CN112982357A - 一种地基分层沉降监测装置及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地基分层沉降监测装置及其装配方法，监测装置包括：沉降管，垂直埋设在地基的钻孔内，沿所述沉降管的延伸方向设置有多个沉降监测单元；所述沉降监测单元包括：设置在所述沉降管内的位移传感器，与所述位移传感器连接的锚头监测装置，所述锚头监测装置包括锚头底座、设置在锚头底座内的伸缩锚头、带动所述伸缩锚头的锚头驱动源，所述沉降管的侧壁上开设有供伸缩锚头穿过的条形孔，所述锚头驱动源带动伸缩锚头穿过条形孔插入到地基中，所述伸缩锚头能够随地基在条形孔内上下移动；装配方法提供了本发明地基分层沉降监测装置的布设和使用方法，不仅减少了钻孔埋设的工作量，并且实现了不同位置的原位监测，提高监测效率和监测精度。

Description

一种地基分层沉降监测装置及其装配方法

技术领域

本发明涉及土体沉降监测技术领域，尤其是指一种地基分层沉降监测装置及其装配方法。

背景技术

地基深层（分层）沉降主要通过在地基土体内埋设沉降标（深层沉降标、分层磁环沉降标）进行观测，其中：

对于深层沉降标的埋设是要求埋设在地基土体设计的要求深度处，采用水准高程测量方法，测出不同深度部位的沉降标的沉降，与地表沉降观测方法类似，其缺点是要对深度沉降标进行不同深度不问多次埋设，一个孔只能埋设一个深度的深层沉降标，要进行多孔埋设，工作量较大；

而分层磁环沉降标设可以通过一孔实现，将分层磁环固定在PVC分层沉降管上，沉降管能贯穿整个软土层，在同一根分层沉降管上通过分层沉降仪测取地基不同深度的土体沉降情况。但是，针对于真空预压地基处理工程，抽真空期间往往要进行覆水1.0m左右，监测人员往往要手提分层沉降仪器设备下水进行测取读数，现场场地面积较大且又覆水1.0m，给监测人员带来了极大的不方便。

现有技术中，公开号为：CN208254458U的中国专利，公开了一种软基深水筑堤沉降监测装置，包括基准桩、磁致伸缩仪、硅压式沉降仪、沉降盘、固定组件，将硅压式沉降仪及多支磁致伸缩仪串联固定在同一基准桩上，通过硅压式沉降仪测试系统内液体压力的变化获得地基表层沉降量，此装置存在一定的缺陷，上述装置中，将用于监测的单元暴露埋设在土壤地基中，一方面在钻孔时需要开设更大的通孔埋设沉降监测装置，另一方面，长期暴露的监测装置在土壤地基中受内压力容易损坏；并且在预埋时，用于监测的单元也会影响预埋处地基的结构，使监测的单元处的土壤结构与其它地基处的土壤结构不同，测试的沉降量与实际沉降量存在一定误差。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中地基分层沉降监测装置无法满足监测需求的情况，提供一种地基分层沉降监测装置及其装配方法，不仅减少了钻孔埋设的工作量，并且实现了不同地基的原位监测，提高监测效率和监测精度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种地基分层沉降监测装置，包括：

沉降管，垂直埋设在地基的钻孔内，沿所述沉降管的延伸方向设置有多个沉降监测单元；

所述沉降监测单元包括：设置在所述沉降管内的位移传感器，与所述位移传感器连接的锚头监测装置，所述锚头监测装置包括锚头底座、设置在锚头底座内的伸缩锚头、带动所述伸缩锚头运动的锚头驱动源，所述沉降管的侧壁上开设有供伸缩锚头穿过的条形孔，所述锚头驱动源带动伸缩锚头穿过条形孔插入到地基中，所述伸缩锚头能够随地基在条形孔内上下移动。

在本发明的一个实施例中，所述沉降管内还设置有波纹软管，所述波纹软管包覆在锚头监测装置外，所述波纹软管上开设有与伸缩锚头间隙配合的通孔，所述伸缩锚头从通孔中穿过后，所述波纹软管包覆在伸缩锚头的外周。

在本发明的一个实施例中，所述沉降管及波纹软管均为不锈钢金属材料制成。

在本发明的一个实施例中，所述锚头底座上设置有多个伸缩锚头，多个伸缩锚头周向均匀设置在锚头底座的外周，多个伸缩锚头由同一锚头驱动源带动同步运动。

在本发明的一个实施例中，所述位移传感器为磁致式伸缩位移传感器，包括筒体、伸缩杆、监测头和传输线，所述筒体安装在沉降管的内壁上，所述伸缩杆沿筒体自由滑动，所述伸缩杆与锚头监测装置连接，所述监测头设置在伸缩杆的前端，所述监测头用于监测伸缩杆的位移量，所述传输线从所述沉降管的顶端引出。

在本发明的一个实施例中，所述传输线与所述筒体的连接端头为防水插头，所述传输线从沉降管的顶端引出后，连接到无线数据传输设备上。

在本发明的一个实施例中，所述沉降管的底部设置有锚固在地基中的底座。

在本发明的一个实施例中，所述锚头驱动源为液压驱动源，通过液压管从沉降管的顶端引出，与液压泵连接。

为解决上述技术问题，本发明提供了还提供一种地基分层沉降监测装置的装配方法，用于实现上述地基分层沉降监测装置的装配，包括以下步骤：

（1）选取不锈钢管，在不锈钢管内嵌设不锈钢金属波纹软管；

（2）将位移传感器安装在不锈钢管的内壁上，将锚头监测装置中的伸缩锚头收回到锚头底座中，并将锚头监测装置连接在位移传感器上；

（3）在不锈钢管的侧壁上，对应伸缩锚头的位置开设有供伸缩锚头穿过的条形孔，并且使所述伸缩锚头能够在条形孔内滑动；

（4）在不锈钢金属波纹软管的侧壁上，对应伸缩锚头的位置开设有供伸缩锚头穿过的通孔，通孔与伸缩锚头间隙配合；

（5）将多根不锈钢管接杆，在最底部的不锈钢管下方设置锚固在地基中的底座，构成埋设在地基中的沉降管；

（6）定位目标监测点，在目标监测点处钻孔，将沉降管垂直埋设在孔中；

（7）锚头监测装置中的锚头驱动源将回收到锚头底座中的伸缩锚头顶出，使伸缩锚头支撑在地基中，完成地基分层沉降监测装置的装配。

在本发明的一个实施例中，在完成地基分层沉降监测装置装配后，将位移传感器的传输线从沉降管的顶部引出，连接无线数据传输设备；对地基进行沉降处理，地基沉降带动不同位置的伸缩锚头移动，伸缩锚头带动位移传感器中的伸缩杆移动，监测头监测伸缩杆的移动量，并通过传输线将信号传出。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的地基分层沉降监测装置，设置沉降管和沉降监测单元；将沉降管垂直埋设在钻孔的地基中，并在沉降管的不同位置设置多个沉降监测单元，实现对不同位置地基的沉降同步监测，将沉降监测单元设置在沉降管内，保证沉降监测单元在工作过程中不受影响，保证长期稳定的工作；本发明的沉降监测单元设置伸缩锚头，在预埋沉降管时，伸缩锚头收回到锚头底座中，在钻孔时，孔的大小只需要略大于沉降管的大小即可，能够有效的减小钻孔面积，从而节约钻孔成本；并且本发明将沉降管先埋设在地基层中，保证沉降管外不同位置的土壤结构是一致的，在预埋沉降管后，再通过锚头驱动源将回收到锚头底座中的伸缩锚头顶出，使伸缩锚头支撑在地基中，这样保证监测用的伸缩锚头是在原位压入到土壤中，相比于预先埋设的监测装置，更能保持监测位置处的土壤结构是一致性，更真实的模拟原地基的土壤结构，使监测的结果更加准确；

本发明所述的地基分层沉降监测装置的装配方法，包括了监测装置自身的装配过程和将监测装置埋设在地基中的装配过程，通过本发明的装配方法不仅减少了钻孔埋设的工作量，并且实现了不同地基的原位监测，提高监测效率和监测精度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明地基分层沉降监测装置的整体结构示意图；

图2是本发明沉降监测单元的俯视结构示意图；

图3是本发明的位移传感器与锚头监测装置连接的结构示意图；

图4是本发明的地基分层沉降监测装置的装配方法的流程图；

图5是本发明的地基分层沉降监测装置的工作示意图。

说明书附图标记说明：1、沉降管；2、位移传感器；201、筒体；202、伸缩杆；203、传输线；204、防水插头；3、波纹软管；4、锚头监测装置；401、锚头底座；402、伸缩锚头；403、锚头驱动源；5、底座；6、无线数据传输设备。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

参照图1和图2所示，本发明的一种地基分层沉降监测装置，包括：

沉降管1，垂直埋设在地基的钻孔内，沿所述沉降管1的延伸方向设置有多个沉降监测单元，通过多个沉降监测单元可以实现对不同位置地基的沉降同步监测；将沉降监测单元设置在沉降管1内，保证沉降监测单元在工作过程中不受影响，保证长期稳定的工作；

所述沉降监测单元包括：设置在所述沉降管1内的位移传感器2，与所述位移传感器2连接的锚头监测装置4，所述锚头监测装置4包括锚头底座401、设置在锚头底座401内的伸缩锚头402、带动所述伸缩锚头402运动的锚头驱动源403，所述沉降管1的侧壁上开设有供伸缩锚头402穿过的条形孔，所述伸缩锚头402在锚头驱动源403的带动下穿过条形孔插入到地基中，所述伸缩锚头402能够随地基在条形孔内上下移动，在沉降监测过程中，地基发生沉降后，伸缩锚头402能够随地基在条形孔内沉降。

本实施例中，在预埋沉降管1时，伸缩锚头402收回到锚头底座401中，在钻孔时，孔的大小只需要略大于沉降管1的大小即可，能够有效的减小钻孔面积，从而节约钻孔成本；并且本发明将沉降管1先埋设在地基层中，保证沉降管1外不同位置的土壤结构是一致的，在预埋沉降管1后，再通过锚头驱动源403将回收到锚头底座401中的伸缩锚头402顶出，使伸缩锚头402支撑在地基中，这样保证监测用的伸缩锚头402是在原位压入到土壤中，相比于预先埋设的监测装置，更能保持监测位置处的土壤结构是一致性，更真实的模拟原地基的土壤结构，使监测的结果更加准确。

具体地，在上述实施例中，在将沉降管1埋设到钻孔的地基中后，部分土壤从条形孔处进入到沉降管1内部，影响内部的沉降监测单元正常工作，为了保证沉降监测单元的正常工作，对沉降管1的内部结构进行进一步优化，具体地，在所述沉降管1内还设置有波纹软管3，所述波纹软管3贴敷在所述沉降管1的内壁上，所述波纹软管3包覆在锚头监测装置4外，所述波纹软管3上开设有与伸缩锚头402间隙配合的通孔，所述伸缩锚头402从通孔中穿过后，所述波纹软管3包覆在伸缩锚头402的外周，在沉降监测过程中，伸缩锚头402随地基在条形孔内沉降，由于波纹软管3自身的伸缩性，在伸缩锚头402下降的过程中，位于伸缩锚头402上方的波纹软管3向下伸长，位于伸缩锚头402下方的波纹软管3向下压缩，通过设置伸缩的波纹软管3保证了地基土体不进入沉降管1内。

具体地，因为地基中含有一定的水分，长期将沉降管1和波纹软管3埋设在地基中，容易生锈、腐蚀，优选的，所述沉降管1及波纹软管3均为不锈钢金属材料制成，保证长期使用的结构稳定性。

为了增加本实施例的监测面积，所述锚头底座401上设置有多个伸缩锚头402，多个伸缩锚头402周向均匀设置在锚头底座401的外周，多个伸缩锚头402由同一锚头驱动源403带动同步运动，参照图2所示，本实施例中，设置三个伸缩锚头402，任意相邻两个伸缩锚头402之间的夹角为120°，以沉降管1为轴心，向外侧进一步增大了监测面积，在其他实施例中，可以根据不同的基层结构，设置多种伸缩锚头402的组合方式。

具体地，所述锚头驱动源403为液压驱动源，通过液压管从沉降管1的顶端引出，与液压泵连接，通过液压泵向液压管中充油和放油，实现伸缩锚头402在锚头底座401中的伸缩。

参照图3所示，所述位移传感器2为磁致式伸缩位移传感器，包括筒体201、伸缩杆202、监测头和传输线203，所述筒体201安装在沉降管1的内壁上，与所述沉降管1固定连接，所述伸缩杆202沿筒体201自由滑动，所述伸缩杆202与锚头监测装置4连接，所述监测头设置在伸缩杆202的前端，所述监测头用于监测伸缩杆202的位移量，所述传输线203从所述沉降管1的顶端引出，对地基进行沉降处理后，伸缩锚头402随地基沉降，从而带动位移传感器2中的伸缩杆202移动，监测头监测伸缩杆202的移动量，并通过传输线203将信号传出。

具体地，为了防止水汽侵蚀造成短路，损伤位移传感器2，设置传输线203与所述筒体201的连接端头为防水插头204。

具体地，所述传输线203从沉降管1的顶端引出后，连接到无线数据传输设备6上，通过无线数据传输设备6将监测信号发送到终端，由于本实施例的沉降监测装置长期在室外使用，所述无线数据传输设备6采用蓄电池供电和太阳能充电的方式，保证能够在户外使用。

具体地，所述沉降管1的底部设置有锚固在地基中的底座5，所述底座5的底部为圆锥状，所述底座5一方面能起到封闭的作用，防止土体从沉降管1的底部进入到沉降管1中，另一方面，所述底座5也能起到破土的作用，便于将沉降管1插入并锚固在在钻孔的地基中。

本实施例中，在不同高度的地基层，设置多个沉降监测单元，对不同深度部位的地基分层沉降数据进行汇总与整理，对分层沉降监测成果进行整理，得出各测点的沉降、各测点的沉降速率、两相邻测点之间的土层压缩率，绘制累计分层沉降～时间曲线、荷载～时间曲线、各测点沉降速率～时间曲线等内容。

实施例2

参照图4所示，一种地基分层沉降监测装置的装配方法，用于实现上述地基分层沉降监测装置的装配，包括以下步骤：

（1）选取不锈钢管，在不锈钢管内嵌设不锈钢金属波纹软管3；

（2）将位移传感器2安装在不锈钢管的内壁上，将锚头监测装置4中的伸缩锚头402收回到锚头底座401中，并将锚头监测装置4连接在位移传感器2上；

（3）在不锈钢管的侧壁上，对应伸缩锚头402的位置开设有供伸缩锚头402穿过的条形孔，并且使所述伸缩锚头402能够在条形孔内滑动；

（4）在不锈钢金属波纹软管3的侧壁上，对应伸缩锚头402的位置开设有供伸缩锚头402穿过的通孔，通孔与伸缩锚头402间隙配合；

（5）将多根不锈钢管接杆，在最底部的不锈钢管下方设置锚固在地基中的底座5，构成埋设在地基中的沉降管1；

（6）定位目标监测点，在目标监测点处钻孔，将沉降管1垂直埋设在孔中；

（7）锚头监测装置4中的锚头驱动源403将回收到锚头底座401中的伸缩锚头402顶出，使伸缩锚头402支撑在地基中，完成地基分层沉降监测装置的装配。

在完成地基分层沉降监测装置装配后，将位移传感器2的传输线203从沉降管1的顶部引出，连接无线数据传输设备6；对地基进行沉降处理，地基沉降带动不同位置的伸缩锚头402移动，伸缩锚头402带动位移传感器2中的伸缩杆202移动，监测头监测伸缩杆202的移动量，并通过传输线203将信号传出。

参照图5所示，本实施例中，地基的沉降处理方式选取真空预压地基处理，真空预压地基处理开始抽真空施工过程中，上覆水1.0m，地基土体固结排水，地基发生沉降并带动不同深度部位的伸缩锚头402向下发生位移，与伸缩锚头402上表面连接的波纹软管3向下伸长，与伸缩锚头402下表面连接的波纹软管3向下压缩，伸缩的波纹软管3保证了地基土体不进入沉降管1内，地基带动锚头监测装置4向下发生位移，使得与之相连接的位移传感器2的伸缩杆202也同时向下发生位移，此位移就代表了地基土体的沉降量，通过传输线203将信号传出，传输线203连接到无线数据传输设备6上，通过无线数据传输设备6将监测信号发送到终端。

本发明所述的地基分层沉降监测装置的装配方法，包括了监测装置自身的装配过程和将监测装置埋设在地基中的装配过程，通过本发明的装配方法不仅减少了钻孔埋设的工作量，并且实现了不同地基的原位监测，提高监测效率和监测精度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种地基分层沉降监测装置，其特征在于，包括：

沉降管，垂直埋设在地基的钻孔内，沿所述沉降管的延伸方向设置有多个沉降监测单元；

所述沉降监测单元包括：设置在所述沉降管内的位移传感器，与所述位移传感器连接的锚头监测装置，所述锚头监测装置包括锚头底座、设置在锚头底座内的伸缩锚头、带动所述伸缩锚头运动的锚头驱动源，所述沉降管的侧壁上开设有供伸缩锚头穿过的条形孔，所述锚头驱动源带动伸缩锚头穿过条形孔插入到地基中，所述伸缩锚头能够随地基在条形孔内上下移动。

2.根据权利要求1所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：所述沉降管内还设置有波纹软管，所述波纹软管包覆在锚头监测装置外，所述波纹软管上开设有与伸缩锚头间隙配合的通孔，所述伸缩锚头从通孔中穿过后，所述波纹软管包覆在伸缩锚头的外周。

3.根据权利要求2所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：所述沉降管及波纹软管均为不锈钢金属材料制成。

4.根据权利要求1所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：所述锚头底座上设置有多个伸缩锚头，多个伸缩锚头周向均匀设置在锚头底座的外周，多个伸缩锚头由同一锚头驱动源带动同步运动。

5.根据权利要求1所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：所述位移传感器为磁致式伸缩位移传感器，包括筒体、伸缩杆、监测头和传输线，所述筒体安装在沉降管的内壁上，所述伸缩杆沿筒体自由滑动，所述伸缩杆与锚头监测装置连接，所述监测头设置在伸缩杆的前端，所述监测头用于监测伸缩杆的位移量，所述传输线从所述沉降管的顶端引出。

6.根据权利要求5所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：所述传输线与所述筒体的连接端头为防水插头，所述传输线从沉降管的顶端引出后，连接到无线数据传输设备上。

7.根据权利要求1所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：所述沉降管的底部设置有锚固在地基中的底座。

8.根据权利要求1所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：所述锚头驱动源为液压驱动源，通过液压管从沉降管的顶端引出，与液压泵连接。

9.一种地基分层沉降监测装置的装配方法，包括权利要求1所述的地基分层沉降监测装置，其特征在于：包括以下步骤：

选取不锈钢管，在不锈钢管内嵌设不锈钢金属波纹软管；

将位移传感器安装在不锈钢管的内壁上，将锚头监测装置中的伸缩锚头收回到锚头底座中，并将锚头监测装置连接在位移传感器上；

在不锈钢管的侧壁上，对应伸缩锚头的位置开设有供伸缩锚头穿过的条形孔，并且使所述伸缩锚头能够在条形孔内滑动；

在不锈钢金属波纹软管的侧壁上，对应伸缩锚头的位置开设有供伸缩锚头穿过的通孔，通孔与伸缩锚头间隙配合；

将多根不锈钢管接杆，在最底部的不锈钢管下方设置锚固在地基中的底座，构成埋设在地基中的沉降管；

定位目标监测点，在目标监测点处钻孔，将沉降管垂直埋设在孔中；

锚头监测装置中的锚头驱动源将回收到锚头底座中的伸缩锚头顶出，使伸缩锚头支撑在地基中，完成地基分层沉降监测装置的装配。

10.根据权利要求9所述的地基分层沉降监测装置的装配方法，其特征在于：在完成地基分层沉降监测装置装配后，将位移传感器的传输线从沉降管的顶部引出，连接无线数据传输设备；对地基进行沉降处理，地基沉降带动不同位置的伸缩锚头移动，伸缩锚头带动位移传感器中的伸缩杆移动，监测头监测伸缩杆的移动量，并通过传输线将信号传出。

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