高速铁路路基沉降监测元件保护装置及其布设方法与流程

本发明涉及一种高速铁路路基沉降监测装置，特别涉及一种高速铁路路基沉降监测保护装置及其布设方法。

背景技术：

目前，我国已经开始加速高速铁路的建设，发展无碴轨道已视为我国高速铁路建设特别是在线路设施方面一场深刻的技术变革。无碴轨道由于受自身调整能力的限制，对线下工程的沉降变形提出了严格要求，因此要实现高速铁路全线铺设无碴轨道的目标，路基上铺设无碴轨道已经成为高速铁路工程建设的关键技术问题。而如何有效地控制路基工后沉降问题尤为突出。

高速铁路对轨道的平顺性提出了更高的要求，而路基是铁路线路工程的一个重要组成部分，是承受轨道结构重量和列车荷载的基础，它也是铁路工程中最薄弱最不稳定的环节，路基几何尺寸的不平顺，自然会引起轨道的几何不平顺，因此需要轨下基础有较高的稳定性和较小的永久变形，以确保列车高速、安全、平稳运行。由于软土特殊的工程性质和高速铁路路基的特点，在一般情况下，多数路段地基的强度与稳定性处理难度都不大，不成为控制因素；给工程带来的主要难题是沉降变形及其各种处理措施条件下的固结问题，所以路基沉降变形问题是高速铁路设计中所要考虑的主要因素。铁路路基压实质量是保持线路稳定与平顺，保证列车能高速、安全运行的重要条件，而控制和检测压实质量的标准、方法和设备，则是保证压实质量的重要措施。高速铁路路基作为变形控制十分严格的土工构筑物，沉降变形监测应作为路基施工中的重要工序，贯穿整个路基施工始终。

在路基本体施工前，首先要进行地基加固处理，然后在处理后的基础上分层填筑土体。为了监测路基基础的沉降，一般是在路基基础上设置沉降板，在沉降板中心部位接测量立杆，通过监测测量立杆的竖向位移来确定路基基础的沉降。现有路基基础使用沉降板进行沉降监测的过程为：在路基基础上的被压实的第一层填筑土体上挖开一个坑体到基础位置，将沉降板和测量立杆连接后放置在设计位置处并垫10厘米砂垫层找平，埋设时确保测量立杆与地面垂直，套上pvc保护管，然后对坑体进行回填，回填后通过小型压路机对回填土体进行压实，之后进行沉降监测。在这个过程中，由于压路机对坑中回填土体的震动压实，使回填土体产生侧向压力，经常造成被调平的测量立杆出现倾斜及移位的现象，影响到了后续路基基础沉降的准确测量,而且用小型压路机碾压测量立杆周围的土体并不能保证其压实质量。另外，因为路基填筑是通过分层填筑压实的，在第二层填筑前，是将测量立杆接长后，套上pvc保护管，以保护碾压过程中接长的测量立杆免受土体挤压，进行第二层路基填筑，然后用大型压路机碾压整个路基，由于测量立杆外仅套有pvc保护管，在大型机械碾压过程中，极易使pvc保护管产生侧向位移，造成接长的测量立杆倾斜，导致沉降监测更加不准确。

技术实现要素：

本发明提供了一种高速铁路路基沉降监测元件保护装置及其布设方法，解决了高速铁路路基沉降板监测不准确以及测量立杆周围土体压实质量无法保证的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种高速铁路路基沉降监测元件保护装置，包括路基基础和基床以下路堤第一层填筑土层，在路基基础上设置有沉降板和沉降测量立杆，在沉降测量立杆外套接有pvc套管，在pvc套管外套接有钢护管，在压实铁板的中央处设置有钢护管连接孔，钢护管的顶端与压实铁板中央设置的保护管连接孔固定连接在一起，钢护管的高度要小于基床以下路堤第一层填筑土层的压实厚度。

在压实铁板的上下表面设置有防滑凸起，在压实铁板与保护钢管之间设置有楔形肋板，楔形肋板是在钢护管的外侧壁上等间隔90度弧度布设的。

一种高速铁路路基沉降监测元件保护装置的布设方法，包括以下步骤：

第一步、构筑路基基础，在构筑的路基基础上填筑基床以下路堤第一土层并碾压；

第二步、准备适量砂子，在基床以下路堤第一层填筑土层上的设计位置处开挖一平方米的坑体到路基基础，将准备好的砂子铺在坑体中心位置，然后将沉降板放置在砂垫层上，连接沉降测量立杆并找平，在沉降测量立杆上套入pvc套管，并使沉降测量立杆保持在pvc套管的中心位置，回填pvc套管周围的土体；

第三步、取一块方形的上下表面带有防滑凸起的压实铁板，并在压实铁板的对角线的两端各加工出一个螺纹孔，在压实铁板的中央加工出一个保护管连接孔，于保护管连接孔上焊接一个与保护管连接孔直径相同的钢护管，在压实铁板与钢护管之间焊接楔形肋板，楔形肋板是沿钢护管的外侧壁上等间隔90度弧度布设的；钢护管的高度要小于基床以下路堤第一层填筑土层的压实厚度；

第四步、以钢护管在下，压实铁板在上的方式，将pvc套管套入到钢护管中，并使压实铁板平放在基床以下路堤第一层填筑土层的表面上，用大型压路机碾压路基，在碾压过程中一并碾压压实铁板;

第五步、将顶起螺栓安装到螺纹孔中，并用扳手旋转，将压实铁板顶起，然后将压实铁板及钢护管从压实的基床以下路堤第一土层中拔出，注意保持孔洞完整；

第六步、将沉降测量立杆接长，并高出基床以下路堤第一层填筑土层的表面50厘米以上，同时接长pvc套管，pvc套管的管口要稍低于沉降测量立杆，以便测量，然后在pvc套管外套上延伸保护管，并使延伸保护管的下端嵌入压实的基床以下路堤第一土层内2-5厘米，然后填筑基床以下路堤第二土层并刮平；

第七步、将第三步制作的带压实铁板的钢护管套入到延伸保护管外，使压实铁板平放在基床以下路堤第二层填筑土层表面，然后在延伸保护管的顶部卡接环形帽，用大型压路机在延伸保护管外侧的压实铁板上碾压，在碾压过程中压实铁板和钢护管相对于延伸保护管下沉；

第八步、通过顶起螺栓将压实铁板从基床以下路堤第二土层的表面上顶起，然后将压实铁板从压实的基床以下路堤第二土层中拔出，保持孔洞完整；

第九步、重复第六步到第八步的过程，依次完成其余路基土层的压实。

本发明解决了高速铁路路基沉降监测时，沉降板上的测杆周围土体在碾压过程中，土体挤压测杆，容易导致路基沉降测量不准确的问题，另外还解决了沉降板上的测量立杆周围土体碾压不密实，压实质量无法保证的问题。本发明现场实现操作简单，大大提高了高速铁路路基沉降监测的准确性，保证了路基的施工质量。

本发明适用于使用沉降板和测量杆进行路基沉降观测的路基。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明布设在基床以下路堤第一层填筑土层5时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种高速铁路路基沉降监测元件保护装置，包括路基基础1和基床以下路堤第一层填筑土层5，在路基基础1上设置有沉降板2和沉降测量立杆3，在沉降测量立杆3外套接有pvc套管4，在pvc套管4外套接有钢护管8，在压实铁板6的中央设置有钢护管连接孔7，钢护管8的顶端与压实铁板6中央设置的保护管连接孔7固定连接在一起，钢护管8的高度要小于基床以下路堤第一层填筑土层5的压实厚度。

在压实铁板6的上下表面设置有防滑凸起10，在压实铁板6与钢护管8之间设置有楔形肋板9，楔形肋板9是在钢护管8的外侧壁上等间隔90度弧度布设的。

一种高速铁路路基沉降监测元件保护装置的布设方法，包括以下步骤：

第一步、构筑路基基础1，在构筑的路基基础1上填筑基床以下路堤第一土层5并碾压；

第二步、准备适量砂子，在基床以下路堤第一层填筑土层5上的设计位置处开挖一平方米的坑体到路基基础1，将准备好的砂子铺在坑体中心位置，然后将沉降板2放置在砂垫层上，连接沉降测量立杆3并找平，在沉降测量立杆3上套入pvc套管4，并使沉降测量立杆3保持在pvc套管4的中心位置，回填pvc套管4周围的土体；

第三步、取一块方形的上下表面带有防滑凸起10的压实铁板6，并在压实铁板6的对角线的两端各加工出一个螺纹孔11，在压实铁板6的中央加工出一个保护管连接孔7，于保护管连接孔7上焊接一个与保护管连接孔7直径相同的钢护管8，在压实铁板6与钢护管8之间焊接楔形肋板9，楔形肋板9是沿钢护管8的外侧壁上等间隔90度弧度布设的；钢护管8的高度要小于基床以下路堤第一层填筑土层5的压实厚度；

第四步、以钢护管8在下，压实铁板6在上的方式，将pvc套管4套入到钢护管8中，并使压实铁板6平放在基床以下路堤第一层填筑土层5的表面上，用大型压路机碾压路基，在碾压过程中一并碾压压实铁板6，此时表面的防滑凸起10则起到了增加压实铁板6与震动轮和土体的摩擦力，防止压实铁板6因土体挤压钢护管8和楔形肋板9而产生水平位移，路基碾压完成后无需再用小型压路机碾压沉降测量立杆3周围的土体；

第五步、将顶起螺栓12安装到螺纹孔11中，并用扳手旋转，将压实铁板6顶起，然后将压实铁板6及钢护管8从压实的基床以下路堤第一土层5中拔出，注意保持孔洞完整；

第六步、将沉降测量立杆3接长，并高出基床以下路堤第一层填筑土层5的表面50厘米以上，同时接长pvc套管4，pvc套管4的管口要稍低于沉降测量立杆3，以便测量，然后在pvc套管4外套上延伸保护管14，并使延伸保护管14的下端嵌入压实的基床以下路堤第一土层5内2-5厘米，这样可以防止延伸保护管14的下端产生水平移位，而延伸保护管14也起到了补充钢护管8长度的作用，然后填筑基床以下路堤第二土层15并刮平；

第七步、将第三步制作的带压实铁板6的钢护管8套入到延伸保护管14外，使压实铁板6平放在基床以下路堤第二层填筑土层15的表面，然后在延伸保护管14的顶部卡接环形帽13，用大型压路机在延伸保护管14外侧的压实铁板6上碾压，在碾压过程中压实铁板6和钢护管8相对于延伸保护管14下沉，在压实基床以下路堤第二层填筑土层15的过程中，由于延伸保护管14的底端嵌入到了压实的基床以下路堤第一层填筑土层5内，使延伸保护管14保持垂直状态，从而保证了沉降测量立杆3在土层压实过程中不受影响；

第八步、通过顶起螺栓12将压实铁板6从基床以下路堤第二土层15的表面上顶起，然后将压实铁板6从压实的基床以下路堤第二土层15中拔出，保持孔洞完整；

第九步、重复第六步到第八步的过程，依次完成其余路基土层的压实。