CN204479060U - 一种路基稳定性观测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种路基稳定性观测系统，包括设置于稳定性观测断面的元器件，所述元器件包括沉降板、剖面沉降管、单点沉降计、沉降观测桩、测斜管、位移观测桩，稳定性观测断面之间的间距不大于100m，构成横向与竖向观测网。本实用新型的路基稳定性监测系统，应用了先进的测量仪器，装置精度高、可控性高、预警及时，可以有效为路基稳定性监测所应用，大大提高路基施工质量水平。适合高填方路基填筑、高边坡防护等对稳定性监测精度以及监测及时性要求高的工况，采用多种监测手段可实时监测路基填筑过程避免发生不均匀沉降以及路基失稳事故，对稳定性监测要求连续可控的路基施工项目可推广应用。

Description

一种路基稳定性观测系统

技术领域

本实用新型属于路基稳定性监测领域，特别涉及一种路基稳定性观测系统。

背景技术

路基沉降是公路工程施工中常见的难题之一，尤其对于高填方路基来说，路基的稳定性对整体工程质量具有重要的影响，而有效准确的路基稳定性观测可以监控路基的稳定性、分析路基的施工质量水平，并对路基的工后沉降进行有效分析，因此，路基的稳定性观测成为评价路基稳定性、运营后维修保养、寿命评估的重要依据。

目前路基施工所采用的稳定性监测方法不能准确、及时的反应实际工程所处的状态，对于施工中路基的稳定性不能实时、准确监测，国内普遍采用沉降板来监测路基沉降水平，对路基的横向位移偏差缺乏监测或仅做简单观测，导致路基沉降计偏移问题往往在施工完成之后才被暴露出来，造成施工的反复，形成巨大的资源浪费。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种路基稳定性观测系统，克服现有技术中稳定性监测方法不准确、对于施工中路基的稳定性不能实时、准确监测的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种路基稳定性观测系统，包括二至多个稳定性观测断面，所述稳定性观测断面设置有元器件，所述元器件包括沉降板、剖面沉降管、单点沉降计、沉降观测桩、测斜管、位移观测桩；其中：

所述沉降板埋置于路基中心线位置，由底板、金属测杆和保护套管组成；

所述剖面沉降管埋置于地基加固表层顶面；

所述单点沉降计埋设于路基中心线位置；

所述沉降观测桩埋置于路床顶面两侧路肩位置以及中线位置，埋置深度在路床顶面以下不小于1.0m，桩顶露出地面不大于10cm；

所述测斜管布置于路基坡脚及半幅路基中线处；

所述位移观测桩埋置于路堤两侧坡脚外，与上述元器件位于同一断面上；

所述稳定性观测断面之间的间距不大于100m，构成横向与竖向观测网。

所述沉降板由底板、金属测杆和金属测杆外的保护套管组成。

所述剖面沉降管由预埋柔性测斜导管、不锈钢测杆、电缆测头、以及数显仪组成，内设有用于拉动电缆测头的镀锌钢丝绳，其上夯填中粗砂至与碾压面齐平。

所述单点沉降计由位移计、法兰沉降盘、测杆、加长螺杆及锚头组成。所述单点沉降计法兰沉降盘设置于路基基底以下10～20cm处，单点沉降计引线使用套管保护。

所述测斜管采用专用高精度pvc测斜管，埋深至无水平位移的深层硬土或基岩中。

连续路基沉降观测区段为一单元,每个沉降观测单元设置不少于两个稳定性观测断面；路堤与不同结构物的连接处应设置稳定性观测断面，每个路桥过渡段设置距离桥头5～10m、20～30m、50m处分别设置一个稳定性观测断面，每个横向结构物每侧设置一个稳定性观测断面。

本实用新型的有益效果是：

1、路基稳定性观测数据更加全面并且稳定可靠

本实用新型区别于传统方法之处在于引进单点沉降计、剖面沉降管、测斜管等新型监测装置进行路基稳定性观测，构成横向与竖向观测网，不仅可以实现对路基竖向沉降量的实时监控，还能够对路基填筑过程中可能发生的不均匀沉降以及路基失稳带来的横向偏移过大等潜在危险进行预警。同时利用新的观测手段可以与传统方法得到的数据横向对比，减少观测误差。

2、提高路基稳定性观测精度

单点沉降计是一种埋入式智能数码电感调频位移计，应用了电磁感应原理，反应灵敏；剖面沉降管、测斜管测头采用高精度敏感元件进行倾斜角度测量进而测得沉降值，而且测得数据均以电子信号反应在测读仪器之中，读数方便而且可以避免人工施测造成人为误差，极大提高了测量精度。

3、数据自动存储，可追溯性强

单点沉降计、剖面沉降管、测斜管配套使用的测读仪器均具备数据存储功能，能对往次测量结果进行存储，方便监测数据追溯分析。

本实用新型的路基稳定性监测系统，应用了先进的测量仪器，装置精度高、可控性高、预警及时，可以有效为路基稳定性监测所应用，大大提高路基施工质量水平。适合高填方路基填筑、高边坡防护等对稳定性监测精度以及监测及时性要求高的工况，采用多种监测手段可实时监测路基填筑过程避免发生不均匀沉降以及路基失稳事故，对稳定性监测要求连续可控的路基施工项目可推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的观测系统剖面布置图；

图2为本实用新型的观测系统平面布置图；

图3为PVC剖面沉降管计算原理图；

图4为单点沉降计结构图；

图5为沉降板结构示意图；

图6为图5俯视图；

其中，1、单点沉降计；2、高精度测斜管；3、位移观测桩；4、沉降板；5、沉降观测桩水泥土搅拌桩；6、剖面沉降管；7、位移计及导线；8、法兰沉降盘；9、测杆；10、加长螺杆；11、锚头；12、底板；13、金属测杆；14、保护套管；15、加固钢板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

施工原则：

施工执行的《公路路基施工技术规范》、《建筑沉降变形测量规程》、《工程测量规范》《建筑基坑工程监测技术规程》及设计文件的各项规定。

以技术规范和图纸设计文件为标准，在充分结合实际情况的基础上，按照保证质量、兼顾节约资金、缩短工期，确保工程施工安全的原则，制定科学有效的施工方法。

施工准备：

施工前充分做好路基稳定性监测准备：确定监测方案，了解路基填筑基本信息，测量放样定位出路基中线、边线位置以及测量设备埋设点位，合理布设路基稳定性监测元器件，精密测量仪器埋置一定准确稳妥，避免元器件损坏。

施工过程：

稳定性观测断面的设置：稳定性观测断面的间距一般不大于100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密；每个沉降观测单元(连续路基沉降观测区段为一单元)应不少于2个观测断面；路堤与不同结构物的连接处应设置沉降观测断面，每个路桥过渡段设置距离桥头5～10m、20～30m、50m出分别设置一个沉降观测断面，每个横向结构物每侧设置一个观测断面。

沉降位移观测点的设置：断面观测点应包括沉降板4、剖面沉降管6、单点沉降计1、沉降观测桩5等元器件进行沉降观测；测斜管2、位移观测桩3进行位移观测。

稳定性观测元器件的埋设：

沉降板4：沉降板4埋置与路基中心线位置。沉降板由底板12、金属测杆13和保护套管14组成。底板12尺寸不小于60×60×3cm，金属测杆13使用直径为5cm的热轧无缝钢管制作，每节长度一般按2m制作，以螺口相接。保护套管14外径为10.8cm。随着填土的增高，测杆和套管相应接高，结合填土高及便于观察和操作等实际情况，金属测杆13和保护套管 14采用逐节连接方式进行加长，金属测杆13和保护套管14上端伸出路面顶适当高度以便于工程竣工后跟踪观察。

剖面沉降管6是利用滑动式数显沉降仪对路基沉降进行观测的一种方法，由预埋柔性测斜导管、不锈钢测杆、电缆测头、以及数显仪组成，其原理是通过预埋在结构物底部的横剖面管，采用剖面沉降仪按一定间距依次读数，起始端关口标高采用水准仪按国家二等精密水准测量方法进行测量，再通过数据处理计算出不同位置处的沉降量。沉降仪测头以及其导轮沿路基断面埋设柔性测斜导管(该导管与地基同步沉降)测头的传感器可以敏感的测出某一处的倾角，输出一个电压信号，由数显仪面板显示数据。测头的输出信号是以测斜管导槽为方向基准，在某一处，测得导轮标准间距L上的倾角，根据该倾角正弦函数可以计算沉降位移(如图3所示)。剖面沉降管6的埋设是在地基加固施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至地基加固表层顶面，贯穿整个路基横断面，槽内回填0.2m厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管(沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳，其上夯填中粗砂至与碾压面齐平。沉降管敷设完成后，在两头埋设0.5m×0.5m×0.95m C15素混凝土保护墩。两头应砌筑净尺寸为0.5m×0.5m×0.5m，钢筋混凝土观测坑，并加设盖板，盖板采用0.7m×0.7m×5mm厚钢板。

单点沉降计1埋由位移计7、锚头11、法兰沉降盘8、测杆9等部件组成。当地基下沉时，法兰沉降盘8与地基同步下沉，使传感器的活动导磁体在其磁通感应线圈内发生相对滑移，通过读数仪测出位移量，实现沉降观测目的。单点沉降计1埋设于路基中心线位置，采用钻孔埋设方法安装，使用一般普通地质勘探钻机在埋设点垂直钻孔，钻孔深度应穿越不稳定土层至基岩且入岩500mm，埋设单点沉降计测杆9后孔内注浆确保单点沉降计锚头11与基岩锚固成整体。单点沉降计法兰沉降盘8安装在路基基底以下10～20cm处。单点沉降计引线使用套管保护，开挖200mm深槽口将导线引出路基。一般在完成路基第一层填料并压实后对单点沉降计1初始调零。

沉降观测桩5采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm×15cm正方形，长度不小于1.5m，桩顶预埋20mm钢筋作为观测测头。沉降观测桩5埋置于路床顶面两侧路肩位置以及中线位置，埋置深度在路床顶面以下不小于1.0m，桩顶露出地面不应大于10cm。

测斜管2采用专用高精度pvc测斜管，布置在路基坡脚及半幅路基中线处。测斜管2采用钻孔放置，埋设过程注意测斜管2的埋深至无水平位移的深层硬土或基岩中，并且要严格控制测斜管2在图中的垂直度。

位移观测桩3采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm×15cm正方形，长度不小于1.5m， 桩顶预埋20mm钢筋作为观测测头。位移观测桩3埋置于路堤两侧坡脚外2m、10m处，与其它观测元器件位于同一断面上。

稳定性观测方法与精度要求：

沉降板观测采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程，每填筑一层路基进行一次测量。路基填筑施工完成后可适当调整测量频次。

横剖面沉降观测采用剖面沉降管和水准仪联合施测，每次观测时首先用水准仪测出剖面沉降管一侧的观测桩定高程，然后使用剖面沉降管配套侧头观测剖面每一测点的沉降量，沿剖面沉降管每2m距离测量一点。

单点沉降计路基填筑期间和填筑完成后15天之内每天测量1～2次。路基填筑完成3～6个月后每七天测量1次。根据路基沉降稳定性指标可适当调整测量周期。

沉降观测桩数据观测采用水准仪进行，在路基填筑完成日起连续观测6个月，每3天观测一次。

位移观测桩观测采用全站仪进行，在路基填筑过程中连续施测，每填筑一层进行一次测量。

测斜管数据采用电阻应变式测斜仪伺服加速度式测斜仪进行测试，测试时保证测斜仪导轮在测斜管导槽内，轻轻滑入管底，稳定后每隔1m测读一次，直至管口，测斜仪反转180°，重新测试一遍。

路基稳定性观测：

1.观测元器件埋设完成并编号后即可正常进行路基填筑，同时路基稳定性观测也随即开始进行。

2.施工机械运转过程中，不得碰触监测元件等。

3.成立专门小组负责监测数据采集和测量元器件的保护工作，小组人员分工明确，责任到人。

4.采用统一的路基稳定性观测记录表格，做好观测数据的记录与整理，观测过程中发现异常必须及时查明原因，尽快妥善处理。

5.路基填筑过程中应及时整理路堤位移及沉降观测点的数据，当路基水平位移大于5mm/天，沉降量大于10mm/天时应立即停止填筑施工，待路基稳定后再恢复填筑，必要时采取防护措施避免路基失稳。

以上参照附图和实施例，对本实用新型进行了示意性描述，该描述没有限制性。本领域的普通技术人员应能理解，在实际应用中，本实用新型中各部件的设置方式均可能发生某些改变，而其他人员在其启示下也可能做出多种形式的相似设计。需要指出的是，只要不脱离 本实用新型的设计宗旨，所有显而易见的改变及其相似设计，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种路基稳定性观测系统，其特征在于，包括二至多个稳定性观测断面，所述稳定性观测断面设置有元器件，所述元器件包括沉降板、剖面沉降管、单点沉降计、沉降观测桩、测斜管、位移观测桩；其中：

所述沉降板埋置于路基中心线位置，由底板、金属测杆和保护套管组成；

所述剖面沉降管埋置于地基加固表层顶面；

所述单点沉降计埋设于路基中心线位置；

所述沉降观测桩埋置于路床顶面两侧路肩位置以及中线位置，埋置深度在路床顶面以下不小于1.0m，桩顶露出地面不大于10cm；

所述测斜管布置于路基坡脚及半幅路基中线处；

所述位移观测桩埋置于路堤两侧坡脚外，与上述元器件位于同一断面上；

所述稳定性观测断面之间的间距不大于100m，构成横向与竖向观测网。

2.根据权利要求1所述路基稳定性观测系统，其特征在于，所述沉降板由底板、金属测杆和金属测杆外的保护套管组成。

3.根据权利要求1所述路基稳定性观测系统，其特征在于，所述剖面沉降管由预埋柔性测斜导管、不锈钢测杆、电缆测头、以及数显仪组成，内设有用于拉动电缆测头的镀锌钢丝绳，其上夯填中粗砂至与碾压面齐平。

4.根据权利要求1所述路基稳定性观测系统，其特征在于，所述单点沉降计由位移计、法兰沉降盘、测杆、加长螺杆及锚头组成。

5.根据权利要求4所述路基稳定性观测系统，其特征在于，所述单点沉降计法兰沉降盘设置于路基基底以下10～20cm处，单点沉降计引线使用套管保护。

6.根据权利要求1所述路基稳定性观测系统，其特征在于，所述测斜管采用专用高精度pvc测斜管，埋深至无水平位移的深层硬土或基岩中。

7.根据权利要求1所述路基稳定性观测系统，其特征在于，连续路基沉降观测区段为一单元,每个沉降观测单元设置不少于两个稳定性观测断面；路堤与不同结构物的连接处应设置稳定性观测断面，每个路桥过渡段设置距离桥头5～10m、20～30m、50m处分别设置一个稳定性观测断面，每个横向结构物每侧设置一个稳定性观测断面。