一种串联式的水平型路基沉降测量装置的制作方法

本发明属于路基沉降监测技术领域，具体涉及一种串联式的水平型路基沉降测量装置。

背景技术：

随着我国交通路网规模的不断发展与扩大，公路的建设与日俱增，各地均开展了相应的道路扩宽与新建工程，在实际工程中也会遇到很多问题，尤其是软土路基填筑、新旧道路的搭接及不均匀沉降问题。因此对于填筑路基的监测任务要求也越来越重要，路基沉降作为填筑路基监测的必测项目之一，不仅可以有效控制公路路基的变形(如工后沉降、不均匀沉降、内部裂缝的开展及路面平整度等)，而且根据实测沉降分析和推算，检验软土路基处理的效果，为预压、卸载时间以及路面结构层施工时间提供判断依据。

目前最常用的填筑路基沉降监测的设施主要由水准仪配合路基沉降板和沉降桩使用。沉降板由600mm×600mm×9mm的钢板和直径为25mm钢管组成，实际工程中通常采用接长观测点方法，即在钢板上焊接钢管，使钢管能不断接长，管顶始终都露出地面，便于各测点沉降量的测量，但是由于钢管于周围沙土接触而产生摩阻力，影响沉降板的下沉，因此测得的沉降量于是计沉降量相比偏小。对于沉降桩一般均采用钢筋混凝土预制桩，沉降桩一般打入地表深度不小于50cm，以确保自身稳定性，桩顶需要高出地面的高度不小于10cm并在桩顶打进1寸水泥钉，作为以后的观测标志，不仅耗费大量的人力、物力，而且操作繁琐复杂。对于沉降板和沉降桩的水准观测时均需要布设临时水准点，但是对于临时水准点要求应设在不受垂直向和水平向变形影响的坚固地基上或永久建筑物上，其位置应尽量满足观测时不转点的要求。在特殊路基填筑路段，布设满足上述要求的临时水准点是很困难的，因此将直接影响观测点的测量精度；路基一般较长，布设的沉降监测点也多，但是水准仪的测量范围有限，需要多次转点测量，也会导致较大误差。对于传统的沉降板和沉降桩的埋设均需高出填筑路面，不免会受到机械和人为因素的干扰，因此也会产生较大的偶然误差。通常路基中心点处由于布设沉降板或沉降桩，导致该点周围的土层碾压不密实，后期会导致路面出现凹槽，开裂。传统路基沉降测量均选取各段路基横截面中心上的点的沉降量，存在较大的偶然性、不具代表性。在现有技术中，有人提出了一种路基内部监测的拼接型分布式光纤传感系统，利用光纤传感器与模拟软件相结合的方式，不仅不经济，而且可操作性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种串联式的水平型路基沉降测量装置，该装置能够一次性对监测整个填筑路基横断面上各间隔点的沉降量，具有操作简单、成本低及准确性高的特点。

为达到上述目的，本发明所述的串联式的水平型路基沉降测量装置包括固定管、数据自动采集仪、数据转换器以及设置于固定管内的传输杆节、导向杆节、第一限位件、管帽、橡胶缓冲垫、第二限位件、第三限位件及若干标准杆节；

固定管位于待测填筑路基内，传输杆节与第一个标准杆节的端部相连接，相邻两个标准杆节相连接，导向杆节的一端与最后一个标准杆节的端部相连接，导向杆节的另一端通过橡胶缓冲垫及管帽密封，其中，传输杆节内、导向杆节内及各标准杆节内均固定有倾角传感器，各倾角传感器依次串联连接后通过数据转换器与数据自动采集仪相连接；

固定管的内壁上沿轴向开设有两个凹槽，第一限位件的中部与传输杆节相连接，第一限位件的两端分别卡接于所述两个凹槽内；第二限位件的中部与标准杆节相连接，第二限位件的两端分别卡接于所述两个凹槽内，第三限位件的中部与导向杆节相连接，第三限位件的两端分别卡接于所述两个凹槽内。

传输杆节包括第一金属外壳，倾角传感器位于所述第一金属外壳内，第一限位件的中部与第一金属外壳的外壁相连接。

标准杆包括第二金属外壳，倾角传感器位于所述第二金属外壳内，第二限位件的中部与第一金属外壳的外壁相连接。

导向杆节包括第三金属外壳，倾角传感器位于所述第三金属外壳内，第三限位件的中部与所述第三金属外壳的外壁相连接。

所述第一限位件、第二限位件及第三限位件均包括第一滚动轮、第二滚动轮及传动轴，第一滚动轮及第二滚动轮分别连接于传动轴的两端，第一滚动轮及第二滚动轮分别卡接于所述两个凹槽内。

第一限位件中传动轴的中部与第一金属外壳的中部相连接，第二限位件中传动轴的中部与第二金属外壳的中部相连接，第三限位件中传动轴的中部与第三金属外壳的中部相连接，第一限位件中的传动轴与第一金属外壳、第一限位件中的传动轴与第一金属外壳以及第一限位件中的传动轴与第一金属外壳均呈十字形分布。

第一滚动轮与传动轴的端部之间、以及第二滚动轮与传动轴的端部之间均通过第一铰接构件相连接；

第一限位件中传动轴的中部与第一金属外壳的中部之间、第二限位件中传动轴的中部与第二金属外壳的中部之间、第三限位件中传动轴的中部与第三金属外壳的中部之间均通过第二铰接构件相连接。

第一限位件、第二限位件及第三限位件均还包括两个导向装置，其中，两个导向装置均包括刚性弹簧、第一固定螺栓及第二固定螺栓，其中，两个导向装置位于传动轴的两侧，第一限位件上的第一固定螺栓及第二固定螺栓固定于第一金属外壳上，第二限位件上的第一固定螺栓及第二固定螺栓固定于第二金属外壳上，第三限位件上的第一固定螺栓及第二固定螺栓固定于第三金属外壳上，刚性弹簧的中部套接于第一固定螺栓上，刚性弹簧的两端均伸出，且刚性弹簧的一端与第二固定螺栓相接触，刚性弹簧的另一端与传动轴的侧面相接触。

相邻两个倾角传感器之间通过公头连接件及母头连接件相连接，且各倾角传感器依次串联连接后通过电缆线与数据转换器相连接。

第一限位件的数目及第三限位件的数目均为两个，一个标准杆节对应两个第二限位件。

导向杆节与标准杆节之间、传输杆节与标准杆节之间、以及相邻两个标准杆节之间均通过第三铰接构件相连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的串联式的水平型路基沉降测量装置在具体操作时，各倾角传感器测得的数据通过相互连接而形成的串联线路传递到数据转换器中，再通过数据转换器转换处理进入数据自动采集仪，从而可以通过数据自动采集仪直接读出填筑路基横断面上各间隔点的沉降量，通过相邻时间间隔的沉降数据读数，即可得知该时间间隔内填筑路基断面上的相对下沉量，避免传统方法中通过测量横截面中心点沉降值代表整个断面沉降的漏检现象，并且操作简单，成本低，克服传统方法由于机械和人为因素导致的误差，保证测量的精度，同时，本发明只需一次安装，便可一直测量该位置处路基断面的沉降，从而大大的降低工作量，提高测量的效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中传输杆节的结构示意图；

图3为本发明中标准杆节的结构示意图；

图4为本发明中标准杆节的正视图；

图5为本发明中导向杆节的结构示意图；

图6为本发明中导向杆节的侧视图。

其中，1为传输杆节、2为标准杆节、3为导向杆节、41为第一滚动轮、42为传动轴、43为第二滚动轮、5为倾角传感器、6为母头连接件、7为公头连接件、8为第一固定螺栓、9为第二固定螺栓、10为刚性弹簧、11为电缆线、12为橡胶缓冲垫、13为数据转换器、14为固定管、15为管帽、16为数据自动采集仪、17为填筑路基、181为第二铰接构件、182为第一铰接构件、191为第一金属外壳、192为第二金属外壳、193为第三金属外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的串联式的水平型路基沉降测量装置包括固定管14、数据自动采集仪16、数据转换器13以及设置于固定管14内的传输杆节1、导向杆节3、第一限位件、管帽15、橡胶缓冲垫12、第二限位件、第三限位件及若干标准杆节2；固定管14位于待测填筑路基17内，传输杆节1与第一个标准杆节2的端部相连接，相邻两个标准杆节2相连接，导向杆节3的一端与最后一个标准杆节2的端部相连接，导向杆节3的另一端通过橡胶缓冲垫12及管帽15密封，其中，传输杆节1内、导向杆节3内及各标准杆节2内均固定有倾角传感器5，各倾角传感器5依次串联连接后通过数据转换器13与数据自动采集仪16相连接；固定管14的内壁上沿轴向开设有两个凹槽，第一限位件的中部与传输杆节1相连接，第一限位件的两端分别卡接于所述两个凹槽内；第二限位件的中部与标准杆节2相连接，第二限位件的两端分别卡接于所述两个凹槽内，第三限位件的中部与导向杆节3相连接，第三限位件的两端分别卡接于所述两个凹槽内。

传输杆节1包括第一金属外壳191，倾角传感器5位于所述第一金属外壳191内，第一限位件的中部与第一金属外壳191的外壁相连接；标准杆包括第二金属外壳192，倾角传感器5位于所述第二金属外壳192内，第二限位件的中部与第一金属外壳191的外壁相连接；导向杆节3包括第三金属外壳193，倾角传感器5位于所述第三金属外壳193内，第三限位件的中部与所述第三金属外壳193的外壁相连接。

所述第一限位件、第二限位件及第三限位件均包括第一滚动轮41、第二滚动轮43及传动轴42，第一滚动轮41及第二滚动轮43分别连接于传动轴42的两端，第一滚动轮41及第二滚动轮43分别卡接于所述两个凹槽内；第一限位件中传动轴42的中部与第一金属外壳191的中部相连接，第二限位件中传动轴42的中部与第二金属外壳192的中部相连接，第三限位件中传动轴42的中部与第三金属外壳193的中部相连接，第一限位件中的传动轴42与第一金属外壳191、第一限位件中的传动轴42与第一金属外壳191以及第一限位件中的传动轴42与第一金属外壳191均呈十字形分布。

第一滚动轮41与传动轴42的端部之间、以及第二滚动轮43与传动轴42的端部之间均通过第一铰接构件182相连接；第一限位件中传动轴42的中部与第一金属外壳191的中部之间、第二限位件中传动轴42的中部与第二金属外壳192的中部之间、第三限位件中传动轴42的中部与第三金属外壳193的中部之间均通过第二铰接构件181相连接。

第一限位件、第二限位件及第三限位件均还包括两个导向装置，其中，两个导向装置均包括刚性弹簧10、第一固定螺栓8及第二固定螺栓9，其中，两个导向装置位于传动轴42的两侧，第一限位件上的第一固定螺栓8及第二固定螺栓9固定于第一金属外壳191上，第二限位件上的第一固定螺栓8及第二固定螺栓9固定于第二金属外壳192上，第三限位件上的第一固定螺栓8及第二固定螺栓9固定于第三金属外壳193上，刚性弹簧10的中部套接于第一固定螺栓8上，刚性弹簧10的两端均伸出，且刚性弹簧10的一端与第二固定螺栓9相接触，刚性弹簧10的另一端与传动轴42的侧面相接触。

相邻两个倾角传感器5之间通过公头连接件7及母头连接件6相连接，且各倾角传感器5依次串联连接后通过电缆线11与数据转换器13相连接；第一限位件的数目及第三限位件的数目均为两个，一个标准杆节2对应两个第二限位件；导向杆节3与标准杆节2之间、传输杆节1与标准杆节2之间、以及相邻两个标准杆节2之间均通过第三铰接构件相连接。

第一滚动轮41及第二滚动轮43始终保持与固定管14上的凹槽内壁密贴，使传动轴42可以沿着顺时针方向转动。

在实际操作时，将该本发明中的固定管14预先埋置在待测桩号断面位置处填筑路基17中，两个凹槽的连线垂直于路堤。各倾角传感器5测得的数据通过相互连接而形成的串联线路传递到数据转换器13中，再通过数据转换器13转换处理进入数据自动采集仪16，从而可以通过数据自动采集仪16直接读出填筑路基17横断面上各间隔点的沉降量，通过相邻时间间隔的沉降数据读数，就可以知道该时间间隔内路基断面上的相对下沉量。本发明只需要一次安装便可以一直测量到该监测点完工，不仅避免了由于机械或者人为因素导致的误差，同时也减少了监控量测所需投入的人力物力，而且也提高了监测效率。该断面监测完毕后，即可可以拆卸下来，并投入下一个待测断面使用，实现循环利用，满足工程经济要求。