一种利用激光测距仪监测基坑地下水位的装置及方法与流程

本发明涉及土木工程监测领域，尤其是涉及一种利用激光测距仪监测基坑地下水位的装置及方法。

背景技术：

在进行基坑开挖施工时为了提供良好的作业条件和基坑稳定条件，需采取相应的措施降低地下水位,以确保施工安全和工程质量，通过地下水位的监测可以判断基坑降水是否满足设计要求，是否达到基坑开挖的条件,或者是否引起周边地下水位的较大下降以判断止水帷幕的效果,所以对地下水位的动态掌握尤为重要。

现有基坑工程地下水位的监测方法主要有两种：一种通过埋设地下水位观测井，用干的钢尺直接伸入水位观测井，记录湿迹与井口的距离计算出地下水位的高程，但只适用于地下水位较高的的情况，精度不容易保证；另一种是通过埋设地下水位观测井，采用电测水位计进行测量，最后从电缆的标尺上直接读出水深，该方法精度也较低。

有鉴于此，提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用激光测距仪监测基坑地下水位的装置及方法，结构简单、安装方便、操作快捷、能满足精度要求，且造价低廉易于推广应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用激光测距仪监测基坑地下水位的装置，包括安装在地面下的孔洞内的井管，所述井管内涌入有地下水，井管内位于地下水的水面上漂浮有浮标，所述浮标的上表面设有反光片，所述井管的上端通过保护盖封堵，井管的上端外壁对称设有平面部，所述平面部上设有贯穿井管的金属半环安装螺孔，平面部上位于金属半环安装螺孔的上方设有竖直设置的凹条，所述平面部上通过紧固件安装有金属半环，所述金属半环可沿着紧固件旋转并通过紧固件固定，金属半环的端部对称设有连接块，所述连接块贴合平面部，连接块上设有供紧固件穿过的连接块穿孔，连接块的内侧壁上位于连接块穿孔的上方设有半圆形凸起，所述金属半环旋转到半圆形凸起对应卡入凹条时为竖直状态，金属半环的上端中间处设有下凹的凹陷部，所述凹陷部的中间处设有上下贯穿的激光测距仪安装螺孔，凹陷部上连接有竖直设置的激光测距仪，所述激光测距仪的头部朝下且与浮标上下相对，激光测距仪的尾部通过挂杆连接到凹陷部。

所述孔洞内位于井管的外围填充有黏土和细砂，所述黏土位于细砂的上方。

所述紧固件包括相互配合通过螺纹连接的螺栓和螺母，所述螺栓从井管的内壁穿到外壁并在井管外壁通过拧入螺母压紧连接块，螺栓与井管的内壁之间依次贴合安装有平垫圈和弹簧垫圈。

所述挂杆的下端面设有与其同心的下螺纹头，所述下螺纹头螺旋拧入激光测距仪的尾部，所述挂杆的上端面设有与其同心的上螺纹头，所述上螺纹头螺旋拧入激光测距仪安装螺孔，所述下螺纹头和上螺纹头的直径均小于挂杆的直径。

一种利用激光测距仪监测基坑地下水位的方法，包括以下步骤：

a、在基坑及降水影响范围内用工程钻探机钻孔,钻出一个孔洞，埋设井管，并在井管外依次铺上细砂和黏土，其中黏土铺到与地面齐平；

b、在井管中放置上表面有反光片的浮标；

c、在井管的平面部上贴合插入金属半环的连接块，并通过螺栓、平垫圈、弹簧垫圈和螺母将连接块固定在平面部上，将螺母从螺栓上旋松，将倾倒的金属半环旋转到半圆形凸起对应卡入凹条，此时金属半环直立，将螺母锁紧，在激光测距仪的尾部拧上挂杆，再将挂杆另一端拧到金属半环，测出此时激光测距仪的监测点离地面的距离为h0；

d、读取激光测距仪的读数,第一次测值记为l0；

e、按照规定的测量频率，重复上述测量步骤，并记录激光测距仪读数li(i＝1,2,3……,n),其与第一次测值的差li-l0即为各监测时间地下水的水位的变化δli；

即：δli＝li-l0；

地下水的水位距离地面的距离：l＝li-h0；

f、测量完成后取下激光测距仪，将金属半环从直立位置旋转倾倒，而后盖上保护盖。

本发明的有益效果是：

1、所用的仪器为便携手持式激光测距仪,测量装置简单、小巧，成本低，容易保护；

2、监测操作简便快捷，监测速度快，效率高，可按照规定的测量频率，多次进行观测，最大程度的掌握地下水位的动态变化；

3、监测结果精度高，因采用了能满足要求精度的激光测距仪，激光测距仪与待测点之间采用点与点对应的方式，同时能保证金属半环和激光测距仪的绝对竖直对中，提高了测量精确度；

4、该监测方法能实现无纸化监测，监测结果自动存入激光测距仪中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的金属半环和井管的连接示意图；

图3为发明的金属半环的立体图；

图4为发明的井管的局部结构示意图；

图5为发明的激光测距仪的安装示意图；

图6为发明的金属半环收拢后的安装示意图。

图中：地面1、孔洞11、井管2、细砂21、黏土22、平面部23、金属半环安装螺孔24、凹条25、地下水3、浮标4、金属半环5、连接块51、凹陷部52、激光测距仪安装螺孔53、半圆形凸起54、连接块穿孔55、螺栓6、螺母61、平垫圈62、弹簧垫圈63、激光测距仪7、挂杆8、下螺纹头81、上螺纹头82、保护盖9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1～图6所示，一种利用激光测距仪监测基坑地下水位的装置，包括安装在地面1下的孔洞11内的井管2，所述井管2内涌入有地下水3，井管2内位于地下水3的水面上漂浮有浮标4，所述浮标4的上表面设有反光片，所述井管2的上端通过保护盖9封堵，保护盖9可在不监测时防止雨水进入井管2。

井管2的上端外壁对称设有平面部23，平面部23为井管2的圆形外壁从上往下切掉一块而成，所述平面部23上设有贯穿井管2的金属半环安装螺孔24，平面部23上位于金属半环安装螺孔24的上方设有竖直设置的凹条25，所述平面部23上通过紧固件安装有金属半环5，所述金属半环5可沿着紧固件旋转并通过紧固件固定，金属半环5的端部对称设有连接块51，所述连接块51贴合平面部23，连接块51上设有供紧固件穿过的连接块穿孔55，所述紧固件包括相互配合通过螺纹连接的螺栓6和螺母61，所述螺栓6从井管2的内壁穿到外壁并在井管2外壁通过拧入螺母61压紧连接块51，螺栓6与井管2的内壁之间依次贴合安装有平垫圈62和弹簧垫圈63。即螺栓6的头部、平垫圈62、弹簧垫圈63和井管2的内壁依次贴合，螺栓6拧入金属半环安装螺孔24且螺栓6穿过连接块穿孔55。

连接块51的内侧壁上位于连接块穿孔55的上方设有半圆形凸起54，所述金属半环5旋转到半圆形凸起54对应卡入凹条25时为竖直状态，金属半环5有稍许弹性，这样方便调整使得半圆形凸起54卡入凹条25，保证金属半环5处于竖直状态且不会移位。

金属半环5的上端中间处设有下凹的凹陷部52，所述凹陷部52的中间处设有上下贯穿的激光测距仪安装螺孔53，凹陷部52上连接有竖直设置的激光测距仪7，所述激光测距仪7的头部朝下且与浮标4上下相对，激光测距仪7的尾部通过挂杆8连接到凹陷部52。激光测距仪7通过螺纹连接固定，可保证激光测距仪7自身是竖直状态的，提高测量精准度。

所述孔洞11内位于井管2的外围填充有黏土22和细砂21，所述黏土22位于细砂21的上方。

所述挂杆8的下端面设有与其同心的下螺纹头81，所述下螺纹头81螺旋拧入激光测距仪7的尾部，所述挂杆8的上端面设有与其同心的上螺纹头82，所述上螺纹头82螺旋拧入激光测距仪安装螺孔53，所述下螺纹头81和上螺纹头82的直径均小于挂杆8的直径。

一种利用激光测距仪监测基坑地下水位的方法，包括以下步骤：

a、在基坑及降水影响范围内用工程钻探机钻孔,钻出一个孔洞11，埋设井管2，并在井管2外依次铺上细砂21和黏土22，其中黏土22铺到与地面1齐平；

b、在井管2中放置上表面有反光片的浮标4；

c、在井管2的平面部23上贴合插入金属半环5的连接块51，并通过螺栓6、平垫圈62、弹簧垫圈63和螺母61将连接块51固定在平面部23上，将螺母61从螺栓6上旋松，将倾倒的金属半环5旋转到半圆形凸起54对应卡入凹条25，此时金属半环5直立，将螺母61锁紧，在激光测距仪7的尾部拧上挂杆8，再将挂杆8另一端拧到金属半环5，测出此时激光测距仪7的监测点离地面1的距离为h0；

d、读取激光测距仪7的读数,第一次测值记为l0；

e、按照规定的测量频率，重复上述测量步骤，并记录激光测距仪7读数li(i＝1,2,3……,n),这个距离可以换算成绝对高程或相对高程，连续值可以反应水位变化的情况；

其与第一次测值的差li-l0即为各监测时间地下水3的水位的变化δli；

即：δli＝li-l0；激光测距仪7的激光点照到浮标4的反光片位置，读取两个测点间的距离的读数，定期监测这两点间的距离，与前面几次的结果对比可知地下水位的变化。

地下水3的水位距离地面的距离：l＝li-h0；

f、测量完成后取下激光测距仪7，将金属半环5从直立位置旋转倾倒，而后盖上保护盖9。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。