一種串聯式的水平型路基沉降測量裝置的制作方法

本發明屬于路基沉降監測技術領域，具體涉及一種串聯式的水平型路基沉降測量裝置。

背景技術：

隨著我國交通路網規模的不斷發展與擴大，公路的建設與日俱增，各地均開展了相應的道路擴寬與新建工程，在實際工程中也會遇到很多問題，尤其是軟土路基填筑、新舊道路的搭接及不均勻沉降問題。因此對于填筑路基的監測任務要求也越來越重要，路基沉降作為填筑路基監測的必測項目之一，不僅可以有效控制公路路基的變形(如工后沉降、不均勻沉降、內部裂縫的開展及路面平整度等)，而且根據實測沉降分析和推算，檢驗軟土路基處理的效果，為預壓、卸載時間以及路面結構層施工時間提供判斷依據。

目前最常用的填筑路基沉降監測的設施主要由水準儀配合路基沉降板和沉降樁使用。沉降板由600mm×600mm×9mm的鋼板和直徑為25mm鋼管組成，實際工程中通常采用接長觀測點方法，即在鋼板上焊接鋼管，使鋼管能不斷接長，管頂始終都露出地面，便于各測點沉降量的測量，但是由于鋼管于周圍沙土接觸而產生摩阻力，影響沉降板的下沉，因此測得的沉降量于是計沉降量相比偏小。對于沉降樁一般均采用鋼筋混凝土預制樁，沉降樁一般打入地表深度不小于50cm，以確保自身穩定性，樁頂需要高出地面的高度不小于10cm并在樁頂打進1寸水泥釘，作為以后的觀測標志，不僅耗費大量的人力、物力，而且操作繁瑣復雜。對于沉降板和沉降樁的水準觀測時均需要布設臨時水準點，但是對于臨時水準點要求應設在不受垂直向和水平向變形影響的堅固地基上或永久建筑物上，其位置應盡量滿足觀測時不轉點的要求。在特殊路基填筑路段，布設滿足上述要求的臨時水準點是很困難的，因此將直接影響觀測點的測量精度；路基一般較長，布設的沉降監測點也多，但是水準儀的測量范圍有限，需要多次轉點測量，也會導致較大誤差。對于傳統的沉降板和沉降樁的埋設均需高出填筑路面，不免會受到機械和人為因素的干擾，因此也會產生較大的偶然誤差。通常路基中心點處由于布設沉降板或沉降樁，導致該點周圍的土層碾壓不密實，后期會導致路面出現凹槽，開裂。傳統路基沉降測量均選取各段路基橫截面中心上的點的沉降量，存在較大的偶然性、不具代表性。在現有技術中，有人提出了一種路基內部監測的拼接型分布式光纖傳感系統，利用光纖傳感器與模擬軟件相結合的方式，不僅不經濟，而且可操作性差。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種串聯式的水平型路基沉降測量裝置，該裝置能夠一次性對監測整個填筑路基橫斷面上各間隔點的沉降量，具有操作簡單、成本低及準確性高的特點。

為達到上述目的，本發明所述的串聯式的水平型路基沉降測量裝置包括固定管、數據自動采集儀、數據轉換器以及設置于固定管內的傳輸桿節、導向桿節、第一限位件、管帽、橡膠緩沖墊、第二限位件、第三限位件及若干標準桿節；

固定管位于待測填筑路基內，傳輸桿節與第一個標準桿節的端部相連接，相鄰兩個標準桿節相連接，導向桿節的一端與最后一個標準桿節的端部相連接，導向桿節的另一端通過橡膠緩沖墊及管帽密封，其中，傳輸桿節內、導向桿節內及各標準桿節內均固定有傾角傳感器，各傾角傳感器依次串聯連接后通過數據轉換器與數據自動采集儀相連接；

固定管的內壁上沿軸向開設有兩個凹槽，第一限位件的中部與傳輸桿節相連接，第一限位件的兩端分別卡接于所述兩個凹槽內；第二限位件的中部與標準桿節相連接，第二限位件的兩端分別卡接于所述兩個凹槽內，第三限位件的中部與導向桿節相連接，第三限位件的兩端分別卡接于所述兩個凹槽內。

傳輸桿節包括第一金屬外殼，傾角傳感器位于所述第一金屬外殼內，第一限位件的中部與第一金屬外殼的外壁相連接。

標準桿包括第二金屬外殼，傾角傳感器位于所述第二金屬外殼內，第二限位件的中部與第一金屬外殼的外壁相連接。

導向桿節包括第三金屬外殼，傾角傳感器位于所述第三金屬外殼內，第三限位件的中部與所述第三金屬外殼的外壁相連接。

所述第一限位件、第二限位件及第三限位件均包括第一滾動輪、第二滾動輪及傳動軸，第一滾動輪及第二滾動輪分別連接于傳動軸的兩端，第一滾動輪及第二滾動輪分別卡接于所述兩個凹槽內。

第一限位件中傳動軸的中部與第一金屬外殼的中部相連接，第二限位件中傳動軸的中部與第二金屬外殼的中部相連接，第三限位件中傳動軸的中部與第三金屬外殼的中部相連接，第一限位件中的傳動軸與第一金屬外殼、第一限位件中的傳動軸與第一金屬外殼以及第一限位件中的傳動軸與第一金屬外殼均呈十字形分布。

第一滾動輪與傳動軸的端部之間、以及第二滾動輪與傳動軸的端部之間均通過第一鉸接構件相連接；

第一限位件中傳動軸的中部與第一金屬外殼的中部之間、第二限位件中傳動軸的中部與第二金屬外殼的中部之間、第三限位件中傳動軸的中部與第三金屬外殼的中部之間均通過第二鉸接構件相連接。

第一限位件、第二限位件及第三限位件均還包括兩個導向裝置，其中，兩個導向裝置均包括剛性彈簧、第一固定螺栓及第二固定螺栓，其中，兩個導向裝置位于傳動軸的兩側，第一限位件上的第一固定螺栓及第二固定螺栓固定于第一金屬外殼上，第二限位件上的第一固定螺栓及第二固定螺栓固定于第二金屬外殼上，第三限位件上的第一固定螺栓及第二固定螺栓固定于第三金屬外殼上，剛性彈簧的中部套接于第一固定螺栓上，剛性彈簧的兩端均伸出，且剛性彈簧的一端與第二固定螺栓相接觸，剛性彈簧的另一端與傳動軸的側面相接觸。

相鄰兩個傾角傳感器之間通過公頭連接件及母頭連接件相連接，且各傾角傳感器依次串聯連接后通過電纜線與數據轉換器相連接。

第一限位件的數目及第三限位件的數目均為兩個，一個標準桿節對應兩個第二限位件。

導向桿節與標準桿節之間、傳輸桿節與標準桿節之間、以及相鄰兩個標準桿節之間均通過第三鉸接構件相連接。

本發明具有以下有益效果：

本發明所述的串聯式的水平型路基沉降測量裝置在具體操作時，各傾角傳感器測得的數據通過相互連接而形成的串聯線路傳遞到數據轉換器中，再通過數據轉換器轉換處理進入數據自動采集儀，從而可以通過數據自動采集儀直接讀出填筑路基橫斷面上各間隔點的沉降量，通過相鄰時間間隔的沉降數據讀數，即可得知該時間間隔內填筑路基斷面上的相對下沉量，避免傳統方法中通過測量橫截面中心點沉降值代表整個斷面沉降的漏檢現象，并且操作簡單，成本低，克服傳統方法由于機械和人為因素導致的誤差，保證測量的精度，同時，本發明只需一次安裝，便可一直測量該位置處路基斷面的沉降，從而大大的降低工作量，提高測量的效率。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中傳輸桿節的結構示意圖；

圖3為本發明中標準桿節的結構示意圖；

圖4為本發明中標準桿節的正視圖；

圖5為本發明中導向桿節的結構示意圖；

圖6為本發明中導向桿節的側視圖。

其中，1為傳輸桿節、2為標準桿節、3為導向桿節、41為第一滾動輪、42為傳動軸、43為第二滾動輪、5為傾角傳感器、6為母頭連接件、7為公頭連接件、8為第一固定螺栓、9為第二固定螺栓、10為剛性彈簧、11為電纜線、12為橡膠緩沖墊、13為數據轉換器、14為固定管、15為管帽、16為數據自動采集儀、17為填筑路基、181為第二鉸接構件、182為第一鉸接構件、191為第一金屬外殼、192為第二金屬外殼、193為第三金屬外殼。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：

參考圖1，本發明所述的串聯式的水平型路基沉降測量裝置包括固定管14、數據自動采集儀16、數據轉換器13以及設置于固定管14內的傳輸桿節1、導向桿節3、第一限位件、管帽15、橡膠緩沖墊12、第二限位件、第三限位件及若干標準桿節2；固定管14位于待測填筑路基17內，傳輸桿節1與第一個標準桿節2的端部相連接，相鄰兩個標準桿節2相連接，導向桿節3的一端與最后一個標準桿節2的端部相連接，導向桿節3的另一端通過橡膠緩沖墊12及管帽15密封，其中，傳輸桿節1內、導向桿節3內及各標準桿節2內均固定有傾角傳感器5，各傾角傳感器5依次串聯連接后通過數據轉換器13與數據自動采集儀16相連接；固定管14的內壁上沿軸向開設有兩個凹槽，第一限位件的中部與傳輸桿節1相連接，第一限位件的兩端分別卡接于所述兩個凹槽內；第二限位件的中部與標準桿節2相連接，第二限位件的兩端分別卡接于所述兩個凹槽內，第三限位件的中部與導向桿節3相連接，第三限位件的兩端分別卡接于所述兩個凹槽內。

傳輸桿節1包括第一金屬外殼191，傾角傳感器5位于所述第一金屬外殼191內，第一限位件的中部與第一金屬外殼191的外壁相連接；標準桿包括第二金屬外殼192，傾角傳感器5位于所述第二金屬外殼192內，第二限位件的中部與第一金屬外殼191的外壁相連接；導向桿節3包括第三金屬外殼193，傾角傳感器5位于所述第三金屬外殼193內，第三限位件的中部與所述第三金屬外殼193的外壁相連接。

所述第一限位件、第二限位件及第三限位件均包括第一滾動輪41、第二滾動輪43及傳動軸42，第一滾動輪41及第二滾動輪43分別連接于傳動軸42的兩端，第一滾動輪41及第二滾動輪43分別卡接于所述兩個凹槽內；第一限位件中傳動軸42的中部與第一金屬外殼191的中部相連接，第二限位件中傳動軸42的中部與第二金屬外殼192的中部相連接，第三限位件中傳動軸42的中部與第三金屬外殼193的中部相連接，第一限位件中的傳動軸42與第一金屬外殼191、第一限位件中的傳動軸42與第一金屬外殼191以及第一限位件中的傳動軸42與第一金屬外殼191均呈十字形分布。

第一滾動輪41與傳動軸42的端部之間、以及第二滾動輪43與傳動軸42的端部之間均通過第一鉸接構件182相連接；第一限位件中傳動軸42的中部與第一金屬外殼191的中部之間、第二限位件中傳動軸42的中部與第二金屬外殼192的中部之間、第三限位件中傳動軸42的中部與第三金屬外殼193的中部之間均通過第二鉸接構件181相連接。

第一限位件、第二限位件及第三限位件均還包括兩個導向裝置，其中，兩個導向裝置均包括剛性彈簧10、第一固定螺栓8及第二固定螺栓9，其中，兩個導向裝置位于傳動軸42的兩側，第一限位件上的第一固定螺栓8及第二固定螺栓9固定于第一金屬外殼191上，第二限位件上的第一固定螺栓8及第二固定螺栓9固定于第二金屬外殼192上，第三限位件上的第一固定螺栓8及第二固定螺栓9固定于第三金屬外殼193上，剛性彈簧10的中部套接于第一固定螺栓8上，剛性彈簧10的兩端均伸出，且剛性彈簧10的一端與第二固定螺栓9相接觸，剛性彈簧10的另一端與傳動軸42的側面相接觸。

相鄰兩個傾角傳感器5之間通過公頭連接件7及母頭連接件6相連接，且各傾角傳感器5依次串聯連接后通過電纜線11與數據轉換器13相連接；第一限位件的數目及第三限位件的數目均為兩個，一個標準桿節2對應兩個第二限位件；導向桿節3與標準桿節2之間、傳輸桿節1與標準桿節2之間、以及相鄰兩個標準桿節2之間均通過第三鉸接構件相連接。

第一滾動輪41及第二滾動輪43始終保持與固定管14上的凹槽內壁密貼，使傳動軸42可以沿著順時針方向轉動。

在實際操作時，將該本發明中的固定管14預先埋置在待測樁號斷面位置處填筑路基17中，兩個凹槽的連線垂直于路堤。各傾角傳感器5測得的數據通過相互連接而形成的串聯線路傳遞到數據轉換器13中，再通過數據轉換器13轉換處理進入數據自動采集儀16，從而可以通過數據自動采集儀16直接讀出填筑路基17橫斷面上各間隔點的沉降量，通過相鄰時間間隔的沉降數據讀數，就可以知道該時間間隔內路基斷面上的相對下沉量。本發明只需要一次安裝便可以一直測量到該監測點完工，不僅避免了由于機械或者人為因素導致的誤差，同時也減少了監控量測所需投入的人力物力，而且也提高了監測效率。該斷面監測完畢后，即可可以拆卸下來，并投入下一個待測斷面使用，實現循環利用，滿足工程經濟要求。