一种放坡基坑冠梁顶沉降监测装置及观测方法与流程

1.本发明属于沉降监测技术领域，具体涉及一种放坡基坑冠梁顶沉降监测装置及观测方法。


背景技术：

2.基坑监测是基坑工程施工中的一个重要环节，是指在基坑开挖及地下工程施工过程中，对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观察及分析工作，并将监测结果及时反馈，预测进一步施工后将导致的变形及稳定状态的发展,根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，来指导设计与施工，实现所谓信息化施工。基坑监测主要包括：支护结构、相关自然环境、施工工况、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建(构)筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路、基坑边坡沉降和其它应监测的对象。
3.其中基坑支护结构顶部即冠梁顶沉降观测是基坑施工监测的必测项目。常规的方法是采用水准仪配合塔尺测量高程变化来计算沉降。但对于有放坡的基坑，因高程观测的后视基准点在地面，需要将高程从地面倒尺到冠梁顶，倒尺过程容易产生较大误差。此外，当放坡高度较大时，将无法进行高程倒尺，一般采用全站仪测量的方法，由于全站仪测量方法需要每次进行仪器对中，并测量仪器高度，由此产生的误差很大。


技术实现要素：

4.本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种放坡基坑冠梁顶沉降监测装置及观测方法，一方面采用两个连通储液罐，一个固定在冠梁顶，注满水后密封，另一个设置在坡顶，注水后保持连通空气，当两个储液罐的高度差出现变化时，必将引起冠梁顶已处于密封状态的储液罐内的液压变化，通过测量储液罐内部的液压变化，即可反算出冠梁顶部测点与坡顶测点之间的相对沉降差；另一方面观测坡顶储液罐顶部的高程刻度尺，根据高程变化，计算出坡顶测点的绝对沉降值，加上根据液压值变化算出的相对沉降差，即可准确测得冠梁顶部测点的沉降值绝对值。
5.本发明的第一目的是提供一种放坡基坑冠梁顶沉降监测装置，包括：
6.固定在冠梁顶部的下储液罐；所述下储液罐上开设有出水孔；
7.固定在坡顶的上储液罐；所述上储液罐上开设有进水进气孔；
8.用于监测下储液罐内水压的液压表；
9.用于监测上储液罐位置变化的高程刻度尺；其中：
10.所述下储液罐通过连通管与上储液罐连通。
11.优选地，所述上储液罐和下储液罐由透明玻璃钢制成。
12.优选地，所述上储液罐和下储液罐的内腔为圆形或方形，高度为20cm，罐体的直径或边长为10cm。底板直径或边长为20cm。
13.优选地，所述上储液罐通过底板固定在坡顶；所述下储液罐通过底板固定在冠梁
顶部。
14.优选地，所述连通管的一端与下储液罐的侧壁底部连接，所述连通管的另一端与上储液罐的侧壁底部连接。
15.优选地，所述出水孔处连接有l形的出水孔管，所述出水孔管的出口竖直向上，且出水孔管的出口高度不低于液压表的表中心高度。
16.优选地，所述连通管为塑料软管，管径为10mm。
17.本发明的第二目的是提供一种放坡基坑冠梁顶沉降观测方法，利用上述的放坡基坑冠梁顶沉降监测装置完成如下步骤：
18.s1、将两个储液罐分别固定在冠梁顶和坡顶，并用连通管连接两个储液罐；
19.s2、打开出水孔和进水进气孔，通过进水进气孔向上储液罐内注水，待下储液罐的出水孔管有水流出后，关闭出水孔，继续注水直至上储液罐内的储水量达到储液罐容积的1/2及以上；
20.s3、观测液压表数值，记录初始压力值p0；
21.s4、利用地面高程测量的后视基准点，采用水准仪观测高程刻度尺的读数，计算出坡顶储液罐的高程初值为h0；
22.s5、按照监测频次要求，定期观测液压表的数值，记录为pi；利用地面高程测量的后视基准点，采用水准仪观测高程刻度尺的读数，计算出坡顶储液罐的高程值为hi；
23.s6、每次观测得到的冠梁顶沉降值用下式计算：
24.si＝(h
i-h0)+(p
i-p0)/(ρg)；
25.式中：si为每次测量计算出的冠梁顶沉降值，单位是m；
26.hi为第i次测量计算出的上储液罐的高程值，单位是m；
27.h0为第一次测量计算出的上储液罐的高程初始值，单位是m；
28.pi为第i次观测的液压表压力值，单位是pa；
29.p0为第一次观测的液压表压力值，单位是pa；
30.ρ为水的密度，单位是kg/m3；
31.g为重力加速度，单位是n/kg。
32.本发明具有的优点和积极效果是：
33.本发明基于液体连通器原理，一方面可以通过观测坡顶储液罐液压表的压力变化值，反算出冠梁顶部测点与坡顶测点之间的相对沉降差，另一方面在地面观测坡顶储液罐上的高程刻度尺，通过高程值变化得出坡顶测点的沉降绝对值，加上通过液压值变化反算出的相对沉降差，即可准确测得冠梁顶部测点的沉降绝对值。本发明避免了放坡基坑冠梁顶的沉降观测过程中，常规水准观测方法向冠梁顶的倒尺过程和全站仪观测方法的对中和仪器高度测量，观测方法简便，精确度也高于常规水准观测方法和全站仪观测方法。
附图说明
34.图1为本发明优选实施例的结构图；
具体实施方式
35.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图
详细说明如下：
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.请参阅图1。
39.一种放坡基坑冠梁顶沉降监测装置，包括：
40.固定在冠梁12顶部的下储液罐8；所述下储液罐8上开设有出水孔11；冠梁12安装在基坑支护桩或支护墙13上；
41.固定在坡顶的上储液罐3；所述上储液罐3上开设有进水进气孔4；
42.用于监测下储液罐8内水压的液压表10；
43.用于监测上储液罐3位置变化的高程刻度尺6；其中：
44.为了实现稳定安装，所述上储液罐3通过底板1和螺栓2固定在坡顶15；所述下储液罐8通过底板1和螺栓2固定在冠梁12顶部。
45.所述下储液罐8通过连通管与上储液罐3连通。
46.在满足强度的前提下，为了便于观测液位，所述上储液罐3和下储液罐8由透明玻璃钢制成。
47.所述上储液罐3和下储液罐8的内腔为圆形或方形，高度为20cm，罐体的直径或边长为10cm。底板直径或边长为20cm。
48.如图1所示，所述连通管的一端与下储液罐8的侧壁底部入口9连接，所述连通管的另一端与上储液罐3的侧壁底部出口5连接。
49.所述出水孔处连接有l形的出水孔管11，所述出水孔管的出口竖直向上，且出水孔管的出口高度不低于液压表的表中心高度。出水孔管11同时还可以出气.
50.在本优选实施例中，所述连通管7为塑料软管，管径为10mm。
51.该技术方案主要包括两个储液罐，所述储液罐一个固定在冠梁顶，一个固定在坡顶，所述两个储液罐通过连通管连接，所述密封罐底板有预留孔，通过螺栓与冠梁顶或地面固定，所述冠梁顶储液罐顶部连接有液压表，所述坡顶储液罐顶部固定有高程刻度尺。
52.所述两个储液罐采用透明玻璃钢成型，可为圆柱形或方形。
53.所述冠梁顶储液罐顶部侧面设有带阀门的出水孔管，底部侧面设有与连通管连接的进水孔管。
54.所述坡顶储液罐顶部侧面设有进水进气孔管，底部侧面设有与连通管连接的出水孔管。
55.所述两个密封储液罐之间的连通管采用塑料软管，长度根据放坡的坡面14长度确定。
56.所述储液罐优选的尺寸为：高为20cm，罐体直径或边长为10cm，底板直径或边长为
20cm。
57.所述储液罐的进水孔管、出水孔管外径为10mm。
58.所述两个储液罐之间连通管的内径为10mm。
59.工作原理包括如下步骤：
60.1)、采用螺栓，将两个储液罐分别固定在冠梁顶和坡顶，并将塑料连通管两端分别连接坡顶储液罐的出水孔管和冠梁顶储液罐的进水孔管。
61.2)、打开冠梁顶储液罐顶部侧面的出水孔管阀门，通过坡顶储液罐顶部侧面的进水孔管向储液罐内注水，待冠梁顶储液罐出水孔管有水流出后，关闭出水孔管阀门，继续注水直至坡顶储液罐内的储水量达到储液罐容积的1/2及以上；
62.3)、观测液压表数值，记录初始压力值p0；
63.4)、利用地面高程测量的后视基准点，采用水准仪观测坡顶储液罐顶部高程刻度尺的读数，计算出坡顶储液罐的高程初值为h0；
64.5)、此后按照监测频次要求，观测液压表的数值，记录为pi；利用地面高程测量的后视基准点，采用水准仪观测坡顶储液罐顶部高程刻度尺的读数，计算出坡顶储液罐的高程值为hi；
65.6)、每次观测得到的冠梁顶沉降值可用下式计算
66.si＝(h
i-h0)+(p
i-p0)/(ρg)；
67.式中：si为每次测量计算出的冠梁顶沉降值，单位是m；
68.hi为第i次测量计算出的坡顶储液罐高程值，单位是m；
69.h0为第一次测量计算出的坡顶储液罐高程初始值，单位是m；
70.pi为第i次观测的冠梁顶储液罐的液压表压力值，单位是pa；
71.p0为第一次观测的冠梁顶储液罐的液压表压力值，单位是pa；
72.ρ为水的密度，单位是kg/m3；
73.g为重力加速度，单位是n/kg。
74.以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。