低温储罐的沉降观测装置及其方法

技术领域

本发明涉及低温容器技术领域，特别涉及一种低温储罐的沉降观测装置及其方法。

背景技术

在大型低温储罐中，由于储罐储存的物质温度较低，为避免储罐内低温介质及土壤冻胀循环对地基产生巨大破坏力，通常会采用高桩承台基础。储罐内储存的物质多为危险化学品，考虑其储存要求以及其与罐体本身重量均较大，通常需要严格控制高桩承台基础的不均匀沉降及倾斜，以免引发罐体倾斜、破裂泄漏、罐体变形卡盘等安全和环保事故。

目前，有关大型低温储罐高桩承台的沉降与倾斜检测方法为：沿承台上表面边缘均布水平仪检测点以测量承台外缘的沉降与倾斜，承台内部沿两个垂直方向分别水平埋设测斜仪输送管，以测量承台内部区域的沉降与倾斜。

由于该方法需要在承台的中部埋设测斜仪输送管，在混凝土浇筑时易引发测斜仪输送管的移位，导致测量发生误差。并且在设计与施工时需要考虑承台内部管道的避让，使得施工与测量操作均较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温储罐的沉降观测装置，在确保测量精度的同时可以使检测方法更为简便、快速。

本发明的目的在于还提供一种低温储罐的沉降观测方法，基于上述的沉降观测装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低温储罐的沉降观测装置，该储罐包括承台和立式固定在所述承台上的用以储存低温液体的罐体本体，所述承台的下方设有多根插入并固定在地面上的基桩；所述沉降观测装置包括：多个定位件；各所述定位件分别预埋在各所述基桩的外周上，所述定位件高于地面；所述定位件的一端外露并沿水平延伸，以形成能够供水平检测仪测量高度的观测点；多个所述定位件至少分为两组，每一组的定位件相对于所述承台间隔分布于同一径向方向上，两组所在的径向方向相互垂直。

根据本发明的一个方面，多个所述定位件均位于同一高度上。

根据本发明的一个方面，在同一径向方向上的多个所述定位件位于所述基桩的同一侧上。

根据本发明的一个方面，同一径向方向上的所述定位件至少设有5个。

根据本发明的一个方面，还包括一组定位件；该组的多个定位件设于所述承台最外围的基桩的外边缘上，并关于所述承台的中心呈圆周分布。

根据本发明的一个方面，位于所述承台最外围的基桩上的定位件至少设有8个。

根据本发明的一个方面，其中一所述定位件位于所述承台的中心。

根据本发明的一个方面，位于所述承台的外周缘和承台的中心之间的中间区域内的其余所述定位件关于所述中心呈对称分布。

根据本发明的一个方面，所述定位件为预埋在基桩上的调平螺栓，所述调平螺栓的螺栓头外露。

本发明还提供一种低温储罐的沉降观测方法，利用上述的沉降观测装置检测承台的沉降；所述方法包括以下步骤：通过水平检测仪对各个基桩上的观测点进行测量，得到各观测点相对于水平仪基准点的高度；将测量得到的高度与初始测量的高度进行对比而计算出高度差值，并以此判断承台是否沉降与倾斜。

根据本发明的一个方面，在判断承台是否沉降与倾斜的步骤中包括：将同一径向方向上的每个观测点上计算得到的高度差值进行数值大小的对比，根据不同位置上的观测点的高度差值的大小差异，确定承台在承重状态下相对于初始状态在不同区域发生在高度上的沉降变化，并根据承台的不同区域的沉降变化的大小确定承台在这该径向方向上发生倾斜。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种低温储罐的沉降观测装置至少具有如下优点和积极效果：

首先，因为基桩桩头嵌入承台内，承台的刚度较大，所以桩头与承台的沉降具有高度一致性。测出的基桩的沉降量可代表此承台上对应于基桩所在位置的沉降量。

多个定位件事先预埋在基桩的外周上，定位件的一端外露并沿水平延伸，以形成能够供水平检测仪测量高度的观测点，根据先后测量的高度数值能够得到该定位件对应所在的基桩的沉降量，即承台的沉降量。并且，定位件相对于承台在两个相互垂直的径向方向进行间隔布置，类似于十字状交叉，使得定位件的布置位置包含了承台的从外周至中心之间的大部分区域，从而扩大了承台沉降的观测范围，较大程度上地提高了观测的准确度，便于精确地确定承台在不同承载区域的沉降和倾斜的情况。承台作为承载储罐的主要部件，上述沉降观测装置仅是布置在基桩上，无需在承台上布置观测仪器，对于承台的施工无需增加负担，有效缩短施工周期。

本发明还提供一种低温储罐的沉降观测方法，包括通过水平检测仪检测得到各个基桩上的高度、确定测量高度和初始高度之间的差值等步骤，以有效地确定承台的沉降与倾斜状态。上述方法在确保测量精度的同时可以使检测方法更为简便、快速，并且能够有效缩短施工周期，降低施工难度，节省大量费用。

附图说明

图1为本发明实施例中低温储罐的沉降观测装置的平面布置示意图。

图2为图1中的承台下方的基桩的结构示意图。

图3为本发明实施例中设于基桩上的观测点的示意图。

图4为本发明实施例中低温储罐的沉降观测方法的流程示意图。

附图标记说明如下：

1-承台、

2-罐体本体、

3-基桩、

4-定位件、41-观测点。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

以下将结合附图对本实施例提供的一种低温储罐的沉降观测装置及其方法加以说明。

请一并参照图1和图2，低温储罐主要包括承台1、立式固定在承台1上的用以储存低温液体的罐体本体2和设于承台1下方的多根基桩3。

承台1作为承载罐体本体2的主要部件，由混凝土浇筑而成，具有一定的厚度。承台1呈圆形，以与罐体的筒状外形尺寸相适配。承台1的下方设有多根插入并固定在地面上的基桩3。由基桩3支撑起承台1，使得罐体本体2离地。基桩3由钢筋混凝土灌注而成，基桩3的桩头嵌入承台1内。针对大型低温储罐，基桩3的数量可达数百根。并且，多根基桩3相对于承台1均匀分布，以均匀地分担承台1和罐体本体2的重力。

沉降观测装置包括多个定位件4。每一定位件4对应设置在一基桩3上。

请参照图3并结合图2，定位件4预埋在基桩3的上部，定位件4高于地面。定位件4的一端外露并沿水平延伸，该端可以作为一个方便观测的参照对象，以形成能够供水平检测仪测量高度的观测点41。

水平检测仪的工作原理为：水平仪的水准管内装有水平气泡，当水平仪发生倾斜时，气泡就向水平仪升高的一端移动，从而确定水平面的位置。在使用时，水平仪可以用于检测地面的水平，并通过水平仪上配置的距离测量装置，从而可以测量并显示出待检测的物品的高度。水平仪所测得的高度是相对于某一个基准点的，该基准点称为水平仪的基准点。

在检测时，将水平仪设置于观测点41处，即可直接得到该观测点41相对于水平仪的基准点的高度。

将水平仪实际测得观测点41的高度数值与初始测量的高度进行对比而计算出高度差值，该高度差值即代表了基桩3的沉降量。因为基桩3嵌入承台1内，承台1的刚度较大，所以桩头与承台1的沉降具有高度一致性。测出的基桩3的沉降量可代表此承台1上对应于基桩3所在位置的沉降量。

该初始测量高度指的是，承台浇筑完成后第一层墙体混凝土浇筑前(对于钢制储罐为承台浇筑完成后钢制罐体安装之前)，水平仪对各个基桩3上的观测点41进行测量而得到的初始高度值。在罐体施工期间、水压试验期间、储罐运行期间等从施工到测试及运行的不同阶段，在重力作用下，基桩3不可避免地会更深地陷入地面，导致承台1出现局部沉降。

如图3所示，定位件4为预埋在基桩3上的不锈钢调平螺栓，调平螺栓所在的轴线与承台1相互平行。调平螺栓的螺栓头外露，以便于观测。

多个定位件4均位于同一高度上，从而方便后续进行高度上的对照。具体在施工时，定位件4统一布置在距离承台1底面高度约400mm处。

在本实施例中，定位件4仅需预埋在基桩3上，无需在承台1上布置观测仪器，不影响承台1的施工，因此对于承台1的施工无需增加负担，降低施工难度，可以有效缩短施工周期。仅需要通过水平检测仪即可实现检测承台1的沉降和倾斜的目的，相较于传统的采用水平仪和测斜仪的检测方式，节省了成本。

请返回参照图1，多个定位件4包括两组，每一组的多个定位件4相对于承台1间隔分布于同一径向方向上，两组所在的径向方向相互垂直。

为了方便描述，其将其中一径向方向标识为A向，另一径向方向标识为B向。

在同一径向方向上的多个定位件4位于基桩3的同一侧上。具体表现为，在A方向上的所有定位件4所具有的观测点41的位置在图1中如箭头所指，均朝向同一方向。其中一定位件4位于承台1的中心。

在本实施例中，同一径向方向上的定位件4至少设有5个。实际上，由于位于承台1中心的定位件4位于两个方向上的交叉点上，因此两组的定位件4的总数量不少于9个。当然，在其他实施例中，定位件4的数量可以根据承台1的大小而具体设置。

在一实施例中，沉降观测装置还另外设置有一组定位件4，即第三组定位件4。

这组的定位件4围绕设于承台1最外围的基桩3的外边缘上，并关于承台1的中心呈圆周分布。

如图1所示，位于承台1最外围上的这一组定位件4所在的圆周方向标识为C，且定位件4的位置如箭头所指，均位于基桩3的外侧边缘上，其观测点41朝向外侧。其目的在于，可以测量出承台1外周缘是否沉降。

在一实施例中，位于承台1最外围的基桩3上的定位件4(包括在两个径向方向上的定位件4)至少设有8个。

其余定位件4，介于承台1的外周缘和承台1的中心之间的中间区域内，呈均匀分布，具体表现为，定位件4可以沿不同的径向方向间隔分布，也可以呈以承台1的中心为圆心的多组同心圆分布，也可以分为多组呈三角形分布。其目的在于，可以检测出承台1中心及其中间区域是否沉降。

上述观测点41的布置位置在两个相互垂直的径向方向上，类似于十字状交叉，使得观测点41包含了承台1的从外周、到中部，再至中心之间的大部分区域，从而扩大了承台1沉降的观测范围，较大程度上地提高了观测的准确度，便于精确地确定承台1在不同承载区域的沉降和倾斜的情况。

在本实施例中，定位件4分为两组，分别在两个垂直方向上。当然，定位件4还可以分为三组、四组或者多组，以分别位于不同的径向方向上，以尽量更多地覆盖承台1的观测范围。

请参照图4，本实施例还提供一种基于上述低温储罐的沉降观测装置实施的沉降观测方法。

沉降观测方法包括以下步骤：

S110，通过水平检测仪对各个基桩上的观测点进行测量，得到各观测点相对于水平仪基准点的高度。

水平仪所测得的高度是相对于某一个基准点的，该基准点称为水平仪的基准点。在检测时，将水平仪设置于观测点41处，即可直接得到该观测点41相对于水平仪的基准点的高度。

S130，将测量得到的高度与初始测量的高度进行对比而计算出高度差值，并以此判断承台是否沉降与倾斜。

该初始测量高度指的是，承台浇筑完成后第一层墙体混凝土浇筑前(对于钢制储罐为承台浇筑完成后钢制罐体安装之前)，水平仪对各个基桩3上的观测点41进行测量而得到的初始高度值。在罐体施工期间、水压试验期间、储罐运行期间等从施工到测试及运行的不同阶段，在重力作用下，基桩3不可避免地会更深地陷入地面，导致承台1出现局部沉降。此时，需要对观测点41再一次进行检测。

该高度差值是一个绝对值，是水平仪在同一个观测点41进行时间先后测量的两个高度数值之间的差值，代表着该观测点41所在的基桩3在上述时间段使用时产生的沉降量。通过分析各个观测点41的沉降量大小，可以获知承台1在不同承载区域内的沉降和倾斜情况。

为了使得本领域技术人员进一步了解如何判断承台1沉降和倾斜，在步骤130中，包括以下内容：

将同一径向方向上的每个观测点41上计算得到的高度差值进行数值大小的对比，根据不同位置上的观测点41的高度差值的数值差异，确定承台1在承重状态下相对于初始状态在不同区域发生在高度上的沉降变化，并根据承台1的不同区域的沉降变化的大小确定承台1在这该径向方向上发生倾斜。

比如，若位于承台1中间区域的观测点41的沉降量大于承台1外缘所在的观测点41的沉降量，即可确定承台1的中间区域的沉降情况较为严重。

若是位于承台1的在同一径向方向上的左侧的观测点41的沉降量大于承台1右侧的观测点41的沉降量，可确定承台1在该径向上向左倾斜。

本方法不需要在承台1内设置测斜仪输送管即可获得承台1中间区域的沉降量，从而可判断承台1是否发生倾斜。测量方法更为简便、快速。并且能够有效缩短施工周期，降低施工难度。

水平仪通过数据传输线与运算控制器相连，从而将检测结果通过数据传输线输送到运算控制器，供运算控制器进行运算和判断。

运算控制器收到水平仪的检测结果后，可以计算各水平仪检测点的高度相对于以前是否发生了变化，是否与其他水平仪检测点的高度相同，从而判断承台1是否发生沉降与倾斜。

综上所述，本发明提供的一种低温储罐的沉降观测装置至少具有如下优点和积极效果：

多个定位件4事先预埋在基桩3的外周上，定位件4的一端外露并沿水平延伸，以形成能够供水平检测仪测量高度的观测点41，根据先后测量的高度数值能够得到该定位件4对应所在的基桩3的沉降量，即承台1的沉降量。并且，定位件4相对于承台1在两个相互垂直的径向方向进行间隔布置，类似于十字状交叉，使得定位件4的布置位置包含了承台1的从外周至中心之间的大部分区域，从而扩大了承台1沉降的观测范围，较大程度上地提高了观测的准确度，便于精确地确定承台1在不同承载区域的沉降和倾斜的情况。承台1作为承载储罐的主要部件，上述沉降观测装置仅是布置在基桩3上，无需在承台1上布置观测仪器，对于承台1的施工无需增加负担，有效缩短施工周期。

本发明还提供一种低温储罐的沉降观测方法，包括通过水平检测仪检测得到各个基桩3上的高度、确定测量高度和初始高度之间的差值等步骤，以有效地确定承台1的沉降与倾斜状态。上述方法在确保测量精度的同时可以使检测方法更为简便、快速，并且能够有效缩短施工周期，降低施工难度，节省大量费用。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。