CN111174755B

CN111174755B - 膨胀土地区平面高程测量控制点装置及安装方法

Info

Publication number: CN111174755B
Application number: CN202010021294.1A
Authority: CN
Inventors: 何寿迎; 张志华; 吕三和; 林琴岗; 刘宝华; 栾天; 赵民; 李鹏; 杨文�
Original assignee: QINGDAO INSTITUTE OF SURVEYING AND MAPPING SURVEY
Current assignee: QINGDAO INSTITUTE OF SURVEYING AND MAPPING SURVEY
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2040-01-09
Also published as: CN111174755A

Abstract

本发明提出一种膨胀土地区平面高程测量控制点装置及安装方法，该装置包括：外模基体管：沿其长度方向，其第一段内填充有第一填充物，第二段内填充有第二填充物；承载芯：插入第一填充物和第二填充物中；封闭盖：封闭所述端口；第一填充物为柔性填充物，所述第二填充物为刚性填充物。其安装方法包括：勘察工程场区膨胀土层厚度；确定第一填充物的长度、第二填充物的长度，确定外模基体管的长度，制造外模基体管；向外模基体管内插入承载芯，顺次灌装第二填充物以及第一填充物；挖安装孔，安装测量控制点装置。该装置在膨胀土层的基体管内填充柔性填充物，构成缓冲带，用于缓冲膨胀土层因失水或吸水而造成的变形，安装速度快，质量可控，操作简单。

Description

膨胀土地区平面高程测量控制点装置及安装方法

技术领域

本发明涉及地质勘察技术领域，尤其涉及一种膨胀土地区平面高程测量控制点装置，以及该装置的安装方法。

背景技术

高程测量控制点是基础设施施工，测量定位的基准点，在施工中，基准点的准确性影响着整个项目的施工质量及是否可以竣工验收投入使用。高程测量控制点是测量放线及高程起算的基准，工程施工中，以此点为基准向外引出次级点或碎部点。

在目前的常规施工中，造标埋石是通用做法，具体为在地面开挖浅坑，后浇筑水泥砂浆，再安装基点装置，最后养护水泥。

但是在热带膨胀土地区，旱季土壤失水收缩，膨胀土裂缝宽度达10-40mm，深度超1000mm，同时发生地面沉降；在雨季，土壤遇水膨胀，裂缝消失，地面标高上升。在膨胀土地区采用常规做法无法确保高程控制点的位置及高程稳定性。此外，由于工程施工，控制点易遭到破坏，填埋而无法利用。

中国发明专利201010540446.5公开了一种冻融地区平面高程控制点的深埋桩及其埋设方法,标杆由其上部的钢质和水泥保护管及其之间的细砂填充层、钢质保护管与标杆之间的滑动结构和标杆的水泥砂浆保护层、芯柱、泥浆表层构成。埋设方法由开挖上部桩孔、埋设水泥保护管、钻孔、置入标杆、注入水泥砂浆、设置滑动结构和固定基点测标等步骤组成。该专利对于融沉、强融沉地区均能将融沉量控制在容许范围内,特别是标杆的埋设深度可以根据冻深调整达冻深以下的砂砾土层。但是该发明结构较为复杂,工作效率不高,而且测量控制点在膨胀土地区适用性差。

中国发明专利201310154236.6公开了一种软土地区平面高程测量控制点, 标杆由其水泥砂浆构成的芯柱组成，标杆底部埋设至密实砂层或坚实持力层,露出于地面以上的部分标杆套设有钢质保护管,钢质保护管外围浇筑有混凝土墩台。本发明适用于软土地区的平面高程深埋测量控制点埋设。但不能解决膨胀土地区干缩，湿涨引起的水平及竖向变形。

现有技术中，尚没有一种可应用于膨胀土地区的高程测量控制点装置。

发明内容

本发明的目的在于，针对膨胀土地区的遇水收缩，失水膨胀特性，提供一种适用于膨胀土地区平面高程测量控制点装置及其埋设方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种膨胀土地区平面高程测量控制点装置，包括：

外模基体管：沿基体管长度方向，所述外模基体管分为第一段和第二段，外模基体管第一段内填充有第一填充物，第二段内填充有第二填充物；

承载芯：沿外模基体管长度方向设置在基体管内，插入第一填充物和第二填充物中；

封闭盖：设置在外模基体管的第一段端口的位置，封闭所述端口；

所述第一填充物为柔性填充物，所述第二填充物为刚性填充物。

作为优选：所述第一填充物采用聚苯颗粒，所述第二填充物采用水泥砂浆。

作为优选：所述基体管包括内壁和外壁，内壁和外壁之间形成管腔；靠近基体管第二段一侧的管腔内，填充有第三填充物；靠近基体管第一段一侧的管腔内，填充有第四填充物。

作为优选：所述承载芯为实心钢管。

作为优选：所述封闭盖上设置有封闭塞，所述封闭塞插入基体管第一段端口。

作为优选：所述封闭盖上设置有提手。

作为优选：所述第一填充物填充后，填充物的端面与外模基体管第一段端口位置之间存在间隙，所述承载芯伸出第一填充物，承载芯的端头位于所述间隙内。

作为优选：所述第一填充物顶部密封件为柔性密封件。

作为优选：承载芯的端头处设置有磁性标。

作为优选：承载芯的端头出设置有测量基准球。

本发明进一步提供一种上述高程测量控制点装置的安装方法，包括以下步骤：

勘察工程场区膨胀土层厚度，以及稳定土体的顶标高；

根据膨胀土层的厚度以及稳定土体的顶标高确定第一填充物的长度，以及第二填充物的长度，进而确定外模基体管的长度，制造外模基体管；

向外模基体管内插入承载芯，顺次灌装第二填充物以及第一填充物，所述第一填充物至少灌装至稳定土体与膨胀土层的交接处；

在工程场区挖安装孔，安装测量控制点装置。

作为优选，在确定外模基体管长度时，进一步考虑第一填充物的端面与外模基体管第一段端口位置之间存在间隙长度，将第一填充物长度、第二填充物长度及间隙长度的和作为外模基体管长度。

作为优选，所述安装孔的孔径大于外模基体管的外径，在外模基体管与孔径之间的间隙内，顺次灌装第三填充物和第四填充物，所述第三填充物的柔性低于第四填充物。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供了一种适用于膨胀土地区的高程测量点控制装置，在膨胀土层的基体管内填充柔性填充物，构成缓冲带，用于缓冲膨胀土层因失水或吸水而造成的变形。该装置将测量装置模块化，可以施工前定制完成，具有环保，速度快，质量可控，操作简单等特点。

附图说明

图1为本发明高程测量控制点装置结构示意图；

以上各图中：

1-外模基体管；2-承载芯；3-封闭盖；4-膨胀土层；5-稳定土层；6-聚苯颗粒；7-水泥砂浆；8-提手；9-封闭塞；10-地表；11-水泥砂浆；12-细砂；13- 测量基准球；14-磁性标；15-密封件。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置在”，“连接”，“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供了一种适用于膨胀土地区平面高程测量控制点装置。膨胀土地图的地质特点为，由地表向下，首先为膨胀土或易变形土层，膨胀土或易变形土层的下方，为稳定土层。其中，膨胀土或易变形土层，在雨季会吸水膨胀，在旱季会失水收缩，土层在雨季和旱季变形量大。

适用于膨胀土地区平面高程测量控制点装置是根据膨胀土的特性而设计的，该装置包括外模基体管1、承载芯2和封闭盖3。

外模基体管1：采用具有一定弹性、硬度和刚度，且具有良好抗氧化性的塑料圆管或钢丝橡胶圆管作为外模基体管1；沿外模基体管1长度方向，外模基体管1分为第一段和第二段，外模基体管1第一段内填充有第一填充物，第二段内填充有第二填充物。外模基体管1插入到土层后，第一段位于膨胀土层4，第二段位于稳定土层5。相应的，填充物的填充长度需要配合膨胀土层4的厚度。不同的地质条件下，膨胀土层4的厚度是不同的，因此，具体应用到不同地质条件下的外模基体管，其第一段和第二段的长度比例是不同的，第一段的长度需要至少填充至膨胀土层4与稳定土层5的分界处。。

承载芯2：承载芯2采用预制水泥钢管或实心钢管，需要具有较高的刚度；承载芯2沿外模基体管1长度方向设置在外模基体管1内，插入第一填充物和第二填充物中；承载芯2的长度要比外模基体管1的长度短。

封闭盖3：设置在外模基体管1的第一段端口的位置，封闭所述端口；封闭盖3采用钢筋预制混凝土圆形或方形顶盖制成，作为保护盖；在封闭盖3的上端设置有提手8，提手8用于操作；在封闭盖3的下侧设置有封闭塞9，封闭塞9的高度约为50～100mm，封闭塞9塞进到外模基体管1端口内，更好的封闭基体管1，防止雨水进入测量控制点装置内。该控制点封闭盖3上表面绘制控制点编号，测量单位及施工日期，便于施工单位使用。

更进一步的，第一填充物为柔性填充物，第二填充物为刚性填充物。具体到本实施方式，第一填充物采用聚苯颗粒6，这个填充层作为变形隔离填充带，第二填充物采用水泥砂浆7，这个填充层作为稳定嵌固端头。由于聚苯颗粒6具有足够的柔性，可在土层收缩膨胀变形时发生变形。聚苯颗粒6组成的变形隔离充填带可将膨胀土失水收缩，遇水膨胀引起的土体变形与承载芯2进行有效的隔离，避免了膨胀土或易变形土层因环境变化而产生的水平及竖向变形。水泥砂浆7填充层相比聚苯颗粒6具有更好的刚度，其插入稳定土层后，可以固定在稳定土体中，有效保持稳定，不会发生竖向或水平向的变形，对于整个高程测量控制点装置的稳定性起到主要作用。

以上第一填充物，除了采用聚苯颗粒外，还可以采用TPE弹性颗粒、ETPU 颗粒(具有弹性，轻便性，流动性的颗粒材料即可)；第二填充物除了采用水泥砂浆外，还可以采用灰土、混凝土、聚氨酯发泡剂。

更进一步的，第一填充物填充后，填充物的端面与外模基体管1第一段端口位置之间存在间隙，在第一填充物的表面设置有密封件15，密封件15封闭聚苯颗粒6填充层。承载芯2伸出第一填充物，承载芯2的端头位于密封件15和外模基体管1端口之间的间隙内。

为了使高程测量控制点装置可被寻找，承载芯2的端头处设置有磁性标14，在野外，可通过磁性标14寻找高程测量控制点装置。

同时，在承载芯2的端头部分还设置有测量基准球13，用于辅助测量作业。测量基准球13与地表之间的距离为300～600mm，足够的空间，使得当地面机械碾压控制点位置时，地表与测量基准球13之间的空间可避免地面机械对控制点的破坏。

本发明提供的高程测量控制点装置的安装方法如下。

首先，需要进行地质勘测，了解待安装工程场区膨胀土层或易变形土层的厚度，以及稳定土体的顶标高。结合地质勘测的结果，确定稳定嵌固端头(细砂填充层)的长度和变形隔离填充带(聚苯颗粒填充层)的长度，保证变形隔离填充带不少于膨胀土层或易变形土层的厚度。

根据稳定土体的顶标高设计稳定嵌固端头的长度，根据膨胀土层或易变形土层的厚度设计变形隔离填充带的长度。根据稳定嵌固端头长度、变形隔离填充带的长度测量基准球13与外模基体管1端口预留的安全长度，设计测量控制点装置的总长度。

按测量控制点装置的总长度切割选定管材形成外模基体管1，在外模基体管1中心插入带有测量基准球13和磁性标14的承载芯3。

向外模基体管1内充填灌注第二填充物(采用水泥砂浆7或混凝土)至稳定嵌固端头长度，养护混凝土至固结，形成稳定嵌固端头。

后向外模基体管1内充填第一填充物(聚苯颗粒6)形成变形隔离充填带，在变形隔离充填带顶部设置密封件15固定变形隔离充填带，完成测量控制点装置的预制。第一填充物至少灌装至稳定土体与膨胀图层的交接处。

施工时，采用钻机或洛阳铲等工具在选定的设点位置开挖测量控制点安装孔，安装孔孔深与预制的测量控制点装置一致，安装孔的孔径根据外模基体管1 的外径设计，需要比外模基体管1的外径大10-20mm，使外模基体管1插入后与安装孔孔径之间存在间隙，孔径通常采用120-180mm之间。安装孔的孔深需要穿透膨胀土层或易变形土层。

将预制好的测量控制点装置插入测量控制点安装孔，在测量控制点安装孔与测量控制点外模基体管1之间的孔隙中首先灌入第三填充物(水泥浆)，水泥浆灌至稳定土体顶标高后停止灌注，水泥固结后与稳定土体粘结形成嵌固带。

随后在测量控制点安装孔与测量控制点外模基体管1之间剩余的孔隙充填第四填充物(细沙)，在膨胀土或易变形土层与测量控制点外模基体管1之间形成外层变形缓冲带。其中，第四填充物的柔性要比第三填充物的柔性强。

第三填充物的长度与第一填充物的长度相对应，二者相等或在一定的阈值范围内。第四填充物直接填充至外模基体管端口的位置。

测量控制点装置安装在土层后，平整地表，最后安装预制的控制点密封保护盖，对控制点进行保护。

本发明，将测量装置模块化，可以施工前定制完成，具有环保，速度快，质量可控，操作简单等特点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种膨胀土地区平面高程测量控制点装置，其特征在于，包括：

所述第一填充物为柔性填充物，所述第二填充物为刚性填充物；外模基体管插入到土层后，第一段位于膨胀土层第二段位于稳定土层，第一填充物至少填充至膨胀土层与稳定土层的分界处；

所述外模基体管置于测量控制点安装孔内，安装孔的孔径大于外模基体管的孔径，测量控制点安装孔与外模基体管之间的孔隙中填充有第三填充物和第四填充物，所述第三填充物与第一填充物长度对应，灌至稳定土层顶部，第四填充物第三填充物顶灌装至外模基体管管口；所述第四填充物的柔性比第三填充物的柔性强。

2.如权利要求1所述的膨胀土地区平面高程测量控制点装置，其特征在于：所述第一填充物采用聚苯颗粒，所述第二填充物采用水泥砂浆。

3.如权利要求1所述的膨胀土地区平面高程测量控制点装置，其特征在于：所述封闭盖上设置有封闭塞，所述封闭塞插入基体管第一段端口。

4.如权利要求1所述的膨胀土地区平面高程测量控制点装置，其特征在于：所述第一填充物填充后，第一填充物的端面与外模基体管第一段端口位置之间存在间隙，所述承载芯伸出第一填充物，承载芯的端头位于所述间隙内。

5.如权利要求4所述的膨胀土地区平面高程测量控制点装置，其特征在于：承载芯的端头处设置有磁性标。

6.如权利要求4所述的膨胀土地区平面高程测量控制点装置，其特征在于：承载芯的端头处设置有测量基准球。

7.如权利要求1所述的膨胀土地区平面高程测量控制点装置，其特征在于：所述第一填充物填充后，填充物的端面与外模基体管第一段端口位置之间存在间隙，所述间隙内设置有密封件，以封闭第一填充物。

8.一种膨胀土地区平面高程测量控制点安装方法，其特征在于，其安装方法包括：

勘察工程场区膨胀土层厚度，以及稳定土体的顶标高；

在工程场区挖安装孔，安装测量控制点装置；

安装孔的孔径大于外模基体管的孔径，在外模基体管与孔径之间的间隙内，顺次灌装第三填充物和第四填充物，所述第三填充物的柔性低于第四填充物；

所述第三填充物与第一填充物长度对应，灌至稳定土层顶部，第四填充物第三填充物顶灌装至外模集体管管口。

9.如权利要求8所述的安装方法，其特征在于，在确定外模基体管长度时，进一步考虑第一填充物的端面与外模基体管第一段端口位置之间存在间隙长度，将第一填充物长度、第二填充物长度及间隙长度的和作为外模基体管长度。