一种路基沉降观测设备及其观测方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及道路施工技术领域。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的快速发展，公路、铁路等现代交通基础设施建设逐渐增多。为了保证结构的安全与稳定、实现交通车辆的高速平稳运行，路基结构的沉降控制成为关键。因此，进行路基施工期及使用期的沉降观测具有重要意义。通过施工过程沉降观测可以掌握路堤荷载作用下地基固结压密状况，根据沉降观测结果进行信息化施工及工后沉降预测。竣工后沉降观测可以了解地基的长期蠕变变形行为。
[0003]目前广泛应用于公路和铁路路基地基沉降观测的设备主要是沉降板。沉降板由钢底板、金属测杆和保护套杆组成，钢底板埋入路基或地基中，随着路基施工可以接高金属测杆和保护套杆，使用水准测量的方法可以测得测杆顶端的沉降量，即钢底板埋设位置的沉降量。应用沉降板进行沉降观测对路基施工影响较大，受到大型施工机械撞击后易损坏且修复困难，同时也会影响沉降板埋设位置附近路基的施工质量。对于公路及铁路路基来说，沉降板方法只能用于路基施工期间的沉降观测，一旦公路路面或铁路轨道开始施工后便无法再接长测杆，在其使用期间无法持续观测其沉降。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种路基沉降观测设备及其观测方法，可实现施工期间的无施工干扰沉降观测，也可以进行使用期的长期观测，成本低，对环境影响小，操作简单方便。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种路基沉降观测设备，包括沉降水杯、连接管以及测量系统；沉降水杯底部固定设有进水管、出水管以及排气管，排气管与进水管的一端均伸入沉降水杯内腔，出水管的一端与沉降水杯内腔的底面平齐，进水管、出水管以及排气管的另一端伸出沉降水杯外部；测量系统包括测量管；进水管通过连接管与测量管连接，出水管通过连接管与抽真空装置连接，排气管通过安装有阀门的连接管与外界空气连通；连接管与测量系统的连接处还通过蓄水桶连接管连接有蓄水桶，此连接处设有连通三个管路的三向阀门结构；三向阀门结构包括与连接管连接的进水管阀门、与测量管连接的测量管阀门、与蓄水桶连接管连接的蓄水桶连接管阀门以及支架，进水管阀门、测量管阀门、以及蓄水桶连接管阀门均固定设于支架上。
[0006]作为进一步的技术方案，所述测量系统还包括测量标尺，测量管固定设于测量标尺一侧，测量管与测量标尺均固定设于观测墩上端面。
[0007]作为进一步的技术方案，沉降水杯包括杯体、若干杯底撑以及杯底支座，杯底撑均匀的分布于杯体与杯底支座之间，杯体内的空间为所述内腔。
[0008]作为进一步的技术方案，所述进水管、出水管以及排气管均为L形圆钢管，进水管、出水管以及排气管另一端从杯体与杯底支座之间伸出。
[0009]作为进一步的技术方案，所述进水管伸入杯体的一端设有喇叭口。
[0010]作为进一步的技术方案，所述连接管为尼龙管，外部设有保护管。
[0011]一种路基沉降观测设备的观测方法，包括如下步骤:
第一阶段，安装布设系统:
A、在路基被测点位置沿横断面开挖沟槽，将沉降水杯和连接管放入沟槽内，将测量系统固定设置于路基坡脚外侧的观测墩上；
B、将连接管的一端均分别与进水管、出水管以及排气管密封连接，连接管的另一端伸出沟槽外侧，分别通过阀门与测量管、抽真空装置以及外界空气连通，回填并压实沟槽；
第二阶段，对沉降水杯和连接管抽真空:
C、打开进水管阀门、测量管阀门以及蓄水桶连接管阀门，向测量管中缓慢注水，当进水管的连接管开始充水后关闭进水管阀门，继续向测量管缓慢注水；当水充满蓄水桶连接管后将蓄水桶连接管另一端置于蓄水桶中，保证三向阀门结构的密闭性；
D、关闭测量管阀门，继续向测量管中注水使其水位较高；
E、封闭排气管，并使用抽真空装置连续不间断地从出水管抽气，直至杯体及连接管内形成真空后，打开进水管阀门；
F、待出水管开始出水后减缓抽气速度直至停止，关闭蓄水桶连接管阀门；
第三阶段，测量液面高程:
G、打开与排气管连接的连接管上的阀门以及测量管阀门，向测量管中缓慢加水，当出水管稳定出水后继续加水，之后停止加水，待测量管液面稳定后，读取测量管中水位高度；
H、再次向测量管中缓慢加水，待液面稳定后再次读数，直至相邻两次读数差不大于1mm，读取最后一次数值为该次测量读数，测量管读数与观测墩上观测标的高程相加即为该次测量测点高程。
[0012]1、测量完成后，停止向测量管注水，直至出水管不再出水，断开进水管与测量系统的连接，移除测量系统以及三向阀门结构，并保护好排气管、进水管、出水管的尼龙管头；再次进行沉降观测时，重复步骤A-H，两次测量的测点高程之差即为沉降水杯位置的路基沉降量。
[0013]作为进一步的技术方案，所述步骤A中，沟槽开挖应设置向坡脚方向的向下3%_5%的坡度，回填时应先覆盖一层5cm?1cm的砂土，压实后再填路基土，最后将沟槽压实，确保出水管的连接管能顺利排水。
[0014]作为进一步的技术方案，所述步骤G和H中，测量管液面稳定的时间不少于5min。
[0015]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
利用连通器原理，在路基内或地面上埋设沉降水杯，通过测量系统进行沉降观测，通过连接管连接沉降水杯和测量系统，以水为介质进行测量。可实现施工期间的无施工干扰沉降观测，也可以进行使用期的长期观测，具有成本低、操作简单方便、对环境影响小的优点。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中沉降水杯I的结构示意图；
图3是图2的B向视图； 图4是图2的A-A剖视图；
图5是图1中三向阀门结构5的结构示意图；
图6是本发明的使用状态示意图。
[0017]图中:1、沉降水杯；11、杯体；12、杯底撑；13、杯底支座；14 ;进水管；15、出水管；16、排气管；17、沥青密封层；18、喇叭口 ；2、连接管；3、测量系统；31、测量标尺；32、测量管；33、观测墩；4、抽真空装置；5、三向阀门结构；51、进水管阀门；52、测量管阀门；53、蓄水桶连接管阀门；54、支架；6、蓄水桶；7、保护管。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0019]连通器的原理可用液体压强来解释。若在U形玻璃管中装有同一种液体，假如液体是静止不流动的。左管中之液体的压强，一定等于右管中之液体的压强。因为连通器内装的是同一种液体，左右两个液柱的密度相同，根据液体压强的公式P=P gh可知，只有当两边液柱的高度相等时，两边液柱对中部的压强才能相等。所以，在液体不流动的情况下，连通器各容器中的液面应保持相平。连通器原理在工程上有着广泛的应用。如各种液面计(水位计、油位计等)，水银真空计，液柱式风压表，差压计，煤气漏气的检测装置等，都是应用连通器原理制成的。
[0020]如图1-6所示，为本发明一种路基沉降观测设备的一个实施例，包括:
沉降水杯1、连接管2以及测量系统3