[发明专利]一种静力水准测量装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及土木建筑工程及水利工程等检测技术领域，尤其是指一种静力水准测量装置及系统。

背景技术

地基在建构筑物荷载作用下将会产生沉降，如果地基沉降悬殊，甚至超出建构筑物的允许范围，将影响建构筑物正常使用，甚至将导致路基沉陷、堤坝坍塌、影响建构筑物开裂倾斜、乃至于倒塌。对于某些坐落在刚性基岩上的建构筑物基础，因某种设计目的要求也必须进行基础的沉降变形测量。例如，在核电站核岛安全壳基础中，一般都设置了一定数量的沉降观测测点，通过上述沉降观测测点可以直接获知核电站核岛安全壳基础在安全壳压力试验期间基础变形情况，从而为安全壳的力学性能评估提供依据。

随着工业与民用建筑业的发展，各种复杂而大型的工程建构筑物日益增多。工程建构筑物的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于建筑物的地基及基础施加了一定的压力，因此必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建构筑物的安全性，需要及时验证和了解地基及基础在建构筑物荷载和地基变形的共同作用下的沉降以及沉降变化趋势，以便投产验收或提前采取有效措施防范于未然。因此，在很多土木建筑工程及水利工程中都需要设置进行地基基础沉降观测的装置。

沉降观测的种类很多，实现沉降观测的方法也各异。一般来说，可根据地基的浅深层不同分为表层沉降观测和深层沉降观测，而地基基础沉降属于上述的表层沉降。表层沉降观测方法按照观测手段的不同一般可分为：几何水准观测、静力水准观测、不动杆法观测等。深层沉降观测也有多种观测方法，例如：深标点水准仪、磁环式沉降仪、不动杆法观测等等。总体而言，不同观测方法的测试精度不尽相同，所适用的工程条件亦有差异。

静力水准测量装置是一种用于测量基础或者地基的垂直变形的装置。在现有技术中，可以使用静力水准测量装置对基础或地基的沉降及变化趋势进行观测，从而对基础或地基的力学特性进行判定。例如，根据法国核电厂《压水堆核岛土建设计与建造规程》(RCC-G1988)的要求，核电站安全壳基础必须进行沉降变形观测。因此，在进行上述沉降观测时所使用的是一种用于基础沉降测量的静力水准测量装置，以及集成了上述静力水准测量装置的测试系统。在该静力水准测量系统中，利用了连通器的原理，使得单个或多个工作点可以分别与参考点单独串联。在进行基础沉降测量时，将使用人工的方式依次通过充水并调节每个工作点的水位，从而实现单个工作点相对于参考点的高程变化测量。而且，在对下一个工作点进行测量之前，还应对上一轮测量系统中的水进行排空操作后，才能对下一个工作点重复上述的充水、调节水位等操作。上述静力水准测量系统中对各个工作点的水位的判定是通过高低电极的方法来实现的，并通过静力水准测量系统中的参考点测量装置来实现测量，参考点测量装置是使用电磁传感器来测量参考水位(即工作点水位)，不同测量阶段测量结果之差即水位变化情况，也正直接反映基础沉降情况。

图1(a)为现有技术中传统的静力水准测量系统的示意图，图1(b)为图1(a)中参考水准盒和工作水准盒的连接关系简单示意图。如图1(a)和(b)所示，现有技术中传统的静力水准测量系统主要包括：一个参考水准盒101、预埋在待测地基/基础中的多个工作水准盒102、进水箱103、出水箱104、分水器105和总气流管106。

其中，每个工作水准盒102都设置在一个工作水准点处，而参考水准盒101则设置于参考水准点处。例如，在核电站的静力水准测量装置及测试系统中，一般都将预先设置多个工作水准点盒102(譬如，M310原型堆中设置了13个工作水准盒，而非原型堆中设置了9个工作水准盒，EPR原型堆中设置了17个工作水准盒)和一个公用的参考水准盒102。

设置于所述参考水准盒101底部的供排水管1011可通过阀门与所述分水器105连通，设置于所述参考水准盒101上部的气流管可与所述总气流管106连通；设置于所述工作水准盒102底部的供排水管1021可通过阀门与所述分水器105连通，设置于所述工作水准盒102上部的气流管可与所述总气流管106连通；所述进水箱103，依次通过柱塞泵109和进水阀门与所述分水器105连接；所述出水箱104，通过出水阀门与所述分水器105连接。