一种软弱地区水闸底板脱空监测装置及监测方法与流程

本发明涉及水利工程安全监测技术领域，尤其涉及一种软弱地区水闸底板脱空监测装置及监测方法。

背景技术：

在水利工程中，水闸作为一种低水头的水工建筑物，在水利调控的各个方面发挥着十分重要作用。但目前，我国大部分水闸都修建于河道附近，前期虽采用深层搅拌桩、cfg桩、预制管桩等对水闸基础进行了处理，但在后期运行过程中，闸基底部仍会出现脱空、泥沙淘空、闸底断裂等病害现象，倘若处置不当，导致水闸结构安全性能降低，无法正常发挥使用功能，对防洪安全会带来各种潜在安全隐患。因此，急需一种不影响水闸正常运行，能有效对水闸底板的脱空状况进行实时监测，并能在出现脱空到一定程度后发出预警的方法。

技术实现要素：

针对上述问题，现提供一种结构简单且使用方便的软弱地区水闸底板脱空监测装置及监测方法。

具体技术方案如下：

本发明的第一个方面是提供一种软弱地区水闸底板脱空监测装置，具有这样的特征，包括：

浇铸于水闸底板中的预留钢管，预留钢管的下端穿过混凝土垫层并插入位于地基表层上的砂垫层中，且预留钢管内填充有可对脱空区域进行填充的填充砂；

监测托板，监测托板埋设于填充砂内；

浇铸于水闸底板中的保护盒，保护盒套设并固定于预留钢管的上端，且保护盒通过位于保护盒上的固定柱绑扎于水闸底板中的上层钢筋上，保护盒中的保护盒体内设有信号发生器、电源及电源开关，信号发生器、电源及电源开关依次电连接；以及

系绳，系绳的一端连接于电源开关上，其另一端穿过预留钢管侧壁并连接于监测托板上，且当填充砂下沉至一定程度后监测托板带动系绳下行并扳动电源开关使电路接通，信号发生器运行并发射信号。

上述的软弱地区水闸底板脱空监测装置，还具有这样的特征，保护盒体的顶板与水闸底板的顶面持平。

上述的软弱地区水闸底板脱空监测装置，还具有这样的特征，监测托板水平埋设于填充砂内。

本发明的第二个方面是提供一种利用上述软弱地区水闸底板脱空监测装置的监测方法，具有这样的特征，包括如下步骤：

1)、在水闸底板下的地基表层上铺设砂垫层，再将预留钢管的下端插入砂垫层中，然后在砂垫层上浇筑混凝土垫层；

2)、绑扎水闸底板下层钢筋；

3)、将信号发生器、电源及电源开关依次电连接并置于保护盒体内，再将保护盒套设并固定于预留钢管上；

4)、绑扎水闸底板中的上层钢筋，并将保护盒上的固定柱与水闸底板中的上层钢筋绑扎连接；

5)、向预留钢管内填充填充砂至一定高度，再将系绳一端连接于监测托板上，将监测托板放置于填充砂上，并将系绳的另一端连接于电源开关上，继续向预留钢管内填充砂至其填满；

6)、浇筑水闸底板混凝土；

7)、过段时间，若地基表层发生脱空，则预留钢管内填充砂先行对脱空区域进行填充；随着脱空区域的增大，监测托板会随着填充砂的减少而下沉，当监测托板下沉达到一定程度时系绳扳动电源开关使电路接通，信号发射器运行并发射信号。

上述方案的有益效果是：

本发明提供的软弱地区水闸底板脱空监测装置中通过将其水闸基础连接，可避免常规面层式监测方法中可能存在的因闸室底板厚度过大而导致监测结果不精确的问题。

附图说明

图1为本发明的实施例中提供的软弱地区水闸底板脱空监测装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例中提供的保护盒的结构示意图。

附图中：1、水闸底板；2、预留钢管；3、混凝土垫层；4、地基表层；5、砂垫层；6、填充砂；7、监测托板；8、保护盒；9、固定柱；10、保护盒体；11、电源开关；12、系绳；13、顶板；14、基座；15、锁扣。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明的实施例中提供的软弱地区水闸底板脱空监测装置的结构示意图。如图1所示，本发明的实施例中提供的软弱地区水闸底板脱空监测装置，包括：浇铸于水闸底板1中的预留钢管2，预留钢管2的下端穿过混凝土垫层3并插入位于地基表层4上的砂垫层5(由中粗砂铺设形成)中，且预留钢管2内填充有可对脱空区域进行填充的填充砂6(中粗砂)；监测托板7，监测托板7埋设于填充砂6内；浇铸于水闸底板1中的保护盒8，保护盒8套设并固定于预留钢管2的上端，且保护盒8通过位于保护盒8上的固定柱9绑扎于水闸底板1中的上层钢筋上，保护盒8中的保护盒体10内设有信号发生器(图中未显示)、电源(图中未显示)及电源开关11，信号发生器、电源及电源开关11依次电连接；以及系绳12，系绳12的一端连接于电源开关11上，其另一端穿过预留钢管2侧壁并连接于监测托板7上。

本发明中电源开关11可为扳动式电源开关，如闸刀开关等。

本发明中倘若地基表层4中发生小量的脱空，则预留钢管2内的填充砂6可先行自行对脱空区域进行填充；伴随脱空区域的增大及填充的逐步进行，预留钢管2内填充砂6不断减少，当填充砂6下沉至一定程度后，监测托板7在相对位于监测托板7上方的填充砂的重力作用下下沉并带动系绳12下行，从而扳动电源开关11使电路接通，信号发生器运行并发射信号，后台控制器接收信号并示警。本发明中初始时监测托板7可水平埋设于填充砂6内。

本发明中保护盒8包括固定柱9、保护盒体10、设于保护盒体10底部的基座14，基座14为中空结构，其内部与保护盒体14内部连通，本发明中利用基座14套设并焊接固定于预留钢管2上，信号发生器、电源及电源开关11置于保护盒体10内并相对位于预留钢管2的外部，本发明中保护盒体10的顶板13的一端转动连接于保护盒体10上，且顶板13与水闸底板1的顶面持平，当使用者接收到示警信号后既可打开顶板13，并向上抽动系绳12，同时断开电源开关11，再向预留钢管2内注入填充砂6，最后盖上顶板13，即可使装置复位。为加强对装置的保护，本发明中也可于保护盒体10上设置锁扣15，以利用锁具锁止顶板13。本发明中顶板13还可防止雨水进入预留钢管2中造成填充砂6板结。

不同于传统的针对水闸底板脱空时需对脱空区域的底板进行钻孔并再行注浆的修理方式，本发明中可通过预留钢管2直接进行注浆加固，避免钻孔机械的进入对水闸基础带来的二次损害。

本发明中为增加监测区域，可将上述监测装置按2m×2m的布置间距进行布置。

本发明中利用上述监测装置的监测方法包括如下步骤：

1)、在水闸底板1下的地基表层4上铺设50cm厚砂垫层5，再将预留钢管2的下端插入砂垫层5中10cm左右，然后在砂垫层5上浇筑混凝土垫层3；

2)、绑扎水闸底板1下层钢筋；

3)、将信号发生器、电源及电源开关11依次电连接并置于保护盒体10内，再将保护盒8套设并固定于预留钢管2上；

4)、绑扎水闸底板1中的上层钢筋，并将保护盒8上的固定柱9与水闸底板1中的上层钢筋绑扎连接；

5)、向预留钢管2内填充填充砂6至一定高度，再将系绳12一端连接于监测托板7上，将监测托板7放置于填充砂6上，并将系绳12的另一端连接于电源开关11上，继续向预留钢管2内填充砂6至其填满；

6)、浇筑水闸底板1混凝土；

7)、过段时间，若地基表层4发生脱空，则预留钢管2内填充砂6先行对脱空区域进行填充；随着脱空区域的增大，监测托板7会随着填充砂6的减少而下沉，当监测托板7下沉达到一定程度时系绳12扳动电源开关11使电路接通，信号发射器运行并发射信号。

不同于传统的人工巡查、地质雷达、超声波等监测手段，本发明中通过将监测装置预埋于水闸底板1混凝土中，能快速发现问题并进行报警提醒；且不同于上述针对水闸底板的面层式检测方法，本发明中通过将监测装置与水闸基础连接，可避免上述监测方法中可能存在的因闸室底板厚度过大而导致监测结果不精准的问题。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。