CN114293576B - 一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构及方法，包括由多层土工织物沙袋堆叠成的挡水围堰、支架、钢丝、固定杆和水平仪，支架的中心设置有通孔，支架放置于每层沙袋的底部，每个支架上均固定有一条钢丝，各钢丝从各自固定的支架的通孔出发后再依次穿过上层的沙袋、上层支架的通孔，直至穿出最上层的沙袋；固定杆竖直架设在最上层的沙袋上，所有钢丝穿出最上层沙袋后束缚在固定杆上，每条钢丝的尾端设置有用以区分和测量的标记点；通过测量各钢丝上的标记点相对固定水平面的高度变化得到各层沙袋的沉降情况。本发明通过监控各钢丝的高度变化从而得到各沙袋层的沉降情况，可实时有效地反映围堰中某一竖直处各沙袋层的沉降情况。

Description

一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构及方法

技术领域

本发明涉及土工检测技术领域，尤其涉及一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构及方法。

背景技术

工程施工中常需设置临时性围堰，用于临时性围护或对软土地基施加荷载以排水使地基固结，这些工程通常是采用沙袋层层堆积而成，而这些临时性围护工程均需对相应的沉降情况进行监控，包括地基沉降和沙袋因地基沉降或重力等原因变形造成的沉降，防止沉降对临时性围护造成不良影响，或者监控软地基固结的效果。现有的对沉降的监控往往是采用水准仪等设施监控围堰顶面的高度从而得到围堰的整体沉降值，而缺乏对围堰中各沙袋层沉降情况的监控，无法了解地基沉降对各沙袋层的不同影响，以及各层沙袋沉降变形的情况，从而为沙袋围堰的更有效施工提供有力的技术支撑。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种简单方便的可同时监控各沙袋层的沉降情况的土工织物挡水围堰分层沉降监测结构和方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，包括由多层土工织物沙袋堆叠成的挡水围堰、支架、钢丝、固定杆和水平仪，所述支架为平面结构，支架的中心设置有通孔，每层沙袋底部的中心位置均水平放置有所述支架，且各支架的通孔的中心点均落在同一条垂直线上；每个支架上均固定有一条所述钢丝，各钢丝从各自固定的支架的通孔出发后再依次穿过上层的沙袋、上层支架的通孔，直至穿出最上层的沙袋；所述固定杆竖直架设在最上层的沙袋上，所述水平仪水平设置在所述固定杆上，穿出最上层沙袋的所有钢丝束缚在所述固定杆上，且每条钢丝的尾端位置处设置有用以区分和测量的标记点；测量时，通过所述水平仪保证固定杆处于竖直状态，通过测量各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化(或在竖直方向上的位移)而得到各层沙袋的沉降情况。当然，也可根据需要将支架放置在需要监测的沙袋层的底部，而无需每层沙袋底部都放置支架。

为方便支架的固定和钢丝的固定，进一步地，所述支架为圆形、矩形或十字型，所述通孔上设置有十字架，所述钢丝固定在所述十字架上。

进一步地，各钢丝通过抱箍束缚在固定杆上，并可沿竖直方向自由移动，所述抱箍的箍体截面上设置有凸起部，使得抱箍固定在所述固定杆上后，抱箍与固定杆之间具有容许所述钢丝通过的间隙，各钢丝通过穿过所述间隙被抱箍束缚在固定杆上并可沿固定杆方向自由移动。这样，不必每次测量时均需重新将钢丝捆扎在固定杆上，不测量时钢丝始终束缚在固定杆上，但可沿固定杆自由移动，不影响钢丝对沉降作用的影响，测试时，只需稍微调整固定杆，使其处于竖直状态，其架设点位于钢丝的在最上层沙袋的穿出点即可。

进一步地，所述固定杆通过支撑架竖直架设在最上层的沙袋上。支撑架可为三脚架。

进一步地，所述钢丝上每隔一定距离设置有刻度标识；各钢丝上的标记点颜色不同，通过颜色识别各钢丝对应的支架的层数。

进一步地，所述固定杆上还设置有刻度线，用以读取各钢丝上标记点对应的刻度值，从而得到各钢丝上标记点的位移变化。

进一步地，所述固定杆上固定有塔尺；或所述固定杆为塔尺。

一种土工织物挡水围堰分层沉降监测方法，采用上述土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，包括如下步骤：

S1、在待构筑围堰的地基处先铺设第一层空沙袋，在第一层空沙袋底部的中心放置一个支架，该支架为第一层支架，所述第一层支架上固定一条钢丝，该钢丝为第一层钢丝，所述第一层钢丝竖直穿出第一层空沙袋的上层后，对第一层空沙袋进行填充。

S2、第一层沙袋填充完成后，再在第一层沙袋上铺设第二层空沙袋，在第二层空沙袋底部的中心放置一个支架，该支架为第二层支架，所述第二层支架上固定一条钢丝，该钢丝为第二层钢丝；使第二层支架的通孔的中心与第一层支架的通孔的中心落在同一条垂直线上，第二层钢丝竖直穿出第二层空沙袋的上层，同时将第一层钢丝穿过第二层支架的通孔后，再从第二层空沙袋的上层竖直穿出，然后对第二层空沙袋进行填充。

S3、重复S2步骤，从下至上依次完成各层沙袋的填充、各层支架的放置、各层钢丝的竖直穿出，最终所有的钢丝竖直穿出最上层的沙袋。当然，也可根据需要将支架放置在需要监测的沙袋层的底部，而无需每层沙袋底部都放置支架。

S4、在最上层的沙袋上竖直架设固定杆，固定杆的架设点位于钢丝在最上层沙袋的穿出点，固定杆上水平设置水平仪，通过水平仪调整固定杆的架设情况使其处于竖直状态；再将所有穿出最上层沙袋的钢丝沿固定杆方向延伸并束缚在所述固定杆上。

S5、通过测量各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化(或在竖直方向上的位移)而得到各层沙袋的沉降情况。

进一步地，步骤S5中通过各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化 (或在竖直方向上的位移)而得到各层沙袋的沉降情况的方法为：

通过钢丝上的标记点颜色识别钢丝对应的支架所在的层数，从而识别钢丝对应的沙袋所在的层数；通过水准仪测算得到第n层(n＝1,2,3……)支架对应的钢丝上的标记点相对于固定水平面的初始高度H_n，在某一时刻再次通过水准仪测算得到第n层支架对应的钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度H_n1，由此得到该时刻第n层支架的沉降值h＝H_n-H_n1。据此，可得到每一个沙袋层的沉降值。每次测量前均需校准固定杆的水平位置和竖直状态，使其处于竖直状态，其水平架设点位于钢丝在最上层沙袋的穿出点即可，钢丝也必须沿固定杆竖直延伸。

进一步地，步骤S5中通过各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化 (或在竖直方向上的位移)而得到各层沙袋的沉降情况的方法为：

(1)在固定杆上预先设置基准点，通过观测该基准点测算固定杆相对于固定水平面的绝对高度。初始时通过水准仪测算得到固定杆相对于固定水平面的高度L₀；通过钢丝上的标记点颜色识别钢丝对应的支架所在的层数，从而识别钢丝对应的沙袋所在的层数；固定杆上设置刻度线，或所述固定杆上固定有塔尺，或所述固定杆为塔尺，通过刻度线或塔尺得到第n层(n＝1,2,3……)支架对应的钢丝上的标记点在固定杆上的初始刻度值K_n0。

(2)某一测量时刻，通过水准仪测算得到固定杆相对于固定水平面的高度 L₁，则该时刻固定杆的沉降值△L₁＝L₀-L₁；通过固定杆上的刻度线或塔尺，得到该时刻第n层(n＝1,2,3……)支架对应的钢丝上的标记点在固定杆上的刻度值K_n1，则该时刻第n层(n＝1,2,3……)支架对应的钢丝相对于固定杆的竖直位移△K_n1＝|K_n1-K_n0|。

(3)固定杆的沉降值代表的是最上层沙袋顶面的沉降值，一般来说，最上层沙袋的沉降是底下沙袋沉降的累加，沙袋由下至上其沉降值依次增大，由此得到该时刻第n层支架的沉降值△L_n＝△L₁-△K_n1，亦即第n层沙袋的沉降值。本发明通过在待检测的各沙袋层中设置支架，并在支架上连接钢丝，将钢丝引出沙袋围堰外，并通过固定杆、抱箍等部件使钢丝竖直延伸，方便测量，通过监控各钢丝的高度变化从而得到各沙袋层的沉降情况，同时各支架的中心呈一条竖直直线，各钢丝依次穿过上面支架上的通孔，使各钢丝从围堰的同一位置穿出，可实时有效地反映围堰中某一竖直处各沙袋层的沉降情况，直观且客观。

附图说明

图1为本发明分层沉降监测结构的示意图。

图2为本发明分层沉降监测结构中支架的平面示意图。

图3为本发明分层沉降监测结构中支架的另一种平面示意图。

图4为本发明分层沉降监测结构中支架和钢丝的平面示意图。

图5为图4中A处的结构放大图。

图6为本发明分层沉降监测结构中抱箍和固定杆的结构示意图。

图7为本发明分层沉降监测方法中初始时的示意图。

图8为本发明分层沉降监测方法中监测时的示意图。

附图标记：1-沙袋；2-支架；3-钢丝；4-固定杆；5-抱箍；6-水平仪；7- 支撑架；8-水准仪；21-通孔；22-十字架；31-刻度标识；51-凸起部。

具体实施方式

一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，如图1所示，包括由多层土工织物沙袋1堆叠成的挡水围堰、支架2、钢丝3、固定杆4和水平仪6，所述支架2为平面结构，支架2的中心设置有通孔21，每层沙袋1底部的中心位置均水平放置有所述支架2，且各支架2的通孔21的中心点均落在同一条垂直线上；每个支架2上均固定有一条所述钢丝3，各钢丝3从各自固定的支架2的通孔 21出发后再依次穿过上层的沙袋1、上层支架2的通孔21，直至穿出最上层的沙袋1；所述固定杆4竖直架设在最上层的沙袋1上，所述水平仪6水平设置在所述固定杆4上，穿出最上层沙袋1的所有钢丝3束缚在所述固定杆4上，且每条钢丝3的尾端位置处设置有用以区分和测量的标记点，通过标记点来区分对应不同沙袋层1的钢丝3，以及通过标记点来测量对应钢丝3的高度。测量时，通过所述水平仪6保证固定杆4处于竖直状态，通过测量各钢丝3上的标记点相对于固定水平面的高度变化(或在竖直方向上的位移)而得到各层沙袋1的沉降情况。当然，也可根据需要将支架2放置在需要监测的沙袋层的底部，而无需每层沙袋底部都放置支架2。

为方便支架2的固定和钢丝3的固定，作为其中一种实施方式，如图2至图4，所述支架2为圆形、矩形或十字型，所述通孔21上设置有十字架22，所述钢丝3固定在所述十字架22上。

作为其中一种实施方式，如图1，各钢丝3通过抱箍5束缚在固定杆4上，如图6，所述抱箍5的箍体截面上设置有凸起部51，使得抱箍5固定在所述固定杆4上后，抱箍5与固定杆4之间具有容许所述钢丝3通过的间隙，上下抱箍5的间隙竖直相对，使得钢丝3可竖直穿过各抱箍5的间隙并可沿固定杆4 方向自由移动。这样，不必每次测量时均需重新将钢丝捆扎在固定杆上，不测量时钢丝始终束缚在固定杆上，但可沿固定杆自由移动，不影响钢丝对沉降作用的影响，测试时，只需稍微调整固定杆，使其处于竖直状态，其架设点位于钢丝的在最上层沙袋的穿出点即可。

作为其中一种实施方式，如图1，所述固定杆4通过支撑架7竖直架设在最上层的沙袋上。本实施例中，支撑架7可为三脚架。

作为其中一种实施方式，如图5，所述钢丝3上每隔一定距离(如1m)设置有刻度标识31；各钢丝3上的标记点颜色不同，通过颜色识别各钢丝3对应的支架2的层数。

作为其中一种实施方式，所述固定杆4上还设置有刻度线，用以读取各钢丝3上标记点对应的刻度值，得到各钢丝3上标记点的位移变化，从而计算各钢丝3相对于固定杆的位移；或所述固定杆4上固定有塔尺；或所述固定杆4 为塔尺。通过刻度线或塔尺，可得到各钢丝3相对于固定杆4的位移，这样，只需测算固定杆4的绝对高度的变化，即可得到各钢丝3对应的支架2的高度变化，从而得到各沙袋层的绝对沉降值，避免需一一测算各钢丝3上标记点的绝对高度变化值。

一种土工织物挡水围堰分层沉降监测方法，采用上述土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，包括如下步骤：

S1、在待构筑围堰的地基处先铺设第一层空沙袋1，在第一层空沙袋1底部的中心放置一个支架2，该支架2为第一层支架2，所述第一层支架2上固定一条钢丝，该钢丝为第一层钢丝，所述第一层钢丝竖直穿出第一层空沙袋1的上层后，对第一层空沙袋1进行填充。

S2、第一层沙袋1填充完成后，再在第一层沙袋1上铺设第二层空沙袋1，在第二层空沙袋1底部的中心放置一个支架2，该支架2为第二层支架2，所述第二层支架2上固定一条钢丝3，该钢丝3为第二层钢丝3；使第二层支架2的通孔的中心与第一层支架2的通孔的中心落在同一条垂直线上，第二层钢丝3 竖直穿出第二层空沙袋1的上层，同时将第一层钢丝3穿过第二层支架2的通孔后，再从第二层空沙袋1的上层竖直穿出，然后对第二层空沙袋1进行填充。

S3、重复S2步骤，如图7，从下至上依次完成各层沙袋1的填充、各层支架2的放置、各层钢丝3的竖直穿出，所有的钢丝3最终竖直穿出最上层的沙袋1。当然，也可根据需要将支架2放置在需要监测的沙袋1层的底部，而无需每层沙袋1底部都放置支架2。

S4、如图8，在最上层的沙袋上竖直架设固定杆4，固定杆4的架设点位于钢丝3在最上层沙袋的穿出点，固定杆4上水平设置水平仪6，通过水平仪6调整固定杆4的架设情况使其处于竖直状态；再将所有穿出最上层沙袋的钢丝3 沿固定杆4方向延伸并束缚在所述固定杆4上。

S5、通过测量各钢丝3上的标记点相对于固定水平面的高度变化(或在竖直方向上的位移)而得到各层沙袋的沉降情况。

测量各钢丝上标记点的高度变化或位移变化的方法有多种，作为其中一种实施方式，步骤S5中通过各钢丝3上的标记点相对于固定水平面的高度变化而得到各层沙袋的沉降情况的方法为：

通过钢丝3上的标记点颜色识别钢丝3对应的支架2所在的层数，从而识别钢丝3对应的沙袋所在的层数；初始时通过水准仪8测算得到第n层 (n＝1,2,3……)支架2对应的钢丝3上的标记点相对于固定水平面的高度H_n，在某一时刻再次通过水准仪8测算得到第n层支架2对应的钢丝3上的标记点相对于固定水平面的初始高度H_n1，由此得到该时刻第n层支架2的沉降值h＝ H_n-H_n1，亦即第n层沙袋的沉降值。每次测量前均需校准固定杆的水平位置和竖直状态，使其处于竖直状态，其水平架设点位于钢丝在最上层沙袋的穿出点即可，钢丝也必须沿固定杆竖直延伸。水准仪测算时，固定水平面的选取根据相关规定和实际地形选取，距离围堰尽可能近，但又坚实不易沉降的基准地面。

为了减少通过水准仪测算的工作量，还可先测算得到固定杆相对于固定水平面的高度变化，再通过钢丝相对于固定杆的相对位移，来测算各钢丝绳相对于固定水平面的绝对高度变化。具体为：

(1)在固定杆4上预先设置基准点，通过观测该基准点测算固定杆4相对于固定水平面的绝对高度。初始时通过水准仪8测算得到固定杆4相对于固定水平面的高度L₀；通过钢丝3上的标记点颜色识别钢丝3对应的支架2所在的层数，从而识别钢丝3对应的沙袋所在的层数；固定杆4上设置刻度线，或所述固定杆4上固定有塔尺，或所述固定杆4为塔尺，通过刻度线或塔尺得到第n 层(n＝1,2,3……)支架2对应的钢丝3上的标记点在固定杆4上的初始刻度值 K_n0。

(2)某一测量时刻，通过水准仪8测算得到固定杆4相对于固定水平面的高度L₁，则该时刻固定杆4的沉降值△L₁＝L₀-L₁；通过固定杆4上的刻度线或塔尺，得到该时刻第n层(n＝1,2,3……)支架2对应的钢丝3上的标记点在固定杆4上的刻度值K_n1，则该时刻第n层(n＝1,2,3……)支架2对应的钢丝3相对于固定杆4的竖直位移△K_n1＝|K_n1-K_n0|。

(3)固定杆4的沉降值代表的是最上层沙袋顶面的沉降值，一般来说，最上层沙袋的沉降是底下沙袋沉降的累加，沙袋由下至上其沉降值依次增大，由此得到该时刻第n层支架2的沉降值△L_n＝△L₁-△K_n1，亦即第n层沙袋的沉降值。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，包括由多层土工织物沙袋堆叠成的挡水围堰、支架、钢丝、固定杆和水平仪，所述支架为平面结构，支架的中心设置有通孔，每层沙袋底部的中心位置均水平放置有所述支架，且各支架的通孔的中心点均落在同一条垂直线上；每个支架上均固定有一条所述钢丝，各钢丝从各自固定的支架的通孔出发后再依次穿过上层的沙袋、上层支架的通孔，直至穿出最上层的沙袋；所述固定杆竖直架设在最上层的沙袋上，所述水平仪水平设置在所述固定杆上，穿出最上层沙袋的所有钢丝束缚在所述固定杆上，且每条钢丝在尾端位置处设置有用以区分和测量的标记点；测量时，通过所述水平仪保证固定杆处于竖直状态，通过测量各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化而得到各层沙袋的沉降情况。

2.根据权利要求1所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，所述支架为圆形、矩形或十字型，所述通孔上设置有十字架，所述钢丝固定在所述十字架上。

3.根据权利要求1所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，各钢丝通过抱箍束缚在固定杆上，并可沿竖直方向自由移动，所述抱箍的箍体截面上设置有凸起部，使得抱箍固定在所述固定杆上后，抱箍与固定杆之间具有容许所述钢丝通过的间隙，各钢丝通过穿过所述间隙被抱箍束缚在固定杆上并可沿固定杆方向自由移动。

4.根据权利要求1所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，所述固定杆通过支撑架竖直架设在最上层的沙袋上。

5.根据权利要求1所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，所述钢丝上每隔一定距离设置有刻度标识；各钢丝上的标记点颜色不同，通过颜色识别各钢丝对应的支架的层数。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，所述固定杆上还设置有刻度线，用以读取各钢丝上标记点对应的刻度值，从而得到各钢丝上标记点的位移变化。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，所述固定杆上固定有塔尺；或所述固定杆为塔尺。

8.一种土工织物挡水围堰分层沉降监测方法，采用如权利要求1至7任一项所述的土工织物挡水围堰分层沉降监测结构，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在待构筑围堰的地基处先铺设第一层空沙袋，在第一层空沙袋底部的中心放置一个支架，该支架为第一层支架，所述第一层支架上固定一条钢丝，该钢丝为第一层钢丝，所述第一层钢丝竖直穿出第一层空沙袋的上层后，对第一层空沙袋进行填充；

S2、第一层沙袋填充完成后，再在第一层沙袋上铺设第二层空沙袋，在第二层空沙袋底部的中心放置一个支架，该支架为第二层支架，所述第二层支架上固定一条钢丝，该钢丝为第二层钢丝；使第二层支架的通孔的中心与第一层支架的通孔的中心落在同一条垂直线上，第二层钢丝竖直穿出第二层空沙袋的上层，同时将第一层钢丝穿过第二层支架的通孔后，再从第二层空沙袋的上层竖直穿出，然后对第二层空沙袋进行填充；

S3、重复S2步骤，从下至上依次完成各层沙袋的填充、各层支架的放置、各层钢丝的竖直穿出，最终所有的钢丝竖直穿出最上层的沙袋；

S4、在最上层的沙袋上竖直架设固定杆，固定杆的架设点位于钢丝在最上层沙袋的穿出点，固定杆上水平设置水平仪，通过水平仪调整固定杆的架设情况使其处于竖直状态；再将所有穿出最上层沙袋的钢丝沿固定杆方向延伸并束缚在所述固定杆上；

S5、通过测量各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化而得到各层沙袋的沉降情况。

9.根据权利要求8所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测方法，其特征在于，步骤S5中通过测量各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化而得到各层沙袋的沉降情况的方法为：

通过钢丝上的标记点颜色识别钢丝对应的支架所在的层数，从而识别钢丝对应的沙袋所在的层数；通过水准仪测算得到第n层支架对应的钢丝上的标记点相对于固定水平面的初始高度H_n，在某一时刻再次通过水准仪测算得到第n层支架对应的钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度H_n1，由此得到该时刻第n层支架的沉降值h＝H_n-H_n1。

10.根据权利要求8所述的一种土工织物挡水围堰分层沉降监测方法，其特征在于，步骤S5中通过测量各钢丝上的标记点相对于固定水平面的高度变化而得到各层沙袋的沉降情况的方法为：

S5-1、固定杆上设置基准点，通过水准仪观测该基准点测算固定杆相对于固定水平面的绝对高度；钢丝绳上设置标记点，通过钢丝上的标记点颜色识别钢丝对应的支架所在的层数，从而识别钢丝对应的沙袋所在的层数；固定杆上设置刻度线，或所述固定杆上固定有塔尺，或所述固定杆为塔尺；

S5-2、通过水准仪测算固定杆相对于固定水平面的初始高度L₀；通过固定杆上的刻度线或塔尺得到第n层支架对应的钢丝上的标记点在固定杆上的初始刻度值K_n0；

S5-3、某一测量时刻，通过水准仪测算得到固定杆相对于固定水平面的高度L₁，则该时刻固定杆的沉降值△L₁＝L₀-L₁；通过固定杆上的刻度线或塔尺，得到该时刻第n层支架对应的钢丝上的标记点在固定杆上的刻度值K_n1，则该时刻第n层支架对应的钢丝相对于固定杆的竖直位移△K_n1＝|K_n1-K_n0|；由此得到该时刻第n层支架的沉降值△L_n＝△L₁-△K_n1，亦即第n层沙袋的沉降值。

Images