CN110485223B - 有砟轨道路基沉降监测装置和有砟轨道路基沉降监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有砟轨道路基沉降监测装置和应用了该监测装置的有砟轨道路基沉降监测方法。该监测装置包括安装底板、沉降标杆和保护套管，安装底板设置于有砟轨道路基上，通过安装底板将路基沉降传递至沉降标杆，并通过沉降标杆顶部的位移来反映路基沉降；保护套管套设于沉降标杆，以防止道砟挤压沉降标杆导致测量不准确。特别的，安装底板能够发生形变，并在形变前后具有收起状态和展开状态，处于收起状态时其整体尺寸较小，能够顺利地从有砟轨道轨枕之间较小的缝隙内穿过并移动至路基处。

Description

有砟轨道路基沉降监测装置和有砟轨道路基沉降监测方法

技术领域

本发明涉及轨道交通安全监测技术领域，特别是涉及一种有砟轨道路基沉降监测装置和有砟轨道路基沉降监测方法。

背景技术

既有有砟轨道路基的沉降监测是了解服役铁路路基工作性能的重要手段。而既有有砟轨道路基的沉降监测由于路基面以上轨道结构(包括钢轨、轨枕、扣件和道砟等)的阻隔，实施起来具有较大的困难。因此，既有有砟轨道路基的沉降监测主要监测路肩的沉降，这与直接承载的路基面沉降仍有较大的区别。目前用于路基沉降监测的沉降板，主要用于新建路基，其底部较大，不方便安装在既有有砟轨道路基面上，且影响行车。

发明内容

基于此，有必要针对目前的既有有砟轨道沉降监测所存在的问题，提供一种。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种有砟轨道路基沉降监测装置，包括：安装底板、沉降标杆和保护套管，所述沉降标杆固定连接于所述安装底板上，所述保护套管套设于所述沉降标杆；所述安装底板可以发生变形，并在变形前后具有相应的收起状态和展开状态，处于所述收起状态时，所述安装底板尺寸最小值小于有砟轨道相邻两个轨枕之间的距离，使得所述监测装置能够从轨枕间穿过；所述安装底板安装于有砟轨道路基时，处于所述展开状态。

在其中一个实施例中，所述安装底板包括第一底板和第二底板，所述第二底板中央设置有用于容纳所述第一底板的凹槽；处于所述展开状态时，所述第一底板位于所述凹槽内，使得所述第一底板与所述第二底板约呈垂直设置，且所述第一底板和所述第二底板的底面处于同一平面。

在其中一个实施例中，所述第一底板通过螺纹件可转动地连接于所述第二底板的凹槽内；处于所述收起状态时，所述螺纹件松脱，使得所述第一底板可相对于所述第二底板转动；处于所述展开状态时，所述螺纹件锁紧，使得所述第一底板卡入所述凹槽内。

在其中一个实施例中，所述沉降标杆包括固定连接于所述安装底板的第一杆体，所述第一杆体与所述安装底板约呈垂直设置。

在其中一个实施例中，所述沉降标杆还包括至少一个第二杆体，多个所述第二杆体可互相拼接为一个杆件，所述第二杆体或所述杆件能够与所述第一杆体远离所述安装底板的一端连接。

在其中一个实施例中，所述第一杆体和所述第二杆体的长度为50mm-300mm。

在其中一个实施例中，所述保护套管包括固连为一体的基座和第一套管，所述基座底面抵接于所述安装底板，所述第一套管套设于所述沉降标杆。

在其中一个实施例中，所述保护套管还包括至少一个第二套管，多个所述第二套管可互相拼接为一个管件，所述第二套管或所述管件能够与所述第一套管远离所属安装底板的一端连接。

在其中一个实施例中，所述第一杆体与所述基座之间设置有多个加强筋或加强肋板。

一种有砟轨道路基沉降监测方法，包括以下步骤：

S10：调整如权利要求1-9中任一项所述的有砟轨道路基沉降监测装置，使其处于收起状态；

S20：挖出有砟轨道需要测量沉降处的道砟，使得有砟轨道的路基暴露；

S30：将处于收起状态的所述监测装置从相邻两个轨枕间放入，放入后将所述监测装置调整至所述展开状态，并使所述安装底板的底面与有砟轨道路基面接触；

S40：回填道砟并夯实；

S50：在有砟轨道路肩地表处放置水准仪，并测量所述监测装置中沉降标杆顶部沿竖直方向的位移。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种有砟轨道路基沉降监测装置和应用了该监测装置的有砟轨道路基沉降监测方法。该监测装置包括安装底板、沉降标杆和保护套管，安装底板设置于有砟轨道路基上，通过安装底板将路基沉降传递至沉降标杆，并通过沉降标杆顶部的位移来反映路基沉降；保护套管套设于沉降标杆，以防止道砟挤压沉降标杆导致测量不准确。特别的，安装底板能够发生形变，并在形变前后具有收起状态和展开状态，处于收起状态时其整体尺寸较小，能够顺利地从有砟轨道轨枕之间较小的缝隙内穿过并移动至路基处。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的有砟轨道路基沉降监测装置结构示意图；

图2为图1中监测装置中沉降标杆和安装底板的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的有砟轨道路基沉降监测装置处于展开状态的分解图；

图4为本发明另一实施例提供的有砟轨道路基沉降监测装置处于展开状态的分解图；

图5为本发明另一实施例提供的有砟轨道路基沉降监测装置处于收起状态的分解图。

其中：

有砟轨道路基沉降监测装置100；安装底板200；收起状态201；展开状态202；第一底板210；第二底板220；凹槽221；螺纹件230；沉降标杆300；第一杆体310；第二杆体320；保护套管400；第一套管410；第二套管420；基座430；加强肋板440。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

既有有砟轨道路基上铺有道砟，开挖道砟使得路基暴露的工作量较大，且挖开道砟后轨枕、轨道等部件难以移动，安装沉降监测装置的空间有限。基于此，本发明提供了一种有砟轨道路基沉降监测装置，其主要适用于既有有砟轨道的路基沉降监测，能够在安装时以较小的体积进入既有有砟轨道固定结构的间隙当中，方便安装，减小安装监测装置时开挖道砟的工作量；装入后能够以较大的安装面与有砟轨道路基接触，保证测量的稳定性。当然，其也可以应用于其他道路的路基沉降监测。

具体的，如图1和图2所示，本发明所提供的有砟轨道路基沉降监测装置100(简称为监测装置)包括安装底板200、沉降标杆300和保护套管400：安装底板200安装于有砟轨道路基上，作为整个监测装置100的基础；沉降标杆300固定连接于安装底板200，并且和安装底板200具有确定的位置关系，通过沉降标杆300沿着铅垂方向的位移反应路基的沉降状况；保护套管400套设于沉降标杆300上，用以保护沉降标杆300不受道砟的挤压推动作用，保证沉降套管的位移只受路基沉降的影响。特别的，安装底板200的形状能够发生改变，使得安装底板200在变形前后具有收起状态和展开状态：处于收起状态时，安装底板200的尺寸较小，且其尺寸最小处小于有砟轨道相邻两个轨枕之间的距离，使得监测装置100能够从两个轨枕之间伸入；监测装置100伸入后，安装底板200变形至展开状态，使得安装底板200的尺寸变大，并将安装底板200固定在有砟轨道路基上，通过安装底板200将路基沉降反映至沉降标杆300上。

安装底板200变形的目的主要有两点：一是既有有砟轨道的结构相对固定，如轨道、轨枕、扣件等零部件难以移动，能够供监测装置100安装至路基的通道极为有限，如果安装底板200尺寸较大，其本身或是其与沉降标杆300组成的整体较难装入轨枕间的间隙；并且即使有些固定结构的监测装置100能够顺利地安装至路基处，由于其尺寸较大，其所需要开挖的道砟数量较多，工作量也很大。采用可变形的安装底板200，变形后的安装底板200尺寸减小，能够顺利地安装至路基处，且需要开挖的道砟数量少，工作量小。二是安装底板200作为路基沉降信息的传递者，其本身需要有较高的稳定性，以保证整个装置对路基沉降监测的准确性。在能够顺利进入有砟轨道路基处的基础上，安装底板200发生变形后，能够以较大的接触面积与路基结合，提高安装底板200的稳定性和监测装置100的测量准确性。

在其中一些实施例当中，如图1和图3所示，安装底板200包括第一底板210和第二底板220两块底板，且第二底板220的中央设置有用于容纳第一底板210的凹槽221。处于展开状态时，第一底板210卡设于凹槽221内，使得第一底板210与第二底板220呈较大夹角设置，增大安装底板200的尺寸；且第一底板210和第二底板220的底面处于同一平面，安装完成后第一底板210和第二底板220的底面与路基表面贴合。处于收起状态时，第一底板210脱离于第二底板220的凹槽221，并能够相对于第二底板220发生移动，使得第一底板210平行于第二底板220，以使安装底板200的整体尺寸锁销。

具体的，第一底板210和第二底板220拥有以下三种形式：

一、如图3所示，第一底板210和第二底板220可拆卸地连接，第二底板220整体呈长方体形，其宽度为B，厚度为2H，凹槽221为长方体形凹槽221，其宽度等于B，厚度等于H。第二底板220异于凹槽221的一侧面固定连接有沉降标杆300。第一底板210整体呈长方体形，其宽度等于B，厚度等于2H。第一底板210上可正好卡入第二底板220的凹槽221内，卡入后可以依靠第一底板210与凹槽221间的配合关系固定连接，或是以其他固定连接方式，如焊接、铆接等固定连接为一体。处于收起状态时，第一底板210和第二底板220分离，由于其二者均为长方体板状，二者可独立地、顺利地进入有砟轨道轨枕间的间隔处，之后再在有砟轨道路基处进行组合安装，并使安装底板200转变为展开状态。

二、如图4和图5所示，第一底板210和第二底板220的主体结构与形式一相似，区别在于第一底板210上设置有通孔，第二底板220上设置有螺纹孔，第一底板210和第二底板220通过螺纹件230连接。安装前，转动螺纹件230，使得第一底板210从凹槽221内脱出，但螺纹件230并未脱离第二底板220，此时第一底板210可以螺纹件230为转动中心旋转，且不会与第二底板220发生干涉。将第一底板210转动至与第二底板220平行或呈较小的夹角，然后将安装底板200从轨枕间的间隔处放入至路基处，转动第一底板210，使得第一底板210卡入凹槽221内，并旋合螺纹件230，使得第一底板210和第二底板220固定连接为一体，安装底板200处于展开状态，之后进行安装。

三、第二底板220的主体结构与形式一相似，区别在于第二底板220除了凹槽221处和必要的连接处，其余部分厚度为H；第一底板210为规则的长方体形，其不具有凹槽221结构。

其他一些使得安装底板200在变形前后具备不同尺寸的收起状态和展开状态的变形方式，如安装底板200内设置有多个可伸缩的杆件，均可应用于本发明的安装底板200。

在其中一些实施例当中，由于沉降标杆300的位移是路基沉降的最终体现，故沉降标杆300与安装底板200间需要保证较为准确的位置关系。因此，本发明所提供的监测装置100中，将沉降标杆300和安装底板200固定连接为一体，以保证检测精度。具体的，检测标杆与安装底板200可以为一体成型的铸件，之后经过机械加工的到的，也可以是通过焊接、铆接、螺纹连接等固定连接方式连接。

进一步的，如图1所示，由于有砟轨道道砟填埋深度不同，以及沉降标杆300顶端需要露出道砟的要求，为了适应不同高度的路基，同时防止由于沉降标杆300过长，导致回填道砟时容易对沉降标杆300产生影响，沉降标杆300包括一节第一杆体310和至少一节第二杆体320。其中第一杆体310和安装底板200固定连接，第二杆体320或是多节第二杆体320拼接成的杆件与第一杆体310可拆卸地连接，以适应于不同高度的路基沉降监测。

具体的，如图1所示，第一杆体310和第二杆体320的长度为50mm-300mm，第一杆体310和第二杆体320的长度可以均相等，仅通过调整第一杆体310和第二杆体320的数量来改变沉降标杆300的长度。第一杆体310和第二杆体320的长度也可以不同，例如第一杆体310长200mm，第二杆体320包括长度为200mm和100mm的杆体，该三根杆体拼接后沉降标杆300长度为500mm。这样是为了更好地控制沉降标杆300的长度，沉降标杆300露出道砟的部分应当较短，以防止列车运行时或是其他因素对沉降标杆300造成影响或损坏。

在其中一些实施例当中，如图1所示，为了避免监测装置100安装过程中回填道砟时对沉降标杆300造成损坏，或是安装后道砟运动对沉降标杆300造成损坏，在沉降标杆300外部套设保护套管400。具体的，保护套管400包括基座430和设置于基座430上的管件，基座430上设置有通孔，其与管件内的通孔连通并形成一个圆柱形通道，以容纳沉降标杆300。设置基座430是为了保证保护套管400在回填道砟时具有良好的稳定性，不会晃动从而碰撞到沉降标杆300。基座430可以直接放置于安装地板上，通过回填一部分道砟，依靠道砟的重力固定；也可通过螺纹连接、焊接等方式与安装底板200固定连接。

对于由第一杆体310和第二杆体320组成的沉降标杆300，保护套管400也相应地设置有一个第一套管410和至少一个第二套管420，多个第二套管420能够拼接位一个管件，单个第二套管420或者多个第二套管420拼接成的管件能够与第一套管410拼接为一体，组成完整的保护套管400。第一套管410固定连接于基座430，第一套管410与基座430的角度等于第一杆体310和安装底板200的角度，使得保护套管400在套设于沉降标杆300后，沉降标杆300不会接触到保护套管400的管壁，即使保护套管400在道砟的挤压作用下产生较小的振动，也不会对沉降标杆300产生影响。特别的，为了保证保护套管400与基座430的角度关系正确，并进一步加强保护套管400的抗振动能力，在保护套管400和基座430之间设置有加强筋和/或加强肋板440。

进一步的，第一套管410和第二套管420的长度，可以根据实际需求灵活选择，其长度选择原理与第一杆体310和第二杆体320的长度选择原理一致。同时，拼接完成的保护套管400套设于沉降标杆300后，保护套管400的顶部应当略低于沉降标杆300的顶部，以方便对沉降标杆300的顶部位移进行监测。

本发明还提供了一种有砟轨道路基沉降监测方法，通过利用上述监测装置对有砟轨道路基沉降进行检测，包括以下步骤：

S10：调整有砟轨道路基沉降监测装置，使其处于收起状态；

S20：挖出有砟轨道需要测量沉降处的道砟，使得有砟轨道的路基暴露；

S30：将处于收起状态的监测装置从相邻两个轨枕间放入，放入后将监测装置调整至展开状态，并使安装底板的底面与有砟轨道路基面接触；

S40：回填道砟并夯实；

S50：在有砟轨道路肩地表处放置水准仪，并测量监测装置中沉降标杆顶部沿竖直方向的位移。

其中，保护套管在监测装置安装前应当在步骤S40回填道砟进行前已经安装好，应当在步骤S30完成后，或是在步骤S10前安装保护套管。

特别的，对于包含多节的沉降标杆和保护套管，回填道砟时，应当首先安装安装底板、第一杆体和第一套管，安装完成后回填道砟；道砟覆盖至接近安装底板、第一杆体和第一套管顶部时，停止回填道砟，继续安装一节第二杆体和第二套管，之后再继续回填道砟；重复该步骤，直至沉降标杆达到指定高度。分阶段回填道砟可以减少道砟回填时对沉降标杆产生的影响。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，包括：安装底板、沉降标杆和保护套管，所述沉降标杆固定连接于所述安装底板上，所述保护套管套设于所述沉降标杆；所述安装底板可以发生变形，并在变形前后具有相应的收起状态和展开状态，处于所述收起状态时，所述安装底板尺寸最小值小于有砟轨道相邻两个轨枕之间的距离，使得所述监测装置能够从轨枕间穿过；所述安装底板安装于有砟轨道路基时，处于所述展开状态；所述安装底板包括第一底板和第二底板，所述第二底板中央设置有用于容纳所述第一底板的凹槽；处于所述展开状态时，所述第一底板位于所述凹槽内，使得所述第一底板与所述第二底板约呈垂直设置，且所述第一底板和所述第二底板的底面处于同一平面。

2.根据权利要求1所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述第一底板通过螺纹件可转动地连接于所述第二底板的凹槽内；处于所述收起状态时，所述螺纹件松脱，使得所述第一底板可相对于所述第二底板转动；处于所述展开状态时，所述螺纹件锁紧，使得所述第一底板卡入所述凹槽内。

3.根据权利要求1或2所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述沉降标杆包括固定连接于所述安装底板的第一杆体，所述第一杆体与所述安装底板约呈垂直设置。

4.根据权利要求3所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述沉降标杆还包括至少一个第二杆体，多个所述第二杆体可互相拼接为一个杆件，所述第二杆体或所述杆件能够与所述第一杆体远离所述安装底板的一端连接。

5.根据权利要求4所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述第一杆体和所述第二杆体的长度为50mm-300mm。

6.根据权利要求4所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述保护套管包括固连为一体的基座和第一套管，所述基座底面抵接于所述安装底板，所述第一套管套设于所述沉降标杆。

7.根据权利要求6所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述保护套管还包括至少一个第二套管，多个所述第二套管可互相拼接为一个管件，所述第二套管或所述管件能够与所述第一套管远离所属安装底板的一端连接。

8.根据权利要求6所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述第一杆体与所述基座之间设置有多个加强筋。

9.根据权利要求6所述的有砟轨道路基沉降监测装置，其特征在于，所述第一杆体与所述基座之间设置有多个加强肋板。

10.一种有砟轨道路基沉降监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：调整如权利要求1-9中任一项所述的有砟轨道路基沉降监测装置，使其处于收起状态；

S20：挖出有砟轨道需要测量沉降处的道砟，使得有砟轨道的路基暴露；

S30：将处于收起状态的所述监测装置从相邻两个轨枕间放入，放入后将所述监测装置调整至所述展开状态，并使所述安装底板的底面与有砟轨道路基面接触；

S40：回填道砟并夯实；

S50：在有砟轨道路肩地表处放置水准仪，并测量所述监测装置中沉降标杆顶部沿竖直方向的位移。

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