一种河床冲刷检测装置的制作方法

1.本技术涉及工程测量技术领域，具体涉及一种河床冲刷检测装置。


背景技术：

2.目前，大型跨江桥梁建设，江水流速较大，会对主墩所在水域河床造成较大的冲刷，无论是工程设计还是施工必须考虑河床冲刷的影响，所以河床冲刷监测是一项必不可少的工作。目前，工程建设中往往通过测量水深来计算河床高程，而通常会使用测锤、测杆和声波测深仪来完成测量工作。但实际施工中，在江水湍急、水深较大的水域，测锤、测杆会随水流发生偏移，且水深越深，水流越大，误差越大，遇到障碍阻挡还会形成旋涡、暗流，无法完成测量。若测点处因施工形式原因，靠近复杂的钢结构设施，对声波形成重大干扰，测距结果失真，则无法使用测深仪完成测量。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种河床冲刷检测装置，可以排除环境的干扰，准确的测量河床高程。
4.为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：
5.本技术提供一种河床冲刷检测装置，安装于桥梁施工的平台，包括：
6.钢套管，其通过滑动装置竖直滑动连接于平台的至少一个管桩侧面，所述钢套管的顶口高于水面至少0.5m，且底口高于原始河床表面至少0.5m；
7.抱箍，有多个，将钢套管包裹于对应管桩外，且沿钢套管长度方向排列，每个抱箍与对应的管桩固定连接，且所述钢套管滑动设置于每个抱箍；
8.吊锤，所述吊锤顶端连接有测量绳，当进行测量时，吊锤由钢套管顶端伸入直至接触河床；
9.用于测量钢套管顶端高程的全站仪。
10.优选的，所述滑动装置包括：
11.多个高弹滑轮，设置于钢套管和管桩之间，且沿管桩长度方向排列，高弹滑轮的转动方向为钢套管长度方向。
12.优选的，所述高弹滑轮的弹性变量至少有5mm。
13.优选的，所述钢套管顶端设置有连接法兰；
14.所述河床冲刷检测装置还包括：
15.接高钢管，至少一根，接高钢管两端设置有连接法兰；
16.当水深超过钢套管时，在钢套管顶端依次连接至少一根接高钢管，且连接处的连接法兰通过连接件连接。
17.优选的，还包括：
18.定位孔，其开设于平台的台面，且定位孔位于钢套管的上方，所述定位孔的直径大于连接法兰的直径；
19.可拆卸的盖板，与定位孔相配合。
20.优选的，还包括：
21.用于接高的吊装锁扣，其分为可拆卸的两瓣；
22.当所述钢套管从定位孔中伸出后，两瓣吊装锁扣扣合于钢套管外壁，且吊装锁扣的顶面与所述连接法兰相抵接。
23.优选的，所述吊锤为圆锥形，所述测量绳连接于吊锤的尖端。
24.优选的，所述测量绳表面设置有刻度，且刻度的起点为吊锤连接点。
25.优选的，所述钢套管的直径范围为150-250mm。
26.优选的，所述抱箍的间隔不大于500mm。
27.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
28.本技术的河床冲刷检测装置，利用钢套管和抱箍，克服水流流速较大时对钢套管的冲击，保证吊锤有效的垂直着床。而且钢套管创造了独立的测量空间，排除了现场施工环境所带来的影响，和测深仪测量法、测杆测量法和测锤测量法相比，精确度更高，实用性更强。并且本技术提供的河床冲刷检测装置，材料坚实可靠且采购方便，还可以利用废旧材料，制造简单，有较大的经济性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本技术中一个实施例的侧视示意图。
31.图2为图1中a-a处的剖面图。
32.图3为图1所示实施例在接高时吊装锁扣和钢套管的结构示意图。
33.图4为图1所示实施例中吊锤的结构示意图。
34.附图标记：
35.1、钢套管；2、平台；21、管桩；22、台面；221、定位孔；3、抱箍；4、吊锤；41、测量绳；5、全站仪；6、滑动装置；7、连接法兰；8、吊装锁扣。
具体实施方式
36.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
37.本技术提供一种河床冲刷检测装置，安装于桥梁施工的平台2，包括钢套管1、抱箍3、吊锤4和全站仪5，其中，钢套管1套设在平台2的管桩21侧面，抱箍3用来安装钢套管1，全站仪5用来测量钢套管1顶端高程。
38.在平台2施工前，会预先测量原始河床的地形，在平台2施工后，原始河床会有一定的破坏，但是影响的幅度并不大，所以原始河床的测量数据可以直接套用，当做施工了平台
2后的河床数据。
39.其中，钢套管1通过滑动装置6竖直滑动连接于平台2的至少一个管桩21侧面，上述钢套管1顶口高度超过水面至少0.5m，且钢套管1的底口高于原始河床表面至少0.5m，具体的长度可以利用原始河床的表面高程以及测量点的水面平均高程来进行计算，因为绝大多数情况下平台2距离水面远超0.5m，所以钢套管1位于平台2的台面22之下，一些偶然的情况下钢套管1的顶面需要高处平台2的台面22，此时钢套管1可以从平台2的侧面伸出，防止钢套管1和平台2的台面22发生干涉。
40.上述抱箍3有多个，将钢套管1包裹于对应管桩21外，且沿钢套管1长度方向排列，每个抱箍3与对应的管桩21固定连接，且上述钢套管1滑动设置于每个抱箍3。
41.上述吊锤4顶端连接有测量绳41，当进行测量时，吊锤4由钢套管1顶端伸入直至接触河床。
42.具体的，可以参见图1，钢套管1的数量有一个或多个，根据待测地点的需求决定，一般的实施例中，一个管桩21仅需要连接一个钢套管1就足以满足测量需要了。而根据需要测量所需要的点位，也可以选择多个管桩21，每一个侧面安装一个钢套管1。钢套管1顶口高于水面至少0.5m，保证钢套管底口高于河床约0.5m，一般情况下，需要通过之前测绘的原始河床高程进行计算下放的深度，由于实施条件的限制，并不严格要求底口距离河床的数值，只需要大概高于河床0.5m即可，必要时可以是1m、1.5m等，主要是防止底口接触河床导致底口堵塞。一些优选的实施例中，为了避免钢套管1过粗影响水流，进而影响测量数据的代表性，同时为了避免钢套管1过细影响吊锤4的下放，上述钢套管1的直径范围为150-250mm。图1所示实施例中钢套管1的直径为219mm。
43.每个钢套管1和对应的管桩21之间设置有一个滑动装置6，以减小钢套管1和管桩21之间的摩擦力，也可以将钢套管1压在抱箍3内，避免钢套管1在抱箍3内晃动，影响测量。
44.如图1和图2所示，抱箍3一般直径比钢套管1略大一些，两端通过标号为hrb400，直径为16mm钢筋与钢管桩21焊接，抱箍3的数量有多个，在每一个钢套管1外均套设有多个抱箍3，以便于在钢套管1上下移动的时候保持稳定。抱箍3一般竖直排列，如果抱箍3的排列过密，会导致影响管桩21的结构强度，同时会遮蔽水流，影响采集的数据的代表性，如果抱箍3的排列过稀，会导致钢套管1上下移动不顺，一些优选的实施例中，抱箍3的间隔不大于500mm。
45.吊锤4一般为重物，密度比水大，可以沉入河底，通过吊锤4上的测量绳41进行测量吊锤4下探的深度，当吊锤4下探到河底时，可以在测量绳41上划线，然后通过测量划线处到吊锤4底端的长度即为测量的总长度。
46.而需要得到河底的高程时，还需要至少一个全站仪5测量钢套管1顶部的高程，将钢套管1顶部的高程减去总长度后，即为河底的高程。长期记录河底的高程就可以反应河床冲刷的程度。一般而言有一个全站仪5就足够进行检测了，但是在一些测量点较多的实施例中，可以有多个全站仪5同时进行检测，加快检测速度。
47.滑动装置6一般用作钢套管1和管桩21之间的摩擦，也用于填充钢套管1和管桩21之间的缝隙，避免钢套管1发生幅度较大的晃动，一般的实施例中可以是滑轨形的结构。在一些优选的实施例中，上述滑动装置6包括：
48.多个高弹滑轮，设置于钢套管1和管桩21之间，且沿管桩21长度方向排列。
49.具体的，如图2所示，高弹滑轮具有一定的弹性，可以适应于更多不同尺寸的钢套管1，以便于在发生长期浸泡在河水中产生锈蚀、或者河流带动的杂物碰撞导致钢套管1断裂等情况以后，可以根据实际情况方便的更换其他尺寸的钢套管1，避免没有备件时导致无法进行测量的问题，同时高弹滑轮也可以减小钢套管1和管桩21之间的摩擦。还可以避免水流冲击导致钢套管1反复和管桩21进行碰撞的问题。本实施例中，管桩21上焊接长约80mm、轮径50mm的高弹力滑轮。
50.其中一种优选的情况下，上述高弹滑轮的弹性变量至少有5mm。足以应对大多数水流冲击下钢套管1的晃动。
51.在一些河水流速较快的区域，因为管桩21附近结构复杂，会产生涡流等情况，使得管桩21附近的河床侵蚀速度更快，导致一些情况下会发生管桩21附近的水深远超过历史最大水深，导致钢套管1长度不足，没入水中，不便于测量。
52.因此在一些优选的实施例中，上述钢套管1顶端设置有连接法兰7。
53.上述河床冲刷检测装置还包括：
54.接高钢管，至少一根，接高钢管两端设置有连接法兰7。
55.当水深超过钢套管1时，在钢套管1顶端依次连接至少一根接高钢管，且连接处的连接法兰7通过连接件连接。
56.一般的，会在安装好钢管套1以后，会设置一个预设距离，为安装完成时钢管套1底口距离河床顶面高差的若干倍，一般为1.5倍，这样当河床冲刷到一定程度后，河床顶面会下降，测量得到钢管套1底口距离河床顶面的高差超过预设距离，可以认为吊锤测量不准，需要下放钢管套1直至钢管套1的底口到河床顶面之间的距离等于安装时的距离，再重新测量得到的数据会更准。但是下放钢套管1后，会导致钢套管1顶口下降，有时钢套管1顶口距离水面的距离小于0.5m，影响全站仪的测量，所以需要接高钢套管1。还有一些情况是河流水面上升导致钢套管1顶口距离水面的距离小于0.5m，也需要接高。
57.具体的，可以参见图3，在钢套管1的顶端安装有连接法兰7，在接高钢管的两端安装有相同的连接法兰7，连接法兰7上有四个用于连接的孔。当需要接高时，将连接法兰7的孔互相对齐，使用螺栓等连接件固定，就形成了长度更长的钢管，依次连接多根接高钢管直至钢套管1和接高钢管的总长度超过水深，使得形成的整体的钢管的顶端露出水面，方便全站仪5测量高程。一般的情况下，为了方便运送、转移以及接高工作的进行，接高钢管的长度一般不太长，多数在10-50cm之间，具体根据需要选择。
58.平台2的位置结构复杂，同时还有水流的阻碍，在一段时间没有检测后会比较难以寻找到钢套管1的位置，同时平台2的台面22本身会对接高产生不利的影响，因此在一些更优选的实施例中，还包括定位孔221，其开设于平台2的台面22，且定位孔221位于钢套管1的上方，上述定位孔221的直径大于连接法兰7的直径。
59.可拆卸的盖板，与定位孔221相配合。
60.具体的，可以参见图3，定位孔221位于钢套管1的正上方，可以用来指示钢套管1的位置，同时可以从定位孔221将钢套管1拉起方便进行接高工作，还可以从定位孔221处下方吊锤4进行检测，极大的方便了检测过程。
61.在一般的实施例中，进行接高工作时，需要工作人员将钢套管1拉起，并临时固定，通常用手托住，十分不便，因此在一些优选的实施例中，还包括用于接高的吊装锁扣8，其分
为可拆卸的两瓣。
62.当上述钢套管1从定位孔221中伸出后，两瓣吊装锁扣8扣合于钢套管1外壁，且吊装锁扣8的顶面与上述连接法兰7相抵接。
63.具体的，以图3为例，吊装锁扣8一般有一个较大的底板和用以支撑的圆筒状的结构，当钢套管1吊起后，吊装锁扣8从两侧夹持住钢套管1，并将支撑连接法兰7挂在吊装锁扣8顶面，这样无需人工手扶钢套管1，方便了安装。
64.传统测量中，采用的是测量锤，一般为球体或者柱体，在水流的影响下，部分插入河床固定，方便读数，但是这种方式在本技术的实施例中反而有弊端，例如，本实施例中由于钢套管1将水流完全阻挡，并没有湍急的水流对吊锤4产生影响，而球体和柱体的测量锤容易插入河床，导致实际测量的长度并不完全准确，影响精度。
65.因此在本技术的一些实施例中，如图4所示，上述吊锤4为圆锥形，上述测量绳41连接于吊锤4的尖端，测量绳41长度待测量河流的历史最大水深。这样一方面是吊锤4底面具有一定的面积，能平稳的着床在河床表面，同时不陷入河床，测量人员的感知效果也更好，另外一方面防止吊锤4上提的时候被平台2以及钢套管1中的各种结构卡住。吊锤4配有测量绳41，用于读取高差，一般需要测量绳41长度超过历史最大水深，为了保险，通常长度有两倍的历史最大水深。
66.一般的情况下，测量时需要在测量绳41上画出与钢套管1顶端对应的点，然后将整个吊锤4和测量绳41拉起来平铺，测量吊锤4底面到画出的点的距离，这种方法较为麻烦，增加了测量人员的工作量。
67.一些优选的实施例中，上述测量绳41表面设置有刻度，且刻度的起点为吊锤4连接点。具体的，更优选的实施例中，刻度的数值需要加上吊锤4的底面到吊锤4连接点的长度，这样可以直接读出需要测量的长度，而不必再进行上述复杂的测量工作。
68.本技术还提供一种前述河床冲刷检测装置的河床冲刷检测方法，包括以下步骤：
69.首先，将钢套管1插入抱箍3，下放钢套管1直至钢套管1的底口高于河床至少0.5m。
70.其次，利用全站仪5测量钢套管1顶端的高程。
71.然后，从钢套管1内下放吊锤4，反复松拉测量绳41，直至确认吊锤4接触河床。
72.然后，绷紧测量绳41，测量此时测量绳41和吊锤4在钢套管1内的总长度。
73.最后，通过上述总长度以及钢套管1顶端的高程差计算河床的高程。
74.在后续测量时，每次只需要从钢套管1下放吊锤4进行测量即可。
75.具体的，以图1所示的河床冲刷检测装置实施例为例说明本方法：
76.在第一次安装并测量时，有下述步骤：
77.s1.通过前期测绘的河床高程和现场水面高度计算钢套管1下放深度，打开定位孔221上的顶盖，将钢套管1插入抱箍3，并下放对应深度，并测量钢套管是否伸出足够的长度，若伸出的长度不足，则需要拉高钢套管。
78.s2.使用全站仪5测量钢套管1顶端的高程。
79.s3.从钢套管1的顶部开口下放吊锤4，当感觉到吊锤4接触河床后，反复松拉吊锤4，直至确认吊锤4确实接触河床。
80.s4.缓慢绷紧测量绳41，从测量绳41的刻度上读出钢套管1顶部对应点所代表的长度，即为总长度。
81.s5.将钢套管1顶端的高程减去总长度，得到河床高程。
82.在后续测量中，包括下述步骤：
83.s6.打开定位孔221上的顶盖，从钢套管1的顶部开口下放吊锤4，当感觉到吊锤4接触河床后，反复松拉吊锤4，直至确认吊锤4确实接触河床，并读取测量绳刻度，计算河床高程。
84.通过步骤s6得到的河床高程计算钢套管1底口距离河床顶面的距离，若计算得到的距离为安装时钢套管1底口距离河床顶面的距离1.5倍以上时，需要下放钢管套1直至钢套管1底口距离河床顶面的距离为安装时的距离，重新进行步骤s6。
85.若下放钢管套1后，钢管套1顶端到水面的距离小于0.5m时，在进行步骤s6之前，还需要进行下述步骤：
86.a1.从定位孔221中将钢套管1提起，并将吊装锁扣8扣合在钢套管1的表面，使得连接法兰7搭接在吊装锁扣8的顶面。
87.a2.通过下放钢套管1后，钢套管1顶口到水面的距离计算所需的接高钢管的根数，在钢套管1的顶端接上对应的接高钢管形成组合体，并在连接完成后下放组合体至组合体底口到河床底面之间的距离为钢套管1安装时的距离。
88.在不同时间多次测量，汇总，得到河床冲刷状态的监测记录。
89.本技术不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。
90.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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技术和简化描述，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技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
91.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
92.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。