墩。

隐形观测墩的观测筒4主体为一外径Φ219mm、厚度5mm、高度1350mm的不锈钢圆筒；顶部对中底板41外径为Φ219mm、厚度为5mm不锈钢圆板，中心加工Φ16.0mm常规对中螺孔。

隐形观测墩的保护筒5为外径Φ310mm、内径Φ300mm的、高度1500mm钢圆筒。

导向环2外径300mm、内径219mm、高度150mm，隐形状态时观测筒4顶部与保护筒5、导向环2齐平，工作状态时观测筒4完全升起后墩体的地面高度为1200mm，与常规观测墩一致。

实施例弹压装置6选用气压弹簧装置，伸缩杆行程1250mm，最大推力400N，升降墩体位于最高位置时弹簧仍为受压状态。

实施例为预留基坑1200mm（长）×1200mm（宽）×1600mm（高），钢垫板71已安置于基坑中心并水平，先行在钢垫板71上安装弹压装置6，并将弹压装置连接螺孔61导入升降墩体连接板上的连接螺杆44旋紧，此时对观测筒4的垂直度进行测试和调整，测试方法采用以墩体为中心夹角90度方向分别安置全站仪对升降前后墩体中心垂直度进行测量并通过对弹压装置环形底座安装孔64上的螺母进行调整，调整垂直度后再将保护筒5导入并坚固保护筒底座安装孔53的螺母；最后将锁扣杆34导入定位板51上的锁扣杆槽并安装导向环2，再次手动按压和拧动锁扣杆34以测试正常运行状况，垂直度和运行正常后即回填混凝土，并对地面进行同质处理。

工作时打开保护盖1，采用通用三角钥匙拧动三角锁扣31，弹压装置6的升降杆62带动隐形观测墩缓慢升起到位后再次拧动三角锁扣使上卡扣32转入限位环45的底面下方从而与限位环45抵接形成机械锁止，采用对中螺丝安置全站仪并进行测量工作，测量工作完成后，取下全站仪，采用通用三角钥匙拧动三角锁扣31解除锁止，卡扣松开后手动按压观测筒4使其下降，到指定位置后再次拧动三角锁扣31使下卡扣33转入限位环45的上方从而与限位环45抵接形成机械锁止，此时隐形观测墩完全隐形于地面之下，安装保护盖1即完成所有测量工作。

实施过程中已对自动升降隐形观测墩稳定性和重复精度进行测试，由于设置了契合严密的导向和卡扣装置，水平重复精度优于±0.3mm，垂直向重复精度优于±0.5mm。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种升降隐形观测墩，其特征在于，包括锁止机构（3）、观测筒（4）、保护筒（5）和弹压装置（6）；所述弹压装置（6）包括弹性元件（65）和连接于弹性元件（65）上端的升降杆（62），所述保护筒（5）套设于弹性元件（65）外，所述观测筒（4）的下端开口，所述升降杆（62）的上端伸入所述观测筒（4）中并与观测筒（4）相连，所述升降杆（62）可带动观测筒（4）上下移动，所述升降杆（62）向下移动过程中可压缩所述弹性元件（65），所述观测筒（4）可向下运动至隐形状态，以及可向上运动至工作状态，当所述观测筒（4）位于隐形状态时，所述观测筒（4）置于所述保护筒（5）中，当所述观测筒（4）位于工作状态时，所述观测筒（4）伸出所述保护筒（5）外；所述锁止机构（3）设于保护筒（5）上，所述锁止机构（3）用于将观测筒（4）锁止于隐形状态或工作状态。

2.根据权利要求1所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述锁止机构（3）包括设于保护筒（5）中的锁扣杆（34），所述锁扣杆（34）的外壁上设有上卡扣（32）和下卡扣（33），锁扣杆（34）可周向旋转；所述观测筒（4）的底部设有限位环（45），所述限位环（45）上设有可供上卡扣（32）穿过且可供下卡扣（33）穿过的槽（46），所述上卡扣（32）可在所述锁扣杆（34）的旋转运动带动下运动至所述限位环（45）的下方，所述下卡扣（33）可在所述锁扣杆（34）的旋转运动带动下运动至所述限位环（45）的上方。

3.根据权利要求2所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述保护筒（5）的内壁上部固定有导向环（2），所述观测筒（4）穿设于导向环（2）中，所述保护筒（5）的内壁下部固定有定位板（51），所述限位环（45）可在观测筒（4）向上运动过程中与导向环（2）抵接，所述限位环（45）可在观测筒（4）向下运动过程中与定位板（51）抵接。

4.根据权利要求3所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述上卡扣（32）和下卡扣（33）将锁扣杆（34）从上至下分为上段、中段和下段，所述上段穿过导向环（2），所述上段的顶端设有与导向环（2）抵接的锁扣（31），所述下段穿过所述定位板（51）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述弹压装置（6）还包括外筒（66），所述弹性元件（65）置于所述外筒（66）中，当所述观测筒（4）位于隐形状态时，所述观测筒（4）置于外筒（66）和保护筒（5）之间。

6.根据权利要求1-4任一项所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述保护筒（5）、观测筒（4）和升降杆（62）均同轴设置。

7.根据权利要求1-4任一项所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述观测筒（4）的顶部设有水平布置的对中底板（41），所述观测筒（4）的内壁上部固定有连接板（43），所述连接板（43）上穿设有与升降杆（62）同轴设置的连接螺杆（44），所述对中底板（41）上开设有与连接螺杆（44）配合的对中螺孔（42），所述升降杆（62）的顶部开设有与连接螺杆（44）配合的连接螺孔（61），所述连接螺杆（44）的上端伸入对中螺孔（42）中并与对中底板（41）螺纹连接，所述连接螺杆（44）的下端伸入连接螺孔（61）中并与对升降杆（62）螺纹连接。

8.根据权利要求1-4任一项所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述保护筒（5）的顶部设有用于封闭保护筒（5）上端开口的保护盖（1）。

9.根据权利要求1-4任一项所述的升降隐形观测墩，其特征在于，所述升降式隐形观测墩设于一基坑中，基坑的坑底设有基座（7），所述基座（7）顶部固定有垫板（71），所述弹压装置（6）和保护筒（5）均固定于垫板（71）上。

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