[发明专利]一种地面沉降变形监测装置及其施工方法

说明书

本发明公开一种地面沉降变形监测装置及其施工方法，包括标杆、水位监测机构、导正机构、水位遥测机构；标杆伸入待监测位置的深井内，标杆伸出深井所在地面的上部设置有支架，支架的顶部设置有导正机构，导正机构通过绳索与标杆顶部的标头相连；标杆的外周向设置有套管，标杆与套管之间预留间隙；套管的底部设置有同径的花管，且套管与花管之间通过止水机构连接，水位遥测机构包括检测感应头，检测感应头通过绳索伸入至套管所在的空心结构内。本发明采用的标杆和套管相对独立，且采用导正机构代替扶正器，使得安装方便而且导正效果好，当地面产生沉降变形时，对标杆的偏向无影响，提高了标杆的观测精准度。

技术领域

本发明属于地面沉降监测装置领域，具体涉及一种地面沉降变形监测装置及其施工方法。

背景技术

矿业开采后，其开采地区的地下为空心，导致岩层的沉降，影响周边区域的安全，为更准确测定地面沉降量，需建立基岩标，主要是通过施工钻孔穿过覆盖层埋设在稳定基岩上的标杆直通地面，经过保护处理作为相对稳定的基岩水准点来观测地表不均匀沉降。目前，基岩标广泛应用在住建、水利、轨道交通以及桥梁建设等方面，取得了较好的效果。安徽两淮矿区均被第三、第四系巨厚松散层覆盖，松散层厚度70～500m，平均厚度约300m。随着开采年限及开采强度的增加，‘底含’不断向矿坑补给，地面沉降及井筒变形观测难度不断增加，传统的基岩标施工工艺及结构很难满足两淮矿区井筒变形、沉降观测需要。

如图1所示，为现有传统的基岩标测定结构，主要部件包括标杆61、扶正器62、保护管63、套管底托盘64，所述标杆61置于待监测位置的深井部位，并在标杆的侧壁设置有若干组扶正器62，所述保护管63套接在标杆61的外部，并且所述扶正器62的端部与所述保护管63内壁贴合支撑，并在所述保护管63外壁与深井之间的间隙间填充水泥浆浇筑，并且保护管63的中部为渗水601，在渗水601的顶部覆盖有重柴油602，所述标杆61顶部的标头611伸出深井所在的地面。

上述现有的基岩标存在以下缺陷；

(1)传统基岩标标杆埋设较浅，一般二、三级宝塔结构能满足要求，但对覆岩厚度大，标杆埋设深造成标杆自重大，即使使用扶正器也会使标杆自重绕曲变形，对标底承载要求高。

(2)基岩标埋设到位后，一般情况下采用水泥浆将标杆和完整基岩固为一体，这样对注浆量和注浆工艺要求较高，控制难度大，主要体现在注浆量小的话，标杆和完整基岩不能完全固结，量大的话可能造成保护管、标杆和基岩固为一体，观测效果不佳。

(3)标杆采用扶正器和套管接触融为一体，如果地面沉降会导致标杆和套管同步变形，影响观测精度。

(4)矿井长期开采，含水层向矿坑补给或者目的含水层过度开采等因素，造成地面沉降或井筒变形的观测较困难，因此，需要同步观测含水层水位动态的情况下，传统基岩标无法满足需要，或者需要同时施工基岩标和水文观测孔，投入工程量及费用较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种地面沉降变形监测装置及其施工方法，解决了现有技术中存在的以上缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种地面沉降变形监测装置，包括标杆、水位监测机构、导正机构、水位遥测机构；所述标杆伸入待监测位置的深井内，所述标杆伸出深井所在地面的上部设置有支架，所述支架的顶部设置有导正机构，所述导正机构通过绳索与所述标杆顶部的标头相连；

所述标杆的外周向设置有套管，所述标杆与所述套管之间预留间隙；所述套管的底部设置有同径的花管，且所述套管与所述花管之间通过止水机构连接；

所述水位遥测机构包括检测感应头，所述检测感应头通过绳索伸入至所述套管所在的空心结构内。

进一步的，所述标杆的中部为空心结构，并在标杆的空心结构内灌注隔离剂；所述隔离剂为重柴油。