CN109579658B - 一种高填方土体分层沉降监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高填方土体分层沉降监测装置及方法，属于岩土工程中的沉降监测技术领域，包括多层从内向外依次套装的套筒，其中内外相邻两层套筒中，内层套筒轴向两端分别从外层套筒轴向对应端穿出，最内层套筒中贯穿有钢钎，多层套筒中每层套筒外壁下端均对称设有一对沉降板；多层套筒中每层套筒外壁及钢钎外壁上均沿轴向设有刻度尺，基于各刻度尺读数差判断各沉降板沉降量。本发明通过打入钢钎进入强度较高的土层中，且钢钎处于铅垂状态；进行分层回填与碾压，套筒套在钢钎上，记录每层套筒与钢钎顶部之间的刻度尺初始差值；重复上述操作至回填碾压完成。本发明装置结构简单，方法合理可靠，适用不同土质环境，工艺简单、操作方便，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程中的沉降监测技术领域，具体是一种高填方土体分层沉降监测装置及方法。
背景技术
近年来，随着我国公路、铁路、机场、水利水电等一系列建设项目不断实施，越来越多的项目遇到高填方工程。为了掌握填方土体的沉降量、沉降差及稳定性，需对填方工程进行沉降观测。通常可采用分层沉降仪(分层沉降计)对土体进行分层沉降观测。但这类方法是在高填方场区回填结束后，在填土中钻孔设置观测点，仅能观测到回填后地基上部的沉降数据，无法对回填过程中各高度的沉降量进行监测，进而无法掌握高填方土体的密实程度，导致存在安全隐患。
目前，对于高填方土体分层沉降的监测，有些装置是整体埋设于填方土体后，其铅垂度难以得到有效保证，若由于不均匀沉降发生倾斜，其监测竖向沉降值的精度大大降低。可见，有必要发展一种消除倾斜影响的高填方土体分层沉降监测方法及相应装置。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高填方土体分层沉降监测装置及方法，装置结构简单、施工方便，适应于不同土质环境，可有效维持自身的铅垂特性，提高沉降监测的精度。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：包括多层从内向外依次套装的套筒，其中内外相邻两层套筒中，内层套筒轴向两端分别从外层套筒轴向对应端穿出，最内层的套筒中贯穿有钢钎，多层套筒中每层套筒外壁下端均对称设有一对沉降板；所述多层套筒中每层套筒外壁及钢钎外壁上均沿轴向设有刻度尺，基于各刻度尺读数差判断各沉降板沉降量。
所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述的钢钎、各套筒外壁均设有两条沿着轴向对称设置的导向凸棱；各套筒外壁上的两条导向凸棱与其一对沉降板所在直线相互垂直，每个套筒内壁均设有与凸棱相配合的导向滑槽。
所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述的钢钎外壁上的导向凸棱长度小于钢钎长度，各套筒外壁上的导向凸棱长度小于各套筒长度。
所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述多层套筒中的每层套筒外侧壁与沉降板上端面连接有加劲肋。
所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述的多层套筒中的内外相邻两层套筒，外层套筒内径大于或等于内层套筒外径。
所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述的多层套筒中的最内层套筒内径大于或等于钢钎外径。
所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述多层套筒及钢钎的刻度尺的零刻度线位于上方，其中每个套筒的刻度尺零刻度线与套筒顶面共面，所述得钢钎刻度尺的零刻度线位于钢钎锤头下部一段。
所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述钢钎长度大于最内层套筒的长度，各套筒长度由内到外依次减小。
一种高填方土体分层沉降监测装置的分层沉降监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、在拟设置监测装置的填方工程场地上，打入钢钎，使钢钎底部进入强度高的土层中，且钢钎处于铅垂状态；
(2)、进行分层回填与碾压，填筑至最底部观测点时，把最内层套筒套在钢钎上，套筒底部的沉降板与土体紧密接触，记录该套筒与钢钎上刻度尺的零刻度线之间的初始差值；
(3)、继续进行分层回填与碾压，填筑至第二个观测点时，把相应套筒套在钢钎上，该套筒底部的沉降板与土体紧密接触，同时记录该套筒与钢钎上刻度尺的零刻度线之间的初始差值；
(4)、继续进行分层回填与碾压，按步骤(2)～(3)反复操作至回填碾压完成，钢钎和各套筒外壁均未设置导向凸棱时，各套筒上层沉降板与下层沉降板夹角可调，根据实际情况调整夹角，适应不同均匀性的土层；钢钎和各套筒外壁设置导向凸棱时，相邻上下层套筒外壁的沉降板相互垂直，适合均匀性好的土层，如此回填过程中始终使钢钎处于铅垂状态。
所述的高填方土体分层沉降监测方法，其特征在于：所述钢钎及各套筒埋入土体后，最外层套筒的顶端应高于填土面，各套筒的顶端高度由内到外依次降低，钢钎的顶端高于最内层套筒顶端。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、本发明实际施工过程中，可以根据实际土质情况，有效调节各层套筒外壁上沉降板的角度，适应于不同土质环境，进一步增加钢钎在测量过程中的铅垂特性；
2、本发明结构简单、制作方便，可视钢钎为不再发生位移的固定参照物，基于各套筒与钢钎上刻度线的读数差可快速的得到各沉降板的沉降值，无需借助测量仪器，读数方便、效率高；
3、本发明施工工艺合理可靠，实现了回填过程中竖向多个观测点的分层观测，而且能在完成后持续跟踪观测，工艺简单、操作方便，成本较低；
4、本发明钢钎铅垂的打入地基稳定层中后，其对各套筒起到约束作用，维持各套筒的铅垂特性，确保各沉降管及沉降板仅沿铅垂方向发生沉降，大大提高了竖向沉降的监测精度。
附图说明
图1为本发明不具有导向凸棱的套筒结构示意图。
图2为本发明均匀土层使用时各层套筒沉降板投影重合的结构示意图。
图3为本发明图2的剖面图。
图4本发明沿铅垂线打入钢钎至硬土层的结构示意图。
图5本发明钢钎套入第一个套筒的结构示意图。
图6本发明第一层填土结束后套入第二个套筒的结构示意图。
图7本发明第二层填土结束后套入第三个套筒的结构示意图。
图8本发明第三层填土结束后套入第四个套筒的结构示意图。
图9本发明填土至最终标高的结构示意图。
图10本发明具有导向凸棱的套筒结构意图。
图11为本发明具有导向凸棱的钢钎结构示意图。
图12为本发明不同土层使用时各层套筒沉降板呈互夹角度的结构意图。
图13为本发明具有导向凸棱时相邻层沉降板相互垂直的结构示意图。
附图标记说明：1、套筒；2、沉降板；3、加劲肋；4、钢钎；5、刻度尺；6、导向凸棱；A、回填起始标高面；B、第一层填土面；C、第二层填土面；D、第三层填土面；E、回填最终标高面。
具体实施方式
下面结合附图(附图中图1、图4、图10、图11中刻度尺标出，其余省略为标出)和实施例对本发明进一步说明。
高填方土体分层沉降监测装置，包括多层从内向外依次套装的套筒1，其中内外相邻两层套筒中，内层套筒轴向两端分别从外层套筒轴向对应端穿出，最内层的套筒中贯穿有钢钎4，多层套筒中每层套筒外壁下端均对称设有一对沉降板2；多层套筒中每层套筒外壁及钢钎外壁上均沿轴向设有刻度尺5，基于各刻度尺5读数差判断各沉降板沉降量。
钢钎、各套筒外壁均设有两条沿着轴向对称设置的导向凸棱6；各套筒外壁上的两条导向凸棱与其一对沉降板所在直线相互垂直，每个套筒内壁均设有与凸棱相配合的导向滑槽7。
钢钎外壁上的导向凸棱6-1长度小于钢钎长度，各套筒外壁上的导向凸棱6-2长度小于各套筒长度。
多层套筒中的每层套筒1外侧壁与沉降板2上端面连接有加劲肋3，提高整体的强度与刚度。
多层套筒中的内外相邻两层套筒，外层套筒内径大于或等于内层套筒外径。
多层套筒中的最内层套筒内径大于或等于钢钎4外径。
多层套筒及钢钎的刻度尺的零刻度线位于上方，其中每个套筒的刻度尺零刻度线与套筒顶面共面，钢钎4上刻度尺的零刻度线位于钢钎锤头下部一段。
钢钎4长度大于最内层套筒的长度，钢钎应具有足够的长度与刚度，且需打入强度较高的土层中，尽可能减小后续填土对其铅垂度的影响。钢钎4铅垂的打入地基稳定层中后，其对各套筒起到约束作用，维持各套筒的铅垂特性，确保各沉降管及沉降板仅沿铅垂方向发生沉降，大大提高了竖向沉降的监测精度。
各套筒1长度由内到外依次减小，各套筒由外至里其沉降板2埋置的深度依次变大。
一种高填方土体分层沉降监测装置的分层沉降监测方法，包括以下步骤：
(1)、在拟设置监测装置的填方工程场地上，打入钢钎4，使钢钎4底部进入强度高的土层中，且钢钎4处于铅垂状态，可视钢钎4为不再发生位移的固定参照物；
(2)、进行分层回填与碾压，填筑至最底部观测点时，把最内层套筒套在钢钎上，套筒底部的沉降板与土体紧密接触，记录该套筒零刻度线与钢钎零刻度线之间的刻度尺初始差值；
(3)、继续进行分层回填与碾压，填筑至第二个观测点时，把相应套筒套在钢钎上，该套筒底部的沉降板与土体紧密接触，同时记录该套筒零刻度线与钢钎零刻度线之间的刻度尺初始差值；
(4)、继续进行分层回填与碾压，按步骤(2)～(3)反复操作至回填碾压完成，钢钎和各套筒外壁均未设置导向凸棱时，各套筒上层沉降板与下层沉降板夹角可调，根据实际情况调整夹角，适应不同均匀性的土层；钢钎和各套筒外壁设置导向凸棱时，相邻上下层套筒外壁的沉降板相互垂直，适合均匀性好的土层，如此回填过程中始终使钢钎处于铅垂状态。
钢钎4及各套筒2埋入土体后，最外层套筒的顶端应高于填土面，各套筒的顶端高度由内到外依次降低，钢钎的顶端高于最内层套筒顶端。
钢钎及各套筒埋入土体后，钢钎顶端不低于最内层套筒顶端100mm，最外层套筒顶端不低于填土面300mm，各套筒顶端高度由内到外依次降低，且相邻套筒顶端间距不小于50mm。
本发明主要用于填方工程，在填筑过程中边填筑边埋设各套筒。而传统的沉降监测装置是在填方工程结束后，在土体中钻孔再进行埋设。
在确认钢钎4的铅垂度满足要求的前提下，可视钢钎4为不再发生位移的固定参照物，记录各套筒与钢钎之间的初始刻度尺读数差，后续各套筒读数差的变化值即为相应沉降板的实际沉降值，可快速的得到各沉降板的沉降值，读数方便、效率高。
填筑过程中，应采取措施降低填筑施工对已埋深沉降管及钢钎的扰动影响，维护装置的铅垂特性。
附图中仅展示了沉降管与沉降板的部分形状及部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变沉降管与沉降板的形状与连接方式，如设置圆形的沉降板，形成其他相关类型的分层沉降监测装置，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：包括多层从内向外依次套装的套筒，其中内外相邻两层套筒中，内层套筒轴向两端分别从外层套筒轴向对应端穿出，最内层的套筒中贯穿有钢钎，多层套筒中每层套筒外壁下端均对称设有一对沉降板；所述多层套筒中每层套筒外壁及钢钎外壁上均沿轴向设有刻度尺，基于各刻度尺读数差判断各沉降板沉降量；
所述的钢钎、各套筒外壁均设有两条沿着轴向对称设置的导向凸棱；各套筒外壁上的两条导向凸棱与其一对沉降板所在直线相互垂直，每个套筒内壁均设有与凸棱相配合的导向滑槽；
所述的钢钎外壁上的导向凸棱长度小于钢钎长度，各套筒外壁上的导向凸棱长度小于各套筒长度；
所述的多层套筒中的内外相邻两层套筒，外层套筒内径大于或等于内层套筒外径；
所述多层套筒及钢钎的刻度尺的零刻度线位于上方，其中每个套筒的刻度尺零刻度线与套筒顶面共面，所述的钢钎上刻度尺的零刻度线位于钢钎锤头下部一段；
所述钢钎长度大于最内层套筒的长度，各套筒长度由内到外依次减小。
2.根据权利要求1所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述多层套筒中的每层套筒外侧壁与沉降板上端面连接有加劲肋。
3.根据权利要求1所述的高填方土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述的多层套筒中的最内层套筒内径大于或等于钢钎外径。
4.一种如权利要求1所述的高填方土体分层沉降监测装置的分层沉降监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、在拟设置监测装置的填方工程场地上，打入钢钎，使钢钎底部进入强度高的土层中，且钢钎处于铅垂状态；
（2）、进行分层回填与碾压，填筑至最底部观测点时，把最内层套筒套在钢钎上，套筒底部的沉降板与土体紧密接触，记录该套筒与钢钎上刻度尺的零刻度线之间的初始差值；
（3）、继续进行分层回填与碾压，填筑至第二个观测点时，把相应套筒套在钢钎上，该套筒底部的沉降板与土体紧密接触，同时记录该套筒与钢钎上刻度尺的零刻度线之间的初始差值；
（4）、继续进行分层回填与碾压，按步骤（2）~（3）反复操作至回填碾压完成，钢钎和各套筒外壁均未设置导向凸棱时，各套筒上层沉降板与下层沉降板夹角可调，根据实际情况调整夹角，适应不同均匀性的土层；钢钎和各套筒外壁设置导向凸棱时，相邻上下层套筒外壁的沉降板相互垂直，适合均匀性好的土层，如此回填过程中始终使钢钎处于铅垂状态。
5.根据权利要求4所述的分层沉降监测方法，其特征在于：所述钢钎及各套筒埋入土体后，最外层套筒的顶端应高于填土面，各套筒的顶端高度由内到外依次降低，钢钎的顶端高于最内层套筒顶端。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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