[发明专利]一种直埋式回填造地沉降观测设备及沉降观测方法

说明书

本发明公开了一种直埋式回填造地沉降观测设备及沉降观测方法，包括基桩、套管、拉杆式直线位移传感器、法兰、沉降盘、电缆、数据采集传输设备；所述基桩埋入到非压缩土层；所述套管外罩在基桩和法兰之间，所述拉杆式直线位移传感器设置在套管内；所述拉杆式直线位移传感器的首部与基桩相连接、尾部与法兰相连接；所述沉降盘连接在法兰的顶部；所述沉降盘的中部和所述法兰的中部预留有空心孔；所述电缆的一端连接拉杆式直线位移传感器、另一端从法兰和沉降盘的中部预留空心孔引出与数据采集传输设备相连接。本发明稳定性好、不受施工干扰；不突出地面，不易被破坏；同时，结合自动化数据采集和传输设备，可实现任意时刻，任意频次的沉降数据采集。

技术领域

本发明涉及地面沉降观测，特别涉及一种适用于大面积回填造地地面沉降观测的仪器设备及沉降观测方法。

背景技术

司家营铁矿位于唐山市滦县境内，是我国东部地区少见的特大型铁矿，铁矿石总储量23.48亿吨，分南北两区，正在分三期开发建设。首期于2007年10月建成投产，原矿产量每年700万吨；二期于2009年投产，原矿产量每年800万吨；未来三期建成后，原矿产量每年可达3700万吨。如此大规模的矿石开采伴随着产生了大量的废弃剥岩土，这些剥岩土需运出矿区但难于处置，征用弃土场价格高昂而且破坏环境。

与此同时，在唐山南部沿海的曹妃甸地区正在进行着大规模的填海造地，当地政府规划了约300km²的沿海滩涂的造地计划，而填筑材料短缺成为这一计划的最大阻力。

2009年6月，全长15.4km的司曹铁路建成通车，该铁路初期运力2000万吨/年，远期运力4000万吨/年。司曹铁路打通了司家营铁矿与曹妃甸之间的铁路干线，开辟了一条剥岩土高效便捷的陆运通道，同步解决了司家营铁矿大规模剥岩土难以处理以及曹妃甸填海造地材料短缺的问题。这一循环经济的理念创新，节约了土地资源，减轻了环境压力，同步推动了司家营铁矿和曹妃甸的开发建设，取得了良好的经济和社会效益。

在利用剥岩土填海造地的施工过程中，为了准确计量每个项目的填筑方量，工程设计单位对剥岩土陆上回填施工进行了深入的分析和研究。研究发现，曹妃甸地区属于沿海滩涂潮间带，原状滩地表层沉积物较厚，天然空隙比较大，压缩性较强，在回填施工过程中往往会产生较明显的地面沉降。为填筑达到规划验收标高，这些沉降量成为了回填工程填筑总量里的一部分。由于回填面积巨大，这一沉降量对回填总方量的影响十分显著。

根据我国现行《疏浚与吹填工程设计规范》(JTS181-5-2012)中第10.10.6款，推荐使用的填筑沉降观测设备为沉降盘，即一个钢制圆盘上焊接一根可接高加长的测杆，(详见图1)，随着回填施工的进行不断对测杆的顶端进行水准观测，以杆顶标高的变化作为施工期地面沉降的观测数据。这一设备在以往填海造地的项目中应用广泛，但在剥岩土回填造地施工沉降观测使用中遇到了诸多问题。

1、易受干扰。由于回填施工采用的均为大型的自卸卡车、挖掘机、装载机，此类机械在施工作业时频率高，振动大，对水准观测的准确性影响很大；

2、易受破坏。由于施工采用大型机械操作，精细化程度难以保障，而且测杆突出地表，大型设备稍有磕碰就会出现沉降盘倾斜、翻倒、破坏等情况，直接导致数据无法收集；

3、数据采集困难。由于施工过程中机械设备多，往返频率快，而且工程区雨季和冬季恶劣天气较多，人工定期的水准观测往往难以保证，数据的按时采集较为困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提出一种直埋式回填造地沉降观测设备及沉降观测方法。该设备稳定性好、不受施工干扰；不突出地面，不易被破坏；同时，结合自动化数据采集和传输设备，可实现任意时刻，任意频次的沉降数据采集，不受恶劣天气影响。