一种海上防砂堤地基分层沉降监测装置及其埋设方法与流程

本发明属于海上防砂堤地基分层沉降监测装置领域，尤其涉及一种海上防砂堤地基分层沉降监测装置及其埋设方法。

背景技术：

现有技术和缺陷：

沿海航道清淤维护过程中为了减小泥砂回淤需要修筑防砂堤，大多采用抛石堤结构，为了保障在抛石过程中地基和堤体的稳定性并计算抛石方量，需要对地基的地表、分层沉降以及水平位移等进行观测，以便合理控制抛石进度，保障施工安全。土体分层沉降需要在海上钻孔、埋管并在不同深度布置分层沉降磁环，为避免pvc管被抛石砸坏，在原泥面以上放置不锈钢沉降盘及护管，使用gps-rtk测量护管顶部高程的变化来反映地表沉降进而确定抛石方量，使用分层沉降仪测量地基分层沉降来确定不同地层的沉降量来保障施工安全。但由于地基沉降速率较小及rtk测量精度有限，测量数据多不能满足要求，而受水流、涌浪、抛石块径等因素影响，护管又容易被挤偏而导致分层沉降管破坏。

在本专利之前，发明专利“海上抛石堤沉降及抛石厚度的测量装置及其测量方法”(公开号：cn107436139a)公开了一种抛石堤沉降测量装置和方法，其测量原理与分层沉降监测原理类似，主要为了解决测量装置被抛石破坏和rtk精度问题，但经过现场试验，该方法仍不能很好保障护管的完整性，破坏率达到60％以上。另外，其上保护管和下保护管之间为保护板，且用法兰盘连接，在沉降盘与护管埋设时，操作较繁琐，下保护管不能顺利竖直地插入钻孔中，沉降盘不能平整地到达原泥面。因此，有必要开发一种可以保持分层沉降管完整性，保障监测精度并且操作简便的装置和方法。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种可以精确测量，既能满足对测量精度的要求，又能避免分层沉降管被抛石破坏，维护方便，经济实用的海上防砂堤地基分层沉降监测装置及其埋设方法具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可以精确测量，既能满足对测量精度的要求，又能避免分层沉降管被抛石破坏，维护方便，经济实用的海上防砂堤地基分层沉降监测装置及其埋设方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种海上防砂堤地基分层沉降监测装置，所述海上防砂堤地基分层沉降监测装置包括地下监测装置、地表监测装置及保护装置，

所述地下监测装置包括底盖、地下磁环和分层沉降管，所述分层沉降管的底部被底盖密封，所述地下磁环套在所述分层沉降管上；

所述地表监测装置包括地表沉降磁环；

所述保护装置包括沉降盘、网兜和护管，所述网兜内包裹块石，所述护管套在所述分层沉降管上，所述地表沉降磁环嵌套于护管之外，所述地表沉降磁环被所述沉降盘压住，所述地表沉降磁环在沉降盘之下，所述网兜在地表沉降磁环在沉降盘之上。

本发明还可以采用以下技术方案：

在上述的海上防砂堤地基分层沉降监测装置中，进一步的，所述地表沉降磁环和地下磁环的四周安装有三个弹簧片。

开始阶段地表沉降磁环和地下磁环用绳子绑住，下放到土体中设定位置后，提拉绳子可以把绳子解开，弹簧片将会打开，嵌入周围土体中。

地下磁力环的磁环内径为55mm，外径为90mm，地表沉降磁环的磁环内径为205mm，外径为240mm，当被固定在沉降盘下面时，弹簧片可以嵌入地基中，起固定作用。

在上述的海上防砂堤地基分层沉降监测装置中，进一步的，所述沉降盘中心设计有供护管穿过的护管孔，所述护管孔四周设计有透水孔，所述沉降盘两侧焊接有吊装吊环。

沉降盘使用12mm厚不锈钢钢板，底板尺寸2.50×2.50m，护管孔孔径250mm，以方便护管穿过；透水孔为四个，孔径为500mm，方便沉降盘下沉；两侧焊接有吊装吊环，方便吊机吊装。

在上述的海上防砂堤地基分层沉降监测装置中，进一步的，所述网兜中的块石的填充率不超过70％。

为使块石尽量贴近沉降盘和原泥面，网兜中的块石的填充率不超过70％。所述网兜采用pp(聚丙烯)绳索编织，网目孔径为10cm，网绳直径为10mm，吊绳为30mm，网兜对角尺寸为6.00×6.00m，所述块石块径可根据现场抛石情况选定，但重量宜小于150kg，直径宜小于500mm。

在上述的海上防砂堤地基分层沉降监测装置中，进一步的，所述护管包括多节钢管，两节所述钢管之间通过螺纹连接。

护管采用不锈钢钢管，内、外壁喷涂聚乙烯防腐涂层，外径200mm，壁厚5mm，每节长度2m。

一种海上防砂堤地基分层沉降监测装置的埋设方法，所述海上防砂堤地基分层沉降监测装置的埋设方法采用上述任一项所述的海上防砂堤地基分层沉降监测装置，所述海上防砂堤地基分层沉降监测装置的埋设方法包括如下步骤：

步骤一：使用开孔钻钻孔，刺破防砂堤底部的软体排，并钻取1m左右的岩芯；

步骤二：将护管压入钻孔中，之后使用岩芯管钻探，再将护管压入，使护管下边缘位于原泥面以下3m处；

步骤三：钻探至设计深度，分段连接分层沉降管和地下磁环；

步骤四：将地表沉降磁环嵌套在护管上，之后用吊机将沉降盘自护管中心穿过，下放至原泥面。

步骤五：使用吊机吊装网兜和块石，抛石顺序先水流上游后水流下游。

综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明解决公知技术中的不足，可以精确测量海上防砂堤地基分层沉降，既能满足对测量精度的要求，又能避免分层沉降管被抛石破坏，维护方便，经济实用。

2、本发明使用地表沉降磁环来测量地表沉降，满足了抛石方量计算对精度的要求。地表沉降磁环嵌套在护管外面，被沉降盘压住，所以沉降盘被固定在地表，并随着地基的压缩变形向下移动。

3、本发明使用整根护管保护分层沉降管，并方便了设备埋设。

4、本发明的网兜内包裹块石，使用抛石船上的吊机吊装安放，从而避免块石受水流、涌浪、自重调整等因素影响而碰撞护管，使用网兜抛石，最大限度地避免了抛石时块石对护管的碰撞和挤压，保护了分层沉降管的完整性，操作方便，经济实用，具有一定推广价值。

5、本发明施工工艺简单，可操作性强，便于质量控制，可以满足精确测量海上防砂堤地基变形与计算抛石方量的目的，具有较高的应用价值。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明海上防砂堤地基分层沉降监测装置的结构示意图；

图2为说明书附图1中地表沉降磁环结构示意图；

图3为说明书附图1中沉降盘结构示意图。

图中：

1、底盖，2、地下磁环，3、分层沉降管，4、地表沉降磁环，5、沉降盘，6、块石，7、网兜，8、护管，9、弹簧片，10、护管孔，11、透水孔，12、吊环。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的海上防砂堤地基分层沉降监测装置及其埋设方法的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

将理解，当据称将部件“连接”到另一个部件时，它可以直接连接到另一个部件或可以存在中间部件。相反，当据称将部件“直接连接”到另一个部件时，则表示不存在中间部件。

图1给出了本发明海上防砂堤地基分层沉降监测装置的结构示意图，并且通过图2示出了说明书附图1中地表沉降磁环结构示意图，并且通过图3示出了说明书附图1中沉降盘结构示意图，下面就结合图1至图3具体说明本发明。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

一种海上防砂堤地基分层沉降监测装置，所述海上防砂堤地基分层沉降监测装置包括地下监测装置、地表监测装置及保护装置，

所述地下监测装置包括底盖1、地下磁环2和分层沉降管3，所述分层沉降管3的底部被底盖1密封，所述地下磁环2套在所述分层沉降管3上；

所述地表监测装置包括地表沉降磁环4；

所述保护装置包括沉降盘5、网兜7和护管8，所述网兜7内包裹块石6，所述护管8套在所述分层沉降管3上，所述地表沉降磁环4嵌套于护管8之外，所述地表沉降磁环4被所述沉降盘5压住，所述地表沉降磁环4在沉降盘5之下，所述网兜7在地表沉降磁环4在沉降盘5之上。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述地表沉降磁环4和地下磁环2的四周安装有三个弹簧片9。

开始阶段地表沉降磁环4和地下磁环2用绳子绑住，下放到土体中设定位置后，提拉绳子可以把绳子解开，弹簧片9将会打开，嵌入周围土体中。

地下磁力环的磁环内径为55mm，外径为90mm，地表沉降磁环4的磁环内径为205mm，外径为240mm，当被固定在沉降盘5下面时，弹簧片9可以嵌入地基中，起固定作用。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述沉降盘5中心设计有供护管8穿过的护管孔10，所述护管孔10四周设计有透水孔11，所述沉降盘5两侧焊接有吊装吊环12。

沉降盘5使用12mm厚不锈钢钢板，底板尺寸2.50×2.50m，护管孔10孔径250mm，以方便护管8穿过；透水孔11为四个，孔径为500mm，方便沉降盘5下沉；两侧焊接有吊装吊环12，方便吊机吊装。

需要指出的是，所述网兜7中的块石6的填充率不超过70％。

为使块石6尽量贴近沉降盘5和原泥面，网兜7中的块石6的填充率不超过70％。所述网兜7采用pp(聚丙烯)绳索编织，网目孔径为10cm，网绳直径为10mm，吊绳为30mm，网兜7对角尺寸为6.00×6.00m，所述块石6块径可根据现场抛石情况选定，但重量宜小于150kg，直径宜小于500mm。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述护管8包括多节钢管，两节所述钢管之间通过螺纹连接。

护管8采用不锈钢钢管，内、外壁喷涂聚乙烯防腐涂层，外径200mm，壁厚5mm，每节长度2m。

一种海上防砂堤地基分层沉降监测装置的埋设方法，所述海上防砂堤地基分层沉降监测装置的埋设方法采用上述任一项所述的海上防砂堤地基分层沉降监测装置，所述海上防砂堤地基分层沉降监测装置的埋设方法包括如下步骤：

步骤一：使用开孔钻钻孔，刺破防砂堤底部的软体排，并钻取1m左右的岩芯；

步骤二：将护管8压入钻孔中，之后使用岩芯管钻探，再将护管8压入，使护管8下边缘位于原泥面以下3m处；

步骤三：钻探至设计深度，分段连接分层沉降管3和地下磁环2；

步骤四：将地表沉降磁环4嵌套在护管8上，之后用吊机将沉降盘5自护管8中心穿过，下放至原泥面。

步骤五：使用吊机吊装网兜7和块石6，抛石顺序先水流上游后水流下游。

实施例一：

海上防砂堤地基分层沉降监测装置由地下监测装置、地表监测装置及保护装置三部分组成。地下监测装置与常规分层沉降监测装置类似，包括底盖1、地下磁环2和分层沉降管3。地表监测装置主要由地表沉降磁环4组成，其结构可参见说明书附图2，在使用时，嵌套在护管8外侧，在沉降盘5之下被用来测量地表沉降，并被沉降盘5固定在原泥面上。保护装置由沉降盘5、块石6、网兜7和护管8组成，与前人专利中不同之处在于，护管8为在钻探初期便嵌入到地基中，避免了后期嵌入时的繁琐工序，沉降盘5用来固定地表沉降磁环4，沉降盘5尺寸设计为2.50×2.50m，避免由于钻探形成的地面不平整对盘底找平的影响，网兜7包裹块石6，使用抛石船上的吊机吊装安放，从而避免块石6受水流、涌浪、自重调整等影响而碰撞护管8。

在抛石过程中进行地基分层沉降监测，地表沉降磁环4的高程变化值即为地表的沉降量，地下磁环2的变化则可以反映不同土层的压缩量，最终抛石堤顶部的高程与地表沉降磁环4的差值即为抛石堤的厚度。

综上所述，本发明可提供一种可以精确测量，既能满足对测量精度的要求，又能避免分层沉降管被抛石破坏，维护方便，经济实用的海上防砂堤地基分层沉降监测装置及其埋设方法。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。