单孔多点孔隙水压力计预埋固定装置及其埋设方法，装置包括固定构件、连接构件和器皿，特征是固定构件由若干挂杆组成；每个挂杆上设有透气孔；两端设有丝扣及套筒；一侧设有导向滑槽；连接构件由连接板和托板组成；托板上设置透气孔；连接板一侧插入导向滑槽内；另一侧固定环箍；环箍中安装孔隙水压力计；在所述托板上设有浸泡孔隙水压力计测头的盛水器皿，该盛水器皿的顶部设有引线孔；在所述孔隙水压力计引线上，设有提拉线；各孔隙水压力计的信号电缆，向上引出到监测孔外。本发明专利技术解决了单孔多点方式中孔隙水压力计易偏移的问题，扩展了应用范围，具有设备埋设时间短、施工成本少、施工难度低和监测精度高、长期监测数据可靠等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程原位观测中孔隙水压力测试领域，特别涉及在开敞式无掩护水域的复杂多变环境下防波堤及基础结构变形与稳定性的监测，可用于单孔多点孔隙水压力计的同步式安装及监测数据精度的提高。
技术介绍
随着我国经济地位在全球化生产大发展的不断提升，同时满足国家发展战略的调整和对港口容量大幅度提升的要求，近年来我国港口建设朝着大型化、深水化的格局发展。但我国沿海深水区域存在大量的物理力学指标很差的深厚软泥土层，且在施工周期较短的条件下和基于节约投资的角度，许多大型港口的建设采用了适应当地建设环境的新式防波堤施工工艺或新型防波堤结构。鉴于开敞式无掩护水域的施工复杂性，尤其监测随着抛石量的加大和堤身不断地升高引起深厚软泥土层内孔隙水压力的变化，对于评价新式施工工艺的可行性和防波堤的稳定性至关重要，因此孔隙水压力计的安装埋设方法及长期监测数据的精确性是否科学合理为判断防波堤抛石施工处于受控状态提供参考依据就显得极其关键。目前孔隙水压力计的安装埋设主要有单孔单点或单孔多点方式。由于单孔单点方式的监测数据较为精确，监测工程往往采用此种方式。对于单孔多点方式，因难以保证监测工程的工作质量，所以较少采用。通过对已有监测工程的归纳总结，传统埋设方式的不足之处主要表现为以下三个方面: (I)单孔单点埋设方式的施工耗时较长、施工成本较大。为了判断抛石施工对深厚软泥土层的影响，根据设计要求沿深度方向每隔3~5m需埋设一支孔隙水压力计，一组监测单元需要埋设4支或5支，相应的钻孔数量也达到4个或5个，因此埋设一组监测单元需要较长的施工时间。尤其在已部分填筑的防波堤上钻孔，则更需要大量的施工时间。对于开阔无掩护的施工水域受风浪影响较大，存在有效施工作业天数较少的不利因素，因此若采用单孔单点方式可能会延迟整个防波堤工程的监测工期，降低监测工作效率。同样为了满足设计要求，钻孔数量越多所引起的施工成本也就越大，也不利于节约项目成本。(2)单孔单点方式的长期监测稳定性较差。多数工程需要长期的监测作业，尤其大型工程的监测周期更长。整个监测过程中外界的不利因素复杂多变，对于单孔单点方式一旦孔隙水压力计遭受损坏则整个观测孔报废，较难采取有效的补救措施，无法保证监测作业的连续性和监测数据的长期稳定性。对于已完工的项目，若重新钻孔埋设意味着施工难度的加大、施工耗时的加长和项目成本的增加。(3)单孔多点方式所得监测数据的精准性较差。为了节约项目成本可采用单孔多点方式，基于分步埋设流程利用回填材料隔开各孔隙水压力计。但埋设、封孔、提拔套管及土层变形等过程均有可能造成相邻孔隙水压力计偏移设计要求的埋设高程，埋设完毕后难以调整。随着监测时间的推移，尤其土层变形对孔隙水压力计埋设位置的影响最大。由于土体在上覆荷载和自重作用下会逐步固结，极易造成相邻孔隙水压力计偏离设计高程，因此所得监测数据难以真实反映不同深度的土层内孔隙水压力的变化，存在准确性较差、精度较低等不足，从而难以全面评价防波堤施工过程的稳定性和安全性。因此，开发一种对于扩展单孔多点方式的工程应用范围，提高监测数据的精确性，且全面评价新式施工工艺的可行性和防波堤的稳定性十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决单孔多点方式中相邻孔隙水压力计易偏离设计高程的问题，而提出一种，精确控制相邻孔隙水压力计的埋设深度，提高监测水平。本专利技术达到上述目的的技术方案是:一种单孔多点孔隙水压力计预埋固定装置，包括有固定构件、连接构件和器皿，其特征在于， 所述的固定构件由若干个挂杆组成；每个挂杆上，沿深度方向设有若干个透气孔?’每个挂杆的两端设有丝扣及套筒，用以连接相邻的挂杆；各个挂杆上下相连组成的固定构件的长度大于设计要求中埋设深度最长尺寸；在埋设过程中，该固定构件设置在套管中；每个挂杆的一侧设有一段导向滑槽； 所述的连接构件由连接板和托板组成；该托板焊接于连接板的底部，固定成“倒T型”的连接构件，在托板上同样设置透气孔；所述连接板的一侧插入所述导向滑槽内；所述连接板的另一侧设有两个穿孔；在该穿孔处固定有由刚性板材构成的环箍；在该环箍中安装孔隙水压力计；在所述托板上设有浸泡孔隙水压力计测头的盛水器皿，该盛水器皿的顶部设有引线孔；在所述孔隙水压力计引线上，设有提拉线(建议采用提拉铁丝)；各孔隙水压力计的信号电缆，向上引出到监测孔外。所述的挂杆可以由镀锌钢管加工制成。所述透气孔的直径约为3~4_ ;沿深度方向不规则布置，起到透水的作用； 所述套筒与挂杆由丝扣连接，丝扣接头长度约6.0cm，套筒内径尺寸与挂杆的丝扣外围尺寸一致； 所述导向滑槽的长度约为挂杆长度的2/3 ; 所述环箍可以用I?2_厚薄钢板制成，该环箍的形状与孔隙水压力计外围的形状一致，其内部大小等于或略大于其中孔隙水压力计的外围尺寸； 所述环箍在连接板穿孔处的固定方式可以是:两端接头处钻出螺孔并可用螺丝固定； 所述盛水器皿设有由PVC材料制成，呈碗状。完成本申请第二个专利技术任务的技术方案是，上述单孔多点孔隙水压力计预埋固定装置埋设方法，预埋固定装置需要在孔隙水压力计埋设前组装，其特征在于，步骤如下: 1)在水桶中组装孔隙水压力计的测头部分，并装入塑料袋用绳子系紧； 2)利用丝扣和套筒将各挂杆连接成固定构件； 3)依据设计要求的埋设深度和一组监测单元的数量，采用双面焊接的方式依次将各连接构件固定于固定构件的一侧； 4)利用环箍透过穿孔将一组孔隙水压力计连同塑料袋依次绑扎于各连接板上，其电缆线整理成一股，沿深度方向每隔一段采用钢丝将电缆线绑扎在固定构件上； 5)根据设计要求，采用GPS对孔隙水压力计的埋设位置进行定位； 6)待定位完成后，钻孔并下套管；钻孔达到设计要求的最低端埋设深度后，将钻杆拔出，准备孔隙水压力计的埋设； 7)顺着套管的管壁将预埋固定装置垂直放入；在每个连接板进入孔口时将装满水的器皿放置于托板之上，顶部引线孔用铁丝牵住； 8)在器皿中除去包扎在测头部分的塑料袋，确保测头部分仍处于满水状态；重复步骤7~步骤8，直至一组监测单元的测头部分均处于各器皿之中； 9)预埋固定装置到达孔内水位以下时，将铁丝上提直至将盛水器皿提出孔外； 10)待预埋固定装置深入到设计埋设高程，并确认各孔隙水压力计工作正常后，将套管慢慢上提；随着套管慢慢的往上移动，便可向孔内投放泥球封孔；孔中的电缆应放松弛，埋设过程中要防止损坏电缆。所述“在水桶中组装孔隙水压力计的测头部分”，其测头部分的透水石需要在热水煮，排出透水石中孔隙所含杂质，在水桶中组装可避免气体进入测头部分。所述“连接构件固定于固定构件的一侧”，其连接板没有穿孔的一侧插入导向滑槽，根据设计要求的埋设高程焊接连接构件。所述“确保测头部分仍处于满水状态”，其器皿的满水状态可避免安装过程中气体进入测头部分。换言之，本专利技术的结构是:预埋固定装置包括固定构件、连接构件和器皿。用长度为2m~3m的六分镀锌钢管作为挂杆，其两端的2~3cm部分加工成丝扣。各挂杆通过丝扣套筒组装成固定构件，使其长度大于一组孔隙水压力计监测单元的埋设长度。用厚薄钢板作为连接板和托板，采用焊接方式组装成“倒T型”连接构件。连接板的一侧插入导向滑槽，一方面可任意调整孔隙水压力计的埋设位置，另一方面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单孔多点孔隙水压力计预埋固定装置，包括有固定构件、连接构件和器皿，其特征在于，所述的固定构件由若干个挂杆组成；每个挂杆上，沿深度方向设有若干个透气孔；每个挂杆的两端设有丝扣及套筒，用以连接相邻的挂杆；各个挂杆上下相连组成的固定构件的长度大于设计要求中埋设深度最长尺寸；在埋设过程中，该固定构件设置在套管中；每个挂杆的一侧设有一段导向滑槽；所述的连接构件由连接板和托板组成；该托板焊接于连接板的底部，固定成“倒T型”的连接构件，在托板上设置透气孔；所述连接板的一侧插入所述导向滑槽内；所述连接板的另一侧设有两个穿孔；在该穿孔处固定有由刚性板材构成的环箍；在该环箍中安装孔隙水压力计；在所述托板上设有浸泡孔隙水压力计测头的盛水器皿，该盛水器皿的顶部设有引线孔；在所述孔隙水压力计引线上，设有提拉线；各孔隙水压力计的信号电缆，向上引出到监测孔外。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，张秀勇，蔡正银，徐锴，焦志斌，方绪顺，刘守华，刘锐，贾效亮，王海龙，李禄禄，王恒亮，张之帅，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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