一种路基沉降监测装置的制作方法

本发明涉及路基沉降监测设备技术领域，特别地，涉及一种路基沉降监测装置。

背景技术：

在施工过程中，对于软弱路基及路堤的沉降监测是不可缺少的环节，对沉降进行监测的主要目的在于一方面可以对填土施工过程中路基的稳定性进行监视，另一方面可以通过分析沉降监测数据，确保工程的工后沉降满足设计要求。

实用新型专利zl201521144556.4公开了一种路基沉降监测装置，包括滑块、l形连接杆和第一水罐，l形连接杆的一端焊接在滑块的侧壁上，另一端焊接有沉降块，沉降块的侧壁上焊接有挡板，滑块安装在滑轨的滑道里，滑块通过连接杆与活塞连接，活塞置于第一水罐的内部，且第一水罐安装在滑轨的底端，第一水罐通过导水管与第二水罐连通连接。通过滑轨、滑块和沉降块构成的传动机构及第一水罐、第二水罐和浮球液位计构成的监测机构，该路基沉降监测装置抛弃了繁杂的电子元件和线路，能够对路基沉降实时监测，但该装置的结构复杂，监测精度不高、安装不方便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种路基沉降监测装置，以解决现有技术的路基沉降监测设备监测精度不高、安装不方便的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种路基沉降监测装置，包括沉降板、液位计量器和液位管，所述沉降板包括沉降板本体、进水管、出水管、连通管和通气管，所述进水管和出水管均一端插入所述沉降板本体内，所述进水管通过所述连通管与所述出水管相连；所述通气管的一端与所述出水管连通，所述通气管的另一端从所述沉降板本体的一侧伸出与大气连通；所述液位计量器包括计量器本体、固定支架、百分表、浮标和浮标对中支架，所述计量器本体的下半部通过所述液位管与所述进水管连通形成连通器，所述测量支架设置在所述计量器本体内，所述百分表由所述固定支架固定在所述计量器本体内，所述浮标通过所述浮标对中支架设置在所述百分表的正下方。

进一步的，所述沉降板本体包括底座和设置在所述底座顶部中心的立柱，所述底座与所述立柱由混凝土一体预制而成，所述立柱的高度为被测点的预估沉降值的1.2～1.5倍。

进一步的，所述出水管包括在上的横向出水管a、在下的出水横管b以及连通所述横向出水管a和所述横向出水管b的竖向出水管，所述横向出水管a和所述竖向出水管均设置在所述沉降板本体内，所述横向出水管b设置在所述进水管的上方，且所述横向出水管b部分位于所述沉降板本体内，所述进水管通过所述连通管与所述横向出水管a相连；所述进水管和所述横向出水管b位于所述沉降板本体外的部分处于所述沉降板本体的同一侧。。

进一步的，所述沉降板本体的保护层的厚度不少于20mm；所述底座的长度和宽度相等，所述底座的厚度为8～15cm；所述立柱的长度和宽度均为18～22cm。

进一步的，所述进水管、出水管的内径均小于所述连通管的内径，所述进水管和所述出水管的内径相等且二者的内径为15～28mm，所述连通管的内径为45～60mm。

进一步的，所述计量器本体为透明材质的至少一个侧壁由透明材质制成，所述计量器本体的侧壁底部设有计量出水口，所述计量出水口与所述进水管的进水口通过所述液位管连通。

进一步的，所述固定支架包括相对设置的两个工字型钢架、与两个所述工字型钢架分别相连的两根纵杆和与两根所述纵杆横向连接的横杆；所述工字型钢架包括顶板、底板和竖板，所述顶板和底板的两端分别与所述计量器本体的内壁相连接，所述竖板上设有多个第一连接孔；所述纵杆的上段设有与所述第一连接孔相适配的多个第二连接孔，所述纵杆的下段为螺纹段；所述横杆上设有位于其两端的两个第一贯穿孔和位于其中心的第二贯穿孔；所述纵杆的螺纹段贯穿所述第一贯穿孔设置，所述百分表的下插杆贯穿所述第二贯穿孔设置。

进一步的，所述浮标对中支架包括限位圆环和四根限位杆，四根所述限位杆以所述限位圆环的中心为轴线均布于所述限位圆环的外侧壁，且每根所述限位杆远离所述限位圆环的一端设有橡胶块；所述浮标对中支架能够沿所述计量器本体的内壁上下移动。

进一步的，所述浮标包括浮球、标尾和标脚，所述浮球为pmi泡沫制成的球体，所述标尾和标脚由一根不锈钢杆制成，所述不锈钢杆贯穿所述浮球的球心，其上部伸出浮球15～25mm作为标尾，其下部伸出浮球80～100mm作为标脚；沉降监测时，所述标脚的下部贯穿所述浮标对中支架的限位圆环设置。

进一步的，所述路基沉降监测装置还包括有设置于液位计量器底部的底架，所述底架包括十字型支撑板和位于所述支撑板四角上的限位柱。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)、本发明的一种路基沉降监测装置，包括沉降板、液位计量器和液位管，沉降板包括沉降板本体、进水管、出水管、连通管和通气管，进水管和出水管均一端插入沉降板本体内，进水管通过连通管与出水管相连；通气管的一端与出水管连通，通气管的另一端从沉降板本体的一侧伸出与大气连通；液位计量器包括计量器本体、固定支架、百分表、浮标和浮标对中支架；该结构中，沉降板设置在路基中，液位计量器设置在路基沉降影响范围之外，计量器本体的计量出水口与进水管的进水口通过液位管连通；沉降监测时，沉降板随测点一起沉降，引起液位计量器内的液面下降，进而计量器本体中百分表读数发生改变，从而得出沉降量。本发明的路基沉降监测装置制作简单，耐久性和稳定性好，可满足长期监测的要求，埋设安装容易且不影响路基后续施工。

(2)、本发明中沉降板本体包括底座和设置在底座上的立柱，横向出水管b和进水管的一端位于底座内，横向出水管b和进水管的另一端位于底座外，横向出水管a设置在立柱内。该结构设置中，沉降板本体由底座和立柱两部分构成“⊥”形，且连通管竖向设置在立柱内，沉降板本体的结构合理，埋设安装时立柱的顶端不超出路基的顶面，因此不影响路基后续施工。

(3)、本发明中，进水管的进水口与出水管的出水口位于底座的同一侧；进水管和出水管位于同一竖直面内，该结构设置便于该沉降板与位于路基沉降影响范围之外的液位计量器相连接，结构简单合理，应用方便，实用性强。

(4)、本发明中，固定支架包括相对设置的两个工字型钢架、与两个工字型钢架分别相连的两根纵杆和与两根纵杆横向连接的横杆；工字型钢架包括顶板、底板和竖板，顶板和底板的两端分别与计量器本体的内壁相连接，竖板上设有多个第一连接孔；纵杆的上段设有与第一连接孔相适配的多个第二连接孔，纵杆的下段为螺纹段；横杆上设有位于其两端的两个第一贯穿孔和位于其中心的第二贯穿孔；纵杆的螺纹段贯穿第一贯穿孔设置，百分表的下插杆贯穿第二贯穿孔设置。该结构的固定支架结构设置合理，并可调整纵杆和横杆的位置关系。

(5)、本发明中，浮标对中支架包括限位圆环和四根限位杆，四根限位杆以限位圆环的中心为轴线均布于限位圆环的外侧壁，且每根限位杆远离限位圆环的一端设有橡胶块；浮标对中支架能够沿计量器本体的内壁上下移动；该结构中浮标的标尾端部开设有一个半球形凹槽，沉降监测时百分表测量头顶住该凹槽，浮标对中支架确保浮球与百分表的上下对应，提高测量精度。

(6)、本发明中，路基沉降监测装置还包括有设置于液位计量器底部的底架，该底架包括十字型支撑板和位于支撑板四角上的限位柱。安装液位计量器时，先将底架固定于设置在路基影响范围之外的混凝土基准桩上，再把计量器本体的本体底板上的四个圆孔与底架上的四个限位柱对准，上下分别用垫片和螺母固定；该结构便于液位计量器固定，施工方便。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种路基沉降监测装置的结构示意图；

图2是本发明中沉降板的右视结构示意图；

图3是本发明中工字型钢架的结构示意图；

图4是本发明中纵杆的结构示意图；

图5是本发明中横杆的结构示意图；

图6是本发明中浮标的结构示意图；

图7是本发明中对中装置的结构示意图；

其中，1、沉降板，1.1、沉降板本体，1.11、底座，1.12、立柱，1.2、进水管，1.3、出水管，1.31、横向出水管a，1.32、出水横管b，1.33、竖向出水管，1.4、连通管，1.5、通气管，2、液位计量器，2.1、计量器本体，2.11、计量出水口，2.2、固定支架，2.21、工字型钢架，2.221、第一连接孔，2.22、纵杆，2.221、第二连接孔，2.23、横杆，2.231、第一贯穿孔，2.232、第二贯穿孔，2.3、百分表，2.4、浮标，2.41、浮球，2.42、标尾，2.43、标脚，2.5、浮标对中支架，2.51、限位圆环，2.52、限位杆，2.53、橡胶块，3、液位管，4、底架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1至图7，本发明的一种路基沉降监测装置，包括沉降板1、液位计量器2和液位管3，沉降板包括沉降板本体1.1、进水管1.2、出水管1.3、连通管1.4和通气管1.5，出水管包括在上的横向出水管a1.31、在下的出水横管b1.32以及连通横向出水管a和横向出水管b的竖向出水管1.33，出水横管b为l型管，横向出水管a和竖向出水管均设置在沉降板本体内，横向出水管b设置在进水管的上方，且横向出水管b和进水管均一端插入沉降板本体内，进水管通过连通管与横向出水管a相连；通气管1.5的一端与横向出水管a相连通，另一端从沉降板本体的一侧伸出与大气连通；液位计量器包括计量器本体2.1、固定支架2.2、百分表2.3、浮标2.4和浮标对中支架2.5，计量器本体的下半部通过液位管与进水管连通形成连通器，测量支架设置在计量器本体内，百分表由固定支架固定在计量器本体内，浮标通过浮标对中支架设置在百分表的正下方。沉降板设置在路基中，液位计量器设置在路基沉降影响范围之外，计量器本体的计量出水口与进水管的进水口通过液位管连通；沉降监测时，沉降板随测点一起沉降，引起液位计量器内的液面下降，液位计量器中的百分表读数发生改变，从而得出沉降量。本发明的路基沉降监测装置制作简单，耐久性和稳定性好，可满足长期监测的要求，埋设安装容易且不影响路基后续施工。

参见图2，沉降板本体包括底座1.11和设置在底座顶部中心的立柱1.12，底座与立柱由混凝土一体预制而成，立柱的高度为被测点的预估沉降值的1.2～1.5倍，座与立柱由混凝土一体预制而成。进水管、出水管、连通管和通气管预埋设置在沉降板本体内。

在本实施例中，横向出水管b和进水管的一端位于底座内，横向出水管b和进水管的另一端位于底座外，横向出水管a设置在立柱内。进水管的进水口与出水管的出水口位于沉降板本体的同一侧，且进水管和出水管位于同一竖直面内，便于该沉降板与位于路基沉降影响范围之外的液位计量器相连接，结构简单合理，应用方便，实用性强。

在本实施例中，通气管包括依次相连的竖向通气管a、横向通气管a、竖向通气管b和横向通气管b，竖向通气管a与横向出水管a相连，竖向通气管b与横向出水管b相连，横向通气管b为l型管且连接于竖向通气管b的下端。优选的，出水横管b和横向通气管b分别位于进水管的上方两侧。

在本实施例中，沉降板本体的保护层的厚度不少于20mm，即混凝土沉降板本体的外表面到埋设在其内部的各管子外表面的混凝土层的厚度不少于20mm，优选20～50mm；该结构设置通过限制混凝土保护层的厚度以形成对各不锈钢管的保护，可有效保证沉降板的强度，使得本发明的沉降板耐久性和稳定性好。底座的长度为50cm、宽度为50cm、厚度为10cm；立柱的横截面为矩形结构，其长度和宽度均为20cm，立柱竖向高度由被测点的预估沉降值来确定。

在本实施例中，进水管、出水管的内径均小于连通管的内径，进水管和出水管的内径相等且二者的内径为15～28mm，连通管的内径为45～60mm。优选的，进水管、出水管的内径均小于连通管的内径，进水管和出水管的内径为20mm，连通管的内径为50mm。该结构中，连通管的内径大于进水管、出水管的内径，沉降板与固定于基准桩之上的液位计量器相连构成沉降监测装置后，使得测量时沉降板内部的水位不会过快升高，结构设置合理，使用方便。

在本实施例中，计量器本体的一个侧壁由有机玻璃制成，其它三个侧壁和本体底板由不锈钢制成。计量器本体尺寸优选为20×200×800mm，本体底板尺寸为300×300mm，本体底板四个角上各开一个圆孔。计量器本体的侧壁底部设有计量出水口2.11，计量出水口与进水管1.2的进水口通过液位管连通。固定支架包括相对设置的两个工字型钢架2.21、与两个工字型钢架分别相连的两根纵杆2.22和与两根纵杆横向连接的横杆2.23；工字型钢架包括顶板、底板和竖板，顶板和底板的两端分别与计量器本体的内壁相连接，竖板上设有多个第一连接孔2.211；纵杆的上段设有与第一连接孔相适配的多个第二连接孔2.221，纵杆的下段为螺纹段；横杆上设有位于其两端的两个第一贯穿孔2.231和位于其中心的第二贯穿孔2.232；纵杆的螺纹段贯穿第一贯穿孔设置，并用配套的螺纹和垫片固定；百分表的下插杆贯穿第二贯穿孔固定设置。

在本实施例中，浮标对中支架包括限位圆环2.51和四根限位杆2.52，四根限位杆以限位圆环的中心为轴线均布于限位圆环的外侧壁，且每根限位杆远离限位圆环的一端设有橡胶块2.53；浮标对中支架与计量器本体在水平方向的位置相对固定，但其能够沿计量器本体的内壁上下移动。优选的，浮标对中支架由具有弹性的钢材制成，其四个角各安装一个20×20×20mm的橡胶块，中心设一个直径15mm的限位圆环，圆形内壁光滑。对中支架固定在计量器本体的侧壁上且可上下移动，沉降监测时浮标的标脚下部穿过该对中支架中心的限位圆环。

在本实施例中，浮标包括浮球2.41、标尾2.42和标脚2.43，浮球为pmi(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，简称pmi)泡沫制成的球体，标尾和标脚由同一根不锈钢杆制成，不锈钢杆贯穿浮球的球心，其上部伸出浮球15～25mm作为标尾，其下部伸出浮球80～100mm作为标脚；沉降监测时，浮标的标脚下部穿过限位圆环。浮标的标尾端部开设一个半球形凹槽，沉降监测时百分表测量头顶住该凹槽。优选的，浮球为pmi泡沫制成的直径6cm的球体，标尾和标脚由一根直径10mm、长170mm的不锈钢杆制成，将此不锈钢杆贯穿浮球的球心，其上部伸出浮球20mm作为标尾，下部伸出浮球90mm作为标脚，固定后形成浮标。

在本实施例中，路基沉降监测装置还包括有设置于液位计量器底部的底架4，该底架包括十字型支撑板和位于支撑板四角上的限位柱；优选的，该限位柱为带螺纹钢筋。安装液位计量器时，先将底架固定于设置在路基影响范围之外的混凝土基准桩上，再把计量器本体的本体底板上的四个圆孔与底架上的四个限位柱对准，上下分别用垫片和螺母固定；该结构设置合理，施工方便。

本发明的路基沉降监测装置安装完成后，开始沉降监测前，应先调整液位计量器上的螺母使计量器本体上下移动，保持计量器本体内的始初液面位于本体上部。当沉降接近百分表的量程时，调整百分表所在的横杆，使其沿纵杆下移约等于沉降量的距离，并将此时百分表新的读数作为当时的沉降值。

本发明的路基沉降监测装置利用液位原理设计而成，主要是基于浮标和百分表显示读数，浮标位置随液面高度变化而发生变化，从而引起百分表读数改变。该装置精度与百分表精度一致，具有优秀的测量精度。百分表可以随横杆上下移动，保证有足够的量程。本发明是对现有沉降板和液位计的重大改进。本发明的路基沉降监测装置制作简单，耐久性和稳定性好，可满足长期监测的要求，埋设安装容易且不影响路基后续施工。

采用本发明的路基沉降监测装置进行沉降监测，具体步骤如下：

(1)、安装混凝土沉降板：将“⊥”形沉降板安放于测点，安放时要保证沉降板底座水平，调平后使用水泥加固。

(2)、连接通气管和进、出水管：沉降板上设有进水管、出水管和通气管，将通气管伸出路基之外与大气相连，进水管与出水管通过两段液体管从沉降板的同一侧传出路基之外，将液体管埋设于土体中，埋设高度要尽量低于沉降板的底座的高度。

(3)、安装液位计量器：在路基影响范围之外的位置埋设基准桩，基准桩的高度约为在基准桩上安装底架和液位计量器后，计量器本体的上部与沉降板的顶部在同一水平面上。埋设好基准桩后，将底架固定在基准桩上并调平，再用水泥固定。将液位计量器安装在底架上，将连接沉降板上进水管的液体管与计量器本体的出水口2.11相连。

(4)、读数：先向液位计量器中缓慢加水，当水从与出水管相连的液体管中流出时，停止加水，静置至液面稳定，读取百分表读数。每隔一段时间进行一次读数，百分表读数差值即为此段时间沉降量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。