一种浮筏式路基结构中的自动充排水系统的制作方法

本发明涉及铁路路基和道路施工领域，特别是一种浮筏式路基结构中的自动充排水系统。

背景技术：

路基是铁路和公路的基础，是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状线型构造物。路基主要由土或石料修筑而成。路基的稳定性直接影响着铁路和公路使用寿命以及行驶车辆的安全。

我国地形地质条件复杂，东部分布着范围较大的深厚软土区，在这些地区修建路基时，路基的处理成本高，沉降变形控制难度大。而在外界环境和线路及行驶车辆长期的荷载作用下，地基深厚层的软土会因受到压缩引起的竖向变形。均匀沉降一般对路基危害较小，不均匀沉降变形导致公路路面不平，铁路轨道不平顺，影响行车的舒适性及乘客安全。尤其对于高速铁路列车行驶速度高，对线路平顺性要求高，对轨道变形非常敏感，即使变形量很小，也会对高铁的运行产生影响。一旦高速铁路路基产生沉降变形，其处理难度大、处理的经济成本高，并且严重时需要停运列车进行整治，这将造成巨大的经济损失和社会影响。

我国沿海地区人口分布密集，公路、铁路路网密度大，在建设过程中，不可避免的会经过地下水位较高或软土地区，若能够解决这部分地区地基沉降的问题，将能节约大量的建设成本，减小后期维护投入，且能增加路基结构的使用寿命。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种浮筏式路基结构中的自动充排水系统，能够根据路基沉降量实现路基结构重量的自动调节，从而避免路基沉降过大沉降变形的产生，确保公路及铁路尤其高速铁路的正常使用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种浮筏式路基结构中的自动充排水系统，包括浮筏箱体，浮筏箱体埋设置在基坑内，所述的浮筏箱体顶部填筑路基，所述的浮筏箱体一侧设有进水管和出水管，进水管和出水管的其中一端穿设在浮筏箱体侧壁上，位于浮筏箱体内的出水管与设置在浮筏箱体内的水泵连接；

所述的浮筏箱体上设有沉降传感器，沉降传感器通过导管与储液罐连接，沉降传感器还通过导线与数据采集模块连接，所述的数据采集模块与计算机连接，计算机与控制器连接，所述的控制器与水泵连接。

优选的方案中，所述的浮筏箱体顶部设有混凝土板，混凝土板上设有导气管，所述的导气管一端位于浮筏箱体内，另一端穿过路基并延伸至路基外侧一定高度。

优选的方案中，所述的进水管上设有电磁阀和流量计，所述的电磁阀和流量计均与控制器连接。

优选的方案中，所述的基坑一侧埋设有走线箱，所述沉降传感器与储液罐之间的导管、沉降传感器与数据采集模块之间的导线均设置在走线箱内。

优选的方案中，所述的浮筏箱体内壁采用金属或有机复合材料制成。

优选的方案中，所述的路基中采用泡沫轻质土或有机轻质材料作为填料。

本发明所提供的一种浮筏式路基结构中的自动充排水系统，通过采用上述结构，能够有效解决在软土地基或地下水位较高的区域中，地基处理深度大，易产生沉降变形的问题，在发生地基沉降变形时，能够根据路基沉降量进行自动的浮筏箱体内液位的调整，从而增减路基与浮筏箱体整体的重量，相应的控制路基填筑在地基内产生的附加应力，从而自动调节恢复路基结构产生的变形，保证铁路或公路的正常使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的控制部分结构示意图。

图中：基坑1，水泵2，浮筏箱体3，导气管4，路基5，沉降传感器6，储液罐7，数据采集模块8，计算机9，控制器10，走线箱11,进水管12，出水管12’，流量计13，电磁阀14。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2中，

一种浮筏式路基结构中的自动充排水系统，包括浮筏箱体3，浮筏箱体3埋设置在基坑1内，所述的浮筏箱体3顶部填筑路基5，所述的浮筏箱体3一侧设有进水管12和出水管12’，进水管12和出水管12’的其中一端穿设在浮筏箱体3侧壁上，位于浮筏箱体3内的出水管12’与设置在浮筏箱体3内的水泵13连接；

所述的浮筏箱体3上设有沉降传感器6，沉降传感器6通过导管与储液罐7，沉降传感器6还通过导线与数据采集模块8，所述的数据采集模块8与计算机9连接，计算机9与控制器10连接，所述的控制器10与水泵13连接。

实施例2：

所述的浮筏箱体3顶部设有混凝土板17，所述的导气管4一端位于浮筏箱体3内，另一端穿过路基5并延伸至路基5外侧一定高度。

实施例3：

在实施例1的基础上，所述的进水管12上设有电磁阀14和流量计15，所述的电磁阀14和流量计15均与控制器10连接。

实施例4：

在实施例1的基础上，所述的基坑1一侧埋设有走线箱11，所述沉降传感器6与储液罐7之间的导管、沉降传感器6与数据采集模块8之间的导线均设置在走线箱11内。

实施例5：

在实施例1的基础上，所述的浮筏箱体3采用中空混凝土箱体结构，浮筏箱体3内外壁上均设有防水层4。

实施例6：

在实施例1的基础上，所述的浮筏箱体3内壁采用金属或有机复合材料制成。

优选的方案中，所述的路基5中采用泡沫轻质土或有机轻质材料作为填料。采用泡沫轻质土或有机轻质材料作为路基填料，能够减轻路基5的质量。

本装置的原理为：

在路基发生沉降时候，浮筏箱体3内的液位可根据变形情况进行自动调节。当沉降传感器6观测到浮筏箱体3产生沉降后将数据传输到采集模块8进行处理，经控制器10判断后，控制水泵13启动，将浮筏箱体3内的液体排出，减轻路基重量，使变形逐步恢复。当地下水位上升，路基产生上浮变形，可通过控制器10控制电磁阀14开启向浮筏箱体3内冲入液体，增加路基5重量，恢复路基的上浮变形。

计算机9内有变形和抽水量的关系函数，根据变形量的大小控制抽水量的多少，通过流量计15对流量进行测量，达到充液量或排液量后，关闭电磁阀14或水泵13。

沉降传感器6的具体原理为：

沉降传感器6和储液罐7之间的高差产生变化时，传感器感应膜上的液体压力也产生变化，压力使感应膜的全桥硅片发生形变，形变转化的电信号经电缆传输至数据采集模块8，即可得出观测点的沉降变化量△F。根据公式：

L = △F = F - F0

式中：L—沉降传感器测量的沉降量，单位为mm；

△F—沉降传感器实时测量值相对于基准值的变化量，单位为mm；

F— 沉降传感器的实时测量值，单位为mm；

F0— 沉降传感器的基准值，单位为mm。

计算出沉降量L之后，根据L数值，控制器10控制进水管12向浮筏箱体3内充水或控制水泵13将浮筏箱体3内的水排出，通过充排水，实现浮筏箱体3与路基5的整体重量调节，从而实现控制路基填筑在地基内产生的附加应力的调节，最终达到避免路基5发生沉降的目的。

其中所述的沉降传感器采用CJ-1型液压式沉降传感器，所述的数据采集模块8采用GDA1902（4）型智能采集模块，控制器10的型号为DVP20SX211T。