專利名稱：一種船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土木建筑物變形的監(jiān)測方法，尤其涉及一種船間間室墻變形監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，屬于土木工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
船閘閘室墻是船閘工程的重要組成部分，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個船閘工程的成敗。間室墻高度一般至少達十幾米，墻身本身存在一定的撓度，施工不當會產(chǎn)生局部彎曲變形，其次墻身基礎(chǔ)前后趾壓力不均勻，造成地基土壓縮量的不同對墻身沉降也產(chǎn)生一定影響，此外船間間室長度較長，各間室墻施工段之間由于墻后土壓力、基底土層、 施工順序等差異，將導(dǎo)致變形差異。為了掌握船間實際施工質(zhì)量，為施工提供理論預(yù)留沉降量，使建成后間室墻體的變形在檢驗評定標準允許偏差范圍內(nèi)，保證各段間室墻以及閘室墻與船閘其它結(jié)構(gòu)之間平順連接，需要對閘室墻進行大量的施工期與運營期監(jiān)測工作。間室墻施工是一項復(fù)雜的工程，工作量大，墻體各部分需分階段施工，施工期長， 特別是閘室墻后的填土隨著施工的進行會逐步增高，覆蓋原先的觀測點，因此必須不斷提高觀測點高度，才能使監(jiān)測連續(xù)進行。其次船間施工，使得周邊有些區(qū)域不斷被開挖和回填，使沉降和位移測量須不斷改變監(jiān)測路線。此外由于開挖形成邊坡，高程產(chǎn)生突然變化， 也增加了監(jiān)測的難度。當船閘施工運營后，閘室內(nèi)由于注水對閘室墻施加水壓力，此時墻后回填土逐漸固結(jié)對墻產(chǎn)生土壓力，使得閘室墻產(chǎn)生變形，因此對閘室墻進行運營期監(jiān)測，對于掌握運營期變形資料，為以后船閘設(shè)計，提供一定幫助有重要意義。間室墻各部分變形，船間《水運工程質(zhì)量檢驗標準》(JTS257-2008)中嚴格規(guī)定了船閘主體工程整體允許偏差以及間墻允許偏差，船間間室墻測量是一項長期系統(tǒng)的工作， 難度大，精度要求高，至今尚未形成系統(tǒng)長期監(jiān)測間室墻變形的方法，國內(nèi)外對船間間室墻監(jiān)測主要存在如下問題
1、由于施工期開挖、回填以及閘室墻各部分分段施工等原因，迫使施工開始階段設(shè)置的監(jiān)測點使用一段時間后被廢棄，監(jiān)測點經(jīng)常被迫重新設(shè)置或者監(jiān)測路線該徑，使得監(jiān)測資料缺乏連貫性。2、施工期的的監(jiān)測點，到運營期后由于閘室內(nèi)注水以及閘室墻后填土等原因，不能被繼續(xù)使用，使得施工期和運營期的監(jiān)測資料相對獨立。3、雖然目前對于閘室墻沉降采用水準測量的方法，但是各部位測點布置大都很隨意，沒有考慮相互之間的配合使用，不能全面監(jiān)測間室墻沉降。4、對于閘室墻位移和局部變形監(jiān)測，國內(nèi)外還沒有出現(xiàn)相對固定的裝置及方法來系統(tǒng)監(jiān)測閘室墻變形。根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)行國家《工程測量規(guī)范》、《建筑物變形測量規(guī)程》及交通部《水運工程測量規(guī)范》中對變形觀測的各項規(guī)定，急需一種能長期、系統(tǒng)、精確的監(jiān)測船間閘室墻變形的裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種能長期、系統(tǒng)、精確監(jiān)測船間間室墻施工期和運營期沉降、位移以及間室墻局部變形的船間間室墻變形監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種船間間室墻變形監(jiān)測裝置，該裝置包括，離船間一側(cè)一定距離預(yù)先設(shè)置的測量基準點；分別設(shè)置在船閘閘室墻前趾底板及閘室墻頂端的多個沉降觀測點，所述船閘閘室墻前趾底板表面的沉降觀測點與間室墻頂端的沉降觀測點在垂直方向上一一對稱分布；垂直埋設(shè)于間室墻后趾底板內(nèi)的多個金屬管柱，該金屬管柱由隨墻后回填土的施工而逐個連接的多個相同的金屬管構(gòu)成，且金屬管柱的上端始終保持露出回填土的表面；垂直埋設(shè)于閘室墻混凝土內(nèi)且上端外露于間室墻頂端的多個測斜管，該測斜管由隨間墻施工高度增加而逐個連接的多個相同的柔性管構(gòu)成；以及設(shè)置于閘室墻頂端的多個位移觀測點。一種船間間室墻變形監(jiān)測的方法，包括前趾沉降監(jiān)測、后趾沉降監(jiān)測、船間間室墻局部彎曲變形監(jiān)測以及船閘軸線方向的相對位移的監(jiān)測，其中，
前趾沉降監(jiān)測按照以下方法在施工期間室未放水時，以所述測量基準點為基準，通過二等水準測量，監(jiān)測前趾底板表面所設(shè)沉降觀測點的高程變化；在運營期間室放水，前趾底板表面所設(shè)沉降觀測點淹沒時，使用間室墻頂端的沉降觀測點代替前趾底板測點繼續(xù)監(jiān)測閘室墻前趾沉降；
后趾沉降監(jiān)測按照以下方法隨墻后回填土的施工而在所述金屬管柱上連接新的金屬管，每次連接新的金屬管后，以所述測量基準點為基準，通過二等水準測量，測出此時金屬管柱頂端高程，當墻后回填完一層土?xí)r再次測量金屬管柱頂端高程，則前后兩次測得高程之差，即為后趾沉降量；
船閘間室墻局部彎曲變形監(jiān)測按照以下方法利用測斜儀測出間室墻內(nèi)部測斜管每段管軸線與鉛直線方向所成的傾角，從而計算出測斜管軸線的空間位置，此時閘室墻內(nèi)部測斜管軸線的空間位置變化即為船閘閘室墻的局部彎曲變形，將不同時期測量的測斜管數(shù)據(jù)進行比較，即得到船間間室墻在整個施工和運營過程中局部彎曲變形量；
船閘軸線方向的相對位移的監(jiān)測按照以下方法設(shè)定一不動點，使得該不動點與測量基準點的連線平行于船閘縱向軸線，并以該連線作為絕對坐標系X軸；將全站儀置于測量基準點處，通過全站儀測出間室墻頂端各位移觀測點和測量基準點之間連線的長度，以及X 軸與其連線之間的角度；通過前后測出的角度變化以及連線的長度，計算出船閘縱向軸線和垂直于縱向軸線方向的位移。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明的監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，能夠系統(tǒng)地監(jiān)測間室墻沉降、位移、以及間室墻局部位移，全面的掌控閘室墻變形。2、本發(fā)明通過預(yù)設(shè)監(jiān)測點，既能監(jiān)測施工期也能監(jiān)測運營期的變形，使得施工期和運營期監(jiān)測資料相互連貫。3、本發(fā)明閘室墻前趾沉降監(jiān)測，當船閘建成運營后，閘室放水前趾監(jiān)測點被淹沒， 可采用間室墻頂端對應(yīng)的監(jiān)測點繼續(xù)監(jiān)測前趾沉降。4、本發(fā)明閘室墻后趾沉降監(jiān)測，監(jiān)測點可以隨著墻后回填土的施工而升高，不必由于每次回填土后，重新設(shè)置監(jiān)測點。5、本發(fā)明所采用的通過測量角度變化來監(jiān)測閘室墻位移的方法，簡便、精確，避免了通過測量各監(jiān)測點的坐標來監(jiān)測位移。6、本發(fā)明通過閘室墻內(nèi)埋設(shè)測斜管的方法，能隨時精確監(jiān)測施工期和運營期的局部彎曲變形。


圖1為船閘閘室墻橫剖面示意圖； 圖2為船閘閘室墻縱剖面示意圖3為本發(fā)明所使用金屬管柱的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明船閘閘室墻位移監(jiān)測的原理示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明 如圖1、圖2所示，本發(fā)明的船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置包括，
離船間一側(cè)一定距離預(yù)先設(shè)置的測量基準點11 ；分別設(shè)置在船間間室墻前趾底板及閘室墻頂端的多個沉降觀測點4和6，數(shù)量均為6個，所述船閘閘室墻前趾底板表面的6個沉降觀測點4與閘室墻頂端的6個沉降觀測點6在垂直方向上一一對稱分布；垂直埋設(shè)于閘室墻后趾底板兩段扶壁8之間混凝土內(nèi)的4個金屬管柱7，該金屬管柱7由隨墻后回填土 9的施工而逐個連接的多個相同的金屬管構(gòu)成，且金屬管柱7的上端始終保持露出回填土 9，最終回填土 9回填完畢時金屬管柱7露出地表面10 ；垂直埋設(shè)于閘室墻混凝土內(nèi)且上端外露于間室墻頂端的7個測斜管5，該測斜管5由隨間墻施工高度增加而逐個連接的多個相同的柔性管構(gòu)成；設(shè)置于閘室墻頂端的多個位移觀測點，本實施方式中，為方便起見，未單獨設(shè)置，而是與閘室墻頂端的6個沉降觀測點6相互共用。本具體實施方式
中，所述測量基準點11按照以下方法設(shè)置根據(jù)船閘附近任一已知坐標的高程點，通過二等水準測量以及全站儀坐標測量引到船間一側(cè)，在船間一側(cè)確定一不受施工影響的測量點11，作為絕對參考坐標系原點以及測量的基準點，絕對參考坐標系坐標軸方向平行于船閘軸線方向。本具體實施方式
中，所述分別設(shè)置在船閘閘室墻前趾底板及閘室墻頂端的多個沉降觀測點4和6，按照以下方法設(shè)置在施工船間前趾底板及間室墻頂端時，趁混凝土沒有完全硬化，在間室墻前趾底板與頂端打入測量釘，作為沉降觀測點。本具體實施方式
中，所述垂直埋設(shè)于閘室墻后趾底板混凝土內(nèi)且一端露出的4個金屬管柱7，如附圖3所示，由多個相同的金屬管1構(gòu)成，金屬管1的長度為1. 5m，直徑為 75mm，第一個金屬管1埋設(shè)在閘室墻后趾混凝土底板內(nèi)的長度為lm，當閘室墻后回填土增高金屬管過短時，用新的金屬管1不斷接長金屬管柱7，金屬管柱7的上端始終保持露出回填土 9的表面，最終回填土 9回填完畢時金屬管柱7露出地表面10 ；金屬管1的兩端有螺絲口，通過管箍3相互連接，最上面的一個金屬管1的上端用悶頭2封閉，作為沉降監(jiān)測點。本實施方式中，所述構(gòu)成垂直埋設(shè)于閘室墻混凝土內(nèi)的多個測斜管5的柔性管為 PVC管，該PVC管的兩端帶有可相互連接的接頭，該PVC管的直徑為80mm，隨著閘墻施工高
6度增加，通過接頭接長測斜管5至間墻頂端；側(cè)斜管在綁扎間室墻鋼筋，還未澆筑時預(yù)先固定在間室墻的鋼筋上，為了防止?jié)仓炷習(xí)r水泥漿通過接頭進入測斜管5的內(nèi)部，所述 PVC管相互連接時，在接頭內(nèi)部通過萬能膠固定，并在接頭外部纏繞一層膠帶。
使用上述裝置進行船間間室墻變形監(jiān)測，包括前趾沉降監(jiān)測、后趾沉降監(jiān)測、船閘閘室墻局部彎曲變形監(jiān)測以及船閘軸線方向的相對位移的監(jiān)測，其中，
前趾沉降監(jiān)測按照以下方法在施工期間室未放水時，以所述測量基準點11為基準， 通過二等水準測量，監(jiān)測前趾底板所設(shè)沉降觀測點4的高程變化，高程變化量即為前趾沉降量；在運營期閘室放水，前趾底板表面所設(shè)沉降觀測點4淹沒時，使用閘室墻頂端的沉降觀測點6代替前趾底板測點6繼續(xù)監(jiān)測間室墻前趾沉降；
后趾沉降監(jiān)測按照以下方法隨墻后回填土的施工而在所述金屬管柱7上連接新的金屬管1，每次連接新的金屬管1后，以所述測量基準點11為基準，通過二等水準測量，測出此時金屬管柱7頂端高程，當墻后回填完一層土?xí)r，由于閘室墻后趾由于回填土壓力發(fā)生沉降，金屬管柱隨后趾底板上一起發(fā)生沉降，此時再次測量金屬管柱7頂端高程，則前后兩次測得高程之差，即為后趾沉降量；
船閘間室墻局部彎曲變形監(jiān)測按照以下方法利用測斜儀測出間室墻內(nèi)部測斜管5每段管軸線與鉛直線方向所成的傾角，從而計算出測斜管軸線的空間位置，此時閘室墻內(nèi)部測斜管5軸線的空間位置變化即為船閘閘室墻的局部彎曲變形，將不同時期測量的測斜管數(shù)據(jù)進行比較，即得到船間間室墻在整個施工和運營過程中局部彎曲變形量；
船閘軸線方向的相對位移的監(jiān)測按照以下方法如附圖4所示，設(shè)定一不動點12，不動點12距測量基準點11的距離約為50 100m，使得該不動點12與測量基準點11的連線平行于船閘縱向軸線17，并以該連線作為絕對坐標系χ軸13，則y軸14平行于船閘橫向軸線18。監(jiān)測位移時，將全站儀置于測量基準點11處，通過全站儀測出間室墻頂端各位移觀測點(在本具體實施方式
中即為6個設(shè)在閘室墻頂端的沉降觀測點6)和測量基準點11之間連線的長度16，以及χ軸與其連線之間的角度15 ；通過前后測出的角度變化以及連線的長度，計算出船閘縱向軸線17和橫向軸線18方向上的位移，具體為測量基準點11為坐標原點，不動點12在χ軸上，兩點之間角度為零。并設(shè)基準點11的X、Y坐標為X11=O, Y11=O, 則不動點12的X、Y坐標為)(12= S, Y12=O, S為點11與點12之間的距離。用全站儀測出基準點11與各位移監(jiān)測點6的水平角15，即基準點11與各位移監(jiān)測點6連線與X軸夾角(設(shè)
權(quán)利要求
1.一種船間間室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括，離船間一側(cè)一定距離預(yù)先設(shè)置的測量基準點；分別設(shè)置在船間間室墻前趾底板及間室墻頂端的多個沉降觀測點，所述船間間室墻前趾底板表面的沉降觀測點與間室墻頂端的沉降觀測點在垂直方向上一一對稱分布；垂直埋設(shè)于閘室墻后趾底板內(nèi)的多個金屬管柱，該金屬管柱由隨墻后回填土的施工而逐個連接的多個相同的金屬管構(gòu)成，且金屬管柱的上端始終保持露出回填土的表面；垂直埋設(shè)于間室墻混凝土內(nèi)且上端外露于間室墻頂端的多個測斜管，該測斜管由隨閘墻施工高度增加而逐個連接的多個相同的柔性管構(gòu)成；以及設(shè)置于間室墻頂端的多個位移觀測點。
2.如權(quán)利要求1所述船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述測量基準點按照以下方法設(shè)置根據(jù)船間附近任一已知坐標的高程點，通過二等水準測量以及全站儀坐標測量引到船閘一側(cè)，在船閘一側(cè)確定一不受施工影響的測量點，作為絕對參考坐標系原點以及測量的基準點，絕對參考坐標系坐標軸方向平行于船閘軸線方向。
3.如權(quán)利要求1所述船間間室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述分別設(shè)置在船閘閘室墻前趾底板及間室墻頂端的多個沉降觀測點按照以下方法設(shè)置在施工船間前趾底板及閘室墻頂端時，趁混凝土沒有完全硬化，在間室墻前趾底板與頂端打入測量釘，作為沉降觀測點。
4.如權(quán)利要求1所述船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述構(gòu)成垂直埋設(shè)于閘室墻后趾底板混凝土內(nèi)且一端露出的多個金屬管柱的金屬管的長度為1. 5m，直徑為75mm。
5.如權(quán)利要求1所述船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述構(gòu)成垂直埋設(shè)于閘室墻混凝土內(nèi)的多個測斜管的柔性管為PVC管，該PVC管的兩端帶有可相互連接的接頭。
6.如權(quán)利要求5所述船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述PVC管的直徑為 80mmo
7.如權(quán)利要求5所述船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述PVC管相互連接時， 在接頭內(nèi)部通過萬能膠固定，并在接頭外部纏繞一層膠帶。
8.如權(quán)利要求1所述船間間室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述設(shè)置在船間間室墻頂端的多個沉降觀測點與多個位移觀測點相互共用。
9.如權(quán)利要求1所述船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述構(gòu)成金屬管柱的金屬管的兩端有螺絲口，通過管箍相互連接，最上面的一個金屬管的上端用悶頭封閉，作為沉降監(jiān)測點。
10.使用權(quán)利要求1所述裝置進行船間間室墻變形監(jiān)測的方法，其特征在于，包括前趾沉降監(jiān)測、后趾沉降監(jiān)測、船閘閘室墻局部彎曲變形監(jiān)測以及船閘軸線方向的相對位移的監(jiān)測，其中，前趾沉降監(jiān)測按照以下方法在施工期間室未放水時，以所述測量基準點為基準，通過二等水準測量，監(jiān)測前趾底板表面所設(shè)沉降觀測點的高程變化；在運營期間室放水，前趾底板表面所設(shè)沉降觀測點淹沒時，使用間室墻頂端的沉降觀測點代替前趾底板測點繼續(xù)監(jiān)測閘室墻前趾沉降；后趾沉降監(jiān)測按照以下方法隨墻后回填土的施工而在所述金屬管柱上連接新的金屬管，每次連接新的金屬管后，以所述測量基準點為基準，通過二等水準測量，測出此時金屬管柱頂端高程，當墻后回填完一層土?xí)r再次測量金屬管柱頂端高程，則前后兩次測得高程之差，即為后趾沉降量；船閘間室墻局部彎曲變形監(jiān)測按照以下方法利用測斜儀測出間室墻內(nèi)部測斜管每段管軸線與鉛直線方向所成的傾角，從而計算出測斜管軸線的空間位置，此時閘室墻內(nèi)部測斜管軸線的空間位置變化即為船閘閘室墻的局部彎曲變形，將不同時期測量的測斜管數(shù)據(jù)進行比較，即得到船間間室墻在整個施工和運營過程中局部彎曲變形量；船閘軸線方向的相對位移的監(jiān)測按照以下方法設(shè)定一不動點，使得該不動點與測量基準點的連線平行于船閘縱向軸線，并以該連線作為絕對坐標系X軸；將全站儀置于測量基準點處，通過全站儀測出間室墻頂端各位移觀測點和測量基準點之間連線的長度，以及X 軸與其連線之間的角度；通過前后測出的角度變化以及連線的長度，計算出船閘縱向軸線和垂直于縱向軸線方向的位移。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船閘閘室墻變形監(jiān)測裝置，屬于土木工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的監(jiān)測裝置包括，預(yù)先設(shè)置的一個測量基準點；分別設(shè)置在船閘閘室墻前趾底板及閘室墻頂端的在垂直方向上一一對稱分布的多個沉降觀測點；垂直埋設(shè)于閘室墻后趾底板內(nèi)的由多個相同的金屬管構(gòu)成多個金屬管柱；垂直埋設(shè)于閘室墻混凝土內(nèi)且上端外露于閘室墻頂端的多個測斜管，該測斜管由隨閘墻施工高度增加而逐個連接的多個相同的柔性管構(gòu)成；以及設(shè)置于閘室墻頂端的多個位移觀測點。本發(fā)明還公開了使用上述裝置監(jiān)測船閘閘室墻變形的方法。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的施工和運營期監(jiān)測相互分離的弊端，實現(xiàn)了對船閘閘室墻進行長期、系統(tǒng)、精確的監(jiān)測，具有較高的工程使用價值。
文檔編號G01C5/00GK102168969SQ201110009658
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者何良德, 莊寧, 王新峰, 鄭金海, 陳達 申請人:河海大學(xué)