基于测定修复高速公路的地基沉降设备及测定修复方法与流程 专利技术说明

水利;给水;排水工程装置的制造及其处理技术1.发明涉及地基沉降技术领域，具体为基于测定修复高速公路的地基沉降设备及测定修复方法。背景技术：2.对于任何一种建筑物，基础发生较大的沉降或发生明显的不均匀沉降将对工程造成巨大的安全隐患和质量问题。因此，施工期间及竣工后，对地基进行有效的监测并通过已有观测数据来预测建筑物地基的变形情况已成为确保建筑物安全的重要工作；如中国专利公开一种测定高速公路地基沉降的装置（201410249345.0），包括设置于待测定高速公路路基下部的若干竖直且平行设置的水位管，每个水位管中均设有一个位于地下水位下方的水压计，每个水位管的正上方均设有一块带小孔的沉降板，水压计的接线穿过沉降板的小孔引导至路基边坡以外与测压表相连；在路基边坡外也安装一水位管，水位管中设有用于测定地下水位的水位计。本发明通过测定地下水位和伸到水位管内的水压计的水头来计算测点处的沉降；但在具体使用过程中，通过测定地下水位来测定高速公路地基沉降情况是不全面的，且适用性不高，且当公路地基发生隆起鼓包时，不易观测出具体情况，其次，当地基发生沉降时，不能及时对沉降位点进行快速修复。技术实现要素：3.发明的目的在于提供基于测定修复高速公路的地基沉降设备及测定修复方法，实现了对地基沉降与隆起的情况进行实时监测并精确反映，并配合修复注入装置与开合机构的协同作用，当地基层板为下降状态时，向沉降的地基层内自适应加注垫基物质，使得沉降的地基层再次复原。4.为实现上述目的，发明提供如下技术方案：基于测定修复高速公路的地基沉降设备，包括：两组底架，以及分别设置在两组所述底架上的支撑条；两个所述支撑条相对面的上部与下部分别设置有开合机构，且两组开合机构呈对称设置；以及设置在所述底架上的触发组件，用于感知地基是否沉降；所述触发组件上设置有啮合传动组件，用于带动两组开合机构的移动及开合；两组所述开合机构上还设置有修复注入装置，当地基沉降变化量发生时，所述开合机构用于控制修复注入装置工作。5.优选的，每组所述开合机构包括安装在两个所述支撑条内可上下滑动的滑动块，两个所述滑动块的相对面分别固定有安装轴；两个所述安装轴之间设置有分别通过错开设置的轴套安装有可转动的弧形罩，当两个所述弧形罩合闭时，形成半空心圆柱；且开合机构所在的滑动块与支撑条之间连接有支撑弹簧；设置在所述滑动块上的位移传感器，且弧形罩所在轴套上设置有角度传感器。6.优选的，所述触发组件包括安装在底架侧壁可上下移动的传动框,所述传动框呈半包围矩形，且传动框的下表面固定有延伸部，所述传动框与延伸部的前侧可用于搭接不同层级的地基板，以及设置在所述传动框与延伸部上的压敏开关，当对应位置地基板沉降时，用于感知信号。7.优选的，所述啮合传动组件包括分别固定在传动框内壁上的齿条，且弧形罩的弧形轮廓分布有齿牙，且齿牙与齿条啮合传动。8.优选的，以及设置在其中一个底架上的检测管，以及设置在所述检测管上的探杆机构，用于触发检测管内液面升降情况，用于检测地基沉降变化量；所述探杆机构包括传动杆，所述传动杆的底端延伸至检测管所在的竖直段并安装有活塞板，且活塞板可在检测管内壁上下移动；所述传动杆穿过两组开合机构所在弧形罩上的通孔并设置有两个第二接触环，且两个所述第二接触环分别与弧形罩的外壁相切；以及设置在所述检测管内壁的若干电片，用于和探杆机构底部的电块形成闭合通路。9.优选的，所述修复注入装置包括固定在其中一个支撑条顶部的储物罐，所述储物罐上连通有安装管，两组所述开合机构上分别通过另一通孔设置有连接管，两个所述连接管的相对端连通有弹性伸缩管，且位于下部的连接管底部设置有对接管，位于上部的连接管顶端与安装管连通，且两个所述连接管的外壁分别设置有第一接触环，两个所述第一接触环分别与弧形罩的外壁相切；还包括固定在另一个底架上的第一输液管，所述第一输液管的中部连通有第二输液管，所述第一输液管与第二输液管的输出端对应不同地基层位置；且所述第一输液管与第二输液管内部均设置有电磁阀，用于控制对应管路的连通；且所述对接管可与第一输液管的竖直段对接；以及设置在安装管内部的阀门机构，且阀门机构位于弧形罩所在另一通孔的内部，当弧形罩所在另一通孔合闭时，可对阀门机构进行挤压。10.优选的，所述阀门机构包括设置在安装管内部的锥形通道，以及设置在所述安装管内部的安装条，所述安装条下表面通过拉簧设置有堵塞块，且所述堵塞块可与锥形通道相适配；以及设置在所述安装管两侧的凸起，所述凸起内部设置有两个相对的抵杆，且两个抵杆的相对端与堵塞块所在的锥形面紧贴，且两个所述抵杆相背端分别与弧形罩所在另一通孔的内壁抵触。11.优选的，所述储物罐内部设置有增压泵，所述增压泵的功率受电片的电流影响。12.优选的，所述安装管的顶部开设有进料管，用于加注混凝土砂浆。13.与现有技术相比，发明的有益效果如下：发明通过上部开合机构的偏转角度以及下部开合机构向下移动的距离，综合判断地基层板的下降状态，当地基层板鼓包隆起时，对应的上部开合机构向上移动，下部的开合机构偏转并逐渐打开，同理，通过上部开合机构的向上移动距离以及下部开合机构的偏转角度，综合判断地基层板的隆起状态，从而便可实时监测地基的沉降状态，并配合修复注入装置与开合机构的协同作用，当地基层板为下降状态时，即位于上部的开合机构偏转并逐渐打开，对应下部的开合机构向下移动，此时修复注入装置工作，向沉降的地基层内加注垫基物质，使得沉降的地基层再次复原，该装置，实现了对地基沉降与隆起的情况进行实时监测并精确反映，并配合修复注入装置与开合机构的协同作用，当地基层板为下降状态时，向沉降的地基层内自适应加注垫基物质，使得沉降的地基层再次复原。14.作为本发明的另一种实施方式，通过检测管的液面升降情况，可进一步精准的判断地基的沉降情况，配合设置在检测管内壁的若干电片，用于和探杆机构底部的电块形成闭合通路，可形成不同大小的电流，通过电流强弱的示数变化，可进一步直观得出地基的沉降情况。15.作为本发明的其他实施方式，通过设置的修复注入装置，当上部的开合机构偏转并逐渐打开，使得阀门机构所在的通道打开，即安装管与对接管以及第一输液管连通，此时，加热储物罐内部的热熔灌缝材料，使得热熔的浆料通过对应位置的通路管道流出，进入对应的沉降地基层内部，实现快速修复，且当修复结束后，通过结构的进一步设置，地基层板逐渐被抬升，进一步使得上下部的开合机构复位，此时，上部的开合机构关闭使得阀门机构所在的通道关闭，同时下部的开合机构向上移动，使得对接管脱离第一输液管内部，完成了一个自适应修复过程。16.本发明通过设置的增压泵与电片电流大小的关系，当电片所经过的电流增大时，说明该位点的地基层沉降量严重，此时可自适应增大增压泵的功率，通过较强的压力流体进入地基沉降层进行填充，便于更好的渗透填充沉降空间，增强修复质量，同理，当电片所经过的电流较小时，说明该位点的地基层沉降量轻微，因此增压泵的功率较小，可避免较大压力的流体渗透导致沉降层隆起。附图说明17.图1为发明的第一视角立体结构示意图；图2为图1的第二视角结构示意图；图3为图1的正视结构示意图；图4为发明的阀门机构放大结构示意图；图5为图1的侧视结构示意图。18.图中：1、底架；2、延伸部；3、第二输液管；4、压敏开关；5、支撑条；6、弧形罩；7、齿牙；8、滑动块；9、安装轴；10、支撑弹簧；12、齿条；；13、第一接触环；14、储物罐；15、安装管；16、连接管；17、第一输液管；18、对接管；19、传动框；20、进料管；21、检测管；22、弹性伸缩管；23、电片；24、凸起；25、抵杆；26、堵塞块；27、锥形通道；28、拉簧；29、安装条；30、传动杆；31、第二接触环。实施方式19.在发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。下面结合附图详细介绍发明各实施例。实施例20.请参阅图1至图5，发明优选提供技术方案：基于测定修复高速公路的地基沉降设备，包括：两组底架1，以及分别设置在两组底架1上的支撑条5；两个支撑条5相对面的上部与下部分别设置有开合机构，且两组开合机构呈对称设置；以及设置在底架1上的触发组件，用于感知地基是否沉降；触发组件上设置有啮合传动组件，用于带动两组开合机构的移动及开合；两组开合机构上还设置有修复注入装置，当地基沉降变化量发生时，开合机构用于控制修复注入装置工作。21.在该实施例中，如图1所示，通过两组开合机构呈对称设置，即位于上部开合机构所在的两个弧形罩6形成开口向下的空心半圆柱状态，位于下部开合机构所在的两个弧形罩6形成开口向上的空心半圆柱状态，并通过底架1上的触发组件，用于搭接不同的地基层板，用于感知地基是否沉降，当地基层板发生沉降时，会带动其上的啮合传动组件运行，配合开合机构自身的结构设置，当地基层板发生沉降时，位于上部的开合机构偏转并逐渐打开，对应下部的开合机构向下移动，并通过上部开合机构的偏转角度以及下部开合机构向下移动的距离，综合判断地基层板的下降状态，当地基层板鼓包隆起时，对应的上部开合机构向上移动，下部的开合机构偏转并逐渐打开，同理，通过上部开合机构的向上移动距离以及下部开合机构的偏转角度，综合判断地基层板的隆起状态，从而便可实时监测地基的沉降状态，并配合修复注入装置与开合机构的协同作用，当地基层板为下降状态时，即位于上部的开合机构偏转并逐渐打开，对应下部的开合机构向下移动，此时修复注入装置工作，向沉降的地基层内加注垫基物质，使得沉降的地基层再次复原。22.进一步地，每组开合机构包括安装在两个支撑条5内可上下滑动的滑动块8，两个滑动块8的相对面分别固定有安装轴9；两个安装轴9之间设置有分别通过错开设置的轴套安装有可转动的弧形罩6，当两个弧形罩6合闭时，形成半空心圆柱；且开合机构所在的滑动块8与支撑条5之间连接有支撑弹簧10；设置在滑动块8上的位移传感器，且弧形罩6所在轴套上设置有角度传感器。23.如图1所示，开合机构分为上下两组，均通过两个可转动的弧形罩6组成，弧形罩6的截面为四分之一扇形，位于上部的两个弧形罩6在此状态下，在啮合传动组件的作用下，会向下偏转并打开，此时弧形罩6所在轴套上的角度传感器可对偏转量进行测量；位于下部的两个弧形罩6，在啮合传动组件的作用下，向下偏转的力使得两个弧形罩6之间相互抵触，从而迫使弧形罩6在状态下整体向下移动并压缩支撑弹簧10，此时滑动块8发生的位移可通过位移传感器进行测量得出，从而便可直观精准得出地基的沉降情况。24.进一步地，触发组件包括安装在底架1侧壁可上下移动的传动框19,且传动框19与底架1底部之间连接复位弹簧，传动框19呈半包围矩形，且传动框19的下表面固定有延伸部2，传动框19与延伸部2的前侧可用于搭接不同层级的地基板，以及设置在传动框19与延伸部2上的压敏开关4，当对应位置地基板沉降时，用于感知信号。25.通过设置的触发组件，将不同层度的地基板搭接在传动框19与延伸部2的前侧，延伸部2的数量可以由地基板的层数决定，当某一层地基板时，对应位置的压敏开关4受压，通过压敏开关4感知压力大小，来判断对应哪一层地基板发生沉降，一旦有地基板发生沉降，带动整体的传动框19发生沉降，从而实现开合机构的不同状态变化。26.进一步地，啮合传动组件包括分别固定在传动框19内壁上的齿条12，且弧形罩6的弧形轮廓分布有齿牙7，且齿牙7与齿条12啮合传动，如图1状态，齿条12为相对设置，且与弧形罩6所在的齿牙7啮合，当齿条12整体向下移动时，下部的弧形罩6，在齿牙7与齿条12的啮合作用下，无法继续向下偏转，此时会迫使两个弧形罩6整体向下移动，而上部的弧形罩6，在齿牙7与齿条12的啮合作用下，向下偏转，使得两个弧形罩6偏转并逐渐打开。实施例27.作为本发明的另一种实施方式，以及设置在其中一个底架1上的检测管21，以及设置在检测管21上的探杆机构，用于触发检测管21内液面升降情况，用于检测地基沉降变化量；探杆机构包括传动杆30，传动杆30的底端延伸至检测管21所在的竖直段并安装有活塞板，且活塞板可在检测管21内壁上下移动；传动杆30穿过两组开合机构所在弧形罩6上的通孔并设置有两个第二接触环31，且两个第二接触环31分别与弧形罩6的外壁相切；以及设置在检测管21内壁的若干电片23，用于和探杆机构底部的电块形成闭合通路。28.在该实施例中，如图1、2和3所示，通过设置的检测管21与探杆机构的配合，当地基层板发生沉降时，位于上部的开合机构偏转并逐渐打开，对应下部的开合机构向下移动，此时，在由于两个第二接触环31分别与上下部弧形罩6的外壁相切，上部的开合机构打开与上部的第二接触环31脱离，而下部的开合机构带动下部第二接触环31所在的传动杆30向下移动，从而使得传动杆30底端的活塞板在检测管21内壁向下移动，此时使得检测管21另一侧的液面升高，同理，当地基层板鼓包隆起时，对应的上部开合机构向上移动，下部的开合机构偏转并逐渐打开，传动杆30底端的活塞板在检测管21内壁向上移动，对应的检测管21另一侧的液面下降，通过检测管21的液面升降情况，可进一步精准的判断地基的沉降情况，配合设置在检测管21内壁的若干电片23，用于和探杆机构底部的电块形成闭合通路，如图3所示，电片23内嵌在检测管21内壁且自下而上排布，此处的电片等价于一个微型电源，随着检测管21内壁液面上升，接入的电片23数量就越多，对应的电流的越大，随着液面的上升相当于逐渐接入一节电池，与两节电池，三节电池.....使得连通的电源数量逐渐增加，因此，液面的高低可形成不同大小的电流，通过电流强弱的示数变化，可进一步直观得出地基的沉降情况。29.作为本发明的另一种实施方式，当多个位点插入该装置时，电片23与电块形成的通路可外接线圈，从而形成电磁场，当某个位点发生沉降时，即可使得该位置点电流变化，从而使得该位点的电磁场发生改变，通过该区域设置的电磁传感器进行进一步检测，从而能够从整体判断该区域高速公路的地基使用状态。实施例30.作为本发明的其他实施方式，修复注入装置包括固定在其中一个支撑条5顶部的储物罐14，储物罐14上连通有安装管15，两组开合机构上分别通过另一通孔设置有连接管16，两个连接管16的相对端连通有弹性伸缩管22，且位于下部的连接管16底部设置有对接管18，位于上部的连接管16顶端与安装管15连通，且两个连接管16的外壁分别设置有第一接触环13，两个第一接触环13分别与弧形罩6的外壁相切；还包括固定在另一个底架1上的第一输液管17，第一输液管17的中部连通有第二输液管3，第一输液管17与第二输液管3的输出端对应不同地基层位置；且第一输液管17与第二输液管3内部均设置有电磁阀，用于控制对应管路的连通；且对接管18可与第一输液管17的竖直段对接；以及设置在安装管15内部的阀门机构，且阀门机构位于弧形罩6所在另一通孔的内部，当弧形罩6所在另一通孔合闭时，可对阀门机构进行挤压。31.在该实施例中，为修复注入装置的一种实施方式，通过设置的储物罐14，将热熔灌缝材料置于储物罐14内部，当某个位置的地基层板发生沉降时，对应位置压敏开关4的压力增大，通过压力传感，单片机进一步控制对应位置第一输液管17或第二输液管3所在的电磁阀开闭，从而控制对应管道的通路，同时位于上部的开合机构偏转并逐渐打开，对应下部的开合机构向下移动，如图1至3所示，位于下部的连接管16受下部的开合机构向下移动的影响，带动对接管18向下并插入第一输液管17内部，同时，上部的开合机构偏转并逐渐打开，使得阀门机构所在的通道打开，即安装管15与对接管18以及第一输液管17连通，此时，加热储物罐14内部的热熔灌缝材料，使得热熔的浆料通过对应位置的通路管道流出，进入对应的沉降地基层内部，实现快速修复，并且热熔灌缝材料的热接触效应，全面增加地基与材料之间的有效契合，黏结能力增加，且当修复结束后，通过结构的进一步设置，地基层板逐渐被抬升，进一步使得上下部的开合机构复位，此时，上部的开合机构关闭使得阀门机构所在的通道关闭，同时下部的开合机构向上移动，使得对接管18脱离第一输液管17内部，完成了一个自适应修复过程，避免注浆过多或过少带来的不利影响，而当地基层板鼓包隆起时，对应的上部开合机构向上移动，下部的开合机构偏转并逐渐打开，此时修复注入装置的结构特性，通道并未打开，无需注浆修复。32.进一步地，阀门机构包括设置在安装管15内部的锥形通道27，以及设置在安装管15内部的安装条29，安装条29下表面通过拉簧28设置有堵塞块26，且堵塞块26可与锥形通道27相适配；以及设置在安装管15两侧的凸起24，凸起24内部设置有两个相对的抵杆25，且两个抵杆25的相对端与堵塞块26所在的锥形面紧贴，且两个抵杆25相背端分别与弧形罩6所在另一通孔的内壁抵触。33.如图1、4所示，且图4为阀门机构为闭合状态下的结构示意图，即开合机构关闭状态下，即两个抵杆25相背端分别与弧形罩6所在另一通孔的内壁抵触，抵杆25的相对端与堵塞块26所在的锥形面紧贴，此时堵塞块26与锥形通道27的通道位置贴合，实现流道的关闭，当开合机构逐渐偏转打开时，对应的拉簧28为拉簧，失去两侧抵杆25的限位，带动堵塞块26脱离锥形通道27，此时通道打开，当开合机构再次关闭时，堵塞块26在抵杆25的作用下，再次向下，从而实现通道的闭合。34.进一步地，储物罐14内部设置有增压泵，增压泵的功率受电片23的电流影响。35.通过设置的增压泵与电片23电流大小的关系，当电片23所经过的电流增大时，说明该位点的地基层沉降量严重，此时可自适应增大增压泵的功率，通过较强的压力流体进入地基沉降层进行填充，便于更好的渗透填充沉降空间，增强修复质量，同理，当电片23所经过的电流较小时，说明该位点的地基层沉降量轻微，因此增压泵的功率较小，可避免较大压力的流体渗透导致沉降层隆起。36.进一步地，安装管15的顶部开设有进料管20，用于加注混凝土砂浆，可作为加注地基垫层的另一种实施方式。实施例37.作为本发明的其他实施方式，基于测定修复高速公路的地基沉降的测定修复方法：应用于前述的测定修复高速公路的地基沉降设备，所述测定修复方法包括：s1:通过底架1上的触发组件，用于搭接不同的地基层板，用于感知地基是否沉降，当地基层板发生沉降时，会带动其上的啮合传动组件运行，配合开合机构自身的结构设置，使得上下部的开合机构运行;s2:当地基层板发生沉降时，位于上部的开合机构偏转并逐渐打开，对应下部的开合机构向下移动，并通过上部开合机构的偏转角度以及下部开合机构向下移动的距离，综合判断地基层板的下降状态;s3:当地基层板鼓包隆起时，对应的上部开合机构向上移动，下部的开合机构偏转并逐渐打开，同理，通过上部开合机构的向上移动距离以及下部开合机构的偏转角度，综合判断地基层板的隆起状态，从而便可实时监测地基的沉降状态;s4:通过修复注入装置与开合机构的协同作用，当地基层板为下降状态时，即位于上部的开合机构偏转并逐渐打开，对应下部的开合机构向下移动，此时修复注入装置工作，向沉降的地基层内加注垫基物质，使得沉降的地基层再次复原。38.在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。其中，可拆卸安装的方式有多种，例如，可以通过插接与卡扣相配合的方式，又例如，通过螺栓连接的方式等。39.以上结合实施例和附图对发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。40.上述实施例对发明的具体描述，只用于对发明进行进一步说明，不能理解为对发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对发明作出一些非本质的改进和调整均落入发明的保护范围之内。









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