CN101706270B - 一种路堤沉降测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路堤沉降测量装置，包括沉降板、钢护管和顶盖，其特征在于：钢护管为沿轴线方向有一条细缝的空心钢管，垂直立于沉降板上，在钢护管上端盖有带细缝的顶盖；所述的测量装置还包括钢卷尺和防护罩，防护罩置于钢护管顶部；钢卷尺穿过顶盖上的细缝并置于钢护管内，读数起始端连接在沉降板上，上端悬挂在防护罩内并带有水准泡；钢卷尺起始刻度所在位置到沉降板的距离等于起始刻度值。本发明还公开了应用上述装置进行路堤沉降测量的方法。本发明装置结构简单，方法操作简便，易于实现且成本较低，能准确测量路堤沉降。

Description

一种路堤沉降测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置及测量方法，特别涉及一种路堤沉降测量装置及测量方法。

背景技术

随着中国高速公路、高速铁路建设的飞速发展，出现了越来越多的高路堤。高路堤是一种柔性基础，在地基上通过分层填筑、分层碾压密实而成，一般每层填土厚度30cm。高路堤具有较大的自重，填筑后会在地基土中产生较大的附加应力，使地基土发生固结，从而产生沉降。高速公路、高速铁路对路堤沉降特别是工后沉降的要求非常高，因此需要对沉降进行长期的观测。

在本发明之前，路堤工程上使用的常规沉降观测装置是用沉降板连接沉降管，一节节接管，外面再套钢管或塑料管作为护管。塔尺架在沉降管上，利用水准仪测量沉降管管顶高程，从而得到沉降板即路堤的沉降量。

常规装置及方法在工程应用中存在以下缺点：

(1)护管一般有两种，一种是塑料管，一种是钢管，塑料管作为护管必须伸出地面，这样在实际施工过程中，特别是路堤本身就不宽的情况下，给施工车辆带来很大不便，极容易造成撞断或撞弯的情况。如果是用粗钢管做护管，可以不必伸出地面，但是必须实施标记，并且每次必须重新挖开上面填土。采用粗钢管作护管的方法不但费时费工，而且在施工过程中标记极易被掩埋，后续观测时需要重新寻找其位置，很不方便；

(2)由于护管较粗，受到的侧向土压力大，在施工过程中，由于碾压次序的影响，很容易使得两侧受土的侧向土压力不等而造成护管被挤压歪；

(3)常规方法是采用测量钢管的高程从而得到沉降板的沉降量，但是实际操作过程中，钢管往往会产生一定程度的倾斜，特别是在路堤填筑高度较大的情况下，误差会随着填筑高度的增加而增大；

(4)常规的测量方法，还有一种外面用钢护管，用顶盖盖住，上面少许填土，方便其上部行车。但是，由于没有防护罩，车辆荷载很容易直接通过钢护管直接传递给钢板，使沉降板沉降受车辆荷载的影响较大，并且由于粗钢护管的材料费高，从而造成成本较高。

(5)常规测量方法每次接管都必须测量接管前后两次数据，工作量较大，并且每次处理数据必须考虑沉降管的接管带来的高程差问题，处理数据麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路堤沉降测量装置及其测量方法，能克服上述缺陷，本发明装置结构简单，方法操作简便，易于实现且成本较低，能准确测量路堤沉降。

本发明的技术方案是：

一种路堤沉降测量装置，包括沉降板、钢护管和顶盖，其特征在于：所述的钢护管为沿轴线方向有一条细缝的空心钢管，垂直立于沉降板上，在钢护管上端盖有顶盖，所述的顶盖带有细缝；所述的测量装置还包括钢卷尺和防护罩，防护罩置于钢护管顶部；所述钢卷尺穿过顶盖上的细缝并置于钢护管内，读数起始端连接在沉降板上，上端悬挂在防护罩内并带有调整铅直的水准泡；钢卷尺起始刻度所在位置到沉降板的距离等于起始刻度值。

所述的沉降板由钢板以及固定在钢板中心的短钢柱以及连接管组成。短钢柱用来连接钢卷尺和沉降板，连接管其内径大于钢护管外径，用以立直钢护管，使其垂直于沉降板。所述的短钢柱由长方体钢柱组成，下部为长方体底座，上部为长方体连接板，连接板中心留有螺栓孔。

所述的钢护管由一段或多段空心钢管组成，空心钢管间可活动连接。本发明可采用较小直径的钢管，只需能容纳钢卷尺即可。钢护管可依填土高度，根据测量需要由多段钢管接管形成。钢管可以设计成50cm、30cm和20cm的3种长度，以组合调节接管形成的钢护管的长度。钢管间采用可拆卸的方式，即活动连接方式进行接管。在实施例中，钢护管通过钢箍连接，即钢管两端带有螺纹口，用于接管，钢箍两端带有双向螺纹口，钢管由钢箍连接起来。为方便安装，钢管沿轴线方向有一条细缝，用于安装钢卷尺时将钢卷尺穿过细缝放入。

所述的钢卷尺由卷尺连接头、卷尺读数段、水准泡以及外壳组成。卷尺连接头为一带螺栓孔的长方形薄钢片，钢片中心留有螺栓孔。卷尺读数段为柔性尺，未使用部分可收缩于外壳内；读数段涂有白色油漆，其上字体为黑色粗体，方便水准仪的观测。设计卷尺读数段的起始刻度为短钢柱的长度，让起始刻度所在位置到沉降板的距离刚好等于起始刻度值，可避免换算，使得操作更简单。卷尺读数段为白色背景，黑色粗体标写数字及刻度，以利于远距离的水准仪观测。水准泡位于外壳上，水准泡与钢卷尺拉伸方向垂直，可以利用水准泡调整钢卷尺铅直，外壳上有挂钩，如一细绳，可以方便的将钢卷尺挂在防护罩内。

所述的防护罩剖面设计成倒梯形，并在防护罩内设置挂钩，用以悬挂钢卷尺，其顶面设置手挽，用以挪动防护罩用。

所述的路堤沉降测量装置，还可以在钢护管外面增加波纹管，用于保护钢护管，防止土从钢护管缝隙进入管内。波纹管套在钢护管外，其一端捆绑在沉降板的连接管上，用以保证下部和沉降板紧密结合在一起。连接管以上波纹管套在钢护管上，阻止土从缝隙里进入钢护管内。波纹管根据钢护管的长度截断，并用铁丝扎紧。在钢护管需要接管时，波纹管也进行相应的连接，同时用铁丝扎紧。

本发明还涉及一种应用上述路堤沉降测量装置进行路堤沉降测量的方法，包括以下步骤：

(1)在观测点处设置路堤沉降测量装置，并填土到周围土体与防护罩平齐；若需要增加填土高度时，将防护罩拔起，将钢护管进行连接，接管后再将防护罩放好并填土；

(2)测量时，将防护罩拔出，松开顶盖并拉直钢卷尺，利用钢卷尺上的水准泡调节钢卷尺，使钢卷尺铅直；

(3)将塔尺立于基准点上，用水准仪读取塔尺上的读数；

(4)用水准仪读取钢卷尺上的读数；

(5)根据水准仪得到的两个读数和基准点的高程得到沉降板的高程。

本发明具有以下优点：

(1)钢护管直径小，受侧向土的挤压力小，不易弯曲。

(2)钢护管是钢材，刚度大，并且有3种长度50cm，30cm，20cm，可以组合调节其长度，使得钢护管略低于填筑路堤表面，用顶盖将钢护管拧住，钢卷尺穿过顶盖。钢护管位于防护罩下，这样当上部车辆从沉降测量装置的钢护管上部驶过时，将车辆荷载传递到钢护管周围的土体，从而保护钢护管使其不受破坏。

(3)测量时钢卷尺拉直，可以避免常规测量方法中多次接管造成沉降管的倾斜而产生的误差。

(4)本发明装置没有使用粗护管，能节省材料，降低费用。

(5)钢护管没有伸出填土表面，不会影响车辆施工，钢护管不会被撞弯。

(6)钢卷尺为柔性尺，可收缩于外壳内，避免了常规方法接沉降管的麻烦，并且填土后也不必因为接管而测量两次；本发明测得的数据没有受到因升管对高程产生的影响，数据简单连贯，处理数据非常方便；钢卷尺外壳上设置了水准泡，可随时保证钢卷尺位于铅直方向。

(7)防护罩的使用，使得钢护管不受上部车辆的影响，它能避免钢护管直接受车辆的碾压，能将车辆荷载分散给钢护管周围的土体，使得荷载不能通过钢护管传递给沉降板，从而保证测量的精度。防护罩的使用不仅保证了测量的精度，而且让沉降管不再成为路堤上车辆的障碍物，让上部车辆自由行驶，方便了施工。

本发明结构简单，易于实现，成本较低，操作简便，能准确测量路堤沉降，是一种高效实用的路堤沉降测装置和方法。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1  本发明的路堤沉降测量装置原理示意图；

图2  图1沿A-A线剖面图；

图3  图1中B位置局部放大图。

具体实施方式

如图1～3所示，一种路堤沉降测量装置，由沉降板1、钢卷尺5、钢护管6、顶盖8、防护罩9和波纹管7组成。

沉降板1由钢板以及固定在钢板中心的短钢柱2以及连接管3组成。钢板为边长为40cm的正方形，厚度为0.4cm。短钢柱2由长方体钢柱组成，高11cm，下部为长方体底座，长、宽、高分别为1.2cm、1.2cm、8cm，上部为长方体连接板13，长、宽、高分别为1.2cm、0.6cm和3cm，其宽度为底座的一半，且其中心留有1个螺栓孔14。连接管3内径为3.4cm，外径为3.9cm，高为8cm。短钢柱2用来连接钢卷尺5和沉降板1，并将钢卷尺5固定其上，使得钢卷尺5的位移和沉降板1一致。连接管3一方面用以将波纹管7捆在其上，另一方面用以立直钢护管6，使其垂直于沉降板1。

钢护管6插入沉降板1上的连接管3内，垂直立于在沉降板1上。钢护管6由一段或多段可连接的空心钢管组成，内径2.6cm，外径3.2cm，钢管沿轴线方向有一条细缝，能将钢尺5从细缝中放入钢护管6内，两端附有螺纹口，用于接管。钢管由两端带有双向螺纹口的钢箍4连接起来，钢箍4的内径为2.7cm，外径为3.3cm，长5cm。钢护管6的钢管长度为50cm，30cm，20cm三种，用以组合使用，使得钢护管6顶部始终保持稍低于填土表面。

波纹管7用铁丝固定于连接管3上，波纹管7直径为5cm，用以保护钢护管6，使土不能进入钢护管6内，波纹管7可根据钢护管6长度的要求，自由截断或连接，连接用铁丝扎紧即可。

钢卷尺5由卷尺读数段、卷尺连接头16、水准泡及外壳10组成。卷尺连接头16为一带螺栓孔的长方形钢片，长、宽、高分别为1.2cm、0.6cm、3cm，钢卷尺5与卷尺连接头16固定连接成一整体，卷尺连接头16上留有螺栓孔14，短钢柱2上的连接板13也留有螺栓孔14，用螺栓15穿过卷尺连接头16和连接板13上的螺栓孔14并拧紧，即可将钢卷尺5固定在短钢柱2上。钢卷尺5卷尺读数段起始刻度为11cm，即其起始刻度所在位置到沉降板1的距离等于起始刻度值。钢卷尺5穿过顶盖8，使土不能掉入钢护管6内，钢卷尺外壳10可悬挂于防护罩9上的挂钩11上。

防护罩9的剖面为倒梯形，上部有2孔，两孔用绳子连接做成的防护罩手挽12。

波纹管7套在钢护管6外用于保护钢护管6，使周围土体不能由其上的缝隙进入内部；钢卷尺5通过钢护管6上的细缝位于钢护管6内部，钢护管6使得钢卷尺5不受周围土体的影响；钢护管6用钢箍4连接，使得接管非常方便。

填土时，将顶盖8盖紧，顶盖8用于防止土进入钢护管6内。将钢卷尺外壳1 0挂于防护罩9上的挂钩11上，用手提防护罩9上的手挽12，使得防护罩9立于顶盖8周围的土体上，并使得防护罩9上部与该次填土后的填土表面平齐，使得上部车辆能在其上部行走。防护罩9的作用是将上部车辆荷载通过防护罩9传递给钢护管6周围土体，而不让车辆荷载直接作用在钢护管6上，其作用是保护钢护管6。

使用上述路堤沉降测量装置进行路堤沉降测量，在观测点处设置好路堤沉降测量装置。在每次测量时，将防护罩9拿掉，并把顶盖8松开，消除钢护管6由于接管不铅直对测量的影响；将钢卷尺5拉直，并利用钢卷尺外壳10上的水准泡使钢卷尺5铅直。将塔尺立于基准点上，用水准仪读取塔尺和钢卷尺5上的读数，根据水准仪得到的两个读数和基准点的高程得到沉降板的高程。钢卷尺5上的刻度可由水准仪直接读取，这样不但消除了接管本身由于沉降管倾斜造成的误差，而且避免了传统的测量方法在每次接管后还要在计算中减去接管长度的麻烦。

Claims (10)

1.一种路堤沉降测量装置，包括沉降板、钢护管和顶盖，其特征在于：所述的钢护管为沿轴线方向有一条细缝的空心钢管，垂直立于沉降板上，上端盖有顶盖，所述的顶盖上带有细缝；所述的测量装置还包括钢卷尺和防护罩，防护罩置于钢护管顶部；所述钢卷尺穿过顶盖上的细缝并置于钢护管内，读数起始端连接在沉降板上，上端悬挂在防护罩内并带有调整铅直的水准泡；钢卷尺起始刻度所在位置到沉降板的距离等于起始刻度值。

2.根据权利要求1所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：所述的沉降板由钢板以及固定在钢板中心的短钢柱和连接管组成。

3.根据权利要求2所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：所述的短钢柱由长方体钢柱组成，下部为底座，上部为连接板，连接板中心留有螺栓孔；所述的连接管内径大于钢护管外径。

4.根据权利要求1所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：所述的钢护管由一段或多段空心钢管组成，空心钢管间活动连接。

5.根据权利要求4所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：所述的空心钢管两端有螺纹口，钢箍两端带有双向螺纹口，空心钢管由钢箍连接。

6.根据权利要求1所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：钢卷尺由卷尺连接头、卷尺读数段、水准泡和外壳组成，卷尺连接头为长方形钢片，钢片中心留有螺栓孔。

7.根据权利要求6所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：所述的水准泡位于钢卷尺外壳上，水准泡与钢卷尺拉伸方向垂直；外壳上有挂钩。

8.根据权利要求1所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：所述的防护罩剖面成倒梯形，内设挂钩，顶面设置手挽。

9.根据权利要求1所述的路堤沉降测量装置，其特征在于：所述的测量装置还包括波纹管，套在钢护管外。

10.一种应用权利要求1所述的路堤沉降测量装置进行路堤沉降测量的方法，包括以下步骤：

(1)在观测点处设置路堤沉降测量装置，并填土到周围土体与防护罩平齐；若需要增加填土高度时，将防护罩拔起，将钢护管进行连接，接管后再将防护罩放好并填土；

(2)测量时，将防护罩拔出，松开顶盖并拉直钢卷尺，利用钢卷尺上的水准泡调节钢卷尺，使钢卷尺铅直；

(3)将塔尺立于基准点上，用水准仪读取塔尺上的读数；

(4)用水准仪读取钢卷尺上的读数；

(5)根据水准仪得到的两个读数和基准点的高程得到沉降板的高程。

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