CN221571451U - 一种填方沉降快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于填方沉降测量技术领域,涉及一种填方沉降快速检测装置，包括：参考柱、沉降柱、测量杆，测量杆一端转动连接参考柱另一端滑动连接沉降柱，转动连接设有角度测量装置，滑动连接处设有位移测量装置；本实用新型通过测量杆一端转动连接参考柱另一端滑动连接沉降柱，随着参考地面与沉降地面的高度的不同，转动连接点的角度发生变化，滑动连接点发生滑动位移，通过观测角度变化及滑动位移再进行简单的数学计算即可得出沉降数据。

Description

一种填方沉降快速检测装置

技术领域

本实用新型属于填方沉降测量技术领域，一种填方沉降快速检测装置。

背景技术

填方是指土木工程施工时填的土石方。是指路基表面高于原地面时，从原地面填筑至路基表面部分的土石体积。填方工程进行之中，要伴随着进行土方的压实筑紧工序。填方紧密，填方沉降均匀且沉降幅度较小，就有利于填方地面稳定地发挥其功能作用。

填方沉降目前常用的也是比较精确的测量填方沉降的方法就是运用全站仪设备，好处是精确度比较高。然而是在工程当中，全站仪设备从调平到对准需要大量时间，而工程中需要的数据精度远远低于全站仪设备的精度范围，造成一定的资源浪得。而更加快速的技术，如GPS云台等，则花费较高。因此，急需一种便捷的快速测量填方边缘和相对原状土自然沉降的相对沉降数值的检测装置。

实用新型内容

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种填方沉降快速检测装置，包括：参考柱、沉降柱、测量杆，参考柱的底部及沉降柱的底部均设有用于在地面固定的定位装置，测量杆的一端转动连接参考柱，测量杆的另一端滑动连接沉降柱上的固定高度点，参考柱上转动连接点距离定位装置的高度与测量杆上滑动连接点距离定位装置的高度相等；测量杆的长度大于参考柱与沉降柱之间的距离；参考柱与测量杆的转动连接处设有角度测量装置，沉降柱与测量杆的滑动连接处设有位移测量装置；填方沉降测量时，通过定位装置将参考柱固定在沉降地面旁的参考地面，将沉降柱固定在沉降地面，保持参考柱、沉降柱稳定不动，由于测量杆一端转动连接参考柱另一端滑动连接沉降柱，随着参考柱与沉降柱的高度的不同，测量杆与参考柱之间的角度发生变化，同时测量杆与沉降柱之间发生滑动位移，观察角度测量装置处的角度测量数值以及位移测量装置处的位移测量数值，然后经过数学计算即可得出沉降地面相对于参考地面的竖向沉降量。

优选的，所述角度测量装置包括：半圆形的量角器和第一指针，量角器的直线边贴靠固定在参考柱远离沉降柱的一侧，量角器与测量杆位于同一竖直平面内，第一指针固定连接测量杆，第一指针沿测量杆的长度方向自转动连接处指向量角器的半圆面内，量角器的中心点与转动连接处重合；采用量角器和第一指针测量参考柱与测量杆之间角度数值的测量方式简单可靠、操作性强，且相关的量角器、第一指针、参考柱、测量杆安装拆卸快捷及便于携带，适用于多种不同野外环境及场景。

更优的，所述量角器为透明材料制成，透明材质的量角器方便测量人员自量角器的正反两面进行测量结果观察。

优选的，所述位移测量装置包括刻度尺与第二指针，刻度尺沿测量杆的长度方向设置于测量杆上，第二指针固定设置在沉降柱上，第二指针的指示端指向沉降柱与测量杆的滑动连接点；将刻度尺设置或篆刻在测量杆上，将第二指针安装在沉降柱上，沉降柱、测量杆可快速搭接滑动连接，安装拆卸携带方便快捷，适用于多种不同野外环境及场景。

优选的，所述定位装置为钢板制成的底板；底板方便测量人员将参考柱、沉降柱固定放置在地面，当地面较为平坦时，测量人员只需要将底板直接放置在地面即可保证参考柱、沉降柱的稳定可靠不发生位移。

更优的，所述底板的水平面形状包括：圆形、椭圆形、矩形及多边形。

更优的，所述底板的下底面设有二至八个竖直向下的插齿；当户外环境较为复杂恶劣时，例如地面土质松软、户外风力较大、水漫过地面等情况下，可通过插齿插入地下辅助底板固定，当插齿数量较少时，例如两插齿的情况下，可采用尺寸较长的插齿，当插齿数量较多时，例如六插齿以上的时候，可采用尺寸较短的插齿。

更优的，所述参考柱、沉降柱分别竖直设置，参考柱、沉降柱分别固定连接所述底板的上表面。

优选的，所述沉降柱、测量杆设有多套，多个测量杆分别转动连接参考柱的不同高度处；一套参考柱匹配多套沉降柱、测量杆时，可用于同一参考地面附近有多处不同沉降地面需要进行测量的使用环境，可通过环绕参考柱布设的方式同时对多处沉降地面进行测量对比。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过测量杆一端转动连接参考柱另一端滑动连接沉降柱，随着参考地面与沉降地面的高度的不同，转动连接点的角度发生变化，滑动连接点发生滑动位移，通过观测角度变化及滑动位移再进行简单的数学计算即可得出沉降数据，因此本实用新型使用方便，安装快捷，对使用人没有过高的技术要求；在数值精度方面得益于自身纠偏的设计误差小，虽然远超水准仪设备，但是已经满足使用要求，从另一方面来讲也是促进了资源节约和设备的合理运用。

附图说明

图1是一种填方沉降快速检测装置的正视图；

图2是测量时的正视图；

图3是转动连接处及滑动连接处的局部放大视图；

图4是底板及插齿局部立体视图。

图中：1、参考柱；2、沉降柱；3、测量杆；4、定位装置；5、角度测量装置；6、位移测量装置；7、量角器；8、第一指针；9、刻度尺；10、第二指针；11、底板；12、插齿。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1～4，一种填方沉降快速检测装置，包括：参考柱1、沉降柱2、测量杆3，参考柱1的底部及沉降柱2的底部均设有用于在地面固定的定位装置4，测量杆3的一端转动连接参考柱1，测量杆3的另一端滑动连接沉降柱2上的固定高度点，参考柱1上转动连接点距离定位装置4的高度与测量杆3上滑动连接点距离定位装置4的高度相等；测量杆3的长度大于参考柱1与沉降柱2之间的距离；参考柱1与测量杆3的转动连接处设有角度测量装置5，沉降柱2与测量杆3的滑动连接处设有位移测量装置6；填方沉降测量时，通过定位装置4将参考柱1固定在沉降地面旁的参考地面，将沉降柱2固定在沉降地面，保持参考柱1、沉降柱2稳定不动，由于测量杆3一端转动连接参考柱1另一端滑动连接沉降柱2，随着参考柱1与沉降柱2的高度的不同，测量杆3与参考柱1之间的角度发生变化，同时测量杆3与沉降柱2之间发生滑动位移，观察角度测量装置5处的角度测量数值以及位移测量装置6处的位移测量数值，然后经过数学计算即可得出沉降地面相对于参考地面的竖向沉降量。

进一步的，所述角度测量装置5包括：半圆形的量角器7和第一指针8，量角器7的直线边贴靠固定在参考柱1远离沉降柱2的一侧，量角器7与测量杆3位于同一竖直平面内，第一指针8固定连接测量杆3，第一指针8沿测量杆3的长度方向自转动连接处指向量角器7的半圆面内，量角器7的中心点与转动连接处重合；采用量角器7和第一指针8测量参考柱1与测量杆3之间角度数值的测量方式简单可靠、操作性强，且相关的量角器7、第一指针8、参考柱1、测量杆3安装拆卸快捷及便于携带，适用于多种不同野外环境及场景。

更进一步的，所述量角器7为透明材料制成，透明材质的量角器7方便测量人员自量角器7的正反两面进行测量结果观察。

进一步的，所述位移测量装置6包括刻度尺9与第二指针10，刻度尺9沿测量杆3的长度方向设置于测量杆3上，第二指针10固定设置在沉降柱2上，第二指针10的指示端指向沉降柱2与测量杆3的滑动连接点；将刻度尺9设置或篆刻在测量杆3上，将第二指针10安装在沉降柱2上，沉降柱2、测量杆3可快速搭接滑动连接，安装拆卸携带方便快捷，适用于多种不同野外环境及场景。

进一步的，所述定位装置4为钢板制成的底板11；底板11方便测量人员将参考柱1、沉降柱2固定放置在地面，当地面较为平坦时，测量人员只需要将底板11直接放置在地面即可保证参考柱1、沉降柱2的稳定可靠不发生位移。

更进一步的，所述底板11的水平面形状包括：圆形、椭圆形、矩形及多边形。

更进一步的，所述底板11的下底面设有二至八个竖直向下的插齿12；当户外环境较为复杂恶劣时，例如地面土质松软、户外风力较大、水漫过地面等情况下，可通过插齿12插入地下辅助底板11固定，当插齿12数量较少时，例如两插齿12的情况下，可采用尺寸较长的插齿12，当插齿12数量较多时，例如六插齿12以上的时候，可采用尺寸较短的插齿12。

更进一步的，所述参考柱1、沉降柱2分别竖直设置，参考柱1、沉降柱2分别固定连接所述底板11的上表面。

进一步的，所述沉降柱2、测量杆3设有多套，多个测量杆3分别转动连接参考柱1的不同高度处；一套参考柱1匹配多套沉降柱2、测量杆3时，可用于同一参考地面附近有多处不同沉降地面需要进行测量的使用环境，可通过环绕参考柱1布设的方式同时对多处沉降地面进行测量对比。

实施例

本实施例参考柱1和沉降柱2选用半径50mm的圆形钢管，也可以选用边长80mm的方形钢管，保证立杆整体可以在测量期间与土地面保持基本垂直。测量杆3选用半径20mm的圆形钢管，表面光滑，保证不影响横杆沿着搭接点的自由伸长。

本实施例中的测量装置主要包括参考柱1，沉降柱2，测量杆3组成的门式架，以及角度测量装置5、位移测量装置6，角度测量装置5包括半圆形的量角器7和第一指针8，位移测量装置6包括刻度尺9与第二指针10，如图3所示。将量角器7的直线边沿杆向固定于参考柱1上，刻度尺9位于测量杆3方便读数位置，在原点0cm处向前均匀递增到200mm，并按照1mm为单位设置刻度，向后均匀递增到20mm，并按照1mm为单位设置刻度。参考柱1、沉降柱2下端为底板11的钢板平面，钢板平面向下浅埋置在需检测填方及邻近的原状土边缘，钢板平面尺寸不小于200mm*200mm，钢板平面下接齿牙状排列长于100mm的钢棒组成的插齿12。第二指针10指向滑动连接处。测量杆3一端转动连接参考柱1另一端滑动连接沉降柱2。参考柱1，沉降柱2应在测量全程保证稳定，为达到目的，可根据实际情况，增大地面钢板面积，增加支撑腿，或使用塔形结构增加稳定性。

利用上述测量装置进行填方快速便利检测仪器，包括如下步骤：

参考柱1，沉降柱2和测量杆3组成门式刚架，参考柱1与测量杆3用轴铰接，沉降柱2在预设位置安放螺栓，以便将沉降柱2与测量杆3搭接。组合好后选取需要测量的填方边界和周围原状土地块，选取保证在测量杆3可测量范围内同时保证参考柱1，沉降柱2始终垂直地面的合理间距，在两个位置分别挖掘较浅的平底土坑，在保证角度读数和位移读数尽量归零的条件下，将参考柱1，沉降柱2托盘放入坑底后回填土，期间保证两个立柱垂直，可使用铅垂辅助判断。

在准备工作结束后，记录角度测量装置5和位移测量装置6的初始读数，并确保门式框架整体属于一个XOY平面内，若有偏移可增加第三位面的支柱保证其处于同一平面。

经过一个测量周期后，装置由图1转变为图2形态，读出角度测量装置5和位移测量装置6读数，根据初始读书计算出角度变化绝对值和位移变化绝对值，并通过计算得到填方沉降量。

本实施例的原理是假设立柱，尤其是埋在填方中的沉降柱2会随着土方自身沉降发生相同的沉降，由于埋深较浅，所以其本身的竖向位移和土体表面的位移可认为完全相等。最后运用简单的三角计算就可从读数直接得到竖直位移。

ΔH＝s₁ ²-s²

其中ΔH为竖向位移，也就是沉降量，为角度改变量，S1为沉降后的测量杆3长度绝对值，s为初始水平测量杆3长度，也是两个竖杆垂直地面时的间距的绝对值。

可以看到，一次检测可以同时得到两组换算竖向沉降量，两组数据可以互相作为彼此检验，在偏差较小时取平均值，从而提高精度。

对于一个大面积土坑，可以采用三种不同间距设备串联的方式，对距离边缘不同距离的三个样本点进行联合测试；也可以在不同边缘选取多个测点，根据整体沉降规律可判断读数的合理性，并提高测量准确度。

相比于传统做法，即用水准仪测量，本实施例设备更加快捷，方便安装，对使用人没有太多技术要求。在数值精度方面得益于自身纠偏的设计误差不大于100mm，虽然远超水准仪设备，但是已经满足使用要求，从另一方面来讲也是促进了资源节约和设备的合理运用。

综上所述，本实用新型通过测量杆一端转动连接参考柱另一端滑动连接沉降柱，随着参考地面与沉降地面的高度的不同，转动连接点的角度发生变化，滑动连接点发生滑动位移，通过观测角度变化及滑动位移再进行简单的数学计算即可得出沉降数据，因此本实用新型使用方便，安装快捷，对使用人没有过高的技术要求；在数值精度方面得益于自身纠偏的设计误差小，虽然远超水准仪设备，但是已经满足使用要求，从另一方面来讲也是促进了资源节约和设备的合理运用。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，包括：参考柱(1)、沉降柱(2)、测量杆(3)，所述参考柱(1)的底部及所述沉降柱(2)的底部均设有用于在地面固定的定位装置(4)，所述测量杆(3)的一端转动连接参考柱(1)，所述测量杆(3)的另一端滑动连接沉降柱(2)上的固定高度点，所述参考柱(1)上转动连接点距离定位装置(4)的高度与所述测量杆(3)上滑动连接点距离定位装置(4)的高度相等；

所述测量杆(3)的长度大于参考柱(1)与沉降柱(2)之间的距离；

所述参考柱(1)与测量杆(3)的转动连接处设有角度测量装置(5)，所述沉降柱(2)与所述测量杆(3)的滑动连接处设有位移测量装置(6)。

2.根据权利要求1所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述角度测量装置(5)包括：半圆形的量角器(7)和第一指针(8)，所述量角器(7)的直线边贴靠固定在参考柱(1)远离沉降柱(2)的一侧，所述量角器(7)与测量杆(3)位于同一竖直平面内，所述第一指针(8)固定连接测量杆(3)，所述第一指针(8)沿测量杆(3)的长度方向自转动连接处指向量角器(7)的半圆面内，所述量角器(7)的中心点与转动连接处重合。

3.根据权利要求2所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述量角器(7)为透明材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述位移测量装置(6)包括刻度尺(9)与第二指针(10)，所述刻度尺(9)沿测量杆(3)的长度方向设置于测量杆(3)上，所述第二指针(10)固定设置在沉降柱(2)上，所述第二指针(10)的指示端指向沉降柱(2)与测量杆(3)的滑动连接点。

5.根据权利要求1所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述定位装置(4)为钢板制成的底板(11)。

6.根据权利要求5所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述底板(11)的水平面形状包括：圆形、椭圆形、矩形及多边形。

7.根据权利要求5所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述底板(11)的下底面设有二至八个竖直向下的插齿(12)。

8.根据权利要求5所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述参考柱(1)、沉降柱(2)分别竖直设置，所述参考柱(1)、沉降柱(2)分别固定连接所述底板(11)的上表面。

9.根据权利要求1所述的一种填方沉降快速检测装置，其特征在于，所述沉降柱(2)、测量杆(3)设有多套，多个所述测量杆(3)分别转动连接参考柱(1)的不同高度处。