CN114353746A - 一种防蹿浆土体深层沉降测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防蹿浆土体深层沉降测量装置及测量方法，所述装置包括保护管、沉降标、连接保护管与沉降标底板的防蹿浆波纹伸缩管、接头以及防水胶垫，沉降标包括底部的沉降板、安装基座、与安装基座连接并直通地面的测杆、高精度沉降测量装置。本发明装置结构密封性好，可获得隧道周边土层近距离高精度的竖向位移数据，有效解决了常规深层位移监测装置近距离安装的蹿浆问题。

Description

一种防蹿浆土体深层沉降测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于岩土工程土体沉降监测技术领域，具体涉及一种适用于盾构施工扰动监测的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置及测量方法。

背景技术

城市地铁隧道常与周边结构物距离很近，为确保周边环境的安全，避免施工事故，获取盾构施工掘进引起的隧道周边近场位移高精度数据非常重要。

目前常规的深层土体竖向位移测量装置主要有磁环式沉降仪、深标点水准仪等。然而，常规的测量装置有以下几点问题：1.对于盾构引起土体竖向变形监测而言，常规深标点水准测量装置无法形成密封，若出现蹿浆，易引发事故；2.磁环式沉降仪虽然可以形成密封，但是测量精度较低，一般达1-2mm，实际测量过程中往往会因为判读的人为因素等原因使得精度变得更低，实际精度可能仅有10mm，而很多情况下，盾构掘进引起的竖向位移最大值往往小于10mm，精度显然不满足要求。

王庆满等在中国专利申请《一种深层沉降监测装置及埋设沉降标的方法》中提出了深层沉降监测装置，包括沉降标、安装在沉降标顶部的静力水准仪和用于对岩土体沉降数据进行监控的监控装置，沉降标包括沉降基座和安装在沉降基座顶端的中心杆，监控装置包括与静力水准仪连接的数据采集模块和与数据采集模块相接的数据监控终端，但该技术在盾构机掘进过程中测量，只能在离隧道较远的位置测量深层土体位移，无法在隧道周边进行测量，因为它的下部不是密封的，如果在离隧道很近的位置测量时，盾构注浆会从孔隙中喷出造成灾害。

发明内容

本发明目的在于解决上述现有技术的不足，提供了适用于盾构施工扰动监测的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置及测量方法，该测量装置密封性好，精度高，可用于测量深层土体的沉降和隆起。

为了实现以上目的，本发明提供的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，包括沉降标、防蹿浆波纹伸缩管和保护管，

沉降标包括沉降板、安装基座、测杆和高精度沉降测量装置，安装基座固定设置在沉降板上，测杆的一端与安装基座可拆卸连接，另一端连接所述高精度沉降测量装置；

保护管位于安装基座上方且测杆从保护管内部穿过，防蹿浆波纹伸缩管的两端分别与保护管和沉降板连接。

本发明提供的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，沉降板可以随着土体同时沉降，而通过在保护管和沉降板之间设置防蹿浆波纹伸缩管不仅可以提高密封性，而且可以为沉降基座自由上下位移提供条件，有利于沉降板随着土层变形发生隆起和沉降，然后利用高精度沉降测量装置对沉降板的竖向位移进行测量，可测量深层土体的隆起和沉降位移。解决了现有技术中存在的盾构等地下工程施工监测中近距离安装的测孔蹿浆问题。

对本发明的进一步改进，测杆与安装基座之间为螺纹连接。

对本发明的进一步改进，防蹿浆波纹伸缩管的两端分别与保护管和沉降板密封连接。

对本发明的进一步改进，防蹿浆波纹伸缩管和保护管之间通过接头固定连接。

对本发明的进一步改进，所述接头内径大于保护管外径，使用螺钉连接，所述防蹿浆波纹伸缩管上端包裹住接头，下端连接至安装基座。

对本发明的进一步改进，在防蹿浆波纹伸缩管与接头之间、防蹿浆波纹伸缩管与安装基座之间的空隙处均设置有防水垫，并使用钢绞线缠紧。

对本发明的进一步改进，防蹿浆波纹伸缩管与接头的连接长度、防蹿浆波纹伸缩管与沉降板的连接长度均不小于100mm。

对本发明的进一步改进，所述防蹿浆波纹伸缩管长度为300～500mm，具有较好的伸缩性以及足够的侧向刚度。

对本发明的进一步改进，安装基座的形状为半径不同的两个圆柱体，转角处做圆角处理，以防止损坏波纹管；上圆柱半径比下圆柱半径长5mm，便于固定防蹿浆波纹伸缩管。

对本发明的进一步改进，沉降板上分布着多个直径不小于20mm的孔洞。

对本发明的进一步改进，沉降板的截面呈圆形，圆形截面的直径小于钻孔直径并且圆形截面的直径大于100mm。

对本发明的进一步改进，沉降板为圆形钢板。

本发明还提供前述装置的测量方法。

一种防蹿浆土体深层沉降测量装置的测量方法，包括以下步骤：

安装好沉降标、保护管、防蹿浆波纹伸缩管；

在沉降点钻孔至设定埋深处；

放入安装好沉降标、保护管、防蹿浆波纹伸缩管，沉降板位于最下方，下方过程中拼接测杆和保护管的长度直至沉降板到达设定埋深；

往钻孔内且位于保护管、防蹿浆波纹伸缩管的外侧填充泥球，然后通过配设的注浆管往钻孔内注入水泥浆形成水泥注浆体，以避免盾构施工过程中注浆浆液沿着保护管外壁蹿出；

在测杆顶部架设水准标尺，通过高精度沉降测量装置测量沉降板处土层的高程，盾构机通过前后的高程差即为深层土体的沉降量或隆起量。

与现有技术相比，本发明能够实现的有益效果至少如下：

1、本发明通过在沉降测量点安装保护管、沉降标、连接保护管与沉降标底板的防蹿浆波纹伸缩管，所述的沉降标包括底部的沉降板、安装基座、与安装基座连接并直通地面的测杆、外接在测杆顶部的高精度沉降测量装置。测量土体深层沉降时，通过高精度沉降测量装置测量沉降板处土层的沉降量，测量结果精度高，科学合理。

2、本发明通过在沉降板和保护管之间安装防蹿浆波纹伸缩管连接,形成密封性，可应对盾构等地下工程施工监测中测孔蹿浆问题，有利于沉降板随着土层变形发生隆起和沉降，而不会受周边土体的影响。

3、本发明的沉降板上分布着多个直径不小于20mm的孔洞，有利于沉降板下降时下部土体的排出。

4、本发明通过在沉降点钻孔至设定埋深处通过注浆管注入水泥浆形成水泥注浆体，形成密封，避免盾构等地下工程施工过程中浆液沿着保护管外壁蹿出。

5、本发明结构简单合理、制造成本低，可用于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的适用于盾构施工扰动监测的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置的安装结构示意图。

图2-1为本发明实施例提供的安装基座以及沉降板俯视示意图。

图2-2为图1中A-A向的剖面图。

图3为本发明实施例中防蹿浆波纹伸缩管与保护管接头处连接示意图。

1—沉降板；1-1—安装基座；1-2—孔洞；2—保护管；3—防蹿浆波纹伸缩管；3-1—接头；3-2—防水垫；4—测杆；5—高精度沉降测量装置；6—水泥注浆体；7—泥球；8—注浆管；9-钢绞线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都是本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，使用“第一、第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

常规一般深层位移监测装置因测孔近距离安装，常常引发刀盘泥水仓或盾尾同步注浆蹿浆，导致周边地层发生较大沉降，引发的一系列安全问题。为了解决这些问题，本发明实施例提供了适用于盾构施工扰动监测的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置。

请参阅图1，本发明提供的适用于盾构施工扰动监测的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，包括沉降标、保护管2和防蹿浆波纹伸缩管3。

在本发明的其中一些实施例中，沉降标包括位于底部的沉降板1、与沉降板1固定连接的安装基座1-1、与安装基座1-1可拆卸连接并用于直通地面的测杆4、外接在测杆4顶部的高精度沉降测量装置5。

沉降板1用于埋在土体当中，随着土体一起沉降，通过测量沉降板1的位移即可得到土体沉降量。如果没有沉降板1，单纯的测杆埋在土体里面很难实现和土体保持同步沉降，通过沉降板1增大底部接触面积即可实现。

在本发明的其中一些实施例中，安装基座1-1与沉降板1之间焊接固定，安装基座1-1和测杆4之间螺纹连接。

在本发明的其中一些实施例中，请参阅图2，安装基座1-1为变截面圆柱体，转角处做圆角处理，以防止损坏波纹管；上圆柱半径比下圆柱半径长5mm，变截面设置可以增大摩擦力，形成小卡口，便于固定防蹿浆波纹伸缩管。

在本发明的其中一些实施例中，请参阅图2，沉降板1为圆形钢板，所述的沉降板1直径应小于钻孔直径并大于100mm(该数值通过工程经验得到，如果太小很难随着土体同时沉降，影响测量结果)，并通过安装基座1-1连接测杆4。

在本发明的其中一些实施例中，请参阅图2，沉降板1上分布着多个直径不小于20mm(该数值通过工程经验得到，如若直径过小容易导致泥土堵住孔洞)的孔洞1-2。

在本发明的其中一些实施例中，请参阅图2，所述保护管2直径应大于测杆直径的5倍，同时小于钻孔直径。本实施例中，测杆采用五金店的自来水管，通常直径为12mm，方便取材。

在本发明的其中一些实施例中，高精度沉降测量装置5可以采用静力水准仪等测量装置。

在本发明的其中一些实施例中，还配设有注浆管8，用于通过注浆管8注入水泥浆形成水泥注浆体6。

本发明中，保护管2位于安装基座1-1上方且测杆4从保护管2内部穿过，防蹿浆波纹伸缩管3的两端分别与保护管2和沉降板1连接。

在本发明的其中一些实施例中，防蹿浆波纹伸缩管3和保护管2之间通过接头3-1固定连接。请参阅图1、图3，本实施例中防蹿浆波纹伸缩管3的直径略大于接头3-1直径，防蹿浆波纹伸缩管3的上端需包裹住接头，下端连接至沉降板1，连接长度均不小于100mm(该数值根据工程经验得到，连接过短容易出现脱落的问题。如此设置既方便施工，又可连接稳固)，连接处使用防水胶垫3-2填充，并用钢绞线缠紧。

在本发明的其中一些实施例中，在防蹿浆波纹伸缩管3与接头3-1之间、防蹿浆波纹伸缩管3与安装基座1-1之间的空隙处均设置有防水垫3-2，并使用钢绞线缠紧。防水垫3-2为防水胶垫。

在本发明的其中一些实施例中，所述防蹿浆波纹伸缩管3的长度为300～500mm，具有较好的伸缩性以及足够的侧向刚度。

本发明实施例提供一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，结构密封性好，可获得隧道周边土层近距离高精度的竖向位移数据，有效解决了常规深层位移监测装置近距离安装的蹿浆问题。

在本发明的其中一些实施例中，还提供了前述一种防蹿浆土体深层沉降测量装置的测量方法。具体步骤如下：

步骤1：安装好沉降标、保护管2、防蹿浆波纹伸缩管3；

步骤2：在沉降点钻孔至设定埋深处；

步骤3：放入安装好的沉降标、保护管2、防蹿浆波纹伸缩管3，下沉过程中拼接测杆和保护管，直至沉降板1到达设定埋深；

步骤4：在实际中使用时，往钻孔内且位于保护管2、防蹿浆波纹伸缩管3的外侧填充泥球7，然后通过注浆管8注入水泥浆形成水泥注浆体6，避免盾构施工过程中盾构机注浆的浆液沿着保护管2外壁蹿出；

泥球7的作用是形成密封，本发明将沉降标安装好后开始填泥球，然后再注入水泥浆形成水泥注浆体。不可以整个钻孔都注入水泥浆，因为这样下面一段会固化，影响到测杆的沉降效果，采用泥球是因为泥球具有微膨胀性，在下面可形成很好的密封，并且可以很好的和土体协同变形。

步骤5：测量土体深层沉降时，在测杆4顶部的套筒上架设水准标尺，通过高精度沉降测量装置5测量沉降板处土层的高程，盾构机通过前后的高程差即为深层土体的沉降量或隆起量。

本发明提供的适用于盾构施工引起地层扰动监测的防蹿浆高精度土体深层沉降测量装置，沉降板1可以随着土体同时沉降，而通过在保护管和沉降板之间设置防蹿浆波纹伸缩管3不仅可以提高密封性，而且可以为沉降基座自由上下位移提供条件，有利于沉降板随着土层变形发生隆起和沉降，而不会受周边土体的影响，从而可以使得最终的测量结果更加精确，且沉降板1上开设有孔洞，使得沉降板1沉降时可以让下部土体从孔洞排出，减少沉降板1沉降时所受的阻力，可以进一步提高测量精度。测量土体深层沉降时，通过高精度沉降测量装置测量沉降板处土层的沉降量，测量结果精度高，有效解决了常规深层位移监测装置近距离安装的蹿浆问题。本发明结构简单合理、制造成本低。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：包括沉降标、防蹿浆波纹伸缩管(3)和保护管(2)，

沉降标包括沉降板(1)、安装基座(1-1)、测杆(4)和高精度沉降测量装置(5)，安装基座(1-1)固定设置在沉降板(1)上，测杆(4)的一端与安装基座(1-1)可拆卸连接，另一端连接所述高精度沉降测量装置(5)；

保护管(2)位于安装基座(1-1)上方且测杆(4)从保护管(2)内部穿过，防蹿浆波纹伸缩管(3)的两端分别与保护管(2)和沉降板(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：防蹿浆波纹伸缩管(3)的两端分别与保护管(2)和沉降板(1)密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：防蹿浆波纹伸缩管(3)和保护管(2)之间通过接头(3-1)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：所述接头(3-1)内径大于保护管(2)外径，所述防蹿浆波纹伸缩管(3)上端包裹住接头(3-1)，下端连接至安装基座(1-1)。

5.根据权利要求3所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：在防蹿浆波纹伸缩管(3)与接头(3-1)之间、防蹿浆波纹伸缩管(3)与安装基座(1-1)之间的空隙处均设置有防水垫(3-2)，并使用钢绞线缠紧。

6.根据权利要求3所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：防蹿浆波纹伸缩管(3)与接头(3-1)的连接长度、防蹿浆波纹伸缩管(3)与沉降板(1)的连接长度均不小于100mm。

7.根据权利要求1所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：安装基座(1-1)的形状为半径不同的两个圆柱体，转角处做圆角处理，上圆柱半径比下圆柱半径长5mm。

8.根据权利要求1所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：沉降板(1)上分布着多个直径不小于20mm的孔洞(1-2)。

9.根据权利要求1-8人所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置，其特征在于：沉降板(1)的截面呈圆形，圆形截面的直径小于钻孔直径并且圆形截面的直径大于100mm。

10.一种权利要求1-9任一所述的一种防蹿浆土体深层沉降测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装好沉降标、保护管(2)、防蹿浆波纹伸缩管(3)；

在沉降点钻孔至设定埋深处；

放入安装好沉降标、保护管(2)、防蹿浆波纹伸缩管(3)，沉降板(1)位于最下方，下方过程中拼接测杆(4)和保护管(2)的长度直至沉降板(1)到达设定埋深；

往钻孔内且位于保护管(2)、防蹿浆波纹伸缩管(3)的外侧填充泥球(7)，然后通过配设的注浆管(8)往钻孔内注入水泥浆形成水泥注浆体(6)；

在测杆(4)顶部架设水准标尺，通过高精度沉降测量装置测量沉降板(1)处土层的高程，盾构机通过前后的高程差即为深层土体的沉降量或隆起量。

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