一种基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置

1.本实用新型涉及一种基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置。


背景技术：

2.在填海造地或软土地区工程等需经地基处理以满足后续工程建设的要求。地表沉降观测是软基处理工程的监测项之一，软基处理的目的就是固结沉降，地表沉降是判断加固效果好与坏最为直接的反映，同时也是控制加载速率、推算工后沉降及固结度的依据，决定着施工进度的快慢以及后期施工的安排。
3.堆载预压是一种传统常用的大面积软土地基加固处理方法，在堆载预压软基处理工程中的地表沉降监测常采用传统人工监测方法，通过在地表放置沉降标，选取影响区域外基本固定的基准点，采用水准测量的方法测算地表沉降值。但对于大面积堆载预压软基处理工程，上述地表沉降人工监测存在诸多问题：
4.1)现场通常采用吹填砂或倒运砂进行分级堆载，沉降杆需要持续接高至堆载高度以上，接高过程中会产生误差，同时在堆载过程中容易导致沉降杆偏斜，测量精度难以保证；
5.2)场地大，引测距离远，人工观测工作量大，观测精度差；
6.3)人工监测费时费力、效率低，无法实现自动化实时监测。
7.地表沉降自动化监测常用的设备为静力水准仪，利用连通管原理，在基准点与监测点位置处各放置一个静力水准仪，进而测出监测点相对于基准不动点的沉降值，但对于大面积堆载预压工程该方案并不适用，主要原因为场地面积大，连通管长度过长，并且安装后受堆载影响，连通管容易堵塞。中国专利“一种基于拉线式位移计的地表沉降监测装置，201921984459.4”利用拉线位移计相对于底部基岩不动点的相对位移测量地表沉降，该方案应用于大面积堆载预压工程同样存在以下问题：1)堆载过程中拉线位移计需要持续接高至接近砂垫层表面位置，接高过程繁琐且存在误差；2)堆载过程中容易导致保护杆偏斜，影响保护杆内拉线，进而影响测量精度；3)拉线容易松弛造成测量不准，对安装、保护要求高。


技术实现要素：

8.本实用新型提供了一种基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置，其克服了背景技术所存在的不足。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
9.一种基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置，它包括储液罐、连接水管、通气管、水位计、沉降板和数据采集箱，所述水位计埋入土体的硬土层处以作为不动基准点，所述沉降板置于地表处且可随着地表的沉降而下沉，所述储液罐固接在沉降板上且可随着沉降板同步下沉，所述连接水管两端分别与储液罐、水位计相连通，所述通气管一端置于储液罐内、另一端伸出至地表处以使储液罐内的气压与外界气压相同，所述水位计采集不同时刻储液罐内的液压差，所述数据采集箱与水位计相连接以将水位计采集到的数值换算成土体实际沉降值。
10.一较佳实施例之中：还包括数据采集线，该数据采集线底端与水位计相连接，其顶端延伸至地表面后再与数据采集箱相连接。
11.一较佳实施例之中：所述数据采集线外周设置有防水层。
12.一较佳实施例之中：所述连接水管包括保护外管和过水内管，所述过水内管套接在保护外管内且过水内管两端分别与储液罐、水位计相连通。
13.一较佳实施例之中：所述保护外管采用可自由伸缩的波纹管，所述过水内管采用软管材质。
14.一较佳实施例之中：所述储液罐之中心轴线与水位计之中心轴线相重合。
15.一较佳实施例之中：所述沉降板为横向平板，该沉降板之中心设有穿孔，所述储液罐固接在沉降板之中心，所述连接水管顶端穿过穿孔后与储液罐相连。
16.本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
17.1.该装置将水位计埋入至不动基准点处，并通过水位计采集不同时刻储液罐内的液压差，再通过数据采集箱将水位计的数值转换为土体实际沉降值，由此，该装置制作简单，安装快捷，实用性强，具有很好的推广意义。该装置解决了以往的监测装置连通管过长、易受堆载影响、容易堵塞的问题，不受现场分级堆载的影响，测量精度高，可实现大面积堆载预压地表沉降自动化实时监测。
18.2.数据采集线外周设置有防水层，该防水层可避免数据采集线受土体环境影响而造成漏电短路的现象。
19.3.连接水管包括保护外管和过水内管，保护外管可对过水内管进行保护，保证测量的精确度。
20.4.保护外管采用可自由伸缩的波纹管，为不锈钢缠绕而成，具有较强的抵抗外部土压力的能力，不会因受压而导致变形，堵塞水管，保护内管，同时限制内管拉伸范围；所述过水内管采用软管材质过水内管为三元乙丙橡胶材质，过水内管材质柔韧性及弹性好，拉扯不会变形，同时耐酸碱、耐热，不易膨胀变形进而影响测量精度。该连接水管具有抗压能力，同时可自由伸缩变形，最终达到良好的测量精度。
21.4.储液罐之中心轴线与水位计之中心轴线相重合，进一步确保测量的精确度。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
23.图1绘示了一较佳实施例的基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置的整体示意图。
具体实施方式
24.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
25.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指
的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
26.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”、“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸的固定连接、可拆卸的固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
27.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”、以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
28.请查阅图1，基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置的一较佳实施例，所述的基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置，它包括储液罐2、连接水管、通气管1、水位计5、沉降板7和数据采集箱8。
29.所述水位计5埋入土体的硬土层处以作为不动基准点。
30.所述沉降板7置于地表处且可随着地表的沉降而下沉，所述储液罐2固接在沉降板7上且可随着沉降板7同步下沉。所述通气管1一端置于储液罐2内、另一端伸出至地表处以使储液罐2内的气压与外界气压相同。
31.本实施例中，所述沉降板7为横向平板，该沉降板7之中心设有穿孔，所述储液罐2固接在沉降板7之中心，所述连接水管顶端穿过穿孔后与储液罐2相连。具体的，所述储液罐2与沉降板7之间可以一体成型设置，保证足够的密封性。
32.所述连接水管两端分别与储液罐2、水位计5相连通。
33.本实施例中，所述连接水管包括保护外管4和过水内管3，所述过水内管3套接在保护外管4内且过水内管3两端分别与储液罐2、水位计5相连通。保护外管4可对过水内管3进行保护，保证测量的精确度。
34.本实施例中，所述保护外管4采用可自由伸缩的波纹管，所述过水内管3采用软管材质。具体可参考淋浴软管结构。保护外管4采用可自由伸缩的波纹管，为不锈钢缠绕而成，具有较强的抵抗外部土压力的能力，不会因受压而导致变形，堵塞水管，保护内管，同时限制内管拉伸范围；所述过水内管3采用软管材质过水内管为三元乙丙橡胶材质，过水内管3材质柔韧性及弹性好，拉扯不会变形，同时耐酸碱、耐热，不易膨胀变形进而影响测量精度。该连接水管具有抗压能力，同时可自由伸缩变形，最终达到良好的测量精度。
35.所述水位计5采集不同时刻储液罐2内的液压差，所述数据采集箱8与水位计5相连接以将水位计5采集到的数值换算成土体实际沉降值。
36.本实施例中，该装置还包括数据采集线6，该数据采集线6底端与水位计5相连接，其顶端延伸至地表面后再与数据采集箱8相连接。最好，所述数据采集线6外周设置有防水层，该防水层可避免数据采集线6受土体环境影响而造成漏电短路的现象。
37.本实施例中，所述储液罐2之中心轴线与水位计5之中心轴线相重合，进一步确保测量的精确度。
38.基于液压差原理的堆载预压地表沉降监测装置的监测方法，包括：
39.步骤10，将连接水管一端与储液罐2相连、另一端与水位计5相连。本实施例中，在步骤10中，所述连接水管采用管中管结构，所述过水内管3套接在保护外管4内且过水内管3两端分别与储液罐2、水位计5相连通。
40.步骤20，将通气管1一端伸入储液罐2内并固定；
41.步骤30，储液罐2内装满水，并排出连接水管内的气泡；
42.步骤40，在测点位置打孔，直至硬土层；
43.步骤50，将数据传输线6与水位计5进行连接，再将水位计5沿着孔竖直放入孔底位置，接着将数据传输线6引出至地表并与数据采集箱8相连接；本实施例中，在步骤50中，先将数据传输线6外周包覆防水层后再与水位计5进行连接。
44.步骤60，将沉降板7置于地表沉降处，并将储液罐2固定安装在沉降板7上；步骤70，堆载预压施工过程中进行吹填砂或倒运砂，堆载过程中通气管1始终引出地面；地表沉降时，沉降板7带动型储液罐2下沉，水位计5采集不同时刻储液罐2内的液压差，数据采集箱8将水位计5采集到的数值换算成土体实际沉降值。
45.该监测装置将水位计5埋入至不动基准点处，并通过水位计5采集不同时刻储液罐2内的液压差，再通过数据采集箱8将水位计5的数值转换为土体实际沉降值，由此，该装置制作简单，安装快捷，实用性强，具有很好的推广意义。该装置解决了以往的监测装置连通管过长、易受堆载影响、容易堵塞的问题，不受现场分级堆载的影响，测量精度高，可实现大面积堆载预压地表沉降自动化实时监测。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。