黄土地区高速公路桥头路基沉降监测装置及方法与流程

1.本发明涉及路基工程的技术领域，具体涉及黄土地区高速公路桥头路基沉降监测装置及方法。


背景技术：

2.目前，工程上常用的路基沉降测量方法有：观测桩法、沉降板法以及水平测斜法。这几种测量方法都需要依赖人工，无法获取长期沉降数据，不能反应路基沉降变化规律，不能构建智能化监测系统。
3.为实现长期路基沉降监测，形成智能化的路基差异沉降监测系统，根据沉降监测数据简单准确的预测路基工后沉降，提升行车的舒适性和安全性，消除黄土地区桥头跳车，提出黄土地区高速公路桥头路基沉降监测装置及方法。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供黄土地区高速公路桥头路基沉降监测装置及方法，解决上述背景技术中的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括预埋在路基内的沉降管，沉降管内设有串联的多个压差式剖面沉降计传感器，压差式剖面沉降计传感器之间通过水管、钢丝绳、导线以及气管连接；
6.路基一侧设有桥头平台，桥头平台内设有太阳能采集系统，太阳能采集系统与压差式剖面沉降计传感器电连接，首个压差式剖面沉降计传感器设在桥头平台内，首个压差式剖面沉降计传感器为基准。
7.优选方案中，还设有埋设在桥头平台下方的基岩内的钢管，钢管端部与首个压差式剖面沉降计传感器连接。
8.其方法是：s1、通过安装路基沉降监测装置，对桥头路基进行了长期沉降数据的采集；
9.s2、根据上述的实测沉降数据，建立路基沉降与时间的预测关系式，对路基工后沉降进行预测。
10.优选方案中，s1的安装步骤如下：
11.a1、在路基施工过程中预先埋设沉降管；
12.a2、在现场将多个压差式剖面沉降计传感器的水管、导线、气管串联成监测系统，对其进行调试，调试完成后运输到安装地点；
13.a3、通过钢丝绳将压差式剖面沉降计传感器拉倒沉降管中的设计位置。
14.优选方案中，通过钻孔埋设钢管到基岩，将首个压差式剖面沉降计传感器建设为基准点。
15.优选方案中，太阳能采集系统结合需求安装太阳能电池、无线电传输模块以及防雷设备，形成智能化的路基差异沉降监测系统。
16.优选方案中，路基沉降数据采集方式如下：
17.方式一：当实际工程处于施工期时，由于无线传输采集系统尚未安装完成，应现场挖掘导线，进行接线采集监测的沉降数据；
18.方式二：当道路施工完后，利用太阳能采集系统，通过金码串口通5.7软件及dtu配置软件进行数据采集。
19.优选方案中，s2中路基预测方法包括：曲线拟合法、系统分析法和地基沉降参数反演法。
20.优选方案中，根据采集系统的实测数据，发现荷载作用下路基的沉降与时效t有关，利用origin拟合出路基沉降与时间的预测关系式：
21.s＝a+b
×ect
22.式中：s为路基在t时刻的沉降；
23.t为路基沉降观测时间；
24.a、b、c为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据得出的拟合参数。
25.本发明提供了黄土地区高速公路桥头路基沉降监测装置及方法，压差式剖面沉降检测方法通过钻孔埋设钢管到基岩建设基准点，通过测试点位与基准点位的液压差，计算出测试点相对于基准点的竖向位移。操作方便、长期稳定、方便实用，提高了施工效率，形成智能化的路基差异沉降监测系统，能长期稳定的监测路基沉降，并根据简便的预测模型反应路基沉降变化规律，为避免桥头跳车，提升行车的舒适性和安全性提供了重要的工程价值。
附图说明
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
27.图1是本发明监测装置安装示意图；
28.图2是本发明断面监测点2对比示意图；
29.图3是本发明断面监测点4对比示意图；
30.图中：路基1；沉降管2；水管3；钢丝绳4；导线5；气管6；压差式剖面沉降计传感器7；钢管8；桥头平台9；太阳能采集系统10；基岩11。
具体实施方式
31.实施例1
32.如图1～3所示，黄土地区高速公路桥头路基沉降监测装置及方法，包括预埋在路基1内的沉降管2，沉降管2内设有串联的多个压差式剖面沉降计传感器7，压差式剖面沉降计传感器7之间通过水管3、钢丝绳4、导线5以及气管6连接；
33.路基1一侧设有桥头平台9，桥头平台9内设有太阳能采集系统10，太阳能采集系统10与压差式剖面沉降计传感器7电连接，首个压差式剖面沉降计传感器7设在桥头平台9内，首个压差式剖面沉降计传感器7为基准。
34.优选方案中，还设有埋设在桥头平台9下方的基岩11内的钢管8，钢管8端部与首个压差式剖面沉降计传感器7连接。
35.压差式剖面沉降检测方法通过钻孔埋设钢管8到基岩11建设基准点，通过测试点
位与基准点位的液压差，计算出测试点相对于基准点的竖向位移。结合用户需求安装太阳能电池、无线电传输模块以及防雷设备等，形成智能化的路基差异沉降监测系统。
36.实施例2
37.如图1～3所示，结合实施例1进一步说明：安装路基沉降设备来收集路基长期沉降数据，具体步骤如下：
38.安装压差式剖面沉降计传感器7，如图1所示，通过串联的方式将多个本发明上述的压差式剖面沉降计传感器7连接成一个剖面的路基1沉降监测系统。
39.路基施工过程中需预先埋设沉降管2，在项目现场将每一个压差式剖面沉降计传感器7的水管3、气管6、导线5串联起来。
40.等待调试正常之后再运输到现场，通过沉降管2中的钢丝绳4将压差式剖面沉降计传感器7拉到所需要的位置，降低了施工的难度。
41.设置路基剖面沉降监测系统的基准点：通过钻孔埋设钢管8到基岩11建设基准点。
42.太阳能采集系统10的安装：结合用户需求安装太阳能电池、无线电传输模块以及防雷设备等，形成智能化的路基1差异沉降监测系统。
43.根据上述采集系统的实测数据，发现荷载作用下路基的沉降与时效t有关，利用origin拟合出路基沉降与时间的预测关系式如下所示：
44.s＝a+b
×ect
45.式中：s为路基在t时刻的沉降；
46.t为路基沉降观测时间；
47.a、b、c为预测关系式根据高速公路已有的沉降变形数据得出的拟合参数。
48.部分监测点的预测关系式结果参阅下表所示：
[0049][0050]
预测值精度标准：相关系数r2是一个判定预测关系式预测结果与现场监测数据贴合程度优劣的指标。相关系数r2在0～1之间。r2越趋近于1，预测模型对监测值的拟合更优，精度也越高。
[0051][0052]
式中：r2相关系数；
[0053]yt
为结果变量的实际路基沉降观测值；
[0054]
为实测路基沉降的平均值；
[0055]
为预测模型的拟合值。
[0056]
部分监测点的实测值与预测值的对比图示意图如图2、图3所示，从图2、图3中可以看出，预测关系式的预测效果较好，相关系数都在0.96以上。其优点在于原理简单，且可以比较精确的预测工后沉降。
[0057]
综上所述，预测方法简单实用，结合大量的实测沉降数据，以路基沉降时间作回归因子建立路基沉降预测模型，为避免桥头跳车，提升行车的舒适性和安全性提供了重要的工程价值。
[0058]
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。