CN212432125U - 一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其包括塑料软管，其设置于穿过混凝土墙的水平钻孔中；还包括静力水准仪、储液器和采集基站，所述静力水准仪间隔设置于所述塑料软管中；塑料软管的外径小于所述水平钻孔的内径，两者之间设置有浆体；所述储液器通过液体连通管和空气连通管与静力水准仪连接，所述采集基站通过信号及电源线与静力水准仪连接；所述采集基站与接收终端连接。本实用新型所述水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置可应用于隧道及地下工程的施工监测，其结构合理，安装便捷，能够准确观测底地层垂直方向的位移，具有采集可靠、成本低廉的优点。

Description

一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，涉及一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置。

背景技术

在地下工程施工中，隧道和地下空间开挖、地层冻结和融化等时常导致上方土体的变形，造成上部基础或地下管线的变形，引起管线断裂、泄露、建筑物基础变形破坏或者建筑物倾斜等。因此，必要地对地下管线、建筑基础和周边地层进行位移观测，特别是垂直方向的位移观测。

常用的对地层垂直位移观测方法有以下三种：第一类方法：在裸露的建筑基础或地表埋设静力水准仪传感器；或者通过移动的水准仪、全站仪等进行逐点观测；第二类方法：采用垂直孔分层沉降计进行地层位移观测；第三类方法，在垂直钻孔中安装多点位移计测量地层垂直位移观测。

上述第一类方法的局限在占用地表空间，不能掌握地层内部情况；第二和第三种方法的局限是：1）需要占用地面打垂直钻孔，或者占用在地下空间内向上打垂直钻孔；2）有时需要穿透结构或者观测的目的物（管线）；3）不能比较同一水平不同位置的垂直位移情况。

因此，亟需设计一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，在地层内部，沿着某一水平线（面）的地层升降位移，这是本实用新型所能增加一种地层位移观测技术，并解决现有技术中存在的精度问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少一定程度上解决现有技术中存在的部分技术问题，提供的一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，应用于隧道及地下工程的施工监测，尤其是地层冻结施工中冻胀融沉导致的地层垂直位移观测，其结构合理，安装便捷，能够准确观测底地层垂直方向的位移，具有采集可靠、精度增高、成本低廉等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其包括塑料软管，其设置于穿过混凝土墙的水平钻孔中；还包括静力水准仪、储液器和采集基站，所述静力水准仪间隔设置于所述塑料软管中；塑料软管的外径小于所述水平钻孔的内径，两者之间充填饱满塑性浆体；所述储液器通过液体连通管和空气连通管与静力水准仪连接，所述采集基站通过信号及电源线与静力水准仪连接；所述采集基站与接收终端连接。

作为优选实施例，所述塑料软管的一端封堵，另一端设置有可拆卸的密封盖；所述塑料软管的封堵端朝向所述水平钻孔的入口并同轴安装于水平钻孔中。

作为优选实施例，所述静力水准仪的数量为多个，相邻静力水准仪之间的距离不小于所述静力水准仪沿水平钻孔的轴线宽度的10倍。

作为优选实施例，所述水平钻孔在混凝土墙内对应设置有1个静力水准仪，作为测量参照点。

作为优选实施例，所述水平钻孔的垂直偏斜值应小于静力水准仪量程的0.8倍。

作为优选实施例，所述储液器的液位与水平钻孔最低位置的标高的高度差不超过静力水准仪量程的0.8倍。

作为优选实施例，所述采集基站通过有线或无线方式与接收终端信号连接。

作为优选实施例，所述塑料软管的厚度为5mm-8mm。

作为优选实施例，配置有静力水准仪的塑料软管以密封带压状态送入和安装于所述水平钻孔内，所述塑料软管内的压力为0.2-0.3Mpa。

作为优选实施例，水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置还包括工具管，用于水平钻孔的形成和静力水准仪的塑料软管的安装。

本实用新型有益效果：

本实用新型提供的一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，应用于隧道及地下工程的施工监测，其结构合理，安装便捷，能够准确观测底地层垂直方向的位移，具有采集可靠、成本低廉的优点。通过本实用新型所述的观测装置，准确、细微地观测地下施工引起上方地层在垂直方向的升降，及时评估垂直方向的位移对地下管线及建筑基础的影响，保证隧道及地下工程的施工安全。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1是本实用新型所述一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是本实用新型所述配置有静力水准仪的塑料软管的结构示意图；

图4是本实用新型所述静力水准仪在塑料软管内的示意图；

图5是图4对应的侧视图；

图6是本实用新型所述配置有静力水准仪的塑料软管安装于水平钻孔中，工具钢管拔除和塑料软管外注浆的示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1.塑料软管；2.静力水准仪；3.混凝土墙；4.水平钻孔；5.饱满塑性桨体；6.储液器；7.液体连通管；8.信号及电源线；9.空气连通管；10.采集基站；11.接收终端；12.工具管；13.注浆管。

具体实施方式

图1至图6是本申请所述一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本实用新型进行详细说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

本实用新型所述一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置的结构示意图，如图1所示，水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置包括塑料软管1，其设置于穿过混凝土墙3的水平钻孔4中；还包括静力水准仪2、储液器6和采集基站10，所述静力水准仪2间隔设置于所述塑料软管1中；塑料软管1的外径小于所述水平钻孔4的内径，两者之间填充饱满塑性浆体5，如图2所示；所述储液器6通过液体连通管7和空气连通管9与静力水准仪2连接，所述采集基站10通过信号及电源线8与静力水准仪2连接；所述采集基站10与接收终端11连接。

本实用新型中，基于静力水准仪的原理，创造性地布设到地下水平钻孔4中，这样能够方便、准确、细微地观测到地下施工引起上方地层在垂直方向的升降，及时评估垂直方向的位移对地下管线及建筑基础的影响，保证隧道及地下工程的施工安全。

作为本实用新型的一个实施例，需要在观测的地下目标物的影响区域内，打设近水平的水平钻孔4，掌控同一水平线上，各个测点的地层的垂直位移情况。水平钻孔4的孔深为2m-30m，水平钻孔4深度增加，可能会出现移动程度的倾斜。作为本实施例的一个方面，所述水平钻孔4的垂直偏斜值应小于静力水准仪2量程的0.8倍。静力水准仪2的量程建议在300mm至800mm范围内。

在图1所示的实施例中，所述塑料软管1的一端封堵，另一端设置有可拆卸的密封盖；所述塑料软管1的封堵端朝向所述水平钻孔4的入口并同轴安装于水平钻孔4中。配置有静力水准仪2的塑料软管1以封堵状态安装于所述水平钻孔4，所述塑料软管1内的压力为0.2-0.3Mpa。

所述塑料软管1为塑料软管，其厚度为5mm-8mm。图1中，塑料软管1为PVC软管，其外径为70mm-90mm。相应的，水平钻孔4的内径较塑料软管1的外径大40mm-50mm。

图3是本实用新型所述配置有静力水准仪的塑料软管的结构示意图，所述静力水准仪2的数量为多个，相邻静力水准仪2之间的距离不小于所述静力水准仪2沿水平钻孔4的轴线宽度的10倍，以便监测同一水平线上，各个测点的地层的垂直位移情况。

图4及图5是静力水准仪2在塑料软管1中的示意图。静力水准仪2是测量两点或多点间相对高程变化的精密仪器，其仪器型式有电容感应式、差动变压器式等型式。可分辨达到0.01mm，精度达到0.1mm以上。其中，与静力水准仪2连接的液体连通管7使用虚线表示，空气连通管9使用点划线表示，信号及电源线使用细实线表示，如图4所示。

图1中，所述混凝土墙3对应的水平钻孔4处设置有静力水准仪2，其是地层中其他静力水准仪液位观测的参考点，以便准确检测地层的垂直位移。

作为本实用新型的一个实施例，所述储液器6的液位与水平钻孔4最低位置的标高的高度差不超过静力水准仪2量程的0.8倍。

本实用新型中，所述采集基站10通过有线或无线方式与接收终端11信号连接。在图1所示的实施例中，采集基站10通过有线方式与接收终端11信号连接，如RS485连接线。采集基站10通过无线方式与接收终端11信号连接，诸如蓝牙、WIFI实现信号连接，实时将监测的地层垂直位移信息传输至接收终端11。

本实用新型中，水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置还包括工具管12，其为钢管；配置有静力水准仪2的塑料软管1通过工具管12安装于所述水平钻孔4。图6是具体安装施工的示意图。具体地，跟管加工水平钻孔4时，工具管12是支护孔壁的护壁管，或者下放塑料软管1的工具管12，确保配置有静力水准仪2的塑料软管1通过工具管12安装于所述水平钻孔4内，安装完毕后拔除工具管。在拔除工具管12的过程中，塑料软管1带压的条件下，对塑料软管1与水平钻孔4的孔壁间的间隙进行充填注浆，流动的注浆材料凝固后为塑性的，变形模量小于等于周围土层；注浆完毕后，应将塑料软管的压力恢复至正常大气压力状态。

工具管12下放到水平钻孔4的底部后，将配置有内压力的静力水准仪2的塑料软管1，放入工具管12内。静力水准仪2下放到位，其中要确保每一个静力水准仪2在混凝土结构处。然后，慢慢抽出工具管12，并同时通过注浆管13进行塑料软管1与水平钻孔4之间的注浆，充填塑料软管1和水平钻孔4的孔壁之间的间隙。

下面简述本实用新型所述水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置的施工步骤：

首先，按设计要求制作塑料软管1，内部设置静力水准仪2，塑料软管1的壁厚5mm-8mm，外直径70至90mm，小于钻孔内直径的40-50mm；相邻静力水准仪2间距大于10倍静力水准仪宽度。塑料软管1的两头可密封，耐空气压力0.2-4MPa。塑料软管1伸入水平钻孔4内的一端需要固定密封，塑料软管1的外侧孔口端可密封可开启，应确保塑料软管内清洁。下放时，确保软管内密封，内空气压力达到0.2-0.3MPa。

接着，打设水平钻孔4，钻孔通过地下结构混凝土墙3，水平钻孔4水平方向的深度3m-30m范围；

接着，根据地层条件，可选择跟管钻进，或者泥浆护壁钻进。泥浆钻进到孔底时，下放辅助钢管，辅助钢管根部螺纹连接，管壁厚度6mm-10mm；外直径小于钻孔直径5mm-10mm；内径大于塑料软管外径5mm-10mm；

辅助钢管下放到底后，将配置有内压力的静力水准仪2的塑料软管1放入工具管12内，静力水准仪2下放到位，其中要确保每一个静力水准仪在混凝土结构处。然后慢慢抽出工具管12，并同时通过注浆管13进行塑料软管1与水平钻孔4之间的注浆，充填塑料软管1和水平钻孔4的孔壁之间的间隙。

接着，拔除工具管12后，根据静力水准仪观测原理，连接信号及电源线8，液体连通管7、空气连通管9；

接着，安装和固定孔外储液器6。储液器6的液位标高于水平孔内各观测点，但与最低观测点标高之差小于0.8倍的静力水准仪的量程。

全部水平孔钻孔内静力水准系统安装完成后，将采集基站10与接收终端11进行有线或无线连接，通上电源进行系统测试调试。

相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型提供的一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，应用于隧道及地下工程的施工监测，其结构合理，安装便捷，能够准确观测底地层垂直方向的位移，具有采集可靠、成本低廉的优点。通过观测装置准确观测到地下施工引起上方地层在垂直方向的升降，及时评估垂直方向的位移对地下管线及建筑基础的影响，保证隧道及地下工程的施工安全。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，包括塑料软管，其设置于穿过混凝土墙的水平钻孔中；还包括静力水准仪、储液器和采集基站，所述静力水准仪间隔设置于所述塑料软管中；塑料软管的外径小于所述水平钻孔的内径，两者之间充填饱满塑性浆体；所述储液器通过液体连通管和空气连通管与静力水准仪连接，所述采集基站通过信号及电源线与静力水准仪连接；所述采集基站与接收终端连接。

2.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，所述塑料软管的一端封堵，另一端设置有可拆卸的密封盖；所述塑料软管的封堵端朝向所述水平钻孔的入口并同轴安装于水平钻孔中。

3.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，所述静力水准仪的数量为多个，相邻静力水准仪之间的距离不小于所述静力水准仪沿水平钻孔的轴线宽度的10倍。

4.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，所述水平钻孔在混凝土墙内对应设置有1个静力水准仪，作为测量参照点。

5.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，所述水平钻孔的垂直偏斜值应小于静力水准仪量程的0.8倍。

6.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，所述储液器的液位与水平钻孔最低位置的标高的高度差不超过静力水准仪量程的0.8倍。

7.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，所述采集基站通过有线或无线方式与接收终端信号连接。

8.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，所述塑料软管的厚度为5mm-8mm。

9.根据权利要求8所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，配置有静力水准仪的塑料软管以密封带压状态送入和安装于所述水平钻孔内，所述塑料软管内的压力为0.2-0.3Mpa。

10.根据权利要求1所述的水平钻孔内静力水准观测地层升降位移的装置，其特征在于，还包括工具管，用于水平钻孔的形成和静力水准仪的塑料软管的安装。

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