本發(fā)明屬于土木建筑工程技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置及其安裝方法。

背景技術(shù)：

填海區(qū)軟土的變形量和各土層的分層壓縮量是填海工程的重要指標(biāo)。但是，到目前為止，所有的沉降板只適用于陸域形成后的土體沉降變形觀測，對水下軟土在吹填過程中的變形量觀測并不適用。隨著我國建設(shè)事業(yè)的不斷向前發(fā)展，越來越多的土木建筑工程向海洋延伸并且進(jìn)入深部土層。為了使填海工程的設(shè)計計算更安全、更穩(wěn)定和更合理，減少盲目性，就必須解決深層土體的變形特性定量測定這一關(guān)鍵問題，而這些問題所有的解決方法都離不開現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的驗證和支持?，F(xiàn)有技術(shù)中，水下深部軟土的變形觀測需要在水下布置沉降板，然后進(jìn)行吹填造陸，待陸域形成后因為下層軟土的變形較大，多數(shù)沉降板已經(jīng)偏離原先的平面位置，難以定位。重新布置沉降板又無法得到在回填造陸過程中軟土層的變形量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決上述至少一個問題或缺陷，并提供后面將說明的至少一個優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置，其能夠測試填海區(qū)深部軟土在填海造陸過程中從吹填造陸開始的全過程沉降量。

本發(fā)明還有一個目的是通過在砂墊層施工完畢后，立即布置沉降板，并在放置過程用gps準(zhǔn)確測量該沉降板的平面位置和高程；待吹填形成陸域之后，使用磁力定位裝置在記錄好的沉降板平面位置附近精確定位該沉降板；最后鉆孔，安裝測量裝置，通過測量裝置頂端的高程可得到吹填造陸階段軟土層的變形量，隨填土增加將測量桿接高即可得到整個荷載施加過程中軟土的壓縮變形量。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置，包括：

沉降板，其設(shè)置有磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)；

磁力定位裝置，其探測所述磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場對所述沉降板所在的平面位置進(jìn)行定位；以及

測量裝置，其安裝在所述沉降板所在的平面位置上。

優(yōu)選的是，其中，所述沉降板由鋼板、磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和填充混凝土組成。

優(yōu)選的是，其中，所述磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)為至少一個磁力加強裝置。

優(yōu)選的是，其中，所述鋼板包括上表面鋼板、下表面鋼板和側(cè)面鋼板；所述磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)橫向或豎向排列設(shè)置在所述沉降板中，其中，沉降板中發(fā)揮重要作用的是磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和上表面鋼板，下表面鋼板和側(cè)面鋼板均可根據(jù)實際情況進(jìn)行增減。

優(yōu)選的是，其中，所述測量裝置包括：套管和已知長度的測量桿，所述套管套設(shè)在所述測量桿的外部。

優(yōu)選的是，其中，所述磁力定位裝置為高精度磁力儀。

優(yōu)選的是，其中，還包括：gps，其用于對吊裝所述沉降板的吊裝設(shè)備進(jìn)行定位。

本發(fā)明的目的還可以進(jìn)一步由填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置的安裝方法來實現(xiàn)，所述安裝方法包括：

步驟一、沉降板形成：由上下表面鋼板、側(cè)面鋼板、磁力加強裝置和填充混凝土組成形成沉降板；

步驟二、沉降板放置：將所述步驟一形成的沉降板放置在施工結(jié)束的水下砂墊層表面；

步驟三、鉆孔，安裝套管和測量桿。

優(yōu)選的是，其中，所述步驟一具體包括：首先，將下表面鋼板與側(cè)面鋼板焊接，設(shè)置模板；其次，放置、固定磁力加強裝置，澆筑填充混凝土；最后，焊接上表面鋼板與側(cè)面板。

優(yōu)選的是，其中，所述步驟二和步驟三之間還包括步驟：解開放置所述沉降板的吊裝設(shè)備之前，通過gps測得即時的平面坐標(biāo)和高程，計算所述沉降板所處位置的平面坐標(biāo)和高程，吹填形成陸域，通過高精度磁力儀定位所述步驟二中沉降板放置的平面位置，從重新定位平面位置。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、通過在陸域形成后，沉降板中磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁場被磁力定位裝置準(zhǔn)確探測到，這樣在吹填過程中即使沉降板發(fā)生位移，也可以準(zhǔn)確定位其位置，便于隨后安裝套管和測量桿的準(zhǔn)確性；

2、通過在水下砂墊層施工完成之后立刻將沉降板放置在水下砂墊層表面，通過已知形狀的安裝設(shè)備放置，在放置完成后即可得到海相淤泥在上部荷載尚未施加時的高程，既可以保證自身穩(wěn)定性，又可以得到軟土層壓縮量測量的最佳起點；

3、沉降板通過上下表面兩塊鋼板之間放置若干塊磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，兩塊鋼板間的其他空隙由填充混凝土填充，鋼板厚度應(yīng)不小于10mm，其間的磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的數(shù)量n和間距d根據(jù)沉降板的埋深確定，使其既可以被磁力定位裝置準(zhǔn)確定位，又不至于對其他施工機具產(chǎn)生不利影響；

4、通過磁場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的作用下形成一定磁場，該磁場可以在陸域形成后被磁力定位裝置明顯探測到，即使沉降板在吹填過程中其平面位置發(fā)生一定變化也可以被準(zhǔn)確定位，便于安裝套管和測量桿；

5、通過套管和已知長度的測量桿安裝完成后，通過測量已知長度的測量桿頂端的高程，即可計算得到該沉降板的高程，進(jìn)一步計算在吹填造陸階段軟土層的變形量，在隨后繼續(xù)填高過程中，測量桿隨填土表面高程的升高而隨之接高，即可監(jiān)測到整個填海造陸過程中軟土層的壓縮變形量；

6、本發(fā)明所述填海區(qū)深部沉降監(jiān)測裝置和安裝方法，可以向其他土層的沉降監(jiān)測推廣，具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中沉降板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中沉降板安裝時高程測量示意圖；

圖3為本發(fā)明的一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中砂墊層施工完成后放置沉降板的示意圖；

圖4為本發(fā)明的一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中陸域形成后重新定位沉降板的平面位置的示意圖；

圖5為本發(fā)明的一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中測量已知長度測量桿的高程得到沉降在吹填過程中的高程的示意圖；

圖6為本發(fā)明的另一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中沉降板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的另一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中沉降板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的另一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中沉降板結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中沉降板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，沉降板1包括：上表面鋼板100、下表面鋼板110，側(cè)面鋼板120、磁力加強裝置130和填充混凝土140，沉降板的制作過程為：首先將下表面鋼板100和側(cè)面鋼板120焊接并在沒有側(cè)面鋼板的兩側(cè)設(shè)置模板，然后放置、固定磁力加強裝置130并澆筑填充混凝土140，最后將上表面鋼板100與側(cè)面鋼板120焊接，形成沉降板，其中，形成的沉降板中，上下表面鋼板的厚度均為20mm，磁力加強裝置130寬度為120mm，澆注填充混凝土的高度為100mm，磁力加強裝置130的數(shù)量n和間距d根據(jù)沉降板的埋深確定，使其可以被高精度磁力儀準(zhǔn)確定位，又不至于對其他施工機具產(chǎn)生不利影響，磁力加強裝置130由數(shù)量為n間距為d的永磁鐵產(chǎn)生，n和d根據(jù)沉降板的埋深確定，n為自然數(shù)，n≥1，磁力加強裝置130還可以是其他有效提高磁力的裝置；所述上表面鋼板、下表面鋼板和側(cè)面鋼板的厚度均大于等于10mm。

當(dāng)海相淤泥上方水下砂墊層施工完成后，通過圖2所示的吊裝設(shè)備5將沉降板1放置至圖3所示的砂墊層表面，在經(jīng)潛水員探摸確認(rèn)無誤，即將解開吊鉤之前，通過gps4測得即時的平面坐標(biāo)和高程，結(jié)合吊裝設(shè)備5的幾何尺寸即可計算得到沉降板1所處位置的平面坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)。

在吹填形成陸域后，如圖4所示，通過高精度磁力儀2定位事前放置的沉降板1的平面位置，從重新定位的平面位置鉆孔，安裝測量裝置3，如圖5所示的測量裝置3中的套管300和已知長度的測量桿310，通過測量測量桿310頂端的高程，結(jié)合測量桿長度即可知道下方沉降板1的高程，進(jìn)而得到在吹填過程中海相淤泥層的壓縮變形量。隨著填土高度的繼續(xù)增加，套管300和測量桿310不斷接高，就可以得到海相淤泥層從在荷載施加全過程的壓縮變形量。

在砂墊層施工完畢后，立即布置沉降板，并在放置過程用gps準(zhǔn)確測量該沉降板的平面位置和高程；獲得軟土層變形量最佳測量起點，待吹填形成陸域之后，使用高精度磁力儀在記錄好的沉降板平面位置附近精確定位該沉降板；最后鉆孔，安裝套管和測量桿，通過測量測量桿頂端的高程可得到吹填造陸階段軟土層的變形量，隨填土增加將測桿接高即可得到整個荷載施加過程中軟土的壓縮變形量。

如圖6所示，示出了本發(fā)明另一個實施例中填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置中沉降板的結(jié)構(gòu)示意圖，其整體結(jié)構(gòu)形式與圖1中沉降板結(jié)構(gòu)類似，區(qū)別在于由于埋深較淺磁力加強裝置130數(shù)量減少，增加了鋼筋腳150，增強了沉降板在吹填造陸中抵抗發(fā)生水平位移的能力，其中，上下表面鋼板的厚度均為20mm，澆注填充混凝土的高度為100mm，磁力加強裝置130的數(shù)量n和間距d根據(jù)沉降板的埋深確定，使其可以被高精度磁力儀準(zhǔn)確定位，又不至于對其他施工機具產(chǎn)生不利影響。

如圖7所示，示出了本發(fā)明中沉降板的另一種實現(xiàn)形式，其中，沉降板包括：上表面鋼板100、磁力加強裝置130、填充混凝土140，增加了鋼筋腳150，增強了沉降板在吹填造陸中抵抗發(fā)生水平位移的能力，沉降板的制作過程為：將上表面鋼板倒置，設(shè)置模板，然后放置、固定磁力加強裝置130，設(shè)置鋼筋角150，并在其余空隙中澆筑填充混凝土140，最后拆模后形成實心沉降板，其中，形成的沉降板中，磁力加強裝置130為橫向排列設(shè)置在沉降板中，上表面鋼板的厚度均為20mm，澆注填充混凝土的高度為150mm，磁力加強裝置130的數(shù)量n和間距d根據(jù)沉降板的埋深確定，使其可以被高精度磁力儀準(zhǔn)確定位，又不至于對其他施工機具產(chǎn)生不利影響，磁力加強裝置130由數(shù)量為n間距為d的永磁鐵產(chǎn)生，n和d根據(jù)沉降板的埋深確定，n為自然數(shù)，n≥1，磁力加強裝置130還可以是其他有效提高磁力的裝置。

如圖8所示，示出了本發(fā)明中沉降板的另一種實現(xiàn)形式，其中，沉降板包括：上表面鋼板100、磁力加強裝置130、填充混凝土140，增加了鋼筋腳150，增強了沉降板在吹填造陸中抵抗發(fā)生水平位移的能力，沉降板的制作過程為：將上表面鋼板倒置，設(shè)置模板，然后放置、固定磁力加強裝置130，設(shè)置鋼筋角150，并在其余空隙中澆筑填充混凝土140，最后拆模后形成實心沉降板，其中，形成的沉降板中，磁力加強裝置130為豎向排列設(shè)置在沉降板中，上表面鋼板的厚度為20mm，澆注填充混凝土的高度為350mm，磁力加強裝置130的數(shù)量n和間距d根據(jù)沉降板的埋深確定，使其可以被高精度磁力儀準(zhǔn)確定位，又不至于對其他施工機具產(chǎn)生不利影響，磁力加強裝置130由數(shù)量為n間距為d的永磁鐵產(chǎn)生，n和d根據(jù)沉降板的埋深確定，n為自然數(shù)，n≥1，磁力加強裝置130還可以是其他有效提高磁力的裝置。

這里說明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡化本發(fā)明的說明的。對本發(fā)明的填海區(qū)深部沉降的監(jiān)測裝置的應(yīng)用、修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，包括由鋼板、磁力加強裝置和混凝土組成的沉降板，高精度磁力儀，套管及測量桿。在砂墊層施工完畢后，立即布置沉降板，并在放置過程用gps準(zhǔn)確測量該沉降板的平面位置和高程；待吹填形成陸域之后，使用高精度磁力儀在記錄好的沉降板平面位置附近精確定位該沉降板；最后鉆孔，安裝套管和測量桿，通過測量測量桿頂端的高程可得到吹填造陸階段軟土層的變形量，隨填土增加將測量桿接高即可得到整個荷載施加過程中軟土的壓縮變形量。在陸域形成后，所述沉降板中磁力加強裝置所產(chǎn)生的磁場可被高精度磁力儀準(zhǔn)確探測到，這樣在吹填過程中即使沉降板發(fā)生位移，也可以準(zhǔn)確定位其位置，便于隨后安裝套管和測量桿的準(zhǔn)確性。沉降板，在上下兩塊鋼板之間放置若干塊磁力加強裝置，兩塊鋼板間的其他空隙由填充混凝土填充。具體的，鋼板厚度應(yīng)不小于10mm，其間的磁力加強裝置的數(shù)量n和間距d根據(jù)沉降板的埋深確定，使其可以被高精度磁力儀準(zhǔn)確定位，又不至于對其他施工機具產(chǎn)生不利影響。沉降板，在水下砂墊層施工完成之后立刻放置在水下砂墊層表面，通過已知形狀的安裝設(shè)備放置，在放置完成后即可得到海相淤泥在上部荷載尚未施加時的高程，既可以保證自身穩(wěn)定性，又可以得到軟土層壓縮量測量的最佳起點。沉降板，在磁力加強裝置作用下可以形成一定磁場，該磁場可以在陸域形成后被高精度磁力儀明顯探測到，即使沉降板在吹填過程中其平面位置發(fā)生一定變化也可以被準(zhǔn)確定位，便于安裝套管和測量桿。沉降監(jiān)測裝置，套管和測量桿安裝完成后，通過測量已經(jīng)長度測量桿頂端的高程，即可計算得到該沉降板的高程，進(jìn)一步計算在吹填造陸階段軟土層的變形量。在隨后繼續(xù)填高過程中，測量桿隨填土表面高程的升高而隨之接高，即可監(jiān)測到整個填海造陸過程中軟土層的壓縮變形量。本發(fā)明所述沉降監(jiān)測裝置和安裝方法，可以向其他土層的沉降監(jiān)測推廣，具有廣泛的應(yīng)用前景。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。