CN2522851Y - 双水管式沉降仪 - Google Patents

Abstract

双水管式沉降仪，由沉降测头、管路、测量装置和供水、排水***组成，沉降测头是在密封圆筒内设置溢水管、通气管和排水管接口，管路中的进水管、通气管和排水管，其一端分别与沉降测头的溢水管、通气管和排水管接口连接，另一端通入观测房，进水管与测量装置的测量水管和供水***连接，通气管管口向下置于地面以上，特征是排水管的管口可以升降，管口低于量水管水位，高于密封圆筒的底部，进水管与排水管管径相同。本申请解决了排水管排水不畅的难题，无论管路有无反坡，甚至管路弯曲，排水管中的水都能连续流动，顺利排出，提高了测值的可靠性。本申请的沉降仪埋设沟不需要管路坡降，节省开挖方量和埋设时间，提高回填压实质量，节省工程投资。

Description

双水管式沉降仪

技术领域

本实用新型涉及一种水利工程仪表，特别是一种双水管式沉降仪。

技术背景

水管式沉降仪(国外也称瑞典盒)，为机械式原型观测仪器，是利用连通管原理来测量坝体内部沉降的。仪器由沉降测头、管路、测量装置和供水、排水***组成。沉降测头是在一个密封圆筒内设置两根竖管和一个排水管接口，两根竖管分别称为溢水管和通气管。管路为三根不同直径的塑料管，穿于保护套管内，分别称为进水管、通气管和排水管，其一端分别与沉降测头的溢水管、通气管和排水管接口连接，另一端通入观测房，进水管通过专用三通阀与测量装置的测量水管和供水***连接，通气管管口向下置于地面以上处，其作用是保持测头内的大气压力与观测房内的大气压力相平衡，而排水管管口则置于地面或靠近地面处，用以排走溢水管溢出的水。测量装置由安装于测量板上的量水管、三通阀和供水***构成。测量时，向进水管充水，至溢水管口溢流，停止充水待溢水管口与测量装置量水管两端水面平衡后，读取量水管水面高度读数，两测量时段测值之差值即为两时段中沉降测头与观测房的相对沉降量，加上观测房本身的沉降量，即为绝对沉降量。水管式沉降仪因结构牢固，测值可靠，精度高，且不存在电测仪器那样的零点漂移，因而在国内外土石坝，特别是面板堆石坝的原型观测中普遍应用。由于测点和观测房的沉降，测头位置变化和量水管中水的蒸发，此每次测量时需向进水管充水，溢水管溢出的水从排水管排出。为了使水能从密封的测头内排出，一般上排水管的管径要比进水管大，安装埋设上还要求管线要有1％的坡降。管路安装时，从测点至观测房，整个管线基床基本上按1％的坡降整平。但是，在管线回填以后，随着坝体填筑，管线随之沉降，由于坝体内部沉降分布不均匀，管线再不可能有1％的坡降，而且在某一段可能出现反坡，而管路充水和溢水又是间断性的，因此排水管内的水不连续，含有大量气泡，特别是高坝，管线长度几百米，水不容易排出(400m管线长度试验研究表明，由于反坡造成测头内溢出的水越积越多，一时难以排出，当积水15-20cm时，需1-2天才能排出)。当测量频次较多(如水库蓄水初期)，或沉降发展较快较大(坡降减小)，或充水时间过长时，由于溢出的水不易排出，久而久之，水可能充满测头内腔，影响测值准确性。如果水进入通气管内，不但影响测值稳定性，严重时还可能使测头失效。另一方面，1％的埋设坡降，对100m级以下坝高来说，问题还不是很大，但对高坝来说，影响就很大。如水布垭面板堆石坝，管线最长520m，按1％坡降，管线上下游高差达5.2m。如是，开挖和回填工作量很大，观测房要建得很高。这就使埋设时间和施工费用大大增加，管线回填质量保证难度增大。因此，解决水管式沉降仪的排水问题，对保证水管式沉降仪埋设成功和提高测量精度来说，是迫切需要和具有现实意义的。

发明内容

针对水管式沉降仪排水不畅的原因，即排水管中存在气泡，使排水管中水体不连续的情况，本申请将解决的技术问题之一是：使排水管中的水也和进水管中的水一样没有气泡而充满管内，则无论管路有无反坡，甚至管路弯曲，只要有水头差，管路中的水照样能连续流动，顺利排出，提高测值的可靠性。本申请还可同时解决另一个技术问题，即消除埋设管路时1％的埋设坡降要求，这不仅可以降低埋设难度，而且可以大幅度地减少埋设工程的土方量，从而大幅度地降低费用，并节约工期。

解决上述技术问题的方案，只要将沉降测头排水管与进水管两根管路的构造，改成两根溢流方向相反的连通管，就能解决顺利排水的问题，这就是双水管式沉降仪的设想，也是双水管式的技术关键。双水管式沉降仪，由沉降测头、管路、测量装置和供水、排水***组成，沉降测头是在一个密封圆筒内设置两根竖管和一个排水管接口，两根竖管分别称为溢水管和通气管，管路中的进水管、通气管和排水管，其一端分别与沉降测头的溢水管、通气管和排水管接口连接，另一端通入观测房，进水管与测量装置的测量水管和供水***连接，通气管管口向下置于地面以上处，其特征是：排水管的管口处设置升降装置(例如将管口固定于升降架上或在管口设置悬挂钩，另外设置悬挂架)，使管口低于量水管水位，高于沉降测头密封圆筒的底部。这种构造使沉降测头密封圆筒的底部形成一个积水区，密封圆筒的底部平面与排水管口平面之间的距离，为排水水位。也就是说：排水管口平面与量水管口平面之间的距离，等于溢水管口与排水位之间的距离。这种构造使沉降测头排水管与进水管两根管路的成为两根溢流方向相反的连通管，使排水管中的水也和进水管中的水一样没有气泡而充满管内，则无论管路有无反坡，甚至管路弯曲，只要有水头差，管路中的水照样能连续流动，顺利排出。由于排水管成为连通管，其管径要求可以减小，所以本申请的优化方案是：排水管的管径与进水管管径相同。

本申请解决了现有技术中由于坝体内部沉降分布不均匀，造成管线内出现反坡，使排水管内出现气泡造成排水不畅的难题，使排水管中的水也和进水管中的水一样没有气泡而充满管内，则无论管路有无反坡，甚至管路弯曲，只要有水头差，管路中的水照样能连续流动，顺利排出，提高了测值的可靠性。本申请同时解决了传统水管式沉降仪埋设时的难题，新结构的沉降仪埋设沟不需要管路坡降，节省开挖方量和埋设时间，提高回填压实质量，节省工程投资。以水布垭为例，若用传统水管式沉降仪埋设，以管路长度520m、埋设沟底宽2.5m计，按1％埋设坡降估算，其开挖方量和回填方量各为19208m³；采用双水管式沉降仪，无坡降埋设，其开挖方量和回填方量各为2308m³，只为前者的12％。两者比较，可节省开挖方量和回填方量各为16900m³。由此可见，其技术经济效益和社会效益是十分明显的，双水管式沉降仪有广阔的应用前途。消除了埋设管路时1％的埋设坡降要求，这不仅可以降低埋设难度，而且可以大幅度地减少埋设工程的土方量，从而大幅度地降低费用，并节约了工期，使大坝提前发电，所取得的经济效益更是十分巨大的。

附图说明

图1为本申请双水管式沉降仪结构示意图。

具体实施方式

实施例1，参照图1：双水管式沉降仪，由沉降测头、连通管路、测量装置和供水、排水***组成，沉降仪测头由溢水管1、排水管接头2、通气管3和密封圆筒壳体4组成。连通管和排水管均采用φ12×φ10尼龙管，通气管采用φ14×φ12尼龙管。从理论上讲，通气管只要与空气相通就行，管径可以小些，但为防止水滴或杂物堵塞，管径还是取大些为好。溢水管通过连通管与观测房测量装置的量水管5连接，排水管与观测房内排水口6连接，排水口固定于升降架上，管口低于量水管水位25cm(其高差根据测头内竖管管口与排水水位而定)。通气管固定于观测房内专门支架或墙上，管口朝下，以防杂物落入。其工作原理是双连通管原理。测量时向竖管充水，直至竖管管溢流。溢出的水使测头筒内排水水位7升高，由于筒内排水水位与排水口高差一定，溢出的水即从排水口流出。由此可见，只要连通管内充满水，管不瘪，即使管路有反坡，连通管两端的水位总能达到平衡状态。向测量管路充水，充水时间由供水装置压力水头和测量，管路长短有关，由厂家提供。观察排水口是否溢水，若无水溢出，则测头内排水水位可能低于排水口或管路中有气泡，这时可通过排水管向测头内充水，停止充水后，若排水口溢水，说明排水管路已畅通，进入下一步操作。若排水口仍然无水溢出，可提高充水水头继续充水，直至排水口溢水，但充水量不能超过2300cm³。停止充水后，待水位稳定(一般需3～5分钟)，即可读出量管水位读数。然后调节排水口高度，使排水口与量管水位相差-25cm。双水管式沉降仪原理简单，方法可行，结构合理，操作简单。

Claims (3)

1、一种双水管式沉降仪，由沉降测头、管路、测量装置和供水、排水***组成，沉降测头是在密封圆筒内设置溢水管、通气管和排水管接口，管路中的进水管、通气管和排水管，其一端分别与沉降测头的溢水管、通气管和排水管接口连接，另一端通入观测房，进水管与测量装置的测量水管和供水***连接，通气管管口向下置于地面以上处，其特征是：排水管的管口处设置升降装置，管口低于量水管水位，高于沉降测头密封圆筒的底部。

2、按照权利要求1所述的双水管式沉降仪，其特征是：排水管管口处升降装置为：排水管的管口固定于升降架上。

3、按照权利要求1或2所述的双水管式沉降仪，其特征是：排水管的管径与进水管管径相同。