地面沉降值监测装置及方法
技术领域
本发明涉及基坑施工技术领域，特别是涉及一种地面沉降值监测装置及方法。
背景技术
基坑一般是指在建筑物基础设计位置按建筑物基底标高和基础平面尺寸，所开挖的土坑。针对基坑施工，基坑支护机构作为临时结构且为安全防护结构，用于防止基坑施工过程中出现坍塌现象。同时在基坑开挖和施工过程中，需要考虑基坑的降水问题。
以上基坑开挖和降水对周围地质均会造成不良影响，其中之一为：将会引起周围地面沉降问题。故在现有施工中，对地面沉降进行检测，所得数据对施工安全性、周围建筑物安全性、分析基坑开挖和降水对周围环境影响的机理、影响的范围均具有重要意义。
现有技术中，完成地面沉降监测的方式较多，运用较为广泛的方式为采用沉降杆(标记杆)并配合水准仪完成沉降监测，该实现方式具有造价低廉、操作简便、易于测试等优势。但区别于其他方式，以上采用沉降杆的监测方式存在精度较低的问题。
发明内容
针对上述提出的在地面沉降监测中，采用沉降杆的监测方式存在精度较低的问题的技术问题，本发明提供了一种地面沉降值监测装置及方法，采用本方案提供的装置和方法，不仅可优化基于沉降杆的底面沉降监测的精度，同时具有安装方便的特点。
本发明提供的地面沉降值监测装置及方法通过以下技术要点来解决问题，地面沉降值监测装置，包括沉降杆，所述沉降杆为底端为盲端的管状结构，还包括设置在沉降杆底端的插接组件；
所述插接组件包括筒段及插杆，所述筒段的一端与沉降杆固定连接，且筒段的内部空间与沉降杆的内部空间相通；所述插杆位于筒段的内侧，且插杆的长度方向平行于筒段的长度方向，插杆可在筒段内沿着筒段的长度方向滑动；
所述插杆靠近沉降杆的一端与插杆的内壁之间还设置有密封填料，所述密封填料用于实现插杆与筒段之间间隙的轴向密封；
还包括用于限定密封填料在插杆长度方向位置的限位装置；
还包括用于约束插杆相对于筒段自由端伸出长度的约束装置。
现有技术中，基于沉降杆，匹配如雷达、水准仪的地面沉降值监测方式中，完成沉降杆在地面上的有效嵌入是实现地面沉降值监测的基础。同时，针对所得结果的准确性，沉降杆能够有效随地面发生沉降对以上准确性具有决定性的影响，故现有技术中，为减小泥层粘附对沉降杆沉降的影响，使得沉降杆能够随地面沉降，一般通过在沉降杆的底部设置底板的方式，使得沉降杆能够在底板受压的作用下随地面同步沉降，该方式如在如砌筑坝沉降监测中的运用中非常便捷：砌筑坝本身为填筑体，在填筑基础上埋设所述底板非常便捷。然而，针对如基坑开挖时如因为地下水位下降引起的周围地面沉降，一般底板的埋设深度须接近于或大于降水井的深度，这样，包括底板的沉降杆埋设具有困难、工作量较大的问题，故现有技术中，针对基坑周围地面沉降监测，采用沉降杆的方式一般不设置所述底板或为便于沉降杆埋设，以上底板亦不能发挥理想的效果，最终导致所得结果的准确度不高(一般偏小)。
本方案中，所述插接组件用于发挥以上所述的底板的作用：在进行沉降杆埋设时，在地面上钻孔的大小满足插杆收纳于筒段中时沉降杆的底部尺寸即可，当沉降杆嵌入地下以后，通过由沉降杆的顶部引入压力介质，由于插杆与筒段之间设置有密封填料，且通过所述限位装置限制了密封填料在插杆长度方向上的位置，故在以上压力介质下，可推动插杆由筒段中伸出，配合所述约束装置，可避免插杆完全由筒段中脱出而导致插杆失效。故在不进行钻孔填埋的情况下，可使得沉降杆底侧的插杆能够以平直状态嵌入地层中，这样，在地层发生沉降时，施加在插杆自由端的压力可有效使得沉降杆能够随地面同步下沉，匹配如不进行钻孔填埋、在钻孔上安装套设在沉降杆外侧的避免泥层直接挤压沉降杆的保护管，可达到利于沉降值监测准确性的目的。
针对所述钻孔钻制，如上所述，钻孔大小实际上不必考虑插杆压实需要，故本方案还具有安装方便的特点。
更进一步的技术方案为：
作为一种结构简单、便于装配的约束装置和限位装置的具体实施方案，还包括固定于筒段自由端、位于筒段内侧的第一挡环；还包括固定于插杆上的第二挡环；还包括用于安装在插杆上的轴用弹性挡圈；
所述密封填料夹持在轴用弹性挡圈与第二挡环之间，所述轴用弹性挡圈与第二挡环形成所述的限位装置；
所述第二挡环位于轴用弹性挡圈与第一挡环之间，在插杆由筒段的自由端滑出时，通过第一挡环的内侧端面与第二挡环的外侧端面接触实现插杆相对于筒段自由端伸出长度约束：所述第一挡环、第二挡环组成所述约束装置。本方案在具体装配时，完成密封填料在插杆上的缠绕和在第二挡环上的压实后，在密封填料恢复形变之前即安装所述轴用弹性挡圈，即可获得密封填料匝与匝之间、密封填料与插杆和筒段之间足够的密封比压实现相应轴向密封。在插杆滑出过程中，当第一挡环的内侧端面与第二挡环的外侧端面接触时，即实现插杆滑出止点位置的限定。
为避免如沉降杆底部外侧存在较大石块，减小插杆向地层中不能有效嵌入的可能性，最终导致沉降杆达不到预期的埋设质量，设置为：所述插接组件为多根，且各筒段的自由端朝向不同。
本方案在具体运用时，由于插杆和筒段均受剪，为利于本方案连接的可靠性，同时使得沉降杆底部周向方向上受力相对均匀，避免如因为沉降杆歪斜导致的沉降杆沉降受阻，设置为：所述沉降杆为圆管，各筒段的轴线方向均沿着沉降杆的径向方向，且筒段相对于沉降杆的轴线环形均布；
还包括设置有中心孔的底座，所述沉降杆的下端嵌入所述中心孔中并通过环焊缝与底座焊接连接；
各筒段的下侧均与底座的上表面相贴，且各筒段与底座均通过沿着筒段长度方向延伸的直线焊缝焊接连接。本方案中，以上焊接连接形式以及底座的引入，均旨在针对以上提出的连接可靠性问题；所述环形均布旨在尽可能避免如沉降杆底部单侧受力导致的沉降杆歪斜。
作为一种本身具有自润滑性能，以利于插杆被顺利挤出，同时可避免对地层造成污染的技术方案：所述密封填料为聚四氟密封填料。
为增大地层下降对插杆下降的影响，设置为：所述插杆的顶面为垂直于沉降杆的平面。
作为一种在完成沉降值监测后，能够使得沉降杆局部能够取出以便于实现复用，同时安装、分离方便的技术方案，设置为：所述沉降杆为两段串接式结构，串接组成沉降杆的两杆段之间的连接关系为：处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端均设置有连接螺纹，处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端对中后，通过处于上侧的杆段和处于下侧的杆段相对转动形成螺纹连接关系。本方案针对对密封填料密封性能的持久性设计存在成本高、制造难度和装配难度大的问题，以及如在密封填料密封性能可靠，利用负压吸附所产生的力不一定能够使得插杆回退的问题，提供了一种在完成使用后，仅将装置的底端部分滞留于地下的技术方案。本方案在运用时，安装过程中上侧的杆段与下侧的杆段预先完成连接，在完成测量后，通过转动上侧的杆段，即可完成杆段的分离以使得上侧的杆段能够复用。
作为一种便于匹配沉降杆的杆段，同时通过两个螺纹副，以对应螺纹副工作于地下，因为锈蚀、卡塞等情况导致螺纹副不易拆离的问题，提供了一种还可增大沉降杆分离容易程度的技术方案：处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端均设置有外螺纹段，还包括两端均设置有内螺纹段的套管，所述套管作为处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端之间的中间连接件：通过两外螺纹段与所述内螺纹段螺纹连接形成所述螺纹连接关系。本方案在完成杆段分离时，仅需套管与两杆段中的任意一者能够顺利分离即可。
为使得处于上侧的杆段能够适应具体插杆埋设深度，同时使得组成相应杆段的各杆段单体能够复用的技术方案，处于上侧的杆段为多段串接式结构，且形成所述多段串接通过螺栓连接实现。
本方案还公开了一种地面沉降值监测方法，该方法基于如上任意一项所述的装置，该方法通过如下步骤实现：
S1、完成所述装置在沉降监测区域的安装
S1-1：所述装置以插杆回退至筒段中的方式嵌入沉降监测孔；
S1-2：将压力介质源连接于沉降杆的上端，通过压力介质将插杆退出至相对于筒段伸出，且使得插杆相对于筒段伸出的一端嵌入沉降监测孔底部的侧壁中；
S2、利用测量仪器完成沉降杆的沉降监测。
以上方法包括所述装置的安装方法及使用方法，如上所述，采用本方案，不仅可获得精确的沉降值监测值，同时具有实施方便的特点。
本发明具有以下有益效果：
本方案提供的装置中，所述插接组件用于发挥以上所述的底板的作用：在进行沉降杆埋设时，在地面上钻孔的大小满足插杆收纳于筒段中时沉降杆的底部尺寸即可，当沉降杆嵌入地下以后，通过由沉降杆的顶部引入压力介质，由于插杆与筒段之间设置有密封填料，且通过所述限位装置限制了密封填料在插杆长度方向上的位置，故在以上压力介质下，可推动插杆由筒段中伸出，配合所述约束装置，可避免插杆完全由筒段中脱出而导致插杆失效。故在不进行钻孔填埋的情况下，可使得沉降杆底侧的插杆能够以平直状态嵌入地层中，这样，在地层发生沉降时，施加在插杆自由端的压力可有效使得沉降杆能够随地面同步下沉，匹配如不进行钻孔填埋、在钻孔上安装套设在沉降杆外侧的避免泥层直接挤压沉降杆的保护管，可达到利于沉降值监测准确性的目的。
针对所述钻孔钻制，如上所述，钻孔大小实际上不必考虑插杆压实需要，故本方案还具有安装方便的特点。
本方案提供的方法包括所述装置的安装方法及使用方法，如上所述，采用本方案，不仅可获得精确的沉降值监测值，同时具有实施方便的特点。
附图说明
图1是本发明所述的地面沉降值监测装置一个具体实施例的侧视图；
图2是图1所示A部的局部放大图。
图中的附图标记依次为：1、沉降杆，2、套管，3、筒段，4、插杆，5、密封填料，6、第一挡环，7、第二挡环，8、底座，9、轴用弹性挡圈。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。
实施例1：
如图1和图2所示，地面沉降值监测装置，包括沉降杆1，所述沉降杆1为底端为盲端的管状结构，还包括设置在沉降杆1底端的插接组件；
所述插接组件包括筒段3及插杆4，所述筒段3的一端与沉降杆1固定连接，且筒段3的内部空间与沉降杆1的内部空间相通；所述插杆4位于筒段3的内侧，且插杆4的长度方向平行于筒段3的长度方向，插杆4可在筒段3内沿着筒段3的长度方向滑动；
所述插杆4靠近沉降杆1的一端与插杆4的内壁之间还设置有密封填料5，所述密封填料5用于实现插杆4与筒段3之间间隙的轴向密封；
还包括用于限定密封填料5在插杆4长度方向位置的限位装置；
还包括用于约束插杆4相对于筒段3自由端伸出长度的约束装置。
现有技术中，基于沉降杆1，匹配如雷达、水准仪的地面沉降值监测方式中，完成沉降杆1在地面上的有效嵌入是实现地面沉降值监测的基础。同时，针对所得结果的准确性，沉降杆1能够有效随地面发生沉降对以上准确性具有决定性的影响，故现有技术中，为减小泥层粘附对沉降杆1沉降的影响，使得沉降杆1能够随地面沉降，一般通过在沉降杆1的底部设置底板的方式，使得沉降杆1能够在底板受压的作用下随地面同步沉降，该方式如在如砌筑坝沉降监测中的运用中非常便捷：砌筑坝本身为填筑体，在填筑基础上埋设所述底板非常便捷。然而，针对如基坑开挖时如因为地下水位下降引起的周围地面沉降，一般底板的埋设深度须接近于或大于降水井的深度，这样，包括底板的沉降杆1埋设具有困难、工作量较大的问题，故现有技术中，针对基坑周围地面沉降监测，采用沉降杆1的方式一般不设置所述底板或为便于沉降杆1埋设，以上底板亦不能发挥理想的效果，最终导致所得结果的准确度不高(一般偏小)。
本方案中，所述插接组件用于发挥以上所述的底板的作用：在进行沉降杆1埋设时，在地面上钻孔的大小满足插杆4收纳于筒段3中时沉降杆1的底部尺寸即可，当沉降杆1嵌入地下以后，通过由沉降杆1的顶部引入压力介质，由于插杆4与筒段3之间设置有密封填料5，且通过所述限位装置限制了密封填料5在插杆4长度方向上的位置，故在以上压力介质下，可推动插杆4由筒段3中伸出，配合所述约束装置，可避免插杆4完全由筒段3中脱出而导致插杆4失效。故在不进行钻孔填埋的情况下，可使得沉降杆1底侧的插杆4能够以平直状态嵌入地层中，这样，在地层发生沉降时，施加在插杆4自由端的压力可有效使得沉降杆1能够随地面同步下沉，匹配如不进行钻孔填埋、在钻孔上安装套设在沉降杆1外侧的避免泥层直接挤压沉降杆1的保护管，可达到利于沉降值监测准确性的目的。
针对所述钻孔钻制，如上所述，钻孔大小实际上不必考虑插杆4压实需要，故本方案还具有安装方便的特点。
本实施例还提供了一种地面沉降值监测方法，该方法基于如上所述的装置，该方法通过如下步骤实现：
S1、完成所述装置在沉降监测区域的安装
S1-1：所述装置以插杆4回退至筒段3中的方式嵌入沉降监测孔；
S1-2：将压力介质源连接于沉降杆1的上端，通过压力介质将插杆4退出至相对于筒段3伸出，且使得插杆4相对于筒段3伸出的一端嵌入沉降监测孔底部的侧壁中；
S2、利用测量仪器完成沉降杆1的沉降监测。
以上方法包括所述装置的安装方法及使用方法，如上所述，采用本方案，不仅可获得精确的沉降值监测值，同时具有实施方便的特点。
实施例2：
如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：
作为一种结构简单、便于装配的约束装置和限位装置的具体实施方案，还包括固定于筒段3自由端、位于筒段3内侧的第一挡环6；还包括固定于插杆4上的第二挡环7；还包括用于安装在插杆4上的轴用弹性挡圈9；
所述密封填料5夹持在轴用弹性挡圈9与第二挡环7之间，所述轴用弹性挡圈9与第二挡环7形成所述的限位装置；
所述第二挡环7位于轴用弹性挡圈9与第一挡环6之间，在插杆4由筒段3的自由端滑出时，通过第一挡环6的内侧端面与第二挡环7的外侧端面接触实现插杆4相对于筒段3自由端伸出长度约束：所述第一挡环6、第二挡环7组成所述约束装置。本方案在具体装配时，完成密封填料5在插杆4上的缠绕和在第二挡环7上的压实后，在密封填料5恢复形变之前即安装所述轴用弹性挡圈9，即可获得密封填料5匝与匝之间、密封填料5与插杆4和筒段3之间足够的密封比压实现相应轴向密封。在插杆4滑出过程中，当第一挡环6的内侧端面与第二挡环7的外侧端面接触时，即实现插杆4滑出止点位置的限定。
为避免如沉降杆1底部外侧存在较大石块，减小插杆4向地层中不能有效嵌入的可能性，最终导致沉降杆1达不到预期的埋设质量，设置为：所述插接组件为多根，且各筒段3的自由端朝向不同。
本方案在具体运用时，由于插杆4和筒段3均受剪，为利于本方案连接的可靠性，同时使得沉降杆1底部周向方向上受力相对均匀，避免如因为沉降杆1歪斜导致的沉降杆1沉降受阻，设置为：所述沉降杆1为圆管，各筒段3的轴线方向均沿着沉降杆1的径向方向，且筒段3相对于沉降杆1的轴线环形均布；
还包括设置有中心孔的底座8，所述沉降杆1的下端嵌入所述中心孔中并通过环焊缝与底座8焊接连接；
各筒段3的下侧均与底座8的上表面相贴，且各筒段3与底座8均通过沿着筒段3长度方向延伸的直线焊缝焊接连接。本方案中，以上焊接连接形式以及底座8的引入，均旨在针对以上提出的连接可靠性问题；所述环形均布旨在尽可能避免如沉降杆1底部单侧受力导致的沉降杆1歪斜。
作为一种本身具有自润滑性能，以利于插杆4被顺利挤出，同时可避免对地层造成污染的技术方案：所述密封填料5为聚四氟密封填料5。
为增大地层下降对插杆4下降的影响，设置为：所述插杆4的顶面为垂直于沉降杆1的平面。
作为一种在完成沉降值监测后，能够使得沉降杆1局部能够取出以便于实现复用，同时安装、分离方便的技术方案，设置为：所述沉降杆1为两段串接式结构，串接组成沉降杆1的两杆段之间的连接关系为：处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端均设置有连接螺纹，处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端对中后，通过处于上侧的杆段和处于下侧的杆段相对转动形成螺纹连接关系。本方案针对对密封填料5密封性能的持久性设计存在成本高、制造难度和装配难度大的问题，以及如在密封填料5密封性能可靠，利用负压吸附所产生的力不一定能够使得插杆4回退的问题，提供了一种在完成使用后，仅将装置的底端部分滞留于地下的技术方案。本方案在运用时，安装过程中上侧的杆段与下侧的杆段预先完成连接，在完成测量后，通过转动上侧的杆段，即可完成杆段的分离以使得上侧的杆段能够复用。
作为一种便于匹配沉降杆1的杆段，同时通过两个螺纹副，以对应螺纹副工作于地下，因为锈蚀、卡塞等情况导致螺纹副不易拆离的问题，提供了一种还可增大沉降杆1分离容易程度的技术方案：处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端均设置有外螺纹段，还包括两端均设置有内螺纹段的套管2，所述套管2作为处于上侧的杆段的下端和处于下侧的杆段的上端之间的中间连接件：通过两外螺纹段与所述内螺纹段螺纹连接形成所述螺纹连接关系。本方案在完成杆段分离时，仅需套管2与两杆段中的任意一者能够顺利分离即可。
为使得处于上侧的杆段能够适应具体插杆4埋设深度，同时使得组成相应杆段的各杆段单体能够复用的技术方案，处于上侧的杆段为多段串接式结构，且形成所述多段串接通过螺栓连接实现。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
