CN115752365A - 一种高填方路基沉降检测设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路基施工装置领域，公开了一种高填方路基沉降检测设备及其工作方法，包括两块并排设置的竖板，在竖板顶部设有顶板，竖板及顶板构成U形支架框，在顶板中部设有贯穿顶板并向下设置的液压推杆，液压推杆的活塞杆底部设有重载压力传感器，重载压力传感器的下表面设有连接块，沉降检测组件可拆卸地设置于连接块下表面；在竖板的背向面上各设有一齿条，并通过齿条设有用于固定U形支架框的定位组件；还包括用于替换沉降检测组件，并对欠压路基进行补充压实的压实组件。本发明通过机械化作业，节约了专业测量员、水准仪、全站仪等人员仪器投入，也节约往返监测时间，同时本发明装置检测精度高，不易移位变形，能够更好地确保检测结果的准确性。

Description

一种高填方路基沉降检测设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及路基施工装置领域，具体涉及到一种高填方路基沉降检测设备及其工作方法。

背景技术

随着经济发展对交通运输量需求的不断增加，铁路与公路建设规模将进一步发展，同时也对铁路与公路的路基压实质量提出了更高的要求。路基压实不充分是造成路基局部沉陷或过早破坏的主要原因之一，现有的铁路与公路的建设中，由于路基压实不足而造成的各种早期破坏屡见不鲜。实践证明，在铁路与公路的建设中，采用较高标准对路基进行有效的压实是增加路基承载能力并保持铁路与公路整体稳定性的一种最经济有效的技术措施。因此，如何确定路基是否已经有效压实是本领域技术人员想要迫切解决的问题。

目前判断路基是否有效压实的常用的方法有压实度检测和沉降监测。

其中，压实度检测方法主要是灌砂法和环刀法。然而，灌砂法和环刀法只适合用于检测被压实土体表层30cm以内的压实度。要想测试较深路基中的压实效果就要进行路基开挖。为了能够检测到较深土体中的压实度，那么开挖面积就会相对较大。这样对压实土体的破坏就很大，不仅破坏了已压实的土体，而且成本耗费较大。

沉降监测也是一种常见的判断方法，对控制施工速度、预测路基工后沉降具有重要意义。其中，监测数据一方面可监测填土施工过程中地基的稳定性，从而控制填土速率；另一方面可据此推测地基的沉降变形规律，控制路堤的工后沉降。

但现有技术中的是否有效压实的设备及补充压实的设备通常是两套不同的设备，同时现有的压实度检测完成后对于不达标的路基需要补充压实，就需要再次组织压实机械入场，工序较为繁琐，在增大检测人员工作量的同时也极大地延长了检测周期，同时对于不同标段的路基检测也带来的不便，因而需要一种能够对路基沉降进行监测的同时，能够快速对欠压实路基进行补充压实的检测及补充压实设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高填方路基沉降检测设备及其工作方法，现有技术中，由于现有技术中的是否有效压实的设备及补充压实的设备通常是两套不同的设备，同时现有的压实度检测完成后对于不达标的路基需要补充压实，就需要再次组织压实机械入场，工序较为繁琐，在增大检测人员工作量的同时也极大地延长了检测周期的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高填方路基沉降检测设备，包括两块并排设置的竖板，在所述竖板顶部设有顶板，所述竖板及顶板构成U形支架框，在所述顶板中部设有贯穿顶板并向下设置的液压推杆，所述液压推杆的活塞杆底部设有重载压力传感器，所述重载压力传感器的下表面设有连接块，沉降检测组件可拆卸地设置于连接块下表面；

所述沉降检测组件包括设置于连接块下方的可拆卸的固定块，所述固定块的下表面设有向下凸出的活动杆，所述活动杆底端设有配重板；还包括两块水平的带刻度的第一安装板，所述第一安装板一端端头处设有连接滑块，另一端端头下表面设有第一卡接块，在所述活动杆的两侧各设有一第一竖直凹槽，所述第一安装板的连接滑块插入所述第一竖直凹槽内并上下滑移，在两块竖板的相向面上各设有一向板内凹陷的第二竖直凹槽，在所述第二竖直凹槽内设有可上下滑移的活动块，所述活动块上设有向上开口的卡接槽，所述第一卡接块卡接于所述卡接槽内；在所述第一安装板上还设有第一水平凹槽，所述第一水平凹槽内设有水平的第一限位杆，在所述第一限位杆上套设有可水平滑移的滑移块，连接杆一端与所述滑移块铰接，另一端与固定块铰接；

在所述竖板的背向面上各设有一齿条，并通过齿条设有用于固定U形支架框的定位组件；

还包括用于替换沉降检测组件，并对欠压路基进行补充压实的压实组件。

特别的，所述定位组件包括可上下滑移地设置于所述齿条一侧的滑动箱，所述滑动箱与活动块固定连接；所述滑动箱内设有水平的驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设有水平蜗杆；还包括可转动地设置于所述箱体内壁的双层齿盘，所述双层齿盘的一层与所述水平蜗杆啮合，另一层与所述齿条啮合；在所述滑动箱的外侧端底面设有向下的第一插杆，内侧端底面设有向下的第二插杆；在所述竖板底部还设有水平底板，所述第二插杆贯穿所述水平底板后插入地面。

特别的，所述定位组件还包括设置在活动块靠近竖板一侧的下表面的第二插杆，以及设置于活动块远离竖板一侧下表面的第一插杆，所述第一插杆及第二插杆之间具有长度差，所述滑动箱与活动块固定连接。

特别的，所压实组件包括两个竖直的卡接板，所述卡接板的下表面设有插入所述卡接槽内的第二卡接块，所述卡接板的相向面上各设有一第三竖直凹槽，在所述第三竖直凹槽内设有竖直的第二限位杆，在所述第二限位杆的顶端套设有固定于第三竖直凹槽顶部的复位弹簧；还包括水平设置的第二安装板，所述第二安装板的左右两端水平地向外延伸有插接头；所述插接头可上下滑移地套设于所述第二限位杆上，并与所述复位弹簧的下端固定连接；在所述第二安装板下表面还设有若干竖直连接板，所述竖直连接板底部固定有水平的第三安装板。

一种高填方路基沉降检测设备的工作方法，包括如下步骤：

步骤S1：将运输至需要检测的点位，驱动定位组件对U形支架框进行位置固定，将检测设备与沉降检测组件拼装完成后进行路基沉降检测；

步骤S2：拆除沉降检测组件，更换为压实组件，并对路基沉降检测过程中检测到的压实度不达标的欠压实路段进行二次压实。

更进一步的，在步骤S1中，通过启动驱动电机带动滑动箱下移，U形支架框在自重作用下将第一插杆及第二插杆下压插入下方土层，从而将U形支架框固定在工位；后将第一安装板的一端插入活动杆的第一竖直凹槽内，另一端通过下方的第一卡接块插入活动块卡接槽内完成沉降检测组件拼装；活动杆在配重块重力作用下下移，至紧贴路面后停止下移；此时连接杆倾斜角为α，滑移块在第一安装板上读数记为A；沉降后斜杆倾角为β，滑移块在第一安装板上读数记为B，则沉降值H计算公式为：

H=B·cosβ-A·cosα。

更进一步的，在步骤S2中，拆除沉降检测组件后进行压实组件的安装，所述压实组件的安装方式为将卡接板下方的第二卡接块插入拆除卡接块后的活动块的卡接槽内卡紧；后通过向下伸出液压推杆的活塞杆直至抵紧第二安装板后，将液压推杆的活塞杆与第二安装板上表面固定连接即可，第二安装板在液压推杆的作用下带动下方的第三安装板对欠压路面进行补充压实。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明通过机械化作业，节约了专业测量员、水准仪、全站仪等人员仪器投入，也节约往返监测时间，推动了沉降监测工作向机械化、自动化方向发展。同时本发明装置检测精度高，主要材料采用钢材制作，不易移位变形，也能够更好地确保检测结果的准确性。通过一次固定安装在监测位置，实现单次和累计沉降变形观测，满足高填方路基长期监测的要求，实现连续沉降观测，解决了频繁水准测量工作，降低劳动强度，以及测量监测人员专业水平差异带来的误差，提高数据准确性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2 为本发明的剖面结构示意图。

图3为图2中A处放大结构示意图。

图4为图2中B处放大结构示意图。

图5为压实组件结构示意图。

图中各标号的释义为：竖板—11：第二竖直凹槽—111；齿条—112；顶板—12；水平底板—13；液压推杆—3；重载压力传感器—31；连接块—32；固定块—41；活动杆—42；第一竖直凹槽—421；配重板—43；第一安装板—44；连接滑块—441；第一卡接块—442；第一水平凹槽—443；第一限位杆—444；滑移块—445；连接杆—446；活动块—45；卡接槽—451；滑动箱—51；驱动电机—52；水平蜗杆—53；双层齿盘—54；第一插杆—55；第二插杆—56；卡接板—6；第二卡接块—61；第三竖直凹槽—62；第二限位杆—63；复位弹簧—64；第二安装板—65；插接头—66；第三安装板—68。

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，以便对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。

如图1～图5所示，一种高填方路基沉降检测设备，包括两块并排设置的竖板11，在所述竖板11顶部设有顶板12，所述竖板11及顶板12构成U形支架框，在所述顶板12中部设有贯穿顶板12并向下设置的液压推杆3，所述液压推杆3的活塞杆底部设有重载压力传感器31，所述重载压力传感器31的下表面设有连接块32，沉降检测组件可拆卸地设置于连接块32下表面；

所述沉降检测组件包括设置于连接块32下方的可拆卸的固定块41，所述固定块41的下表面设有向下凸出的活动杆42，所述活动杆42底端设有配重板43；还包括两块水平的带刻度的第一安装板44，所述第一安装板44一端端头处设有连接滑块441，另一端端头下表面设有第一卡接块442，在所述活动杆42的两侧各设有一第一竖直凹槽421，所述第一安装板44的连接滑块441插入所述第一竖直凹槽421内并上下滑移，在两块竖板11的相向面上各设有一向板内凹陷的第二竖直凹槽111，在所述第二竖直凹槽111内设有可上下滑移的活动块45，所述活动块45上设有向上开口的卡接槽451，所述第一卡接块442卡接于所述卡接槽451内；在所述第一安装板44上还设有第一水平凹槽443，所述第一水平凹槽443内设有水平的第一限位杆444，在所述第一限位杆444上套设有可水平滑移的滑移块445，连接杆446一端与所述滑移块445铰接，另一端与固定块41铰接；

在所述竖板11的背向面上各设有一齿条112，并通过齿条112设有用于固定U形支架框的定位组件；

还包括用于替换沉降检测组件，并对欠压路基进行补充压实的压实组件。

在本发明的施工过程中，整体核心原理为将装置移动至待检测路基段后利用定位组件将装置固定，通过第一卡接块442将第一安装板44安装在活动块45上，并将第一安装板44上左右两侧的滑移块445分别通过连接杆446与连接块32的两侧端头处铰接，并在配重板43上放置足够的配重物，使得配重板43与地面相接处，完成装置的沉降检测部分的组装，实际使用过程中，当路基发生沉降时，利用配重板43带动活动杆42随地面一同下移，同时，由于第一安装板44的高度不变，因此滑移块445与第一安装板44之间的距离缩短，从而推动滑移块445在第一安装板44上向左右两侧分散开，从而对路基沉降情况进行有效表征。此外，当沉降检测完成后，通过利用液压推杆3推动配重板43继续下压，利用重载压力传感器对压力信息进行监测，便于了解路基下方的实际沉降情况。

作为一个优选的实施例，所述定位组件包括可上下滑移地设置于所述齿条112一侧的滑动箱51，所述滑动箱51与活动块45固定连接；所述滑动箱51内设有水平的驱动电机52，所述驱动电机52的输出轴上设有水平蜗杆53；还包括可转动地设置于所述箱体内壁的双层齿盘54，所述双层齿盘54的一层与所述水平蜗杆53啮合，另一层与所述齿条112啮合；在所述滑动箱51的外侧端底面设有向下的第一插杆55，内侧端底面设有向下的第二插杆56；在所述竖板11底部还设有水平底板13，所述第二插杆56贯穿所述水平底板13后插入地面。

在本实施例中，提供了一种可供实施的定位组件的具体结构，其中滑动箱51可上下滑移地设置于齿条112一侧的滑移轨道内，滑动箱51内的驱动电机52驱动与双层齿盘54其中一层齿盘啮合的水平蜗杆53转动，进而带动双层齿盘54转动，而双层齿盘54的另一层齿盘与齿条112啮合，从而带动滑动箱51在齿条112上滑动，并带动活动块45一同滑动，进而将下方的第一插杆55及第二插杆56插入地面土层，起到固定装置位置的目的。

作为一个优选的实施例，所述定位组件还包括设置在活动块45靠近竖板11一侧的下表面的第二插杆56，以及设置于活动块45远离竖板11一侧下表面的第一插杆55，所述第一插杆55及第二插杆56之间具有长度差，所述滑动箱51与活动块45固定连接。

在本实施例中，通过将滑动箱51与活动块45固定连接，当滑动箱51上下移动时，活动块45随之一同移动，从而将活动块45下表面的另一组第一插杆55及第二插杆56一同插入土层，进一步对装置进行固定，有效提高了装置的稳定性。

作为一个优选的实施例，所压实组件包括两个竖直的卡接板6，所述卡接板6的下表面设有插入所述卡接槽451内的第二卡接块61，所述卡接板6的相向面上各设有一第三竖直凹槽62，在所述第三竖直凹槽62内设有竖直的第二限位杆63，在所述第二限位杆63的顶端套设有固定于第三竖直凹槽62顶部的复位弹簧64；还包括水平设置的第二安装板65，所述第二安装板65的左右两端水平地向外延伸有插接头66；所述插接头66可上下滑移地套设于所述第二限位杆63上，并与所述复位弹簧64的下端固定连接；在所述第二安装板65下表面还设有若干竖直连接板，所述竖直连接板底部固定有水平的第三安装板68。

在本实施例中，提供了一种压实组件的具体结构，在对路基沉降情况进行监测后，对于欠压实路段进行辅助补充压实，具体过程为：将沉降检测组件拆除后，将第二卡接块61插入活动块45的卡接槽内卡紧，利用液压推杆3推动第二安装板65下移，通过第二安装板65下方的第三安装板68对路面进行辅助压实。在下推过程中，复位弹簧64被拉伸，当液压推杆3收缩时，利用复位弹簧64的收缩带动两端的插接头66上移复位，进而带动第二安装板65复位，能够便于装置的使用后复位，同时重复上述过程也能够进一步增强压实效果。

一种高填方路基沉降检测设备的工作方法，包括如下步骤：

步骤S1：将运输至需要检测的点位，驱动定位组件对U形支架框进行位置固定，将检测设备与沉降检测组件拼装完成后进行路基沉降检测；

步骤S2：拆除沉降检测组件，更换为压实组件，并对路基沉降检测过程中检测到的压实度不达标的欠压实路段进行二次压实。

作为上述高填方路基沉降检测设备的工作方法，主要包括两个步骤，也即前文所述的沉降检测组件的检测步骤以及检测完成后的辅助压实步骤，本发明装置将建有技术中分开的这两个步骤通过本发明装置有机地结合在一起，实现了一套设备实施多个工作流程，在有效减少人力、检测设备的投入的前提下，能够很好地完成既定工作任务，实现连续沉降观测，解决了频繁水准测量工作，降低劳动强度，以及测量监测人员专业水平差异带来的误差，提高数据准确性，同时通过一次固定安装在监测位置，实现单次和累计沉降变形观测，满足高填方路基长期监测的要求。

作为一个更进一步的实施例，在步骤S1中，通过启动驱动电机52带动滑动箱51下移，U形支架框在自重作用下将第一插杆55及第二插杆56下压插入下方土层，从而将U形支架框固定在工位；后将第一安装板44的一端插入活动杆42的第一竖直凹槽421内，另一端通过下方的第一卡接块442插入活动块45卡接槽451内完成沉降检测组组件拼装；活动杆42在配重板43重力作用下下移，至紧贴路面后停止下移；此时连接杆446倾斜角为α，滑移块445在第一安装板44上读数记为A；沉降后斜杆倾角为β，滑移块445在第一安装板44上读数记为B，则沉降值H计算公式为：

H=B·cosβ-A·cosα。

在本实施例中提供了一种沉降的具体表征方式，其中，启动驱动电机52带动滑动箱51下移后，将沉降检测组件安装，在路面发生沉降时，配重板43下移，由于第一安装板44是通过活动块45下方的第一插杆55及第二插杆56固定在地面的，因此，第一安装板44的高度不会发生变化，而连接块32的高度将会随配重板43一同下移，导致连接杆446倾斜角度发生变化，而通槽情况下路基沉降导致的下移不长，通过小角度倾角将竖直方向上的变化量放大后反馈至水平方向上的变化量，根据三角函数公式，得出沉降值H，其中倾角由角度传感器或角度仪测量，滑移块445的读数为了保证精确度，也可以通过预先设置于活动块45上的红外测距仪测定。

作为一个更进一步的实施例，在步骤S2中，拆除沉降检测组件后进行压实组件的安装，所述压实组件的安装方式为将卡接板6下方的第二卡接块61插入拆除卡接块后的活动块45的卡接槽451内卡紧；后通过向下伸出液压推杆3的活塞杆直至抵紧第二安装板65后，将液压推杆3的活塞杆与第二安装板65上表面固定连接即可，第二安装板65在液压推杆3的作用下带动下方的第三安装板68对欠压路面进行补充压实。

本实施例中，提供了一种压实组件的具体安装步骤，主要为通过卡接板6下方的第二卡接块61插入活动块45上的卡接槽451内实现第二安装板65的安装及固定。在压实过程中，重载压力传感器31也能够保证液压推杆3输出的压力力量在符合工程压实施工规范的范围内，从而得到更加准确的压实结果。

本发明描述中出现的“连接”、“固定”，可以是固定连接、加工成型、焊接，也可以机械连接，具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明描述中，出现的术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系仅为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的特定的方位，因此并不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所描述的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种高填方路基沉降检测设备，其特征在于，包括两块相对设置的竖板（11），竖板（11）顶部设有顶板（12），竖板（11）及顶板（12）构成U形支架框；顶板（12）中部设有贯穿顶板（12）并向下设置的液压推杆（3），液压推杆（3）的活塞杆底部设有重载压力传感器（31），重载压力传感器（31）的下表面设有连接块（32），沉降检测组件可拆卸地设置于连接块（32）下表面；

所述沉降检测组件包括设置于连接块（32）下方的可拆卸的固定块（41），固定块（41）的下表面设有向下凸出的活动杆（42），活动杆（42）底端设有配重板（43）；还包括两块水平且带刻度的第一安装板（44），第一安装板（44）一端端头处设有连接滑块（441），另一端端头下表面设有第一卡接块（442），所述活动杆（42）的两侧各设有一第一竖直凹槽（421），所述第一安装板（44）的连接滑块（441）插入第一竖直凹槽（421）内并等高地上下滑移，两块竖板（11）的相向面上各设有一向板内凹陷的第二竖直凹槽（111），第二竖直凹槽（111）内设有可上下滑移的活动块（45），活动块（45）上设有向上开口的卡接槽（451），所述第一卡接块（442）卡接于卡接槽（451）内；第一安装板（44）上还设有第一水平凹槽（443），第一水平凹槽（443）内设有水平的第一限位杆（444），第一限位杆（444）上套设有可水平滑移的滑移块（445），连接杆（446）一端与滑移块（445）铰接，另一端与固定块（41）铰接；

所述竖板（11）的背向面上各设有一齿条（112），并通过齿条（112）设有用于固定U形支架框的定位组件；

还包括用于替换沉降检测组件，并对欠压路基进行补充压实的压实组件。

2.如权利要求1所述的一种高填方路基沉降检测设备，其特征在于，定位组件包括可上下滑移地设置于所述齿条（112）一侧的滑动箱（51）；滑动箱（51）内设有水平的驱动电机（52），驱动电机（52）的输出轴上设有水平蜗杆（53）；还包括可转动地设置于滑动箱（51）箱体内壁的双层齿盘（54），双层齿盘（54）的一层与所述水平蜗杆（53）啮合，另一层与齿条（112）啮合；所述滑动箱（51）的外侧端底面设有向下的第一插杆（55），内侧端底面设有向下的第二插杆（56）；所述竖板（11）底部还设有水平底板（13），所述第二插杆（56）贯穿所述水平底板（13）后插入地面。

3.如权利要求1所述的一种高填方路基沉降检测设备，其特征在于，定位组件还包括设置在活动块（45）靠近竖板（11）一侧的下表面的第二插杆（56），以及设置于活动块（45）远离竖板（11）一侧下表面的第一插杆（55），第一插杆（55）及第二插杆（56）之间具有长度差，所述滑动箱（51）与活动块（45）固定连接。

4.如权利要求1所述的一种高填方路基沉降检测设备，其特征在于，所压实组件包括两个竖直的卡接板（6），卡接板（6）的下表面设有插入所述卡接槽（451）内的第二卡接块（61），卡接板（6）的相向面上各设有一第三竖直凹槽（62），第三竖直凹槽（62）内设有竖直的第二限位杆（63），第二限位杆（63）的顶端套设有固定于第三竖直凹槽（62）顶部的复位弹簧（64）；还包括水平设置的第二安装板（65），第二安装板（65）的左右两端水平地向外延伸有插接头（66）；插接头（66）可上下滑移地套设于第二限位杆（63）上，并与复位弹簧（64）的下端固定连接；所述第二安装板（65）下表面还设有若干竖直连接板，竖直连接板底部固定有水平的第三安装板（68）。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种高填方路基沉降检测设备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将运输至需要检测的点位，驱动定位组件对U形支架框进行位置固定，将检测设备与沉降检测组件拼装完成后进行路基沉降检测；

步骤S2：拆除沉降检测组件，更换为压实组件，并对路基沉降检测过程中检测到的压实度不达标的欠压实路段进行二次压实。

6.如权利要求5所述的一种高填方路基沉降检测设备的工作方法，其特征在于，步骤S1中，通过启动驱动电机（52）带动滑动箱（51）下移，U形支架框在自重作用下将第一插杆（55）及第二插杆（56）下压插入下方土层，从而将U形支架框固定在工位；后将第一安装板（44）的一端插入活动杆（42）的第一竖直凹槽（421）内，另一端通过下方的第一卡接块（442）插入活动块（45）卡接槽（451）内完成沉降检测组组件拼装；活动杆（42）在配重板（43）重力作用下下移，至紧贴路面后停止下移；此时连接杆（446）倾斜角为α，滑移块（445）在第一安装板（44）上读数记为A；沉降后斜杆倾角为β，滑移块（445）在第一安装板（44）上读数记为B，则沉降值H计算公式为：

H=B·cosβ-A·cosα。

7.如权利要求5所述的一种高填方路基沉降检测设备的工作方法，其特征在于，步骤S2中，拆除沉降检测组件后进行压实组件的安装，压实组件的安装方式为将卡接板（6）下方的第二卡接块（61）插入拆除卡接块后的活动块（45）的卡接槽（451）内卡紧；后通过向下伸出液压推杆（3）的活塞杆直至抵紧第二安装板（65）后，将液压推杆（3）的活塞杆与第二安装板（65）上表面固定连接，第二安装板（65）在液压推杆（3）的作用下带动下方的第三安装板（68）对欠压路面进行补充压实。

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