一种软土路基沉降高精度监测方法及装置

摘要

本发明提出一种软土路基沉降高精度监测方法，采用摄像的方式对路基内部的沉降进行监测，并设计一种新型的路基沉降监测装置，本装置的主体由沉降板、空心管、内层PVC管和外层PVC管组成，沉降板和内层PVC管通过空心管相连，内外层PVC管之间留有容许滑动的范围，沉降板至外层PVC管的距离即为该装置的测量范围，可根据被测路基高度进行选取，在内层PVC管中设有放置架，并在内层PVC管底部设有两个穿孔，拉线通过穿孔，绕过放置架，从另一个穿孔通过，并连接一个配重物，使拉线拉直，再由内层PVC管的摄像头进行监测，通过电缆进行传输数据，设置拍摄间隔以达到实时监控的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种软土路基沉降高精度监测方法及装置,属于路基沉降监测技术领域。

背景技术

变形监测是工程建设中必不可少的技术措施，也道路设计、施工与运行技术决策的重要依据，在施工中或者结束阶段，由于荷载和自重作用，路基很可能会发生均匀或者不均匀的沉降，从而导致路面开裂等道路病害，所以，从道路安全和建设的角度上来说，对路基的沉降进行监测和控制是十分有必要的。

路基沉降监测的方法主要有：

沉降板和监测桩，即埋设地表沉降板、 通过水准仪测量测杆的高程变化来获取路基沉降量，这种方法具有沉降板容易制作，埋设简单，费用较低等优点。但是随着路基的不断填高，测杆也需要逐渐接长来测定埋设处的沉降值，并需要重复标定和测量，不能实现自动化且为单点测量并不能体现路基的整体性。

沉降水杯法

测量时将测管与排水管、排气管埋入测量部位，利用连通器原理，通过测量管测得液面的高度差，这种方法原理简单，且不影响施工，但是使用条件较高，在寒冷地区不适合采用这种方法。

分层沉降仪法

在每个土层都埋入一个磁环，探头经过磁环时会探测到磁环位置，然后停止运动，记录磁环所在的位置。定期测量的差值即为每层的沉降量。分层沉降仪法也是目前最常用的一种方式，具有精度高使用范围广等优点，但是电磁式的标尺对精度会产生一定的影响，得出的结果可能并不准确。

综上可见目前常用的软基沉降监测方法并不理想，为此，必须开发一种全新的监测方法及装置，以克服现有沉降监测方法测试费用高、 工作量大、 精度不佳和影响施工等缺点。

发明内容

技术问题：

本发明的目的在于提供一种新型的软土路基沉降监测的方法，该方法原理简单，监测精度较高，容易实现；并且提供一种新型的软土路基的监测装置，该装置可以进行自动化，长期性的监测，精度高，操作方便同时不影响施工。

技术方案：

本发明技术方案如下：

一种软土路基沉降高精度监测装置，该装置包括由沉降板、空心管、内层PVC管和外层PVC管，沉降板和内层PVC管通过空心管相连；内层PVC管设置在外层PVC管内部，且两者之间留有一定空隙；沉降板至外层PVC管的距离即为该装置的测量范围；在内层PVC管内部设有放置架，并在内层PVC管底部设有两个穿孔，拉线通过其中一个穿孔，绕过放置架，从另一个穿孔通过，并连接一个配重物，使拉线拉直；，在内层PVC管上设置摄像头以达到实时监控的目的。

进一步：摄像机通过电缆连接显示器进行单点监测，或连接无线发射器后通过控制台进行多点监测。

进一步：内层PVC管底部的穿孔直径小于配重物。

进一步：拉线上有刻度。

进一步：拉线的一端连接到锚固端，另一端连接配重物，以保证拉线处于预压状态。

进一步：外层PVC管的侧壁上设有一个呈水平布置的卡槽，拉线从卡槽中穿过以保证拉线不发生偏转，同时设有指示标志，确定刻度尺的读数。

进一步：放置架由两根圆柱管组成，横向布置在内层PVC管中，圆柱管中部采用卡槽（13）结构，保证拉线不发生横向位移。

进一步，空心管与沉降板以及内层PVC管之间采用铰链接，以消除力偶的影响，提高装置的安全性。

一种软土路基沉降高精度监测方法，该方法将如上述的软土路基沉降高精度监测装置整体埋设于待监测区域，通过摄像机拍摄不同时刻测量装置中的拉线上的刻度值来显示软土路基的沉降量，不同时刻刻度尺直接读数的差值即为路基的沉降量。

有益效果：

与现有的技术相比，本发明通过沉降板的沉降，引起空心管和内层PVC管的下降，带动拉线进行变化，并且通过摄像头进行拍摄，相邻一次时间间隔的刻度差即为路基的沉降量。此装置的监测数据精确，能很大程度上的减少误差，保证测量的准确度，消除复杂施工工况的扰动影响，方便测量，降低施工的保护要求，大大降低工作量。

附图说明

图1是软土路基沉降高精度监测装置的结构示意图；

图2是沉降板、空心管和内层PVC管的连接示意图；

图3是内PVC管中放置架的横截面示意图；

图4是软土路基沉降高精度监测装置的剖面图；

图中标记为：1-沉降板、2-空心管、3-电缆、4-摄像机、5-放置架、6-外层PVC管、7-拉线、8-配重物、9-原状回填土、10-显示设备/无线设备、11-卡扣、12-内层PVC管、13-卡槽、14-铰结构、15-指示标志。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1至4所示的一种软土路基沉降高精度监测装置，包括沉降板、空心管、内层PVC管、外层PVC管、放置架、摄像机、拉线、配重物、卡扣、显示设备\无线设备。沉降板和内层PVC管通过空心管相连；内层PVC管设置在外层PVC管内部，且两者之间留有容许滑动的范围。沉降板至外层PVC管的距离即为该装置的测量范围，可根据被测路基高度进行选取。在内层PVC管内部设有放置架，并在内层PVC管底部设有两个穿孔，拉线通过其中一个穿孔，绕过放置架，从另一个穿孔通过，并连接一个配重物，使拉线拉直。在内层PVC管上设置摄像头进行监测，通过电缆进行传输数据，设置拍摄间隔以达到实时监控的目的。

在实际施工中，首先确定监测位置，应布设于明显且具有代表性的位置；钻孔时按设计的要求的孔径、孔深进行钻孔，以避免产生弯折，对监测设备产生不良的影响。该装置采用整体埋设，导线从装置内部引出，稳定性较高，适用于各种温度下以及恶劣的环境。

该装置的空心管与沉降板及内层PVC管采用铰结构，防止力偶的产生使得沉降板和下部结构产生偏折，根据钻孔的深度，采用适合的外层部管的长度，或者是对装置进行拼接（两根或若干根PVC管进行上下拼接），在最后的PVC管中设置卡扣以固定拉绳。本路基沉降监测装置能够解决现有技术中存在的监测深度受限的技术问题，能够调整监测的深度，适用于多变的复杂环境。

可选的，本装置采用摄像机进行实时监测，通过电缆进行图像数据的传输，根据现场实际的需要，可以连接显示器进行单点监测，也可以连接无线发射器在通过控制台进行多点监测。同时，对于沉降速率较快的道路，可以采用视频的方式进行监测，以获得沉降的动态变化。

进一步：内层PVC管底部的穿孔直径小于配重物。

进一步：拉线上有刻度，且有一定宽度。

进一步：拉线的一端连接到锚固端，另一端连接配重物，以保证拉线处于预压状态，读数准确。

进一步：外层PVC管的侧壁上设有一个呈水平布置的卡槽，拉线从卡槽中穿过以保证拉线不发生偏转，同时设有指示标志，确定刻度尺的读数。

进一步：放置架由两根圆柱管组成，横向布置在内层PVC管中，圆柱管中部采用卡槽（13）结构，保证拉线不发生较大的横向位移。

一种软土路基沉降高精度监测方法，该方法将如上述的软土路基沉降高精度监测装置整体埋设于待监测区域，通过摄像机拍摄不同时刻测量装置中的拉线上的刻度值来显示软土路基的沉降量，不同时刻刻度尺直接读数的差值即为路基的沉降量。

本发明未尽事宜为公知技术。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。