CN202433013U - 一种观测路基变形的数据采集系统 - Google Patents

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张晓燕
寇林田
韩萍
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Abstract

一种观测路基变形的数据采集系统。本实用新型提供了一种全面监测路基变形特性的数据采集系统，包括各种传感元件的布设位置、埋设工序、后期保护、数据观测等环节。该系统在基底和路堤内埋设了单点沉降计、分层沉降计、沉降板、水平位移计、测斜管和压力盒传感元件，能全面监测路基内多种变形参数，提高了监测数据的全面性；系统中传感元件的布设位置是在全面总结以往相关研究成果的基础上提出的，使得其更具科学性；本系统充分考虑了各种传感元件布设时施工的可操作性以及观测时的方便性；本系统传感元件埋设工序避免了施工机械对其可能造成的破坏，并提出了传感元件后期保护的技术措施，从而提高了观测系统的耐久性。本实用新型克服了以往数据采集系统传感元件埋设可操作性差、测试参数片面、传感元件成活率低等缺陷和不足。

Description

一种观测路基变形的数据采集系统
技术领域
本实用新型属于土工现场测试技术领域，涉及一种观测路基变形的数据采集元器件的布设方案，尤其能长期全面采集路基内应力应变动态变化的参数。 
背景技术
在国家大力兴建土木工程的背景下，大量公路（铁路）工程开始实施，同时对高速公路（铁路）项目提出了更高的技术标准。随着工程项目向纵深发展，修筑在特殊地质条件（如软土、黄土、风化岩等）下的路基越来普遍，路基沉降、边坡失稳时有发生。为预防事故的发生，需对路基变形进行监测，观测路基变形特性的参数主要包括应力和应变两类参数，具体包括垂直沉降、水平位移、侧向位移、竖向静压力、竖向动压力等参数。 
目前，观测路基变形的方案五花八门，大部分观测方案仅仅注重某项参数的测试，或者埋设的传感元件成活率偏低，在短期内由于种种原因，元器件遭到破坏，数据采集工作被迫中断。为了准确监测路基变形、总结路基变形特性，为相关理论研究工作提供一手资料，为路基工程设计与施工提供依据，提出本数据采集系统。 
发明内容
为了弥补以往监测路基应力应变的不足，本实用新型提供一种全面监测路基变形特性的数据采集系统，本采集系统能全面监测路基的应力应变特性，所采用的埋设方案使得元器件的成活率大大提高，能长期监测路基的应力应变参数。 
该系统在基底和路堤内埋设了单点沉降计1、分层沉降计2、沉降板3、水平位移计4、测斜管5、压力盒6等传感元件，能全面监测路基内多种变形参数，提高了监测数据的全面性；系统中传感元件的布设位置是在全面总结以往相关研究成果的基础上提出的，使得其更具科学性；本系统充分考虑了各种传感元件布设时施工的可操作性以及观测时的方便性；本系统传感元件埋设工序避免了施工机械对其可能造成的破坏，并提出了传感元件后期保护的技术措施，从而提高了观测系统的耐久性。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下： 
一种观测路基变形的数据采集系统，主要包括单点沉降计1、分层沉降计2、沉降板3、水平位移计4、测斜管5、压力盒6、数据线7和数据采集房8，其特征是：单点沉降计1检测基底顶部沉降值，埋设在基底一定深度范围内，深度与路基填高相同，横向间距从路基中心位置向两侧每隔8m布设一处；分层沉降计2用来观测沉降孔不同深度处的沉降值，埋设在基底中心位置一定深度内，深度与路基填高相同；沉降板3检测是路堤内不同深度处的沉降值，从基底中心布设至路基顶面，每填高3m埋设一次；水平位移计4检测是土体内部的水平位移，从中央分隔带向边坡方向水平布设，布设至距边坡2m处，左右幅各布设一处，每填高3m埋设一次；测斜管5检测土体基底或路堤侧向位移，在基底与路基内均有布设，基底测斜管埋设在路基坡脚与排水沟之间，左右侧各布设一处，布设深度与路基填高相同，路基测斜管布设在土路肩处，左右侧各布设一处，埋设至路基底；压力盒6检测的是路堤上覆土层的压力或动荷载，从基底中心处布设至路基顶面，每填高3m埋设一次，最上层压力盒埋设在路面基层顶面。
①传感元件埋设位置
单点沉降计1埋设在基底一定深度范围内，深度与路基填高相同，横向间距从路基中心位置向两侧每隔8m布设一处；分层沉降计2埋设在基底中心位置一定深度内，深度与路基填高相同；沉降板3从基底中心布设至路基顶面，每填高3m埋设一次；水平位移计4从中央分隔带向边坡方向水平布设，布设至距边坡2m处，左右幅各布设一处，每填高3m埋设一次；测斜管5在基底与路基内均有布设，基底测斜管埋设在路基坡脚与排水沟之间，左右侧各布设一处，布设深度与路基填高相同，路基测斜管布设在土路肩处，左右侧各布设一处，埋设至路基底；压力盒6从基底中心处布设至路基顶面，每填高3m埋设一次，最上层压力盒埋设在路面基层顶面。
②布设工序 
单点沉降计1和分层沉降计2在路基填筑前用钻孔机预先钻孔埋设，将其埋设至钻孔内后用细砂回填钻孔，在工作面（基底表面）横向挖槽并铺设8cm厚细砂后将单点沉降计和分层沉降计的数据线引至边坡外，再用8cm细砂覆盖数据线后方可路基的填筑；
沉降板3周边20cm范围内不应用压路机压实，以免沉降板3偏位，应采用人工夯实机对其周边进行压实；
水平位移计4在工作面挖槽并铺设细砂后进行埋设，而后用细砂覆盖，并将数据线7挖槽埋设后进行路基填筑；
压力盒6应挖坑埋设，布设压力盒前在坑底铺设8cm厚细砂，定位后再用8cm厚细砂覆盖压力盒，数据线7埋设同前；
基底测斜管5在路基填筑前用钻孔机预先钻孔埋设，路基内的测斜管在路基填筑完毕后在土路肩处钻孔后埋设。测斜管基底（路基）上预留1m，以便观测。
③后期保护 
将所有传感元件数据线横向引至边坡，顺坡将所有数据线捋至坡脚观测房内。边坡数据线埋设至50cm深度处，后期采取边坡防护措施对其进行保护。观测站房应牢固，房顶应采取防水措施，房外墙面涂刷“高压危险”字样，房门应用铁门做成，以防破坏。
④定期观测 
基底内单点沉降计1、分层沉降计2、测斜管5在路基填筑前观测一次数据，以后路基每填筑一层观测一次数据；压力盒6和沉降板3在路基填土后每填筑一层观测一次数据；水平位移计4路基填筑过程中无需观测，路基填筑完毕后进行观测。
所有传感元件在路基填筑完毕后前两个月每周观测一次，第三个月至第五个月每15天观测一次，以后每月观测一次，至少连续观测5年。 
本实用新型的有益效果是，可以全面、长期地观测路基内变形参数，对评价路基稳定性具有重要意义。 
附图说明
图1是一种观测路基变形的数据采集系统结构示意图。 
图2是一种观测路基变形的数据采集系统实施例布设图。 
图中： 
1—单点沉降计；2—分层沉降计；3—沉降板；4—水平位移计；5—测斜管；6—压力盒；7—数据线；8—数据采集房。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 
图1中，单点沉降计1检测的是其顶部沉降盘处的沉降值，分层沉降计2检测的是沉降孔不同深度处的沉降值，沉降板3检测是路堤内不同深度处得沉降值，水平位移计4检测是土体内部的水平位移，测斜管5检测是土体（基底或路堤）侧向位移，压力盒6检测的是路堤上覆土层的压力（或行车动荷载）。 
图1中，h指的是路堤高度，基底传感元件埋设深度与路堤同高，a指的是基底传感元件埋设水平间距，b指的是路堤内传感元件深度方向埋设的位置，测斜管5位于路堤坡脚外30cm处。 
图1中，各传感元件的数据线布设仅是示意，埋设时实际上先挖槽并铺垫细砂后将数据线7引至一侧边坡、统一归并在数据采集房8内。 
图1中，为了避免图示混淆，只在路堤一侧示意出了水平位移计4或测斜管5的埋设位置，实际上埋设时路堤两侧均要布设水平位移计4或测斜管5。 
图2中，以路基宽度为26m，路堤填高为16m为例，基底单点沉降计1和分层沉降计2布设水平间距为8m，两侧布设至不足8m为止；水平位移计4和压力盒6沿深度方向布设间距为3m，从基底出开始布设，布设至不足3m为止。 
单点沉降计1和分层沉降计2在路基填筑前用钻孔机预先钻孔埋设，将其埋设至钻孔内后用细砂回填钻孔，在工作面（基底表面）横向挖槽并铺设8cm厚细砂后将单点沉降计和分层沉降计的数据线引至边坡外，再用8cm细砂覆盖数据线后方可路基的填筑；沉降板3周边20cm范围内不应用压路机压实，以免沉降板3偏位，应采用人工夯实机对其周边进行压实；水平位移计4在工作面挖槽并铺设细砂后进行埋设，而后用细砂覆盖，并将数据线7挖槽埋设后进行路基填筑；压力盒6应挖坑埋设，布设压力盒前在坑底铺设8cm厚细砂，定位后再用8cm厚细砂覆盖压力盒，数据线7埋设同前；基底测斜管5在路基填筑前用钻孔机预先钻孔埋设，路基内的测斜管在路基填筑完毕后在土路肩处钻孔后埋设。测斜管基底（路基）上预留1m，以便观测。 
将所有传感元件数据线横向引至边坡，顺坡将所有数据线捋至坡脚观测房内。边坡数据线埋设至50cm深度处，后期采取边坡防护措施对其进行保护。观测站房应牢固，房顶应采取防水措施，房外墙面涂刷“高压危险”字样，房门应用铁门做成，以防破坏。 
基底内单点沉降计1、分层沉降计2、测斜管5在路基填筑前观测一次数据，以后路基每填筑一层观测一次数据；压力盒6和沉降板3在路基填土后每填筑一层观测一次数据；水平位移计4路基填筑过程中无需观测，路基填筑完毕后进行观测。 
所有传感元件在路基填筑完毕后前两个月每周观测一次，第三个月至第五个月每15天观测一次，以后每月观测一次，至少连续观测5年。 

Claims (3)

1.一种观测路基变形的数据采集系统，主要包括单点沉降计（1）、分层沉降计（2）、沉降板（3）、水平位移计（4）、测斜管（5）、压力盒（6）、数据线（7）和数据采集房（8），其特征是：单点沉降计（1）检测基底顶部沉降值，埋设在基底一定深度范围内，深度与路基填高相同，横向间距从路基中心位置向两侧每隔8m布设一处；分层沉降计（2）用来观测沉降孔不同深度处的沉降值，埋设在基底中心位置一定深度内，深度与路基填高相同；沉降板（3）检测是路堤内不同深度处的沉降值，从基底中心布设至路基顶面，每填高3m埋设一次；水平位移计（4）检测是土体内部的水平位移，从中央分隔带向边坡方向水平布设，布设至距边坡2m处，左右幅各布设一处，每填高3m埋设一次；测斜管（5）检测土体即基底或路堤侧向位移，在基底与路基内均有布设，基底测斜管埋设在路基坡脚与排水沟之间，左右侧各布设一处，布设深度与路基填高相同，路基测斜管布设在土路肩处，左右侧各布设一处，埋设至路基底；压力盒（6）检测的是路堤上覆土层的压力或动荷载，从基底中心处布设至路基顶面，每填高3m埋设一次，最上层压力盒埋设在路面基层顶面。
2.根据权利要求1所述的一种观测路基变形的数据采集系统，其特征是：单点沉降计（1）和分层沉降计（2）在路基填筑前用钻孔机预先钻孔埋设，将其埋设至钻孔内后用细砂回填钻孔，在基底表面横向挖槽并铺设8cm厚细砂后将单点沉降计（1）和分层沉降计（2）的数据线引至边坡外，再用8cm细砂覆盖数据线后方可路基的填筑。
3.根据权利要求1所述的一种观测路基变形的数据采集系统，其特征是：压力盒（6）应挖坑埋设，布设压力盒前在坑底铺设8cm厚细砂，定位后再用8cm厚细砂覆盖压力盒，并将数据线挖槽埋设后进行路基填筑。
4 根据权利要求1所述的一种观测路基变形的数据采集系统，其特征是：基底测斜管（5）在路基填筑前用钻孔机预先钻孔埋设，路基内的测斜管（5）在路基填筑完毕后在土路肩处钻孔后埋设，测斜管（5）至路基上预留1m，以便观测。
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