CN115262516B - 快速大范围土石混填路基沉降测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种操作简单且效率高的快速大范围土石混填路基沉降测量方法。其包括以下步骤：测试土石混填路基压实度；布置条形码激光反射架并编码；判断振动压路机的振动轮是否水平；振动压路机进场，在压路机振动轮的两侧设置激光发射器和激光接收器，打开数据处理器，建立激光发射与接收器与数据处理器之间的数据传输；对本次测试中的所有待测试区域全部碾压一遍；重复初压测试过程；将“复压轨迹面”与“一次压实面”进行对比分析计算，得出复压结束后平面控制点的沉降差，判断此次，沉降差是否满足施工规范要求。

Description

快速大范围土石混填路基沉降测量方法

技术领域

本发明涉及一种快速大范围土石混填路基沉降测量方法，属于路基施工工程测量技术领域。

背景技术

在山岭重丘区修建道路，多数情况下是采用开采隧道及挖方位置遗留的土石材料。当利用此类材料进行填筑路基时，会大大降低工程造价，切实降低抛石弃土对环境造成的危害，显著降低环境污染，节约土地资源。

土石混填路基在填筑过程中，需要使用振动压路机等机械机具对松铺路基进行振动压实作业。为保证土石混填路基的压实度满足路基规范要求，一般采用沉降差对压实度进行控制，除此以外，无其他更为精确的测试方法。当振动压路机振动碾压后，相邻两次测量的高差小于等于试验路段测试确定的规定值，即认为土石混填压实度满足施工规范要求。

发明内容

本发明目的是提供了一种操作简单且效率高的快速大范围土石混填路基沉降测量方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种快速大范围土石混填路基沉降测量方法，包括以下步骤：

S1. 摊铺土石混填材料，碾压多遍后，开始测试土石混填路基压实度；

S2. 在待测试土石混填路基场两侧间隔固定距离布置条形码激光反射架并编码；

S3. 精密水准仪进场，调平精密水准仪后，按照逆时针顺序观测条形码激光反射架条形码所对应的高度值，以精确判断振动压路机的振动轮是否水平；

S4. 振动压路机进场，在压路机振动轮的两侧设置激光发射器和激光接收器，打开数据处理器，建立激光发射与接收器与数据处理器之间的数据传输；数据处理器连接振动压路机的OBD接口读取振动压路机的行驶速度、行驶方向、振频、振幅后，计算出振动压路机振动轮的振动路径，振动路径是多个谐波方程的叠加计算，将振动路径分散拟合，确定振动路径中心线；将编码数据输入数据处理器中，数据处理器自动建立高程虚拟水平面；

S5. 初压：对本次测试中的所有待测试区域全部碾压一遍，初压过程中，振动压路机激光时刻发射激光，并收集每个激光反射架高程、距离数据，并记录，完成初压后，系统建立“一次压实面”；

S6.复压：重复初压测试过程，收集分析每个激光反射架的高程、距离数据，完成复压后，建立“复压轨迹面”；

S7.将“复压轨迹面”与“一次压实面”进行对比分析计算，得出复压结束后平面控制点的沉降差，判断此次，沉降差是否满足施工规范要求；

S8.若满足施工规范要求，结束检测；

S9：若不满足施工规范要求，继续对作业面进行压实作业，压实作业结束后，重复步骤S6-S8，收集分析每个激光反射架的高程、距离数据，形成n次压实面，直至满足施工规范要求，结束检测。

所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法优选方案，谐波方程式如下y=Asinbx，其中A取决于振幅、激振力，b取决于振频及车辆的运行速度，取y=0作为0界面，并视作振动压路机沿着y=0平面移动。

所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法优选方案，发射器到条形码激光反射架的距离为L=0.5*R*S*V，其中S为激光发射与接收器发射的激光能够通过读取发射激光束和首次接收激光束的时间间隔；V为激光在空气中传播的速度；R为应对试验时气温、空气湿度影响设立相关系数。

所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法优选方案，在步骤S3中振动压路机的振动轮若不水平，数据处理器能够进行高程修正，高程修正计算公式 为：B1、B2:测试高程，L1、L2:测试距离，A1、A2:修正高 程，S1、S2:修正距离。

所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法优选方案，条形码激光反射架侧面设置为圆弧状。

所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法优选方案，条形码激光反射架间距一般为1.2-2.4m；当土石混填路基高程变化较快时，间距为1.2m；当土石混填路基高程变化较慢时，间距为2.4m。

所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法优选方案，碾压顺序为从路基的一侧移动到另一侧，当变化碾压轨迹时，需要将振动压路机移动出待检测区域。

本发明的优点在于：包括激光发射与接收器、条形码激光反射架及数据处理器的快速大范围土石混填路基沉降测量装置，实现了利用土石混填路基沉降差快速大范围判断路基压实度，为施工提供技术支持。通过固定间隔布置的条形码激光反射架实现了对大范围测量，显著增加了测量速度与精度。确保了施工过程中的数据的准确性，提高了路基施工过程中的合格率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例激光反射器安装图；

图2为本发明实施例条形码激光反射架主视示意图；

图3为本发明实施例条形码激光反射侧视图；

图4为本发明实施例条形码激光反射架布置图；

图5为本发明实施例数据处理逻辑分析图；

图6为本发明实施例数据分析原理图；

图7为本发明实施例激光发射与接收图；

图8为本发明实施例BNC数据信号连接线；

图9为本发明实施例高程数据修正原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明采用的快速大范围土石混填路基沉降测量装置包括激光发射与接收器1-1、条形码激光反射架和数据处理器1，激光发射与接收器1-1安装在振动压路机6的振动轮2轴中心位置，激光发射器位于接收器的中心位置，激光沿振动轮2轴心所在直线发出，保证激光与轴心在同一条直线上；条形码激光贴纸平整的粘贴条形码激光架卡槽内，条形码激光反射架安置在待测试场地周围；数据处理器1放置在驾驶室司机座下，供电方式为车辆点烟器连接逆变器产生的12V电压电源，通过读取OBD接口数据读取振动压路机运行数据——振频、振幅、行驶速度等关键数据，通过BNC数据信号连接线同时连接激光发射与接收器1-1和数据处理器7，通过IEPE信号输入线收集激光反射与接收器采集的相关数据，待施工检测完成后，通过千兆网线/USB数据总线导入电脑中。

本实施例中，激光发射与接收器1-1由激光发射器110和激光接收器111组成，激光发射器的规格小于激光接收器。激光发射器位于激光接收器中心位置处。激光发射与接收器是成对出现的，分别安装在压路机振动轮2的两侧。激光发射与接收器通过识别条形码激光反射架条形码所对应的高度值，以精确判断振动压路机的振动轮是否水平。若不水平，数据处理器能够自动进行水平修正。

参考图2及图3，条形码激光反射架5由热膨胀系数较小及材料稳定性较小的铟钢制作而成。受外界温度影响几乎可以忽略，在室外等各种工况下不易发生变形，能适用于各种环境条件。条形码激光反射架的下部设置为硬度较高的不锈钢管制作，并且在底部进行尖锐化处理，保障安装时能够方便的插入土体中。条形码激光反射架侧面设置为圆弧状，一方面，增加激光的反射面积，另一方面，降低室外有风天气对条形码激光反射器的影响，且内圆弧形成空腔有利于设置水准泡4，增加美观性。在条形码激光反射架的高低段分别安装水准泡4，当水准泡4居中时，条形码激光反射架为竖直布置。反之，则需要调整。

如图1-5所示，一种快速大范围土石混填路基沉降测量方法，包括如下 步骤：

S1.摊铺土石混填材料，碾压多遍后，开始测试土石混填路基压实度；

S2.在待测试土石混填路基场两侧间隔固定距离布置条形码激光反射架并编码，每个条形码激光反射架中的激光反射贴均不同，编码布置要求是：均匀、两侧对 称、固定间隔、平行于振动压路机行驶方向；

S3.精密水准仪进场，调平精密水准仪后，按照逆时针顺序观测条形码激光反 射架条形码所对应的高度值，记录编码数据及每个条形码激光反射架的位置数据， 以精确判断振动压路机的振动轮是否水平，若不水平，数据处理器能够自动进行 水平修正，高程修正计算公式为：B1、B2:测试高程； L1、L2:测试距离；A1、A2:修正高程；S1、S2:修正距离；

S4.振动压路机经驱动轮3驱动进场，在压路机振动轮2的两侧设置激光发射 器和激光接收器，打开数据处理器，建立激光发射与接收器与数据处理器之间的 数据传输；数据处理器连接振动压路机的OBD接口读取振动压路机的行驶速度、 行驶方向、振频、振幅后，计算出振动压路机振动轮的振动路径，振动路径是多个谐波方程的叠加计算，将振动路径分散拟合，确定振动路径中心线；将编码数 据输入数据处理器中，数据处理器自动建立高程虚拟水平面；

S5.初压：对本次测试中的所有待测试区域全部碾压一遍，碾压顺序为从路基 的一侧移动到另一侧，当变化碾压轨迹时，需要将振动压路机移动出待检测区域， 初压过程中，振动压路机激光时刻发射激光，并收集每个激光反射架高程、距离 数据，并记录，完成初压后，系统建立“一次压实面”；

S6.复压：重复初压测试过程，收集分析每个激光反射架的高程和距离数据，完 成复压后，建立“复压轨迹面”；

S7.将“复压轨迹面”与“一次压实面”进行对比分析计算，得出复压结束后平 面控制点的沉降差，判断此次，沉降差是否满足施工规范要求，；

S8.若满足施工规范要求，结束检测；

S9：若不满足施工规范要求，继续对作业面进行压实作业，压实作业结束后，重 复步骤S6-S8，收集分析每个激光反射架的高程、距离数据，形成n次压实面，直至满足施工规范要求，结束检测。

本实施例中，谐波方程式如下y=Asinbx，其中A取决于振幅、激振力，b取决于振频及车辆的运行速度，取y=0作为0界面，并视作振动压路机沿着y=0平面移动。

本实施例中，发射器到条形码激光反射架的距离为L=0.5*R*S*V，其中S为激光发射与接收器发射的激光能够通过读取发射激光束和首次接收激光束的时间间隔；V为激光在空气中传播的速度；R为应对试验时气温、空气湿度影响设立相关系数。条形码激光反射架间距一般为1.2-2.4m；当土石混填路基高程变化较快时，间距为1.2m；当土石混填路基高程变化较慢时，间距为2.4m。

压实度满足施工规范的判别原理：由图5可知，“虚拟高程水平面”与“y=0平面”之间的距离总是固定的，可进行换算。检验时，需判断“复压轨迹面”与“一次压实面”之间的距离，或判断“N次压实面”上一个压实面之间的距离，是否满足施工规范要求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (6)

1.一种快速大范围土石混填路基沉降测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.摊铺土石混填材料，碾压多遍后，开始测试土石混填路基压实度；

S2.在待测试土石混填路基场两侧间隔固定距离布置条形码激光反射架并编码；

S3.精密水准仪进场，调平精密水准仪后，按照逆时针顺序观测条形码激光反射架条形码所对应的高度值，以精确判断振动压路机的振动轮是否水平；振动压路机的振动轮若不水平，数据处理器能够进行高程修正，高程修正计算公式为：B1、B2:测试高程，L1、L2:测试距离，A1、A2:修正高程，S1、S2:修正距离；

S4.振动压路机进场，在压路机振动轮的两侧设置激光发射器和激光接收器，打开数据处理器，建立激光发射与接收器与数据处理器之间的数据传输；数据处理器连接振动压路机的OBD接口读取振动压路机的行驶速度、行驶方向、振频、振幅后，计算出振动压路机振动轮的振动路径，振动路径是多个谐波方程的叠加计算，将振动路径分散拟合，确定振动路径中心线；将编码数据输入数据处理器中，数据处理器自动建立高程虚拟水平面；

S5.初压：对本次测试中的所有待测试区域全部碾压一遍，初压过程中，振动压路机激光时刻发射激光，并收集每个激光反射架高程、距离数据，并记录，完成初压后，系统建立“一次压实面”；

S6.复压：重复初压测试过程，收集分析每个激光反射架的高程、距离数据，完成复压后，建立“复压轨迹面”；

S7.将“复压轨迹面”与“一次压实面”进行对比分析计算，得出复压结束后平面控制点的沉降差，判断此次，沉降差是否满足施工规范要求；

S8.若满足施工规范要求，结束检测；

S9：若不满足施工规范要求，继续对作业面进行压实作业，压实作业结束后，重复步骤S6-S8，收集分析每个激光反射架的高程、距离数据，形成n次压实面，直至满足施工规范要求，结束检测。

2.根据权利要求1所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法，其特征在于：谐波方程式如下y＝Asinbx，其中A取决于振幅、激振力，b取决于振频及车辆的运行速度，取y＝0作为0界面，并视作振动压路机沿着y＝0平面移动。

3.根据权利要求1所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法，其特征在于：发射器到条形码激光反射架的距离为L＝0.5*R*S*V，其中S为激光发射与接收器发射的激光能够通过读取发射激光束和首次接收激光束的时间间隔；V为激光在空气中传播的速度；R为应对试验时气温、空气湿度影响设立相关系数。

4.根据权利要求1或2或3所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法，其特征在于：条形码激光反射架侧面设置为圆弧状。

5.根据权利要求1或2或3所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法，其特征在于：条形码激光反射架间距一般为1.2-2.4m；当土石混填路基高程变化较快时，间距为1.2m；当土石混填路基高程变化较慢时，间距为2.4m。

6.根据权利要求1或2或3所述快速大范围土石混填路基沉降测量方法，其特征在于：碾压顺序为从路基的一侧移动到另一侧，当变化碾压轨迹时，需要将振动压路机移动出待检测区域。