一种顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法及观测杆与流程

本发明涉及顶管施工技术领域，具体为一种顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法及观测杆。

背景技术：

顶管施工具有施工不需开挖、节约用地、对周围环境影响小、施工周期短、经济效益好等优点，但是顶管施工中造成的土体沉降一般靠人为监测，是一种断点监测，不能很好的实时监测，对土体沉降不能很好的预测，对于复合地层，不同的土质造成的沉降及破坏不一样，因此，精确监测复合地层中土体沉降以便预测危险并采取相应的措施非常重要。

现有申请号cn201510655013.7的发明公开了一种填土分层沉降监测装置及方法。

该发明虽然解决了一些问题，但是在使用时依然存在以下等问题需要解决：该发明在实际操作过程中，难以很好的控制检测机构的位置，检测机构在检测过程中，容易出现由于钻孔较大或者土层松垮而导致的检测机构在重力的影响下向下移动，降低了检测的精准度，减少了监控的科学性，增加了监控的难度，给使用者的使用带来不便。

于是，本人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法及观测杆，以期达到更具有更加实用价值性的目的。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法及观测杆，解决了在实际操作过程中，难以很好的控制检测机构的位置，检测机构在检测过程中，容易出现由于钻孔较大或者土层松垮而导致的检测机构在重力的影响下向下移动的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法，包括如下步骤：

s1、地层钻孔：在每个待检测地层上钻孔。

s2、打入观测杆：将观测杆打入至步骤s1所钻的孔中，并确保每个孔都存在一个观测杆。

s3、定位信号接收器安装：在顶管总控装置上安装与观测杆所发出定位信号相适配的定位信号接收器。

s4、实时监控：定位信号接收器接收观测杆发出的定位信号并传输至顶管总控装置内，顶管总控装置对信号处理成相关数据并通过显示器显示，当任何一层土体沉降超出预设安全数据时，系统发出报警。

优选的，在步骤s1中，每个地层所钻的孔之间的水平距离不大于10厘米。

优选的，在步骤s4中，相关数据包括观测杆的位置和不同土质土层沉降变化的差异情况。

一种顶管施工复合地层土体沉降监测用观测杆，包括硬质杆、信号接收器和顶管总控制装置，所述硬质杆的数量至少为三个，且硬质杆之间通过软线连接，所述硬质杆顶部的左侧设置有定位卡片，所述定位卡片发出的定位信号可以被信号接收器接收，所述信号接收器与顶管总控制装置电性连接。

所述硬质杆包括杆体，所述杆体顶部的左侧与定位卡片固定连接，所述杆体的内腔设置有限位装置，所述杆体内腔的底部设置有活动轴，所述活动轴的两端均通过弹簧合页与杆体活动连接，所述活动轴的表面套设有滚筒，所述软线的一端贯穿杆体底部的左侧并缠绕设置于滚筒上。

所述限位装置包括限位板，所述限位板通过螺栓与杆体固定连接，所述限位板的顶部和底部均开设有活动槽，所述活动槽上贯穿设置有活动螺栓，所述活动螺栓可在活动槽内移动，且活动槽的表面套设有活动块，所述活动块的两侧均通过弹簧合页活动连接有连接杆，所述连接杆远离活动块的一端通过转轴活动连接有限位框架，所述限位框架远离连接杆的一侧贯穿杆体的内壁并固定连接有金属钻头，所述限位框架位于限位板内腔的一侧设置有线圈块，且两个限位框架之间贯穿设置有导向杆，所述导向杆的两端均与杆体的内壁固定连接，所述导向杆的表面套设有导向弹簧，且导向弹簧的两端分别与两个线圈块固定连接。

优选的，所述定位卡片与杆体之间设置有缓冲海绵。

优选的，所述活动轴与水平面的夹角呈四十五度。

优选的，所述线圈块通电后产生磁场，且两个线圈块通电后产生的磁场方向相同。

(三)有益效果

本发明提供了一种顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法及观测杆。具备以下有益效果：该顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法及观测杆，通过硬质杆和限位装置的改良，可以很好的控制硬质杆的位置，避免了由于钻孔较大或者土层松垮而导致的检测机构在重力的影响下向下移动，提高了检测的精准度，增加了监控的科学性，降低了监控的难度，方便了使用者的使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明硬质杆的结构示意图；

图3为本发明限位装置的结构示意图。

图中：1、硬质杆；11、杆体；12、活动轴；13、缓冲海绵；14、滚筒；15、限位装置；1501、活动槽；1502、金属钻头；1503、活动螺栓；1504、导向杆；1505、连接杆；1506、限位框架；1507、活动块；1508、线圈块；1509、导向弹簧；1510、限位板；2、软线；3、定位卡片；4、信号接收器；5、顶管总控装置。

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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法，包括如下步骤：

s1、地层钻孔：在每个待检测地层上钻孔(每个地层所钻的孔之间的水平距离不大于10厘米)。

s2、打入观测杆：将观测杆打入至步骤s1所钻的孔中，并确保每个孔都存在一个观测杆，其具体过程如下：

接通线圈块1508的电源，从而使得线圈块1508通电后产生磁场，在磁场的作用力下使得两个限位框架1506相互吸附，以此保证限位框架1506相对于杆体11而言处于未伸出状态，将观测杆插入至步骤s1所钻的孔中并切断线圈块1508的电源，从而使得磁场力消失，在导向弹簧1509的作用下使得限位框架1506相对于杆体11而言处于伸出状态，以此使得杆体11相对于地层固定(若所处地层土壤松垮，则可在限位框架1506的伸出部分增加可卷缩入杆体11内并在伸出后可以自动复位打开的橡胶叶)。

s3、定位信号接收器安装：在顶管总控装置上安装与观测杆所发出定位信号相适配的定位信号接收器。

s4、实时监控：定位信号接收器接收观测杆发出的定位信号并传输至顶管总控装置内，顶管总控装置对信号处理成相关数据并通过显示器显示，当任何一层土体沉降超出预设安全数据时，系统发出报警(相关数据包括观测杆的位置和不同土质土层沉降变化的差异情况)。

一种顶管施工复合地层土体沉降监测用观测杆，包括硬质杆1、信号接收器4和顶管总控制装置5，硬质杆1的数量至少为三个，且硬质杆1之间通过软线2连接，硬质杆1顶部的左侧设置有定位卡片3，定位卡片3与杆体11之间设置有缓冲海绵13，缓冲海绵13用于对定位卡片3提供一个缓冲空间，定位卡片3发出的定位信号可以被信号接收器4接收，信号接收器4与顶管总控制装置5电性连接。

硬质杆1包括杆体11，杆体11顶部的左侧与定位卡片3固定连接，杆体11的内腔设置有限位装置15，杆体11内腔的底部设置有活动轴12，活动轴12与水平面的夹角呈四十五度，活动轴12的两端均通过弹簧合页与杆体11活动连接，活动轴12的表面套设有滚筒14，软线2的一端贯穿杆体11底部的左侧并缠绕设置于滚筒14上。

限位装置15包括限位板1510，限位板1510通过螺栓与杆体11固定连接，限位板1510的顶部和底部均开设有活动槽1501，活动槽1501上贯穿设置有活动螺栓1503，活动螺栓1503可在活动槽1501内移动，且活动槽1501的表面套设有活动块1507，活动块1507的两侧均通过弹簧合页活动连接有连接杆1505，连接杆1505远离活动块1507的一端通过转轴活动连接有限位框架1506，限位框架1506远离连接杆1505的一侧贯穿杆体11的内壁并固定连接有金属钻头1502，限位框架1506位于限位板1510内腔的一侧设置有线圈块1508，线圈块1508通电后产生磁场，且两个线圈块1508通电后产生的磁场方向相同，且两个限位框架1506之间贯穿设置有导向杆1504，导向杆1504的两端均与杆体11的内壁固定连接，导向杆1504的表面套设有导向弹簧1509，且导向弹簧1509的两端分别与两个线圈块1508固定连接。

工作时，采用无线信号定位，其数据可直接由顶管总控装置5处理，实时监测不同土质土层沉降值，当沉降值超出预设安全数据时，系统报警，暂停工作，此方法可以准确监测复合地层每层土体沉降，避免安全事故，提升顶管施工效率。

顶管总控装置5安装信号接收器4，其数据可由顶管总控装置5直接处理，可在线随时显示硬质杆1的位置，其随土体沉降而位置不断变化，可显示不同土质土层沉降变化差异，以便更优化顶进方案，沉降值预设安全值为3.00mm，沉降值超出3.00mm则发出报警信号，整个顶进过程，共发出7次报警信号，每次报警信号发出后，顶管自动暂停工作，待重新设定顶进方案后继续工作。

综上所述，该顶管施工复合地层土体沉降监测预警方法及观测杆，通过硬质杆1和限位装置15的改良，可以很好的控制硬质杆1的位置，避免了由于钻孔较大或者土层松垮而导致的检测机构在重力的影响下向下移动，提高了检测的精准度，增加了监控的科学性，降低了监控的难度，方便了使用者的使用。

需要说明的是，在本文中，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。