CN206591506U - 填海区深部沉降的监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种填海区深部沉降的监测装置，包括：沉降板，其设置有磁场产生结构；磁力定位装置，其探测磁场产生结构产生的磁场对沉降板所在的平面位置进行定位；以及测量装置，其安装在沉降板所在的平面位置上。本实用新型的填海区深部沉降的监测装置的沉降板所产生的磁场被磁力定位装置准确探测到，在吹填中即使沉降板发生位移，也可准确定位，便于准确安装测量装置，通过测量已知长度的测量杆顶端的高程，即可计算沉降板的高程，进一步计算在吹填造陆阶段软土层的变形量，在随后继续填高过程中，测量杆随填土表面高程的升高而随之接高，即可监测到整个填海造陆过程中软土层的压缩变形量。

Description

填海区深部沉降的监测装置

技术领域

本实用新型属于土木建筑工程技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种填海区深部沉降的监测装置。

背景技术

填海区软土的变形量和各土层的分层压缩量是填海工程的重要指标。但是，到目前为止，所有的沉降板只适用于陆域形成后的土体沉降变形观测，对水下软土在吹填过程中的变形量观测并不适用。随着我国建设事业的不断向前发展，越来越多的土木建筑工程向海洋延伸并且进入深部土层。为了使填海工程的设计计算更安全、更稳定和更合理，减少盲目性，就必须解决深层土体的变形特性定量测定这一关键问题，而这些问题所有的解决方法都离不开现场实测数据的验证和支持。现有技术中，水下深部软土的变形观测需要在水下布置沉降板，然后进行吹填造陆，待陆域形成后因为下层软土的变形较大，多数沉降板已经偏离原先的平面位置，难以定位。重新布置沉降板又无法得到在回填造陆过程中软土层的变形量。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决上述至少一个问题或缺陷，并提供后面将说明的至少一个优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种填海区深部沉降的监测装置，其能够测试填海区深部软土在填海造陆过程中从吹填造陆开始的全过程沉降量。

本实用新型还有一个目的是通过在砂垫层施工完毕后，立即布置沉降板，并在放置过程用GPS准确测量该沉降板的平面位置和高程；待吹填形成陆域之后，使用磁力定位装置在记录好的沉降板平面位置附近精确定位该沉降板；最后钻孔，安装测量装置，通过测量装置顶端的高程可得到吹填造陆阶段软土层的变形量，随填土增加将测量杆接高即可得到整个荷载施加过程中软土的压缩变形量。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种填海区深部沉降的监测装置，包括：

沉降板，其设置有磁场产生结构；

磁力定位装置，其探测所述磁场产生结构产生的磁场对所述沉降板所在的平面位置进行定位；以及

测量装置，其安装在所述沉降板所在的平面位置上。

优选的是，其中，所述沉降板由钢板、磁场产生结构和填充混凝土组成。

优选的是，其中，所述磁场产生结构为至少一个磁力加强装置。

优选的是，其中，所述钢板包括上表面钢板、下表面钢板和侧面钢板；所述磁场产生结构横向或竖向排列设置在所述沉降板中。其中，沉降板中发挥重要作用的是磁场产生结构和上表面钢板，下表面钢板和侧面钢板均可根据实际情况进行增减。

优选的是，其中，所述测量装置包括：套管和已知长度的测量杆，所述套管套设在所述测量杆的外部。

优选的是，其中，所述磁力定位装置为高精度磁力仪。

优选的是，其中，还包括：GPS，其用于对吊装所述沉降板的吊装设备进行定位。

优选的是，其中，所述磁力加强装置为永磁铁，其数量N以及设置间距D根据沉降板的埋深确定，N为自然数，N≥1。

优选的是，其中，所述上表面钢板、下表面钢板和侧面钢板的厚度均大于等于10mm。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、通过在陆域形成后，沉降板中磁场产生结构所产生的磁场被磁力定位装置准确探测到，这样在吹填过程中即使沉降板发生位移，也可以准确定位其位置，便于随后安装套管和测量杆的准确性；

2、通过在水下砂垫层施工完成之后立刻将沉降板放置在水下砂垫层表面，通过已知形状的安装设备放置，在放置完成后即可得到海相淤泥在上部荷载尚未施加时的高程，既可以保证自身稳定性，又可以得到软土层压缩量测量的最佳起点；

3、沉降板通过上下表面两块钢板之间放置若干块磁场产生结构，两块钢板间的其他空隙由填充混凝土填充，钢板厚度应不小于10mm，其间的磁场产生结构的数量N和间距D根据沉降板的埋深确定，使其既可以被磁力定位装置准确定位，又不至于对其他施工机具产生不利影响；

4、通过磁场产生结构的作用下形成一定磁场，该磁场可以在陆域形成后被磁力定位装置明显探测到，即使沉降板在吹填过程中其平面位置发生一定变化也可以被准确定位，便于安装套管和测量杆；

5、通过套管和已知长度的测量杆安装完成后，通过测量已知长度的测量杆顶端的高程，即可计算得到该沉降板的高程，进一步计算在吹填造陆阶段软土层的变形量，在随后继续填高过程中，测量杆随填土表面高程的升高而随之接高，即可监测到整个填海造陆过程中软土层的压缩变形量；

6、本实用新型所述填海区深部沉降监测装置，可以向其他土层的沉降监测推广，具有广泛的应用前景。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中沉降板结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中沉降板安装时高程测量示意图；

图3为本实用新型的一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中砂垫层施工完成后放置沉降板的示意图；

图4为本实用新型的一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中陆域形成后重新定位沉降板的平面位置的示意图；

图5为本实用新型的一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中测量已知长度测量杆的高程得到沉降在吹填过程中的高程的示意图；

图6为本实用新型的另一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中沉降板的结构示意图；

图7为本实用新型的另一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中沉降板结构示意图；

图8为本实用新型的另一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中沉降板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

图1示出了根据本实用新型一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中沉降板的结构示意图。其中，沉降板1包括：上表面钢板100、下表面钢板110，侧面钢板120、磁力加强装置130和填充混凝土140，沉降板的具体制作过程为：首先将下表面钢板100和侧面钢板120焊接并在没有侧面钢板的两侧设置模板，然后放置、固定磁力加强装置130并浇筑填充混凝土140，最后将上表面钢板100与侧面钢板120焊接，形成沉降板，其中，形成的沉降板中，上下表面钢板，侧面钢板的厚度均为20mm，磁力加强装置130宽度为120mm，浇注填充混凝土的高度为100mm，磁力加强装置130的数量N和间距D根据沉降板的埋深确定，使其可以被高精度磁力仪准确定位，又不至于对其他施工机具产生不利影响，磁力加强装置130由数量为N间距为D的永磁铁产生，N和D根据沉降板的埋深确定，N为自然数，N≥1，磁力加强装置130还可以是其他有效提高磁力的装置。

当海相淤泥上方水下砂垫层施工完成后，通过图2所示的吊装设备5将沉降板1放置至图3所示的砂垫层表面，在经潜水员探摸确认无误，即将解开吊钩之前，通过GPS4测得即时的平面坐标和高程，结合吊装设备5的几何尺寸即可计算得到沉降板1所处位置的平面坐标和高程数据。

在吹填形成陆域后，如图4所示，通过高精度磁力仪2定位事前放置的沉降板1的平面位置，从重新定位的平面位置钻孔，安装测量装置3，如图5所示的测量装置3中的套管300和已知长度的测量杆310，通过测量测量杆310顶端的高程，结合测量杆长度即可知道下方沉降板1的高程，进而得到在吹填过程中海相淤泥层的压缩变形量。随着填土高度的继续增加，套管300和测量杆310不断接高，就可以得到海相淤泥层从在荷载施加全过程的压缩变形量。

在砂垫层施工完毕后，立即布置沉降板，并在放置过程用GPS准确测量该沉降板的平面位置和高程；获得软土层变形量最佳测量起点，待吹填形成陆域之后，使用高精度磁力仪在记录好的沉降板平面位置附近精确定位该沉降板；最后钻孔，安装套管和测量杆，通过测量测量杆顶端的高程可得到吹填造陆阶段软土层的变形量，随填土增加将测杆接高即可得到整个荷载施加过程中软土的压缩变形量。

如图6所示，示出了本实用新型另一个实施例中填海区深部沉降的监测装置中沉降板的结构示意图，其整体结构形式与图1中沉降板结构类似，区别在于由于埋深较浅磁力加强装置130数量减少，增加了钢筋脚150，增强了沉降板在吹填造陆中抵抗发生水平位移的能力，其中，上下表面钢板的厚度均为20mm，浇注填充混凝土的高度为100mm，磁力加强装置130的数量N和间距D根据沉降板的埋深确定，使其可以被高精度磁力仪准确定位，又不至于对其他施工机具产生不利影响。

如图7所示，示出了本实用新型中沉降板的另一种实现形式，其中，沉降板包括：上表面钢板100、磁力加强装置130、填充混凝土140，增加了钢筋脚150，增强了沉降板在吹填造陆中抵抗发生水平位移的能力，沉降板的制作过程为：将上表面钢板倒置，设置模板，然后放置、固定磁力加强装置130，设置钢筋角150，并在其余空隙中浇筑填充混凝土140，最后拆模后形成实心沉降板，其中，形成的沉降板中，磁力加强装置130为横向排列设置在沉降板中，上表面钢板的厚度均为20mm，浇注填充混凝土的高度为150mm，磁力加强装置130的数量N和间距D根据沉降板的埋深确定，使其可以被高精度磁力仪准确定位，又不至于对其他施工机具产生不利影响，磁力加强装置130由数量为N间距为D的永磁铁产生，N和D根据沉降板的埋深确定，N为自然数，N≥1，磁力加强装置130还可以是其他有效提高磁力的装置。

如图8所示，示出了本实用新型中沉降板的另一种实现形式，其中，沉降板包括：上表面钢板100、磁力加强装置130、填充混凝土140，增加了钢筋脚150，增强了沉降板在吹填造陆中抵抗发生水平位移的能力，沉降板的制作过程为：将上表面钢板倒置，设置模板，然后放置、固定磁力加强装置130，设置钢筋角150，并在其余空隙中浇筑填充混凝土140，最后拆模后形成实心沉降板，其中，形成的沉降板中，磁力加强装置130为竖向排列设置在沉降板中，上表面钢板的厚度为20mm，浇注填充混凝土的高度为350mm，磁力加强装置130的数量N和间距D根据沉降板的埋深确定，使其可以被高精度磁力仪准确定位，又不至于对其他施工机具产生不利影响，磁力加强装置130由数量为N间距为D的永磁铁产生，N和D根据沉降板的埋深确定，N为自然数，N≥1，磁力加强装置130还可以是其他有效提高磁力的装置。

填海区深部沉降的监测装置的安装方法包括：

步骤一、沉降板形成：首先，将下表面钢板与侧面钢板焊接，设置模板；其次，放置、固定磁力加强装置，浇筑填充混凝土；最后，焊接上表面钢板与侧面板形成沉降板；

步骤二、沉降板放置：将所述步骤一形成的沉降板放置在施工结束的水下砂垫层表面；

步骤三、解开放置所述沉降板的吊装设备之前，通过GPS测得即时的平面坐标和高程，计算所述沉降板所处位置的平面坐标和高程，吹填形成陆域，通过高精度磁力仪定位所述步骤二中沉降板放置的平面位置，从重新定位平面位置

步骤四、钻孔，安装套管和测量杆。这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的填海区深部沉降的监测装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

如上所述，根据本实用新型，包括由钢板、磁力加强装置和混凝土组成的沉降板，高精度磁力仪，套管及测量杆。在砂垫层施工完毕后，立即布置沉降板，并在放置过程用GPS准确测量该沉降板的平面位置和高程；待吹填形成陆域之后，使用高精度磁力仪在记录好的沉降板平面位置附近精确定位该沉降板；最后钻孔，安装套管和测量杆，通过测量测量杆顶端的高程可得到吹填造陆阶段软土层的变形量，随填土增加将测量杆接高即可得到整个荷载施加过程中软土的压缩变形量。在陆域形成后，所述沉降板中磁力加强装置所产生的磁场可被高精度磁力仪准确探测到，这样在吹填过程中即使沉降板发生位移，也可以准确定位其位置，便于随后安装套管和测量杆的准确性。沉降板，在上下两块钢板之间放置若干块磁力加强装置，两块钢板间的其他空隙由填充混凝土填充。具体的，钢板厚度应不小于10mm，其间的磁力加强装置的数量N和间距D根据沉降板的埋深确定，使其可以被高精度磁力仪准确定位，又不至于对其他施工机具产生不利影响。沉降板，在水下砂垫层施工完成之后立刻放置在水下砂垫层表面，通过已知形状的安装设备放置，在放置完成后即可得到海相淤泥在上部荷载尚未施加时的高程，既可以保证自身稳定性，又可以得到软土层压缩量测量的最佳起点。沉降板，在磁力加强装置作用下可以形成一定磁场，该磁场可以在陆域形成后被高精度磁力仪明显探测到，即使沉降板在吹填过程中其平面位置发生一定变化也可以被准确定位，便于安装套管和测量杆。沉降监测装置，套管和测量杆安装完成后，通过测量已经长度测量杆顶端的高程，即可计算得到该沉降板的高程，进一步计算在吹填造陆阶段软土层的变形量。在随后继续填高过程中，测量杆随填土表面高程的升高而随之接高，即可监测到整个填海造陆过程中软土层的压缩变形量。本实用新型所述沉降监测装置，可以向其他土层的沉降监测推广，具有广泛的应用前景。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，包括：

沉降板，其设置有磁场产生结构；

磁力定位装置，其探测所述磁场产生结构产生的磁场对所述沉降板所在的平面位置进行定位；以及

测量装置，其安装在所述沉降板所在的平面位置上。

2.如权利要求1所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，所述沉降板由钢板、磁场产生结构和填充混凝土组成。

3.如权利要求2所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，所述磁场产生结构为至少一个磁力加强装置。

4.如权利要求2所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，所述钢板包括上表面钢板、下表面钢板和侧面钢板；所述磁场产生结构横向或竖向排列设置在所述沉降板中。

5.如权利要求1所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，所述测量装置包括：套管和已知长度的测量杆，所述套管套设在所述测量杆的外部。

6.如权利要求1所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，所述磁力定位装置为高精度磁力仪。

7.如权利要求1所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，还包括：GPS，其用于对吊装所述沉降板的吊装设备进行定位。

8.如权利要求3所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，所述磁力加强装置为永磁铁，其数量N以及设置间距D根据沉降板的埋深确定，N为自然数，N≥1。

9.如权利要求4所述的填海区深部沉降的监测装置，其特征在于，所述上表面钢板、下表面钢板和侧面钢板的厚度均大于等于10mm。