本實(shí)用新型涉及海洋吹填施工沉降監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種適用于海洋吹填造陸施工使用的自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

海洋吹填造陸是采用水力吹砂方法形成沉積土填筑施工，其吹填砂為含泥量較少的中粗砂，常通過抽沙船的壓力泵將水下大量的中砂連水混合泵送至填筑區(qū)，待水排出后，中粗砂便成了填筑材料；一般說來，吹填排水后的沉積土具有較大的壓縮系數(shù)，抗剪切強(qiáng)度較低，具有較強(qiáng)的流變性特點(diǎn)，因而待孔隙水壓力逐漸消散，土體有效應(yīng)力逐漸增大，體積固結(jié)縮減后，土體將產(chǎn)生較大的豎向變形，形成地基沉降。

因此，在海洋吹填造陸施工過程中，需要對(duì)填筑區(qū)沉降變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來進(jìn)行施工方案調(diào)整，但由于吹填施工填筑區(qū)泥沙承載力較差，人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)非常困難，進(jìn)而使得遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案具有非常大的優(yōu)勢(shì)及意義。

目前來說，傳統(tǒng)的適用于海洋吹填造陸施工的沉降監(jiān)測(cè)方式是采用磁環(huán)沉降計(jì)人工監(jiān)測(cè)，如方法1，首先采用鉆機(jī)在預(yù)定孔位上鉆孔，其孔深由沉降管長(zhǎng)度而定，孔徑以能恰好放入磁環(huán)為佳；然后放入沉降管，沉降管連接時(shí)要用內(nèi)接頭或套接式螺紋，使外殼光滑，且不影響磁環(huán)的上、下移動(dòng)；最后在沉降管和孔壁間用膨潤(rùn)土球充填并搗實(shí)，至底部第一個(gè)磁環(huán)的標(biāo)高再用專用工具將磁環(huán)套在沉降管外送至填充的粘土面上，施加一定壓力，使磁環(huán)上的三個(gè)鐵爪插入土中，然后再用膨潤(rùn)土球充填并搗實(shí)至第二個(gè)磁環(huán)的標(biāo)高，按上述方法安裝第二個(gè)磁環(huán)，直至完成整個(gè)鉆孔中的磁環(huán)埋設(shè)；或方法2，采用在沉降管下孔前將磁環(huán)按設(shè)計(jì)距離安裝在沉降管上，磁環(huán)之間可利用沉降管外接頭(或定位環(huán))進(jìn)行隔離，成孔后將帶磁環(huán)的沉降管插入孔內(nèi)；磁環(huán)在接頭處遇阻后被迫隨沉降管送至設(shè)計(jì)標(biāo)高；然后將沉降管向上拔起1m，這樣可使磁環(huán)上、下各1m左右范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)不受阻，然后用細(xì)砂在沉降管和孔壁之間進(jìn)行填充至管口標(biāo)高。

但是需要說明是，上述采用磁環(huán)沉降計(jì)人工監(jiān)測(cè)需要?jiǎng)澤炒蚱渌匦蜋C(jī)械才能保證人員進(jìn)入填筑區(qū)，且耗費(fèi)巨大，效率極低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供一種適用于海洋吹填造陸施工使用的自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置，該監(jiān)測(cè)裝置為沉降數(shù)據(jù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)裝置，其無需人工現(xiàn)場(chǎng)操作，有效提高了測(cè)量頻率及測(cè)量精度，且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集及網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種適用于海洋吹填造陸施工使用的自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置，該裝置部分或者全部被設(shè)置于待測(cè)填筑土層中，其特征在于，包括：

埋設(shè)于待測(cè)填筑土層中且其下端深入穩(wěn)固土層內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)為高度可調(diào)的空心結(jié)構(gòu)，且沿其高度方向上至少設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)；

埋設(shè)于待測(cè)填筑土層中且能夠隨著待測(cè)填筑土層的沉降而同步沉降的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，該監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)包括套設(shè)于所述支撐結(jié)構(gòu)外壁上且內(nèi)部預(yù)裝有液體溶液的儲(chǔ)液罐、若干設(shè)置于所述儲(chǔ)液罐外壁上并嵌插于待測(cè)填筑土層中使得儲(chǔ)液罐能夠隨著待測(cè)填筑土層的沉降而同步沉降的沉降插片以及被設(shè)置于所述支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力檢測(cè)元件，該壓力檢測(cè)元件通過可自由活動(dòng)的連通件與所述儲(chǔ)液罐底部連通，以實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)液罐內(nèi)的液體溶液的壓力數(shù)據(jù)；

與所述壓力檢測(cè)元件相連接的數(shù)據(jù)采集模塊，其用以實(shí)時(shí)采集所述壓力數(shù)據(jù)；

與所述數(shù)據(jù)采集模塊相連接的數(shù)據(jù)通信模塊，其通過與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將所采集到的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，以完成對(duì)待測(cè)填筑土層沉降數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

所述支撐結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)被埋設(shè)于待測(cè)填筑土層中且其下端深入穩(wěn)固土層內(nèi)的支撐鋼管，且各所述支撐鋼管通過連接套管連接為一體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按照監(jiān)測(cè)需要調(diào)節(jié)所述支撐結(jié)構(gòu)的整體高度。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

所述支撐鋼管上端套設(shè)有便于儲(chǔ)液罐定位固定的定位環(huán)。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

所述儲(chǔ)液罐為套設(shè)于所述支撐結(jié)構(gòu)外壁上的環(huán)形儲(chǔ)液罐，其上部通過通氣結(jié)構(gòu)連通外界大氣；其底部通過可自由活動(dòng)的連通件與所述壓力檢測(cè)元件連通。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

所述裝置還包括為裝置提供電源的供電模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

1.本實(shí)用新型區(qū)別于現(xiàn)有的沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備-靜力水準(zhǔn)儀，其是根據(jù)液位變化引起液壓變化的原理而設(shè)計(jì)的，進(jìn)而避免了靜力水準(zhǔn)儀的固有的安裝條件限制；

2.本實(shí)用新型有效解決了已有的吹填施工土體監(jiān)測(cè)裝置-位磁環(huán)式設(shè)備在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)每次測(cè)量均需要人工操作的弊端，實(shí)現(xiàn)了沉降數(shù)據(jù)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，且大大提高了監(jiān)測(cè)效率；

3.本實(shí)用新型其將部分檢測(cè)元件安裝在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部，能夠防止周邊泥沙海水侵蝕，耐用性得到保證，具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊合理，適用性更廣的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所述支撐鋼管與儲(chǔ)液罐位置布設(shè)關(guān)系俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型所述支撐鋼管與儲(chǔ)液罐位置布設(shè)關(guān)系剖視圖；

圖4為本實(shí)用新型所述支撐鋼管與連接管套之間的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型所述自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)原理示意圖；

圖中：1、支撐鋼管，2、通氣管，3、環(huán)形儲(chǔ)液罐，31、通氣孔，32、出水口，4、沉降插片，5、連通件，6、壓力變送器，7、通信線纜，8、定位環(huán)，9、數(shù)據(jù)采集模塊，10、數(shù)據(jù)通信模塊，12、連接管套，13、螺栓。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

為了有效解決海洋吹填造陸施工中的吹填土體不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)的缺陷，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種適用于海洋吹填造陸施工使用的自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置，以達(dá)到在提高測(cè)量頻率及測(cè)量精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)無需人工現(xiàn)場(chǎng)操作，且可以通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集及網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看的效果；具體的，該裝置部分或者全部被設(shè)置于待測(cè)填筑土層中，如圖1-圖4，其特征在于，該裝置包括：

(1)埋設(shè)于待測(cè)填筑土層中且其下端深入穩(wěn)固土層內(nèi)、作為支撐樁的支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)為高度可調(diào)的空心結(jié)構(gòu)，且沿其高度方向上至少設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，所述穩(wěn)固土層是指不需監(jiān)測(cè)的不會(huì)發(fā)生沉降的土層結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述支撐結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)被埋設(shè)于待測(cè)填筑土層中且其下端深入穩(wěn)固土層內(nèi)的支撐鋼管1，且各所述支撐鋼管1通過連接套管11連接為一體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按照監(jiān)測(cè)需要調(diào)節(jié)所述支撐結(jié)構(gòu)的整體高度。如，若待測(cè)填筑土層厚度為10m，而每一支撐鋼管長(zhǎng)2m，安裝時(shí)可利用連接套管將5個(gè)支撐鋼管依次連接為10m長(zhǎng)的支撐結(jié)構(gòu)，且連接套管與每節(jié)支撐鋼管之間靠螺栓11固定連接，如圖4，這樣可不限長(zhǎng)度的延長(zhǎng)支撐結(jié)構(gòu)高度或稱為長(zhǎng)度，以提高其實(shí)用性以及便利性；更進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述支撐鋼管1連接時(shí)設(shè)置密封結(jié)構(gòu)，以防止周圍泥沙進(jìn)入，阻隔海水侵蝕，進(jìn)而有效保護(hù)設(shè)置于其內(nèi)部的傳感器-壓力變送器6、通訊線纜7、通氣管2及管接頭等元件；更進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述支撐鋼管1上端套設(shè)有便于儲(chǔ)液罐定位固定的定位環(huán)8。

(2)埋設(shè)于待測(cè)填筑土層中且能夠隨著待測(cè)填筑土層的沉降而同步沉降的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，該監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)包括套設(shè)于所述支撐結(jié)構(gòu)外壁上且內(nèi)部預(yù)裝有液體溶液的儲(chǔ)液罐、若干設(shè)置于所述儲(chǔ)液罐外壁上并嵌插于待測(cè)填筑土層中使得儲(chǔ)液罐能夠隨著待測(cè)填筑土層的沉降而同步沉降的沉降插片4以及被設(shè)置于所述支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力檢測(cè)元件，該壓力檢測(cè)元件通過可自由活動(dòng)的連通件5與所述儲(chǔ)液罐底部連通，以實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)液罐內(nèi)的液體溶液的壓力數(shù)據(jù)，如圖1；進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述儲(chǔ)液罐為套設(shè)于所述支撐鋼管1外壁上的環(huán)形儲(chǔ)液罐3且環(huán)形儲(chǔ)液罐3與支撐鋼管1的外壁之間最好間隔一定距離，如圖2-3，使得環(huán)形儲(chǔ)液罐3能夠自由隨著測(cè)填筑土層的沉降而同步沉降，其上部設(shè)置通氣孔31并通過通氣結(jié)構(gòu)-通氣管2連通外界大氣；其底部設(shè)置有出水口32，通過可自由活動(dòng)的連通件5與所述壓力檢測(cè)元件連通，所述可自由活動(dòng)是指連通件長(zhǎng)度應(yīng)大于支撐結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，以使其能夠沿著所述支撐鋼管的高度方向進(jìn)行小范圍移動(dòng)，這樣的設(shè)計(jì)使得所述環(huán)形儲(chǔ)液罐在周圍土體發(fā)生沉降時(shí)，會(huì)一同沉降，當(dāng)所述環(huán)形儲(chǔ)液罐與壓力檢測(cè)元件之間的高度變小，壓力檢測(cè)元件測(cè)得的液體壓力相應(yīng)變小，并由數(shù)據(jù)采集模塊采集9所測(cè)到的高差變化數(shù)據(jù)，優(yōu)選的其安裝時(shí)液體約充滿儲(chǔ)液罐的容積的3/4，進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述沉降插片4為薄片結(jié)構(gòu)，其嵌插于待測(cè)填筑土層并與周圍的待測(cè)填筑土層緊密結(jié)合，從而當(dāng)外界土體發(fā)生沉降時(shí)，帶動(dòng)環(huán)形儲(chǔ)液罐同步沉降。進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述壓力檢測(cè)元件采用壓力變送器6，其被固定于支撐鋼管1內(nèi)部，最好位于穩(wěn)固土層上，以保證其不隨周圍土體產(chǎn)生沉降，其通過可自由活動(dòng)的連通件5如水管連接到固定于支撐結(jié)構(gòu)上部的環(huán)形儲(chǔ)液罐3，以檢測(cè)儲(chǔ)液罐中的液體壓力，并將壓力值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳送至數(shù)據(jù)采集模塊9。

(3)與所述壓力檢測(cè)元件相連接的數(shù)據(jù)采集模塊9，其用以實(shí)時(shí)采集所述壓力數(shù)據(jù)；進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過設(shè)置于所述支撐鋼管內(nèi)部的通訊線纜7與固定于所述壓力檢測(cè)元件連接，并通過數(shù)據(jù)通信模塊10將所采集到的數(shù)據(jù)送回上位機(jī)或者服務(wù)器。

(4)與所述數(shù)據(jù)采集模塊相連接的數(shù)據(jù)通信模塊7，其通過與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將所采集到的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，以完成對(duì)待測(cè)填筑土層沉降數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述數(shù)據(jù)通信模塊采用GPRS通訊模塊，進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述裝置還包括為裝置提供電源的供電模塊。更進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，所述供電模塊采用太陽(yáng)能供電方式為裝置提供電源，其包括供電電池、太陽(yáng)能電池板及電源控制器等。

基于上述裝置，本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)了一種適用于海洋吹填造陸施工使用的自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)待測(cè)填筑土層沉降數(shù)據(jù)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，進(jìn)而有效提高測(cè)量頻率及測(cè)量精度，其具體步驟包括：

步驟1、依據(jù)監(jiān)測(cè)需要，預(yù)先選取若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)即確定自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置的布設(shè)位置；

步驟2、在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的待測(cè)填筑土層中預(yù)埋入所述自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置，且保證其支撐結(jié)構(gòu)的下端深入穩(wěn)固土層內(nèi)，同時(shí)依據(jù)待測(cè)填筑土層的厚度，調(diào)節(jié)自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置的支撐結(jié)構(gòu)的高度數(shù)據(jù)并沿所述支撐結(jié)構(gòu)高度方向依次設(shè)置若干所述監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，使用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，其孔深需要滿足鋼管樁插入深度達(dá)到穩(wěn)固土層，即支撐鋼管1的下端插入后，不會(huì)發(fā)生沉降；進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，由于所述支撐鋼管1下端直接深入穩(wěn)固土層內(nèi)并不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，因此可使用與支撐鋼管同尺寸的鋼管插入穩(wěn)固土層內(nèi)，同時(shí)依據(jù)待測(cè)填筑土層的厚度以及每一支撐鋼管具體長(zhǎng)度設(shè)定支撐鋼管具體節(jié)數(shù)，例如待測(cè)填筑土層的厚度為10m，每一支撐鋼管長(zhǎng)度為2m，則可將5節(jié)支撐鋼管通過4個(gè)連接套管將5個(gè)支撐鋼管依次連接為10m長(zhǎng)的支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)若需對(duì)待測(cè)填筑土層進(jìn)行分層監(jiān)測(cè)，如每2m深需設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則可沿高度方向依次設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，在將每節(jié)支撐鋼管依次連接好之后，在環(huán)形儲(chǔ)液罐中灌入適量液體并將儲(chǔ)液罐的位置調(diào)整至定位環(huán)處，并將整個(gè)裝置逐漸放入鉆好的孔中，優(yōu)選的，所述液體采用防凍液并添加少量油的混合液，以使其在液體表面能夠形成油膜防止蒸發(fā)，防止由于溫度引起的體積變化所造成的檢測(cè)誤差。進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，在連接支撐鋼管前，預(yù)先將置于其內(nèi)的壓力變送器、通訊線纜、通氣管安裝好并注意密封防止泥沙進(jìn)入；壓力變送器安裝到位后，其通過通訊線纜接入數(shù)據(jù)采集模塊，并將數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊等固定安裝于支撐鋼管頂部。

步驟3、通過所述自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集各壓力檢測(cè)元件所檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)并通過與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)通信模塊將所采集到的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，隨后由上位機(jī)完成對(duì)待測(cè)填筑土層沉降數(shù)據(jù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

同時(shí)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理為：如圖5所示，其中，a1表示未發(fā)生沉降時(shí)環(huán)形儲(chǔ)液罐的位置，a2表示發(fā)生沉降時(shí)環(huán)形儲(chǔ)液罐的位置，兩者間的位置高差為Δh，Δh也稱為土體沉降量，b表示支撐鋼管，c表示壓力變送器，d表示穩(wěn)固土層，具體的，由于環(huán)形儲(chǔ)液罐周圍的土體沉降會(huì)引起環(huán)形儲(chǔ)液罐隨之產(chǎn)生沉降，其內(nèi)部液面也隨之降低，從而使得壓力變送器與環(huán)形儲(chǔ)液罐液面的液位高差減?。灰何桓卟顪p小則壓力變送器測(cè)到的液體壓力減小這個(gè)減小的量即為液面(儲(chǔ)液罐)下降的高度引起的，因此測(cè)得的壓力減小的量對(duì)應(yīng)的高差即為周圍土體的沉降量，具體的，液位壓力變化轉(zhuǎn)為對(duì)應(yīng)下降的高差時(shí)：假設(shè)使用的液體的密度為ρ，h為液位高度，則液體產(chǎn)生的壓力為p＝ρgh，當(dāng)土體沉降量為Δh，則壓力變送器測(cè)得的壓力減少值為Δp＝ρgΔh，故而當(dāng)測(cè)出壓力變化時(shí)，即可知周圍土體的具體沉降量。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。