CN204439065U - 一种路基沉降监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种路基沉降监测***，包括在含有若干个沉降层的路基中设置的基桩，基桩由若干个对应分布在各沉降层中的基桩段上下连接构成，其中，最上端的基桩段上部延伸至路基外，且其内安装有与空气相连通的气瓶；每个基桩段中均安装带有液体的液瓶；每一沉降层中均设置有一组物位计，每组物位计均连通其所在沉降层中基桩段内的液瓶，且均连通气瓶，液瓶的安装位置高于同一沉降层中的物位计的安装位置；每组物位计均分别连接用于获取沉降数据的数据采集单元。本实用新型***采用物位计与液瓶相连，在路基沉降变形过程中实现实时精确监测，费用低、误差小；实现了路基的分层测量，适用范围广。

Description

一种路基沉降监测***

技术领域

本实用新型涉及结构工程测量技术领域，尤其是涉及一种路基沉降监测***。

背景技术

对一些重要地段、建筑物、公(铁)路路基、隧道、桥梁、大坝、滑坡等，当沉降累积达到一定程度后就会产生严重危害，因此对其的沉降监测频率、精度、时间间隔提出了更高的要求；通过对数据采集，并对数据进行分析和处理，不仅可以进行实时监测结构的健康状态，在沉降变化超过安全范围前防止人员伤亡、减少财产损失，并且还可以指导工程施工进度和提高工程质量，还可以通过研究和分析数据，对下一个工程提供科学的设计依据。现行规范规定，高层建筑物、构筑物、重要古建筑物及连续生产的矿山基建、动力设备基础、滑坡监测等均要进行变形、沉降观测。

目前的测量方法有：人工测量法、GPS测量法、剖面管测量法、单点测量法等，目前大部分工程在用人工测量法，此方法的缺点：人员配置要求高、人数不少于2个、受天气影响大、数据量少、不能及时的反应结构的健康状态等；GPS测量法的缺点：测量精度不能满足高标准工程质量的要求，不合适使用在地下工程使用，比如高铁、隧道结构体垂直差异变形的监测。剖面管测量法的缺点是：不能够进行远程自动化采集数据、采用的是人工现场采集数据、采集次数少、数据量少、受天气影响。目前存在的缺点：1、目前沉降监测技术主要以人工使用传统仪器测量为主，这种方法只能在高速公路施工期间进行测量，或者在公路运营后定期的测量。2、研究路基沉降的变形规律是一个长期的过程，需要大量的沉降数据为之支撑，如果依靠人工每天用测量仪器采集数据，其成本很高，而且准确度不高。3、当前的GPS技术监测路基沉降只能监测到地表的沉降量，不能反映高填方路堤内部不同土质沉降状况。且GPS监测技术还不够成熟，价格很贵。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术缺陷，提供一种适用于地表及地下沉降监测且测量准确度高的路基沉降监测***。

本实用新型的技术方案是：

包括在含有若干个沉降层的路基中设置的基桩，基桩由若干个对应分布在各沉降层中的基桩段上下连接构成，其中，最上端的基桩段上部延伸至路基外，且其内安装有与空气相连通的气瓶；每个基桩段中均安装带有液体的液瓶；每一沉降层中均设置有一组物位计，每组物位计均连通其所在沉降层中基桩段内的液瓶，且均连通气瓶，液瓶的安装位置高于同一沉降层中的物位计的安装位置；

每组物位计均分别连接用于获取沉降数据的数据采集单元。

所述每组物位计均包括一个基准物位计和若干个测点物位计，其中基准物位计安装在基桩的外侧上，测点物位计安装在路基中，且依次远离基桩；液瓶、基准物位计和测点物位计依次通过液管相连通，气瓶、基准物位计和测点物位计通过气管相连通。

所述每组物位计中包括三个测点物位计。

所述气瓶内安装过滤装置。

所述气瓶内放置有干燥剂。

相邻的基桩段之间夹有一块铁板，基准物位计安装在铁板上。

所述液瓶中的液体为防冻液。

所述数据采集单元包括采集器和发射器，采集器通过数据线与基准物位计和测点物位计相连，发射器与用于接收和存储数据的远程服务器相交互，远程服务器与用于实时监测的监测站相交互。

所述监测站采用计算机或手机。

所述基准物位计和测点物位计之间的液管为蛇形设置。

本实用新型相对现有技术来说，具有以下有益的技术效果：

本实用新型***采用物位计与液瓶相连，且液瓶的高度高于物位计，能够使液体充满液管，路基沉降时，液管内的压力变化引起物位计内部腔体体积变化，通过连接气瓶防止此腔体变成真空状态而影响到数据测量，从而在路基沉降变形这一缓慢的过程中实现实时精确监测，全天候自动获取沉降数据，不需要人工逐点测量，便于管理人员和技术人员做出决策，避免了人工测量，费用低、误差小；本实用新型通过将路基的沉降层分层，对应将基桩分段以及设置在各沉降层上相互独立的物位计和数据采集单元，实现了高速公路路基的分层测量，能够对地表或地下高填方路堤内部不同土质沉降状况进行监测，安装简便，实用性、抗干扰能力强，适用范围广，如可以适用于公路、铁路、地铁、桥梁等。

进一步，本实用新型通过采用基准物位计与测点物位计配合测量，使测量更准确。

进一步，本实用新型通过将液管和气管蛇形设置，可以防止液管和气管脱落，同时可以增加***的稳定性和可靠性，提高测试的灵敏度。

进一步，本实用新型通过设置过滤装置，保证了***的防水、防尘，防止了因空气中的水蒸气或其他腐蚀性气体腐蚀气管和液管，避免连接处生锈，有效防止测点物位计和基准物位计损坏，使***测量数值精确。

进一步，本实用新型通过放置干燥剂，更好地防止空气中的水蒸气进入气管，使测量数值更精确。

进一步，本实用新型通过采用防冻液作为测量介质，能够有效避免低温条件下无法测量的情况，适用范围较广。

进一步，本实用新型通过设置采集器和发射器，可以向监测站上传各层路基沉降的实时数据，通过设置远程服务器，便于其分析路基沉降情况。

附图说明

图1是本实用新型的原理框体。

图2是本实用新型的结构框体。

图3是本实用新型的结构示意图。

其中，1.采集器；2.发射器；3.数据线；4.液管；5.液瓶；6.气瓶；7.气管；8.基桩；9.基准物位计；10.测点物位计。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型包括沉降监测单元、数据采集单元、远程服务器及监测站。

其中，沉降监测单元包括物位计、基桩8、液瓶5及连接回路，基桩8竖直安装在路基内部且上端延伸至路基外，基桩8根据路基的分层进行分段设置，包括上下相连的若干个基桩段，一个基桩段位于路基的一个沉降层中，且基桩段之间通过螺栓连接，每个基桩段内均安装液瓶5，液瓶5中的液体为低挥发低热胀冷缩系数的防冻液，最上端的基桩段内安装气瓶6，气瓶6与空气相连通；路基分层根据要求而定，基桩8的分段数与路基的分层数一致。在若干层沉降面上，每一层都设置有一组物位计，每组物位计由一个基准物位计9和若干个测点物位计10构成；若干组物位计对应基桩段上下分布，每层上的物位计均连接该层中基桩段内的液瓶5，且均连接气瓶6。

基准物位计9左侧通过液管4连接液瓶5，通过气管7连接气瓶6，其上的电缆接头通过数据线3连接采集器1；第一个测点物位计10左侧通过液管4连接基准物位计9的液管接头，通过气管7连接基准物位计9的气管接头，通过数据线3连接基准物位计9的电缆接头，右侧通过液管4连接下一个测点物位计10的液管接头，通过气管7连接下一个测点物位计10的气管接头，通过数据线3连接下一个测点物位计10的电缆接头，各个物位计如此依次连接，最后一个测点物位计10只左侧连接液管4，并通过数据线3连接上一个测点物位计10的电缆接头即可。

基准物位计9和测点物位计10与液管4和气管7连接时，物位计之间的液管4和气管7走蛇形，在物位计两端尽量多留液管4和气管7的余量，这样在沉降过程中可以防止液管4和气管7脱落，同时可以增加***的稳定性和可靠性，提高测试的灵敏度，并用防水电缆锁头拧紧，基准物位计9和测点物位计10与数据线3连接时应留有一定余量，并用防水电缆锁头拧紧。该防水电缆锁头防生锈、起到锁紧数据线3、液管4的功能，具有较高的密封性和抗拉能力，保证了数据线3和液管4的抗拉能力与基准物位计9和测点物位10的防水密封性能。

最后一个测点物位10的右侧不再连接液管4，将防水电缆锁头换成密封堵头并拧紧；密封堵头有快捷和可靠的封堵方式，并具有极广的应用范围，并且安装简单、快速，保证了***所需要的密封性和可靠性。

基准物位计9和测点物位计10均通过气管7连接气瓶6，气瓶6中通入空气，气管7连接气瓶6的口部内安装过滤装置和干燥剂，液瓶5的安装位置高于基准物位计9和测点物位计10的水平位置，以保证液体充满液管4；且基准物位计9安装在基桩8一侧，位于基桩8之上，基桩段连接之间夹持一块薄铁板，铁板上安装基准物位计9；以保持其基准作用；所述数据采集单元与基准物位计9和测点物位计10相连。气瓶6内安装过滤装置，并放置有干燥剂，保证了***的防水、防尘，防止了因空气中的水蒸气或其他腐蚀性气体腐蚀气管7、液管4，使连接处生锈、使测点物位计10、基准物位计9损坏，或使***测量数值出现误差。

本实用新型中所采用的基准物位计9与测点物位计10结构完全一样，仅安装位置和所起到的功能不一样。各沉降层之间相互独立，基准物位计9、测点物位计10互不干扰。

数据采集单元包括采集器1和发射器2，采集器1通过带屏蔽的数据线3与同一沉降层上的基准物位计9和测点物位计10相连，发射器2与远程服务器相交互，远程服务器与监测站相交互，监测站采用计算机或手机，远程服务器进行数据的接收和存储，可以让监测站访问地址进行实时监控，监测站采用电脑或手机。

所有沉降层可以直接共用一个采集器1和发射器2，也可以每个沉降层采用一个采集器1和发射器2，采集器1决定采集周期，发射器2只用GPRS流量，安全精确可靠，整个***统一供电，功耗低，抗干扰能力强，安装维修简便，可实现对路基长期的监测。

本实用新型的主要工作过程及原理：

根据设计图纸和实际施工现场情况，进行确定安装填埋基桩8的位置，基桩8的位置选择要相对稳定，它的垂直沉降相对于沉降区视为零。在本实施例中，基桩8填埋在路基的左侧，将基准物位计9安装在基桩8一侧，位于基桩8之上，路基分三层，则对应三个沉降层；同一沉降层上，基准物位计9为该沉降层上离基桩8最近的一个物位计，由于基桩8的垂直沉降视为零，所以与之固定的基准物位计9垂直沉降也视为零，以保持其基准作用；基准物位计9和若干个测点物位计10相连，测点物位计10位置、个数根据设计要求，在相应的同一沉降层位置进行安装，形成该沉降层中对应的一组物位计，本实用新型中每组物位计中采用三个测点物位计10；基准物位计9左侧通过液管4连接液瓶5，通过气管7连接气瓶6。将液瓶5安装位置高于测点物位计10的水平位置，以保证液体充满液管4。接入液瓶5后，静置5分钟，检查基准物位计9和测点物位计10是否有漏液，液面是否有下降。

测点物位计10、基准物位计9和液瓶5安装完成后，通电进行读数，查看各物位计返回数值。根据数值，对物位计高程进行调整。调试完成，采用细沙进行保护管线，厚度最少保证在100mm以上，再进行填中砂石，最后再填原土。这样，既保证了***的稳定性和可靠性，也保证了***测量的灵敏性、精确性。

基准物位计9和沉降物位计10将初始数据传给采集器1，当路基沉降层发生变化时，会引起此沉降层发生凹凸变化，从而引起各段液管4中压力的变化，该沉降层上测点物位计10将压力的数值采集并通过数据线3传输给采集器1。沉降过程中，由于液管4的压力变化会引起基准物位计9和测点物位计10内部腔体积变化，所以要连接气瓶6以防止此腔体变成真空状态而影响到数据测量。采集器1将会决定采集周期及次数，并把采集到的数据经过发射器2通过GPRS发给远程服务器，远程服务器接收并存储起来，管理员通过监测站访问地址进行数据的监测和后期查询。

本实用新型具有以下优点：

1、路基的沉降变形是一个缓慢的过程，与运营后路基上的车辆载荷、速度等因素有很大关系，本实用新型***实现了对其长期、实时监测。

2、全天候自动获取沉降数据，不需要人工逐点测量，便于管理人员和技术人员做出决策，避免了人工测量带来的高费用和较大误差。

3、实现了高速公路路基的分层测量，可以向监测中心上传各层路基沉降的实时数据。

4、***自带数据中心，便于其分析路基沉降情况。

Claims (10)

1.一种路基沉降监测***，其特征在于：包括在含有若干个沉降层的路基中设置的基桩(8)，基桩(8)由若干个对应分布在各沉降层中的基桩段上下连接构成，其中，最上端的基桩段上部延伸至路基外，且其内安装有与空气相连通的气瓶(6)；每个基桩段中均安装带有液体的液瓶(5)；每一沉降层中均设置有一组物位计，每组物位计均连通其所在沉降层中基桩段内的液瓶(5)，且均连通气瓶(6)，液瓶(5)的安装位置高于同一沉降层中的物位计的安装位置；

每组物位计均分别连接用于获取沉降数据的数据采集单元。

2.根据权利要求1所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述每组物位计均包括一个基准物位计(9)和若干个测点物位计(10)，其中基准物位计(9)安装在基桩(8)的外侧上，测点物位计(10)安装在路基中，且依次远离基桩(8)；液瓶(5)、基准物位计(9)和测点物位计(10)依次通过液管(4)相连通，气瓶(6)、基准物位计(9)和测点物位计(10)通过气管(7)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述基准物位计(9)和测点物位计(10)之间的液管(4)和气管(7)为蛇形设置。

4.根据权利要求1或2所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述每组物位计中包括三个测点物位计(10)。

5.根据权利要求1所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述气瓶(6)内安装过滤装置。

6.根据权利要求1或5所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述气瓶(6)内放置有干燥剂。

7.根据权利要求1所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：相邻的基桩段之间夹有一块铁板，基准物位计(9)安装在铁板上。

8.根据权利要求1所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述液瓶(5)中的液体为防冻液。

9.根据权利要求1所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述数据采集单元包括采集器(1)和发射器(2)，采集器(1)通过数据线(3)与基准物位计(9)和测点物位计(10)相连，发射器(2)与用于接收和存储数据的远程服务器相交互，远程服务器与用于实时监测的监测站相交互。

10.根据权利要求9所述的一种路基沉降监测***，其特征在于：所述监测站采用计算机或手机。