CN113551642B - 高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统，包括：同轴相对且成对设置的中空检验管，两中空检验管的相对端中一端是设有红外发射器的发射端，另一端是设有红外接收器的接收端，发射端和接收端插接固定在橡胶套筒的两端，橡胶套筒具有位于发射端和接收端之间且内凹折叠的缩颈段。本发明提供的橡胶套筒可遮蔽两中空检验管之间的配合间隙，使得路面层中掉落的碎屑不会进入两中空检验管之间的配合间隙，避免受途径车辆影响而出现激光接收器接收不到激光发射器发出信号的问题，从而避免了路基沉降的误判。

Description

高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统

技术领域

本发明软土路基处理领域，尤其涉及一种高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统。

背景技术

软土地基的处理是一个多属性的决策问题。在上世纪八十年代初，我国对软土地基的处理提出了十几种确定性的方法，比如二项系数加权法、价值评分法、优序法、密切值法、效用函数法、对比系数法、综合评价与排序法、主客观综合法和双基点优序法等。在对国内外软土路基沉降控制技术相关文献研究和现场调研基础上，通过理论研究、数值仿真、模型试验、工艺试验等技术手段，针对依托中开高速工程设计和施工中的相关技术难题开展研究，并结合软土路基的具体特点，开展复杂路基沉降控制技术研究。

在先专利CN111441208A公开了一种防沉降公路路基，包括：下基层；第一防沉降层；上基层；第二防沉降层；防沉降机构，其包括沉降监测单元、控制器，以及选择性的与第一防沉降层的第一输浆管或第二防沉降层的第二输浆管可拆卸连接的混凝土输送泵；沉降监测单元由中空检测管和分别设置于中空检测管的两端的相互适配的红外发射器和红外接收器组成；控制器在红外接收器接收不到由红外发射器发射的红外线时，控制混凝土输送泵通过输浆管持续向接收不到红外线的红外接收器对应的第一或第二支撑袋内注入混凝土砂浆。其通过水平对接的红外发射器和红外接收器，以两者相互错位视为相应路基出现沉降。

但是，受高速公路车辆行驶中颠簸影响，路面层的填充物会出现断裂而掉落在红外发射器和红外接收器之间，导致信号中断误判的问题，从而引起对路基沉降状态的误判。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统，包括：同轴相对且成对设置的中空检验管，两中空检验管的相对端中一端是设有红外发射器的发射端，另一端是设有红外接收器的接收端，发射端和接收端插接固定在橡胶套筒的两端，橡胶套筒具有位于发射端和接收端之间且内凹折叠的缩颈段。

可选地，中空检验管的外管壁上设有环槽，环槽上套设有弹性压紧卡箍在橡胶套筒外周上的弹性套圈。

可选地，弹性套圈内设有中空环腔及其内填充的套圈流体，套筒流体为磁流变液、并且体积占到所处空间容积的三分之二到五分之四。

可选地，环槽的槽底开设有贯通中空检验管管壁的穿孔，穿孔中安装有与橡胶套筒抵顶配合并在弹性套圈在从环槽中脱出时触发的微动开关，微动开关连接有位于中空检验管内的脱套控制模块，脱套控制模块还连接有位于中空检验管内的第一工作线圈和第一蓄电池，第一工作线圈位于微动开关安装位置处，脱套控制模块内存储有在微动开关触发时向第一工作线圈供电的防连带程序。

可选地，橡胶套筒的筒壁内设有中空夹层及其内填充的套筒流体，套圈流体为磁流变液、并且体积占到所处空间容积的三分之二到五分之四。

可选地，中空检验管内安装有位于橡胶套筒安装位置处的第二工作线圈及其导电连接的定位控制模块、第二蓄电池，定位控制模块控制电连接有陀螺仪传感器和计时器，定位控制模块控制内存储有在先下落并超过设定时长而后上浮至红外接收器再次接收到红外发射器发出信号时向第二工作线圈供电的定位程序。

可选地，发射端和接收端均为球冠形，激光发射器和激光接收器均位于球心位置处，其中，

发射端的端盖上开设有呈放射状分布且内大外小的截头锥形的第一透光孔，接收端的端盖上开设有呈放射状分布且内小外大的截头锥形的第二透光孔，第一、第二透光孔的孔壁上涂覆有反光漆层。

（三）有益效果

本发明提供的橡胶套筒可遮蔽两中空检验管之间的配合间隙，使得路面层中掉落的碎屑不会进入两中空检验管之间的配合间隙，避免受途径车辆影响而出现激光接收器接收不到激光发射器发出信号的问题，从而避免了路基沉降的误判。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例中的高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统的示意图；

图2为图1中A处的放大示意图。

附图中的附图标记依次为：

100、中空检验管，110、微动开关，120、钢球，121、，122、，123、，124、，130、触杆，140、行程开关，150、弹性件，160、开关套体，170、第一透光孔，180、第二透光孔，200、红外发射器，210、，220、，230、，240、，300、红外接收器，310、，320、，330、，340、，400、橡胶套筒，410、套筒流体，420、，500、弹性套圈，510、套圈流体，600、中空安装管，700、工作线圈，800、控制器，900、蓄电池。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。在此，本发明的以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统，该监控系统主要由中空检验管100和立柱检验管组成，其中，

立柱检验管主要由垂直固定在CFG桩的桩帽上的缸筒及其顶部伸缩连接的顶杆，顶杆的底部抵顶连接有位于缸筒内的弹簧，以使立柱检验管成为可弹性伸缩的预埋固定在路基中的弹性立杆。顶杆顶部设有球头并承托在两中空检验管100之间的橡胶套筒400中部。缸筒的底部设有检测顶杆底部距缸筒底部距离的测距传感器，以检测路面沉降状况。

中空检验管100同轴相对且成对设置，相邻两中空检验管100的相对端中一端是设有红外发射器200的发射端，另一端是设有红外接收器300的接收端，发射端和接收端插接固定在橡胶套筒400的两端，橡胶套筒400具有位于发射端和接收端之间且内凹折叠的缩颈段。中空检验管100的外管壁上设有环槽，环槽有多个，并在沿轴向自两端向中间呈间距逐渐增大的间距递增分布。每一环槽上均套设有弹性压紧卡箍在橡胶套筒400外周上的弹性套圈500，弹性套圈500由弹性橡胶材质制成且中空的橡胶圈及其中空环腔内填充的套圈流体510。橡胶套筒400的筒壁内设有中空夹层及其内填充的套筒流体410。套圈流体510和套筒流体410均为磁流变液、并且体积占到所处空间容积的三分之二到五分之四。

中空检验管100内同轴固定有中空且塑料材质的中空安装管600，中空安装管600和中空检验管100之间的环空中绕设有长于橡胶套筒400所处位置的工作线圈700，该工作线圈700同时向套圈流体510和套筒流体410提供电磁力的作用。该工作线圈700连接有位于中空安装管600内的控制器800，控制器800还连接有蓄电池900、微动开关110和红外发射器200或红外接收器300，控制器800所处的PLC主板上还设置有与控制器800连接的陀螺仪传感器和计时器。微动开关110包括位于靠近中空检验管100端部的第二、第三环槽的槽底开设的球形穿孔中的钢球120，钢球120可在穿孔中上下活动，钢球120内侧依次抵顶有触杆130和行程开关140，触杆130的内端还抵顶连接有弹性件150，触杆130外滑动插套连接有固定在中空安装管600的管壁上的开关套体160。中空安装管600端面为朝向中空检验管100端头的碗形端面，碗形端面内设有红外发射器200或红外接收器300，碗形端面设有反光漆层。蓄电池900位于中空安装管600的中部。

发射端和接收端均为球冠形，激光发射器和激光接收器均位于球心位置处，发射端的端盖上开设有呈放射状分布且内大外小的截头锥形的第一透光孔170，接收端的端盖上开设有呈放射状分布且内小外大的截头锥形的第二透光孔180，第一、第二透光孔的孔壁上也涂覆有反光漆层。

使用本发明实施例的高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统时，在立柱检验管预埋并填注完毕的情况下，通过无线控制（如蓝牙、wifi等）的方式，关闭控制器800，并将中空检验管100插接在橡胶套筒400中；然后将弹性套圈500套接在橡胶套筒400上，并将弹性套圈500套接在环槽位置上；将带有橡胶套筒400的中空检验管100架设，并将中空检验管100预埋在路面层中，并通过无线控制的方式，开启控制器800。在路面出现沉降且相邻两中空检验管100同时下沉时，一方面触发立柱检验管，另一方面触发该下沉中空检验管100中的陀螺仪传感器和计时器。在中空检验管100先下落并超过设定时长而后上浮至红外接收器300再次接收到红外发射器200发出信号时向工作线圈700供电。尤其在第三环槽中微动开关110无触发或者第二环槽和第三环槽都没有触发时，也向工作线圈700供电，使得橡胶套筒400和弹性套圈500被定型后，帮助中空检验管100从橡胶套筒400中脱出。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统，包括：同轴相对且成对设置的中空检验管，两中空检验管的相对端中一端是设有红外发射器的发射端，另一端是设有红外接收器的接收端，其特征在于，发射端和接收端插接固定在橡胶套筒的两端，橡胶套筒具有位于发射端和接收端之间且内凹折叠的缩颈段，中空检验管的外管壁上设有环槽，环槽上套设有弹性压紧卡箍在橡胶套筒外周上的弹性套圈，弹性套圈内设有中空环腔及其内填充的套圈流体，套筒流体为磁流变液、并且体积占到所处空间容积的三分之二到五分之四，环槽的槽底开设有贯通中空检验管管壁的穿孔，穿孔中安装有与橡胶套筒抵顶配合并在弹性套圈在从环槽中脱出时触发的微动开关，微动开关连接有位于中空检验管内的脱套控制模块，脱套控制模块还连接有位于中空检验管内的第一工作线圈和第一蓄电池，第一工作线圈位于微动开关安装位置处，脱套控制模块内存储有在微动开关触发时向第一工作线圈供电的防连带程序。

2.根据权利要求1所述的高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统，其特征在于，橡胶套筒的筒壁内设有中空夹层及其内填充的套筒流体，套圈流体为磁流变液、并且体积占到所处空间容积的三分之二到五分之四。

3.根据权利要求2所述的高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统，其特征在于，中空检验管内安装有位于橡胶套筒安装位置处的第二工作线圈及其导电连接的定位控制模块、第二蓄电池，定位控制模块控制电连接有陀螺仪传感器和计时器，定位控制模块控制内存储有在先下落并超过设定时长而后上浮至红外接收器再次接收到红外发射器发出信号时向第二工作线圈供电的定位程序。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的高速公路复杂软基路基施工中沉降控制监控系统，其特征在于，发射端和接收端均为球冠形，激光发射器和激光接收器均位于球心位置处，其中，

发射端的端盖上开设有呈放射状分布且内大外小的截头锥形的第一透光孔，接收端的端盖上开设有呈放射状分布且内小外大的截头锥形的第二透光孔，第一、第二透光孔的孔壁上涂覆有反光漆层。

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