[发明专利]一种用于冻土和膨胀土地区的GPS监测墩及其施工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种GPS监测墩及其施工工艺，属于地表位移监测技术领域。

背景技术

地表位移监测属于滑坡监测中非常重要的一个部分，GPS地表位移监测广泛应用于重要滑坡的专业监测和群测群防，在防灾减灾上功不可没。目前广泛应用的GPS监测墩内部以钢筋做支架、由混凝土现浇而成，为减少地表植被对信号的干扰，墩体需要有足够的高度，随之需要浇筑较大方量的混凝土，其工程量很大；位于冻土和膨胀土地区的GPS监测墩，其监测数据和监测墩的稳定性，受地表冻胀和膨胀土体的干缩湿胀的影响很大，难以满足越来越高的监测精度和监测持久性的科研要求。

山区的混凝土施工是一个难题，所有水泥、砂石、水等都是肩扛人抬，使用大方量的混凝土会造成GPS监测墩的成本高居不下；同时浇筑的混凝土方量较大，会造成地表固结沉降，影响监测数据；而一般GPS监测墩仅仅位于地表，北方地区地表土体的冻胀和膨胀土地区的湿胀干缩会严重影响GPS的监测数据；处于陡地形的监测墩，因其埋深浅，其自身稳定性差，监测墩容易产生滑动破坏和倾倒破坏，严重影响了监测数据的持续性；为美观需要夹模等工序，而每个墩体高度可能不一致，导致模板通用性不强。因此，采用大方量的混凝土GPS监测墩，不仅造价高，墩体稳定性差，而且受气候环境影响大，无法满足精确的、持久的地表位移监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种结构简单、成本低、施工方便、精度高、耐久性好的适用于冻土和膨胀土地区的GPS监测墩及其施工工艺。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种用于冻土和膨胀土地区的GPS监测墩，包括墩基础、保温隔水层、墩柱和用于安装静态GPS的GPS底座，墩基础埋设于地表下，墩柱竖直安装于墩基础中并且墩柱上端突出于地表，保温隔水层水平安装于墩柱上，GPS底座安装于墩柱顶端；所述墩基础由混凝土浇注而成，其埋深不小于0.5m；所述墩柱为内部充填钢筋混凝土的筑砼塑料管。

墩基础的纵截面为等腰梯形，墩基础埋深为0.5m～0.8m，高度不小于0.5m。

所述保温隔水层由保温层和位于保温层上方的隔水层构成，保温隔水层的上表面为圆锥面。

所述保温层为石灰和焦渣按石灰：焦渣＝1:3～1：4质量比混合而成的混合物，隔水层为塑料薄膜，保温层的上表面为圆锥面。

所述墩柱的外表面上包裹有锡箔纸或保温泡沫塑料。

墩柱固定于墩基础中的部分的表面为凿毛面，墩柱在墩基础中的固定深度为墩基础高度的0.6～0.9倍。

所述墩基础上方设有回填土层，保温隔水层位于回填土层中，回填土层的上表面为圆锥面、上表面的边缘与地表齐平。

本发明还对应提供了上述GPS监测墩的施工工艺，包括如下步骤：

(1)开挖基坑并对基坑底部进行扩底，清理基坑底部浮土随后立即进行混凝土浇筑，将混凝土振捣密实施工墩基础，墩基础的高度小于基坑深度；

(2)将塑料管竖直放置于基坑中央并且下端插入墩基础中，在塑料管中放入3～4根捆扎固定的钢筋骨架，随后向塑料管中浇筑混凝土并振捣密实施工墩柱；

(3)待墩柱的混凝土凝固后在墩柱顶端放置用于安装静态GPS的GPS底座，通过水泥砂浆固定GPS底座确保GPS底座处于水平状态；

(4)待墩基础的混凝土凝固后回填基坑剩余空间并铺设保温隔水层。

步骤(2)中塑料管放置前对其下端进行凿毛处理，随后将塑料管竖直放置于基坑中央并且凿毛处理的部分插入墩基础中。

步骤(4)中回填基坑剩余空间并铺设保温隔水层的具体内容为，回填基坑剩余空间的0.3～0.6倍深度并夯实，在夯实的平面上向基坑坑壁四周扩孔，扩孔高度和深度均为5cm～15cm，在夯实的平面上以及扩孔中填充按石灰：焦渣＝1:3～1：4质量比混合而成的保温层，然后在保温层表面铺设1～2层塑料薄膜作为隔水层，隔水层铺设完成后密封塑料薄膜与基坑以及塑料薄膜与墩柱之间的缝隙，密封完毕后回填基坑剩余空间的余下深度，夯实回填土并确保回填土上表面突出于地表呈圆锥形。