一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，包括電感式應(yīng)變計和電感式傳感器測試儀，電感式應(yīng)變計包括上部測試裝置、中部連接桿、下部固定裝置和法蘭盤；巖溶溶洞頂板或采空洞頂板發(fā)生沉降時能帶動感應(yīng)線圈同步沉降；鐵路路基發(fā)生沉降時能帶動所述磁鐵同步沉降；當(dāng)鐵路路基產(chǎn)生的沉降與巖溶溶洞頂板或采空洞頂板產(chǎn)生的沉降不同時，磁鐵與感應(yīng)線圈相互切割產(chǎn)生電流，通過電感式傳感器測試儀即可得到巖溶溶洞頂板或采空洞頂板與鐵路路基的沉降差值。該裝置位于鐵路路基底部和地基之間，無需貫穿鐵路路基，可避免施工過程中與鐵路路基填筑產(chǎn)生相互干擾，且不影響鐵路路基和軌道的整體性，不影響列車的安全運行。
【專利說明】
一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于地基變形監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]我國地域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，鐵路路基修建時無法避免的通過易塌陷的巖溶地區(qū)和采空區(qū)。雖然采用一定的地基加固措施處理，但由于巖溶發(fā)育和小型采空洞分布的不規(guī)律性，仍存在塌陷的可能。地基發(fā)生塌陷時，造成上部鐵路路基失去支撐產(chǎn)生塌陷，從而導(dǎo)致鐵路路基發(fā)生不均勻沉降，影響鐵路的平順性，嚴重時影響列車的安全運行。因此，對鐵路等級較高或比較重要的鐵路路基工點有必要進行地基塌陷觀測，根據(jù)塌陷情況及時采取必要的措施處治，防止產(chǎn)生進一步的危害。
[0003]已公布的實用新型專利CN103276755B提供了一種用于鐵路筏板基礎(chǔ)底部土體脫空變形的監(jiān)測裝置，包括位于筏板下方水平布置的鋼板，鋼板底面設(shè)有將鋼板錨固于筏板下方的地基土中的錨桿，鋼板頂面固定有豎直設(shè)置的內(nèi)側(cè)鋼筋，內(nèi)側(cè)鋼筋外套設(shè)有與筏板整體澆筑在一起的豎直設(shè)置的筏板鋼管，筏板鋼管外套設(shè)有固定于路堤內(nèi)的外側(cè)護管。該監(jiān)測裝置采用游標(biāo)卡尺進行測量，盡管精度高，但運營期間由于列車持續(xù)運行，很難實現(xiàn)人工測量，且受測量人員素質(zhì)、天氣等影響，測量質(zhì)量不易保障。再者，鋼管及外側(cè)護管需貫穿鐵路路基及上部軌道等，施工過程中與鐵路路基填筑易產(chǎn)生相互干擾，且不可避免的影響鐵路路基和軌道的整體性，嚴重時可能形成隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型提出了一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，該裝置既要避免人工測量困難的問題，又要保證測量精度和列車的安全運行，同時要求不影響結(jié)構(gòu)的整體性。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型，提供了一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，其特征在于，包括電感式應(yīng)變計和電感式傳感器測試儀，所述電感式應(yīng)變計包括上部測試裝置、中部連接桿、下部固定裝置和法蘭盤，其中，
[0006]所述下部固定裝置固定連接在巖溶溶洞頂板或采空洞頂板上；
[0007]所述中部連接桿為中空結(jié)構(gòu)并且其上、下端均敞口，其豎直設(shè)置且下端固定連接在所述下部固定裝置上，其由不銹鋼制成；
[0008]所述法蘭盤固定在鐵路路基上，其位于所述中部連接桿的上方并與所述中部連接桿之間存在間距，其中，所述鐵路路基位于所述巖溶溶洞頂板或采空洞頂板的上方；
[0009]所述上部測試裝置包括感應(yīng)線圈和磁鐵，所述感應(yīng)線圈豎直設(shè)置并且固定連接在所述中部連接桿的內(nèi)壁上，所述巖溶溶洞頂板或采空洞頂板在發(fā)生沉降時能帶動所述中部連接桿和所述感應(yīng)線圈同步沉降;所述磁鐵的上端固定連接在所述法蘭盤上，其下端伸入所述感應(yīng)線圈內(nèi)，所述鐵路路基在發(fā)生沉降時能帶動所述磁鐵同步沉降；
[0010]所述電感式傳感器測試儀通過導(dǎo)線與所述感應(yīng)線圈連接；
[0011]鐵路路基的沉降和/或巖溶溶洞頂板或采空洞頂板的沉降能使磁鐵與感應(yīng)線圈相互切割產(chǎn)生電流，通過電感式傳感器測試儀即可得到鐵路路基與巖溶溶洞頂板或采空洞頂板的沉降差值。
[0012]優(yōu)選地，所述上部測試裝置還包括用于保護感應(yīng)線圈的波紋管，所述波紋管的上端固定連接在所述法蘭盤上，其下端伸入所述感應(yīng)線圈內(nèi)，所述磁鐵的下端伸入所述波紋管內(nèi)。
[0013]優(yōu)選地，所述下部固定裝置包括螺栓及鋼筋組，所述螺栓豎直設(shè)置并且其上端螺紋連接所述中部連接桿的下端，所述鋼筋組包括多根鋼筋并且每根鋼筋均焊接在所述螺栓的的外側(cè)。
[0014]優(yōu)選地，每根鋼筋均進行折彎處理，其包括第一折彎端和第二折彎端，所述第一折彎端固定連接在所述螺栓的外側(cè)，所述第二折彎端向上翹起。
[0015]總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0016](I)本實用新型的電感式傳感器測試儀可以設(shè)置在鐵路路基封閉線路以外，不受線路封閉、列車運行量大及空間限制的影響，可隨時進行觀測。
[0017](2)本實用新型采用電感式傳感器測試儀對地基塌陷變形數(shù)據(jù)值進行讀數(shù)，不受測量人員素質(zhì)、天氣氣候因素等影響，測量質(zhì)量容易得到保障。
[0018](3)本實用新型位于鐵路路基底部和巖溶溶洞或采空洞之間，無需貫穿鐵路路基，可避免施工過程中與鐵路路基填筑產(chǎn)生相互干擾，且不影響鐵路路基和軌道的整體性，不影響列車的安全運行。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型安裝在軌道支撐結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明中的上部測試裝置伸入中部連接桿中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明中的下部固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]參照圖1?圖3，一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，包括電感式應(yīng)變計I和電感式傳感器測試儀，所述電感式應(yīng)變計I包括上部測試裝置1.1、中部連接桿1.2、下部固定裝置1.3和法蘭盤1.4，其中，
[0024]所述下部固定裝置1.3固定連接在巖溶溶洞頂板或采空洞頂板7上；
[0025]所述中部連接桿1.2為中空結(jié)構(gòu)并且其上、下端均敞口，其豎直設(shè)置且下端固定連接在所述下部固定裝置1.3上；
[0026]所述法蘭盤1.4固定在鐵路路基5上，其位于所述中部連接桿1.2的上方并與所述中部連接桿1.2之間存在間距；
[0027]所述上部測試裝置1.1包括磁鐵1.1.1和感應(yīng)線圈1.1.2，所述感應(yīng)線圈1.1.2豎直設(shè)置并且固定連接在所述中部連接桿1.2的內(nèi)壁上，所述巖溶溶洞或采空洞8在發(fā)生塌陷時能使頂板7產(chǎn)生沉降，從而也能帶動所述中部連接桿1.2和所述感應(yīng)線圈1.1.2同步沉降;所述磁鐵1.1.1豎直設(shè)置并且其上端固定連接在所述法蘭盤1.4上并且其與所述中部連接桿1.2之間存在間距，其下端伸入所述感應(yīng)線圈1.1.2內(nèi)，所述鐵路路基5在發(fā)生沉降時能帶動所述磁鐵1.1.1同步沉降；
[0028]所述電感式傳感器測試儀通過導(dǎo)線1.5與所述感應(yīng)線圈1.1.2連接；
[0029]鐵路路基5的沉降和/或巖溶溶洞或采空洞8的塌陷能使磁鐵1.1.1與感應(yīng)線圈1.1.2相互切割產(chǎn)生電流，通過電感式傳感器測試儀即可得到巖溶溶洞或采空洞8的頂板與鐵路路基5的沉降差值。
[0030]進一步，所述電感式應(yīng)變計I還包括用于保護感應(yīng)線圈1.1.2的波紋管1.1.3，所述波紋管1.1.3的上端固定連接在所述法蘭盤1.4上，其下端伸入所述感應(yīng)線圈1.1.2內(nèi)，所述磁鐵1.1.1的下端伸入所述波紋管1.1.3內(nèi)。
[0031 ]進一步，所述下部固定裝置1.3包括螺栓1.3.1及鋼筋組，所述螺栓1.3.1豎直設(shè)置并且其上端螺紋連接在所述中部連接桿1.2的下端，所述鋼筋組包括多根鋼筋1.3.2并且每根鋼筋1.3.2均焊接在所述螺栓1.3.1的的外側(cè)。
[0032]另外，每根鋼筋1.3.2均進行折彎處理，其包括第一折彎端和第二折彎端，所述第一折彎端固定連接在所述螺栓1.3.1的外側(cè)，所述第二折彎端向上翹起。
[0033]本實用新型在安裝時，具體施工過程如下:
[0034](I)平整場地，根據(jù)地基條件進行必要的地基處理，根據(jù)設(shè)計位置、尺寸等，在可壓縮地層6上形成鉆孔2。
[0035](2)通過螺栓1.3.1螺紋連接中部連接桿1.2，在鉆孔2內(nèi)按要求將帶有焊接鋼筋1.3.2和螺栓1.3.1的鋼管固定在巖溶溶洞頂板或采空洞頂板7上部，從鉆孔底部從下往上依次回填灌注水泥砂漿4和中粗砂3。
[0036](3)依次安裝磁鐵1.1.1和感應(yīng)線圈1.1.2、并將導(dǎo)線1.5從上部引出，在垂直向電感式應(yīng)變計上部安裝法蘭盤1.4形成上部測試裝置1.1。
[0037](4)分層填筑鐵路路基5，通過電感式傳感器測試儀將電感式應(yīng)變計I的測試初始值設(shè)置為零，調(diào)試完畢后即可。
[0038]本實用新型的中部連接桿1.2采用不銹鋼管制作，其外壁與鉆孔2之間空隙填充中粗砂3，在下部固定裝置1.3的螺栓1.3.1外壁與鉆孔2之間空隙填充水泥砂漿4。波紋管1.1.3設(shè)置于感應(yīng)線圈1.1.2的外側(cè)，起保護感應(yīng)線圈1.1.2的作用，中部連接桿1.2和法蘭盤1.4之間存在間距，這樣使得二者之間有一定長度的波紋管1.1.3露出所述中部連接桿1.2，從而允許磁鐵1.1.1在鐵路路基5荷載的作用下發(fā)生一定的沉降，防止巖溶溶洞或采空洞8未發(fā)生塌陷變形時，電感式應(yīng)變計I因受力過大產(chǎn)生彎曲變形。
[0039]電感式應(yīng)變計I的下部固定裝置1.3由螺栓1.3.1和鋼筋1.3.2組成，鋼筋1.3.2的第二折彎端設(shè)置成向上翹起的彎鉤形狀，其第一折彎端焊接于螺栓1.3.1下部的不銹鋼鋼管外側(cè)，與鉆孔底部的水泥砂漿4共同錨固于巖溶溶洞頂板或采空洞頂板7，用于防止巖溶溶洞或采空洞8發(fā)生塌陷變形時監(jiān)測裝置脫離底板，下部固定裝置1.3通過螺栓1.3.1與中部連接桿1.2相連，巖溶溶洞或采空洞8發(fā)生塌陷變形時，帶動下部固定裝置1.3、中部連接桿1.2及測試端感應(yīng)線圈1.1.2發(fā)生同步變形，感應(yīng)線圈1.1.2與磁鐵1.1.1磁場相互切割產(chǎn)生電流，通過標(biāo)定換算轉(zhuǎn)換為位移信號。下部固定裝置1.3可工廠化生產(chǎn)，頂部設(shè)螺紋與中部連接桿I.2連接，便于現(xiàn)場施工和安裝。
[0040]鉆孔2為本監(jiān)測裝置提供安裝空間，鉆孔2內(nèi)自下而上分層回填水泥砂漿4和中粗砂3，起固定磁鐵1.1.1與感應(yīng)線圈1.1.2的作用，防止電感式應(yīng)變計I產(chǎn)生彎曲變形。
[0041 ] 導(dǎo)線1.5將磁鐵1.1.1與感應(yīng)線圈1.1.2相互切割產(chǎn)生電流信號傳遞至方便測試的導(dǎo)線端口保護箱處，由電感式傳感器測試儀將變形數(shù)據(jù)值讀出。
[0042]該塌陷變形監(jiān)測裝置既可實現(xiàn)鐵路路基5沉降變形的監(jiān)測，又可實現(xiàn)巖溶溶洞或采空洞8塌陷變形的監(jiān)測，各情況如下:
[0043]I)當(dāng)鐵路路基5發(fā)生沉降變形時，下部固定裝置1.3固定不動，測試端1.1向下沉降發(fā)生壓縮變形，該塌陷變形監(jiān)測裝置可測試的最大鐵路路基沉降變形量即為中部連接桿1.2和法蘭盤1.4之間預(yù)留的波紋管1.1.3的總長度。
[0044]2)當(dāng)巖溶溶洞或采空洞8發(fā)生塌陷變形時，法蘭盤1.4固定于鐵路路基5的底部使電感式應(yīng)變計上部固定不動，而電感式應(yīng)變計下部隨巖溶溶洞或采空洞8發(fā)生塌陷變形產(chǎn)生拉伸變形。
[0045]3)當(dāng)鐵路路基5和巖溶溶洞或采空洞8均發(fā)生變形并且二者的變形量不一致時，磁鐵1.1.1和感應(yīng)線圈1.1.2這兩者之間發(fā)生相對運動。
[0046]上述三種情況都能使磁鐵1.1.1和感應(yīng)線圈1.1.2相互切割產(chǎn)生電流，并通過導(dǎo)線1.5將電流信號傳遞至方便測試的導(dǎo)線端口保護箱處，由電感式傳感器測試儀將沉降變形或者塌陷變形數(shù)據(jù)值讀出。通過分析變形數(shù)據(jù)的變化曲線和規(guī)律，可以判斷巖溶溶洞或采空洞8的狀態(tài)發(fā)生塌陷時具體的變形量，進而根據(jù)塌陷情況及時采取必要的措施處治，防止產(chǎn)生進一步的危害。
[0047]本實用新型將電感式應(yīng)變計固定在巖溶溶洞或采空洞8的頂板7上，當(dāng)巖溶溶洞或采空洞8發(fā)生塌陷變形時，磁鐵1.1.1與感應(yīng)線圈1.1.2相互切割產(chǎn)生電流，并通過導(dǎo)線1.5將電流信號傳遞至方便測試的導(dǎo)線端口保護箱處，由電感式傳感器測試儀將沉降變形數(shù)據(jù)值讀出。該裝置測試數(shù)據(jù)讀取設(shè)置在鐵路路基封閉線路以外，不受線路封閉、列車運行量大及空間限制的影響，可隨時進行觀測；該裝置采用電感式傳感器測試儀對沉降變形數(shù)據(jù)值進行讀數(shù)，不受測量人員素質(zhì)、天氣氣候因素等影響，質(zhì)量容易得到保障，同時該裝置位于鐵路路基底部和地基之間，無需貫穿鐵路路基，避免施工過程中與鐵路路基填筑產(chǎn)生相互干擾且不影響鐵路路基和軌道的整體性，不影響列車的安全運行。
[0048]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，其特征在于，包括電感式應(yīng)變計和電感式傳感器測試儀，所述電感式應(yīng)變計包括上部測試裝置、中部連接桿、下部固定裝置和法蘭盤，其中， 所述下部固定裝置固定連接在巖溶溶洞頂板或采空洞頂板上； 所述中部連接桿為中空結(jié)構(gòu)并且其上、下端均敞口，其豎直設(shè)置且下端固定連接在所述下部固定裝置上，其由不銹鋼制成； 所述法蘭盤固定在鐵路路基上，其位于所述中部連接桿的上方并與所述中部連接桿之間存在間距，其中，所述鐵路路基位于所述巖溶溶洞頂板或采空洞頂板的上方； 所述上部測試裝置包括感應(yīng)線圈和磁鐵，所述感應(yīng)線圈豎直設(shè)置并且固定連接在所述中部連接桿的內(nèi)壁上，所述巖溶溶洞頂板或采空洞頂板在發(fā)生沉降時能帶動所述中部連接桿和所述感應(yīng)線圈同步沉降;所述磁鐵的上端固定連接在所述法蘭盤上，其下端伸入所述感應(yīng)線圈內(nèi)，所述鐵路路基在發(fā)生沉降時能帶動所述磁鐵同步沉降； 所述電感式傳感器測試儀通過導(dǎo)線與所述感應(yīng)線圈連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述上部測試裝置還包括用于保護感應(yīng)線圈的波紋管，所述波紋管的上端固定連接在所述法蘭盤上，其下端伸入所述感應(yīng)線圈內(nèi)，所述磁鐵的下端伸入所述波紋管內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述下部固定裝置包括螺栓及鋼筋組，所述螺栓豎直設(shè)置并且其上端螺紋連接所述中部連接桿的下端，所述鋼筋組包括多根鋼筋并且每根鋼筋均焊接在所述螺栓的的外側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于巖溶區(qū)和采空區(qū)鐵路路基地基塌陷變形的監(jiān)測裝置，其特征在于，每根鋼筋均進行折彎處理，其包括第一折彎端和第二折彎端，所述第一折彎端固定連接在所述螺栓的外側(cè)，所述第二折彎端向上翹起。
【文檔編號】E02D1/08GK205617351SQ201620058436
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】郭建湖, 李小和, 趙新益, 姚洪錫, 李巍, 王勇剛, 楊輝建
【申請人】中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司