專利名稱：激光沉降觀測方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光沉降觀測方法與裝置，特別涉及用于交通和建筑工程在施工 過程中量測沉降的方法與裝置。
背景技術(shù)：
交通和建筑工程在施工過程中會發(fā)生多大沉降及沉降怎樣隨時間發(fā)展，是 工程人員十分關(guān)注的。這只有進行現(xiàn)場量測。目前工程中普遍采用的現(xiàn)場沉降觀 測方法，是埋沉降板，上接沉降標，用水準儀測量其高度的變化。若要量測沉降 的點在建筑物下，無法使用水準儀，這種方法的使用便受到限制。如量測高速公 路地基的沉降，隨路堤一層層上填，標桿也須一節(jié)節(jié)接高。這不僅麻煩，更主要 的是干擾施工，且附近填土不能壓實，故須改進。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服沉降板方法的缺點，提出了一種埋入地基內(nèi)的管路系統(tǒng)，將觀測點 (如路堤下道路中心處)地基的沉降問題變換為在路外水位的量測問題，再在路 外用激光測距儀量測水位變換，即為所求沉降。
具體方案是圖l所示裝置系統(tǒng)由沉降點容器(l)，和觀測管(2)，及連接它們 的管路組成。其中沉降點容器內(nèi)設(shè)一內(nèi)管(3)。在擬測沉降的位置放沉降點容器(l) (如高速公路的路中)，在不受施工干擾的地方(如高速公路路堤外的路邊)放 觀測管(2)。將觀測管的下端用尼龍軟管與沉降點容器中的內(nèi)管(3)的下端連接，為 進水管；觀測管上端與沉降點容器的上端也用尼龍軟管連接，為通氣管。由觀測 管(2)充水，直至從沉降點容器中的內(nèi)管(3)溢出。上端有通氣管連接，兩者氣壓是 相等的。觀測管上端有帽蓋，使通常情況下系統(tǒng)密閉，水無蒸發(fā)。當容器A沉 降時，水從小管(3)溢出，且其水位一直保持在管的頂端。由于管(3)與管(2)連通， 管(2)中的水位與管(3)頂面相平。這樣，管(2)中水位下降量就等于容器(1)沉降量S，
量測路堤內(nèi)一點沉降的問題，便變成了量測路堤外觀測管中水位的問題，且觀測 管(2)中水位變化等于容器(1)的沉降。
在管(2)水面上放置片狀漂浮物。用手持式激光測距儀從管頂將激光束打到漂 浮物表面，即可測得水位。為了使激光束不偏離觀測管的軸心線，設(shè)置導(dǎo)向器以 放置測距儀。
上述方法測得的是沉降點與觀測管之間的相對沉降。觀測管可埋于不會發(fā)生 沉降的位置，則測得的就是實際沉降。若附近無不動點，觀測管可能會沉降，則 另外量測觀測管沉降。兩者之和為沉降點的實際沉降量。觀測管在建筑物外，沉降量測是容易的。
保證該系統(tǒng)中的水始終為無氣水，是獲得正確的沉降量測結(jié)果的關(guān)鍵。因為 水可溶解空氣，當沉降點容器下沉，且低于進水軟管的某一段時，該段水中為負 壓，空氣從水中溢出形成氣泡，就不能保持管路兩邊水位的平衡，圖1所示原理 便失效。保證該系統(tǒng)中的水始終為無氣水的方法包含以下幾點
(1) 清潔水煮沸3分鐘，冷卻。冷開水不宜長時間存放，除非容器中無空 氣且密閉。
(2) 冷開水由一個容器轉(zhuǎn)入另一儲水容器時，不可倒入。倒入時會在空氣 中形成水柱，將空氣帶進水中。備有專門的吸水筒(8)，見圖2，將水從下部吸入 儲水筒(7)中。從儲水筒(7)將水注入觀測管(2)時，須通過水管從觀測管底部出水， 如圖3所示。出水口逐步淹沒于觀測管的水中。
(3) 管路系統(tǒng)灌水后，把油倒在觀測管水面上約lmm厚，防止空氣從水面 進入并溶解于水中。
有益效果
(1) 由于系統(tǒng)埋入地下，不干擾施工。可用于任何建筑物下、建筑物內(nèi)， 如高速公路路堤下、油罐基礎(chǔ)下、樓房下、地下結(jié)構(gòu)內(nèi)等，尤其是可用于無法直 接使用水準儀測量的場合。應(yīng)用廣泛。
(2) 精度較高，誤差為mm級。
(3) 用手持激光測距儀觀測，操作方便。對量測人員技術(shù)素質(zhì)的要求遠低 于使用水準儀，故操作失誤可能性大大降低。


圖1，管路系統(tǒng)原理示意
圖2，吸水裝置
圖3，注水裝置
圖4，應(yīng)用實例的觀測結(jié)果 圖中(1)沉降點容器
(2) 觀測管
(3) 內(nèi)管
(4) 通氣管
(5) 進水管
(6) 路堤
(7) 儲水筒
(8) 吸水筒實施例
下面結(jié)合附圖對發(fā)明做進一步說明。
裝置中，沉降點容器(l)為圓筒狀，用硬塑料制成，高17cm，外徑llcm。上 下為方形塑料板，其四角有孔，螺桿穿過，以夾緊圓管。在圓管與上下板之間設(shè) 有密封圈，使容器得到密封。容器底板上伸出塑料小管(3)，其下端埋有管路接頭。 容器頂板上也埋有管路接頭。底板上另開孔埋設(shè)排水接頭。
觀測管(2)為長1. 5m，外徑4cm，的塑料圓管。下底為圓柱形塑料塊，與圓管 膠結(jié)。圓塑料塊中埋有管路接頭。觀測管上端有圓形硬塑料制成的帽蓋。帽蓋上 埋有管路接頭。
在公路現(xiàn)場路堤下擬測沉降的點挖孔，深約55cm，埋設(shè)沉降點容器(l);在 路堤外挖孔深1.4cm左右，埋設(shè)觀測管(2)。觀測管(2)露出地面約10cm。兩孔水 平距離視實地情況而定。兩孔間挖槽深40cm。用8mm尼龍軟管將觀測管下端接 頭與沉降點容器(l)底部接頭連接起來，為進水管(5)。用8mm尼龍軟管將觀測管 (2)帽蓋上的接頭與沉降點容器(1)頂部接頭連接起來，為通氣管(4)。進水管(3) 和通氣管(4)均放入土槽中。
從觀測管口注無氣水，直至從沉降點容器中的小水管溢出，并從排水口流出。 將片狀漂浮物放入觀測管。用激光測距儀量測觀測管水位。 用土將觀測點容器填埋，將土槽中的水管和氣管填埋，將觀測管填埋至僅露 出10cm。
待系統(tǒng)中的水位穩(wěn)定后，再用激光測距儀測水位。記下初讀數(shù)。 蓋好觀測管帽蓋。
以后在不同時間打開觀測管帽蓋，用測距儀測其中的水位。它與初讀數(shù)之差 即相應(yīng)的沉降量。
該裝置曾在南京濱江大道真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法軟基處理工程中應(yīng)用。沉降點 容器和觀測管用硬塑料管制成，進水管、通氣管和排水管均采用尼龍管。共埋設(shè) 4套裝置，分在兩個斷面。每斷面在離路邊28m左右的路中心，和離路邊14m左 右的路肩下，各設(shè)一套。進水管長為14m至29m不等。為了與沉降標水準儀觀測 結(jié)果相對照，在各沉降點容器附近均設(shè)有沉降板。圖4為其中的一個點的觀測結(jié) 果。其它3點的觀測結(jié)果也大體如此。實際工程應(yīng)用表明，該裝置和量測方法合 理，觀測方便，不受施工干擾，且精度較高。
權(quán)利要求
1. 激光沉降觀測方法與裝置，由沉降點容器、觀測管及管路組成，其特征是1)沉降點容器內(nèi)設(shè)置一內(nèi)管；2)觀測管的下端用尼龍軟管與沉降點容器內(nèi)的內(nèi)管的下端連接；3)觀測管的上端與沉降點容器的上端也用尼龍軟管連接。
2. 激光沉降觀測方法如下1) 裝置安裝埋設(shè)時，把沉降點容器放置在擬測沉降的位置，觀測管放置在 不受干擾、容易觀測的位置；2) 從觀測管上端注入無氣水直至從沉降點容器中的內(nèi)管溢出，再將油倒在 觀測管水面上約一毫米厚；3) 在觀測管水面上放置片狀漂浮物，激光測距儀的光束從上方打到漂浮物 表面即可測得水位，經(jīng)換算得到沉降。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光沉降觀測方法與裝置。本方法和裝置用于量測建筑物地基在施工過程中的沉降。沉降點埋入容器，內(nèi)有小內(nèi)管，與埋在建筑物外的豎向觀測管相通。管路灌水從內(nèi)管頂溢出。當容器下沉?xí)r，內(nèi)管一起下沉，水漫出，觀測管中的水位下降。內(nèi)管頂將始終與觀測管水位齊平，則觀測管水位變化等于容器的沉降量。在建筑物外，用激光沉降儀測水位變化，便為建筑物地基沉降。保證該系統(tǒng)的水中始終無氣泡，是獲得正確的沉降量測結(jié)果的關(guān)鍵，本發(fā)明提出了一系列方法和相應(yīng)裝置，實現(xiàn)此要求。也有裝置使激光束通過觀測管中心線，以保證足夠觀測精度。
文檔編號G01N15/04GK101545847SQ20091003123
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者余湘娟, 華 凌, 吳躍東, 李國維, 殷宗澤 申請人:河海大學(xué)