CN112556640A - 一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，包括：基准高程传递装置、分层沉降板、沉降位移测量装置、沉降位移接收装置；基准高程传递装置埋置于稳定的地面上，用于把稳定的高程基准点往上传递到每个分层，确保测试的沉降是每个分层顶面的沉降；沉降位移测量装置的触头接触到高程传递悬架上；沉降位移接收装置通过电缆与沉降位移测量装置连接。本发明利用位移传感器与基准高程传递装置相结合，对高填方路基、土石坝等填筑体的分层沉降进行随时观测，大大减小传统的分层沉降观测的施工填筑与沉降观测桩接长之间相互干扰和对沉降观测精度影响的不足，并随时进行读数观测，提高分层沉降观测效率和观测精度。

Description

一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置

技术领域

本发明涉及路基、土石坝和地基沉降测试技术领域，具体地说，特别涉及一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置。

背景技术

高填方路基是山区公路常见的路基结构形式，这种路基由于填筑速度快，填料不均匀等特点，容易产生工后不均匀沉降，引起路面的变形和开裂破坏。为了解路基在填筑过程中不同高度处的沉降变化规律，工程或科研中需要对不同高度处的路堤沉降变化规律进行观测，以指导后期的施工进度安排。因此，分层沉降观测为了解高填方路基或土石坝在由下往上填筑过程中不同高度处的沉降变化而对路堤不同高度处进行的沉降观测，通过分层沉降观测，推算和确定高填方路基的残余沉降，从而确定铺筑路面的时间，避免高填方路基工后沉降引起的路面破坏。

目前分层沉降观测的方法是在路堤的不同高度处埋设沉降观测桩，用水准仪测试填筑过程中桩顶高程，从而得出各分层的沉降值。如附图2所示。

这种测试方法存在以下不足：(1)沉降标志为分层沉降桩，用钢管传递高程，需要不断往上接长，分层越多，桩的数量也越多，沉降桩的安装、保护难度较大，管理工作量大；(2)测量方法为水准仪和塔尺的高程测量，每次测量都需要用水准仪进行高程传递测量，通过高程差的计算确定分层沉降，测量时间长，工作量大；(3)测量精度：分层的沉降通过测量沉降桩顶高程差来确定，由于桩底沉降板的沉降通过杆的接长长度来计算，因此沉降桩的歪斜将影响测试沉降值的精度；(4)参考固定点(基准高程点)，是从路堤外引入稳定高程水准点。由于现有分层沉降观测存在的上述不足，一般仅在路基顶面埋设沉降观测标志，进行填筑完成后的沉降观测，并作为判断路基沉降稳定性的依据。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置。技术方案如下：

一方面，提供了一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，包括：基准高程传递装置、分层沉降板、沉降位移测量装置、沉降位移接收装置、电缆、沉降位移传感器支架、防护罩；

基准高程传递装置埋置于稳定的地面上，用于把稳定的高程基准点往上传递到每个分层，确保测试的沉降是每个分层顶面的沉降；

基准高程传递装置包括基准高程板、高程传递钢管以及高程传递悬臂；基准高程板埋设于稳定的原地面上；基准高程板上设置高程传递钢管；多个高程传递钢管依次相连，用于把稳定参考点往上传递；到达测量土层顶面高度时，高程传递悬臂安装在高程传递钢管上，高程传递悬臂用于作为测量层顶面沉降的稳定参考点；

分层沉降板埋设于测量土层顶面，用于分层顶面沉降测试基准面；沉降位移传感器支架的下端与分层沉降板连接，沉降位移传感器支架的上端固定沉降位移测量装置；

沉降位移测量装置的触头接触到高程传递悬架上；沉降位移接收装置通过电缆与沉降位移测量装置连接；沉降位移接收装置设置在路基或土石坝边坡外；

防护罩罩住沉降位移测量装置和沉降位移传感器支架。

进一步地，基准高程板由600×600×100mm素混凝土板和20×20×5mm钢板组成，钢板浇筑于混凝土板内，并设置有用于固定连接高程传递钢管的连接螺丝孔。

进一步地，高程传递钢管的长度为60cm～100cm，直径为3cm，高程传递钢管的两端设置有螺丝口；相邻两节高程传递钢管之间通过螺栓连接。

进一步地，高程传递悬臂为50cm的工字钢；通过螺栓固定于高程传递钢管上；

在沉降位移观测处的钢管节上设置高程传递悬臂。

进一步地，分层沉降板由1200×600×100mm素混凝土板和150×150×5mm钢板组成；钢板浇筑在1/4混凝土板长处的中部的混凝土表面，钢板设置连接螺丝孔，用于固定连接沉降位移传感器支架。

进一步地，沉降位移传感器支架包括主体和凸边；主体的下端与沉降分层板连接，主体的上端设置凸边；凸边的一端与主体连接，另一端通过螺栓夹具连接固定沉降位移测量装置。

进一步地，沉降位移测量装置采用振弦式位移传感器。

进一步地，沉降位移接收装置采用与沉降测量位移装置配套的读数装置频率计；沉降位移接收装置接收电缆传输出来的位移沉降，在路基或土石坝外部直接读得测量层顶面沉降或高程。

进一步地，电缆用于把沉降位移测量装置的沉降测量位移信号传输到沉降位移接收装置上，在路基或土石坝外部直接读得测量层顶面沉降。

进一步地，防护罩包括圆柱筒和盖板；盖板与圆柱筒通过螺栓连接；盖板设有孔，孔位于盖板的边部；孔用于穿过高程传递钢管；

圆柱筒为上端直径300mm，下端直径600mm，高600mm，壁厚5mm的梯形钢圆筒；盖板为直径300mm，厚5mm的钢盖板。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)测试手段先进、简便，用振弦式位移传感器测量沉降，直接得出分层沉降，不需要进行高程测量和高程相减计算，测量和操作简便，可随时测量，大大减少沉降测量程序和工作；(2)测量精度高：直接通过传感器测得分层沉降值，避免了分层沉降桩接长、倾斜对沉降测试精度的影响；(3)稳定参考点选择在路堤内的稳定地面，通过高程传递钢管，把稳定的沉降参考点传递到各分层沉降测试点，管子接长和倾斜不影响沉降测试精度。(4)沉降标志为分层沉降板，高程传递钢管的作用是传递稳定的参考点(基准高程点)，各分层公用一个稳定参考点，不用每分层设沉降桩，减少了沉降桩的埋设接长工作和管理工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置的正视透视示意图；

图2是现有技术实施例的一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置的正视透视示意图；

图3是本发明实施例的一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置应用的正视透视示意图。

附图标记

图1和图3中：1、基准高程板；2、高程传递钢管；3、高程传递悬臂；4、分层沉降板；5、沉降位移传感器支架；6、沉降位移测量装置；7、防护罩；8、电缆；9、沉降位移接收装置；

图2中：2.1、分层沉降板；2.2、高程传递钢管；2.3、分层沉降桩；2.4、高填方路基或土石；2.5、水准仪测桩顶高程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供了一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，参见图1，包括：基准高程传递装置、分层沉降板4、沉降位移测量装置6、沉降位移接收装置9、电缆8、沉降位移传感器支架5、防护罩7；

基准高程传递装置埋置于稳定的地面上，用于把稳定的高程基准点往上传递到每个分层，确保测试的沉降是每个分层顶面的沉降；

基准高程传递装置包括基准高程板1、高程传递钢管2以及高程传递悬臂3；基准高程板埋设于稳定的原地面上；基准高程板上设置高程传递钢管；多个高程传递钢管依次相连，用于把稳定参考点往上传递；到达测量土层顶面高度时，高程传递悬臂安装在高程传递钢管上，高程传递悬臂用于作为测量层顶面沉降的稳定参考点；

分层沉降板4埋设于测量土层顶面，用于分层顶面沉降测试基准面；沉降位移传感器支架的下端与分层沉降板连接，沉降位移传感器支架的上端固定沉降位移测量装置；

沉降位移测量装置6的触头接触到高程传递悬架3上；沉降位移接收装置9通过电缆8与沉降位移测量装置6连接；沉降位移接收装置9设置在路基或土石坝边坡外；

防护罩7罩住沉降位移测量装置和沉降位移传感器支架。

进一步地，基准高程板由600×600×100mm素混凝土板和20×20×5mm钢板组成，钢板浇筑于混凝土板内，并设置有用于固定连接高程传递钢管的连接螺丝孔。

进一步地，高程传递钢管的长度为60cm～100cm，直径为3cm，高程传递钢管的两端设置有螺丝口；相邻两节高程传递钢管之间通过螺栓连接。

进一步地，高程传递悬臂为50cm的工字钢；通过螺栓固定于高程传递钢管上；

在沉降位移观测处的钢管节上设置高程传递悬臂。

进一步地，分层沉降板由1200×600×100mm素混凝土板和150×150×5mm钢板组成；钢板浇筑在1/4混凝土板长处的中部的混凝土表面，钢板设置连接螺丝孔，用于固定连接沉降位移传感器支架。

进一步地，沉降位移传感器支架包括主体和凸边；主体的下端与沉降分层板连接，主体的上端设置凸边；凸边的一端与主体连接，另一端通过螺栓夹具连接固定沉降位移测量装置。

本实施例中，沉降位移传感器支架的形状呈倒“L”形，下端与沉降板连接，上端用螺栓夹具连接固定沉降位移传感器。

本实施例中，沉降位移测量装置采用振弦式位移传感器。

本实施例中，沉降位移接收装置采用与沉降测量位移装置配套的读数装置频率计；沉降位移接收装置接收电缆传输出来的位移沉降，在路基或土石坝外部直接读得测量层顶面沉降或高程。

进一步地，电缆用于把沉降位移测量装置的沉降测量位移信号传输到沉降位移接收装置上，在路基或土石坝外部直接读得测量层顶面沉降。

进一步地，防护罩包括圆柱筒和盖板；盖板与圆柱筒通过螺栓连接；盖板设有孔，孔位于盖板的边部；孔用于穿过高程传递钢管；

圆柱筒为上端直径300mm，下端直径600mm，高600mm，壁厚5mm的梯形钢圆筒；盖板为直径300mm，厚5mm的钢盖板。

具体地，基准高程板是各分层沉降的相对稳定地面及高程参考点；高程传递钢管是把填筑前原地面高程往上传递到测试层顶面，为分层沉降提供稳定参考点；高程传递悬臂是把稳定的高程参考点传递到分层沉降板上方，便于位移传感器测量；分层沉降板是被测量土层沉降观测点；沉降位移测量装置是用于测量分层沉降位移的测量仪具(位移传感器)；沉降位移接收装置是在路基或土石坝边坡外接收读取测量沉降位移的仪器；沉降位移测量传感器固定装置是把沉降位移测量仪具固定在分层沉降板上的固定连接件；电缆是把位移计的沉降传输到读数仪器频率计上；防护罩是保护沉降位移传感器，避免土石填筑破坏位移传感器。如附图1所示。

本实施例中，参见图3，基准高程板1用混凝土浇筑，埋设在路堤底部的原地面上，高程传递钢管2用螺栓固定连接在基准高程板1上；并用水准仪测试基准高程板顶面高程。

随着填土高度的增加，应将高程传递钢管2接长，方法是用螺栓把高程传递钢管2与下一节高程传递钢管2连接，接长的长度应高于填土表面1.0～1.5m，可以根据分层填土厚度确定。

当填筑土体达到需要测试的高度时，在接长的高程传递钢管2上安装高程传递悬臂3，悬臂高度高出测试土层顶面70cm左右，用螺栓连接在高程传递钢管2上。

在填筑的测试土层顶面埋设混凝土浇筑的分层沉降板4。

用螺栓把沉降位移传感器支架5安装固定在分层沉降板4上。

本实施例中，沉降位移测量装置6采用振弦式位移传感器，具体地，把测试沉降的振弦式位移传感器安装固定在沉降位移传感器支架5上，同时调整振弦式位移传感器的安装高度，使振弦式位移传感器的触头接触高程传递悬臂3，并有小量压缩。调整高度时可以同时调整高程传递悬臂3高度。

本实施例中，沉降位移接收装置9采用沉降位移读数装置频率计，具体地，用沉降位移读数装置频率计读取位移值。

本实施例中，电缆8采用位移传输电缆，具体地，用防护罩7罩住振弦式位移传感器及支架，盖上防护罩7的盖板，并从防护罩7上部或下部引出位移传输电缆。

把位移传输电缆穿过直径2cm的PV管，以保护位移传输电缆不被填筑石块压断，并把电缆拉到预定的边坡边表面位置，作记号保护起来。

人工用细土把防护罩7和位移传输电缆8埋起来。并再次用沉降位移读数装置频率计读取位移值，并作记录，作为本层顶面沉降读数初值。

继续填筑上层土体，下层土体在自重和上层土体荷载作用下沉降，分层沉降板4下沉，带动沉降位移传感器支架5和振弦式位移传感器向下移动，振弦式位移传感器的触头被压缩，压缩值即是沉降值，此沉降值通过位移传输电缆8传输出来，用沉降位移读数装置频率计读数，此读数减去初读数即是本次读数时本分层的顶面沉降值。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，包括：基准高程传递装置、分层沉降板、沉降位移测量装置、沉降位移接收装置、电缆、沉降位移传感器支架、防护罩；

基准高程传递装置埋置于稳定的地面上，用于把稳定的高程基准点往上传递到每个分层，确保测试的沉降是每个分层顶面的沉降；

基准高程传递装置包括基准高程板、高程传递钢管以及高程传递悬臂；基准高程板埋设于稳定的原地面上；基准高程板上设置高程传递钢管；多个高程传递钢管依次相连，用于把稳定参考点往上传递；到达测量土层顶面高度时，高程传递悬臂安装在高程传递钢管上，高程传递悬臂用于作为测量层顶面沉降的稳定参考点；

分层沉降板埋设于测量土层顶面，用于分层顶面沉降测试基准面；沉降位移传感器支架的下端与分层沉降板连接，沉降位移传感器支架的上端固定沉降位移测量装置；

沉降位移测量装置的触头接触到高程传递悬架上；沉降位移接收装置通过电缆与沉降位移测量装置连接；沉降位移接收装置设置在路基或土石坝边坡外；

防护罩罩住沉降位移测量装置和沉降位移传感器支架。

2.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，基准高程板由600×600×100mm素混凝土板和20×20×5mm钢板组成，钢板浇筑于混凝土板内，并设置有用于固定连接高程传递钢管的连接螺丝孔。

3.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，高程传递钢管的长度为60cm～100cm，直径为3cm，高程传递钢管的两端设置有螺丝口；相邻两节高程传递钢管之间通过螺栓连接。

4.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，高程传递悬臂为50cm的工字钢；通过螺栓固定于高程传递钢管上；

在沉降位移观测处的钢管节上设置高程传递悬臂。

5.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，分层沉降板由1200×600×100mm素混凝土板和150×150×5mm钢板组成；钢板浇筑在1/4混凝土板长处的中部的混凝土表面，钢板设置连接螺丝孔，用于固定连接沉降位移传感器支架。

6.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，沉降位移传感器支架包括主体和凸边；主体的下端与沉降分层板连接，主体的上端设置凸边；凸边的一端与主体连接，另一端通过螺栓夹具连接固定沉降位移测量装置。

7.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，沉降位移测量装置采用振弦式位移传感器。

8.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，沉降位移接收装置采用与沉降测量位移装置配套的读数装置频率计；沉降位移接收装置接收电缆传输出来的位移沉降，在路基或土石坝外部直接读得测量层顶面沉降或高程。

9.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，电缆用于把沉降位移测量装置的沉降测量位移信号传输到沉降位移接收装置上，在路基或土石坝外部直接读得测量层顶面沉降。

10.如权利要求1的高填方路基或土石坝分层沉降的测试装置，其特征在于，防护罩包括圆柱筒和盖板；盖板与圆柱筒通过螺栓连接；盖板设有孔，孔位于盖板的边部；孔用于穿过高程传递钢管；

圆柱筒为上端直径300mm，下端直径600mm，高600mm，壁厚5mm的梯形钢圆筒；盖板为直径300mm，厚5mm的钢盖板。

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