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专利名称：铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及安全防护监测技术领域，特别是涉及一种铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置。
背景技术：
随着人口数量的极速增长和社会的发展，旅游业和运输事业逐渐膨胀起来，导致铁路运输量的轨道交通运输供不应求。近年来，铁路线的单线变复线、新增、接长等施工已如雨后春笋般地出现在铁路工程中。在铁路施工过程中，桥涵施工作为线路的重要组成部分，其工程形式包括接长涵、下穿顶进、地基加固等，涉及到采用人工挖孔桩作支墩，用工字钢便梁架空线路顶进开挖施工等技术。在铁路营业线桥涵施工过程中，在施工过程中需要保证列车的正常运行，而桥涵顶进、接长都会不可避免地移动轨道及带动影响既有路基土体的稳定性，就可能导致营业线轨道的轨距、高程、水平等参数超过技术要求，或引起轨枕下道碴不密实，造成铁路营业线桥涵施工期间，列出通行时出现晃车现象。另外，桥涵施工时会因为土体自身的原因出现线路下沉，路基发生沉降，严重威胁列车运行和施工人员安全，给施工安全带来一系列安全隐患。为此，在桥涵施工中对支墩的沉降进行实时监测是保证列车正常运行、施工顺利开展的必要条件。当前，营业线桥涵施工中，对于支墩沉降测量的主要的方式:(I)利用传统的全站仪或水准仪测量支墩的高程，通过与初始高程进行对比，判断支墩是否发生沉降；(2)施工现场人员不定期的利用卡尺进行测量，粗略的判断营业线轨道的沉降，指导施工进行。这两种方法能够对支墩沉降值进行测量，但是存在以下不足:(I)实时性不强，间断的人工测量不能够及时的反应支墩沉降变化；(2)精度不够高，测量人员技术水平、人工读数等因素均会导致读数偏差，影响数据的真实性。
已有的工程经验表明，铁路营业线桥涵施工期间，支墩的不均匀沉降是导致工程事故的主要原因。为了保证营业线桥涵施工期间最大程度减少对营业线安全运营的影响，开展支墩实时监测必不可少。为了克服传统监测手段的弊端，设计一种铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置势在必行。为了保证营业线的安全营运，还要保证施工的正�？梗诠こ淌┕ぶ刑乇鹗乔藕氖┕っ媪俦呤┕け咴擞拿埽唤鲆Ｖち谐蛋踩诵校贡匦氡ＶふＪ┕ぃ诙砸酝┕ぶ谐鱿值奈侍饨蟹治隹梢缘弥Ф粘两凳侵饕囊蛩兀硕灾Ф战惺凳钡某两导嗖猓杓埔恢痔酚迪咔藕┕ぶФ粘两底远嗖庾爸檬鞘直匾摹�
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，以实现对施工过程和铁路运行时的桥梁支墩进行必要的实时监测，从而优化施工方案，完善防护措施，安全高效的完成桥涵施工，同时也保证列车的安全运行。[0008]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:包括布置在出现沉降的支墩上的预埋装置、固定和调节装置，布置在不出现沉降的基准点上的沉降传感器、保护装置，通过电缆分别与固定和调节装置、沉降传感器相连的数据采集和传输装置，该数据采集和传输装置通过GPRS网络与上位机相连。所述的沉降传感器为BGK-4675型振弦式静力水准仪，通过电缆与数据采集与传输设备连接，传感器之间通过水管线连接，电缆和水管线外层利用PVC管进行保护。所述数据采集和传输装置主要包括数据采集�？椤PRS�？楹偷绯啬？椋莶杉痛渥爸猛ü鼼PRS网络将采集的数据信息传输至上位机。所述的预埋装置浇筑在支墩和基准点内，并通过螺栓与固定和调节装置连接。本实用新型根据铁路营业线桥涵施工的实际需要，对桥涵顶进或者下穿过程中的安全风险进行分析，利用沉降监测传感器一一静力水准仪，并对其安装过程进行改造，设计了一种铁路营业线桥涵施工支墩沉降的高精度自动化监测装置，主要创新点表现在以下方面:( I)选用高精度的静力水准仪对支墩的沉降变化进行自动化监测，该仪器精度可以达到0.125mm，避免了传统监测的不安全、不及时和精度低等缺点，更加有力地保证营业线的运行和复线的施工；
(2)传感器浮筒内的水位变化，传感器捕获后传输至采集卡和GPRS模块，进而实现对支墩的绝对沉降值和相对沉降值进行监测、控制；(3)传感器固定和调整支座的设计能够更好的将传感器与预埋件进行连接，确保了传感器整平、保证测量精度和有效使用传感器量程，在发生较大沉降后通过调整螺栓可以调整传感器高程，避免传感器超量程；(4)数据的采集和传输采用自动化采集仪，能够实现无线网络传输，更结合了施工特点，避免了现场的不安全因素给数据传输带来的影响，保证监测的连续性。(5)现场施工条件复杂，利用PVC管将传感器管线和信号线包装，不但易于操作，还保证了线路的安全，监测装置外部的护壳方便拆装，对装置具有较好的保护作用。

图1为本实用新型监测装置工作示意图。图2为本实用新型监测装置的结构示意图。图3为本实用新型监测装置监测得到的支墩沉降曲线图。图中:1.支墩；2.基准点；3.预埋装置；4.固定和调节装置；5.沉降传感器；6.保护装置；7.电缆；8.水管线；9.数据采集与传输装置；10.上位机；11.GPRS网络；12.土体。
具体实施方式
本实用新型的核心技术要点体现在营业线桥涵施工中利用高精度监测装置，结合先进的无线传输技术与现代计算机技术，实现对便梁支墩的沉降进行高精度的自动化监测。具体是根据铁路营业线桥涵施工中支墩沉降变化的特点及精度需求，利用沉降监测传感器(即高精度静力水准仪)对支墩的沉降进行实时监测，利用无线网络将监测信息和数据传输至上位机，实现远程实时监测和数据分析。该装置在支墩浇注完毕后，与便梁的架设同时开展，对施工过程和铁路运行时的桥梁支墩进行必要的实时监测，从而优化施工方案，完善防护措施，安全高效的完成桥涵施工，同时也保证列车的安全运行。下面结合实例及附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型提供的铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，其结构如图2所示，主要包括:布置在出现沉降的支墩I上以及不出现沉降的基准点2上的沉降传感器
5、固定和调节装置4、预埋装置3、保护装置6、数据采集和传输装置9、电缆7、水管线8、GPRS网络11以及上位机10。所述的预埋装置3在浇筑时浇筑在支墩和基准点内，并通过螺栓与固定和调节装置4连接。该预埋装置为焊接在铁板上三角形分布的三支螺杆。所述的固定和调节装置4为铁质凸形钻孔支座以及与螺杆相配套的螺栓。所述的沉降传感器5为BGK-4675型振弦式静力水准仪，通过电缆7与数据采集与传输设备9相连，传感器之间通过水管线8相连接，并通过螺栓与固定和调节装置4连接。所述的保护装置6用来保护整个监测装置，该保护装置为无底铁箱。所述的数据采集和传输装置9主要包括数据采集�？椤PRS�？楹偷绯啬？椋莶杉痛渥爸猛ü鼼PRS网络11将采集的数据信息传输至上位机10。本实用新型提供的上述铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置(以下简称本监测装置)，主要用 于铁路营业线桥涵施工支墩沉降监测中，例如用于南京宁启铁路营业线某桥涵施工的监测，具体步骤包括:1.南京宁启营业线某桥涵施工过程为顶进涵。2.本监测装置在现场的布置方式见图2，具体为:I)预埋装置3的埋设:确定监测对象支墩I和基准点2，在监测对象浇注完成时，将预埋装置3预埋，并根据现场情况进行调整，便于下一步施工和监测，另外对于基准点需要单独进行浇注，将预埋装置安装，监测对象与基准点上的装置布设相同；2)固定和调节装置4的安装:在预埋装置3安装完成，且支墩强度达到要求，便梁架设完成后，将固定和调节装置4进行安装。利用螺栓将预埋装置3与固定与调节装置4初步连接，再结合各个测点的标高调整螺栓，将固定与调节装置4中支座的水平面调整至近似一个水平高程；3)振弦式静力水准仪5安装:振弦式静力水准仪5利用螺栓安装到支座上，再次调整螺栓确定传感器大致在一个水平，然后将保护装置6盖住。4)静力水准仪布置完毕后，将电缆进行整理并依次将其接入数据采集与传输装置9中，配置装置的内部�？椋惺莶杉虶PRS网络传输；5.)上位机10通过访问互联网获取数据采集与传输装置的数据，然后进行数据处理和预警，指导施工和列车运营。6)南京宁启营业线某桥涵顶进过程中的A支墩和B支墩的沉降变化曲线如图3所示，在整个桥涵施工过程中利用静力水准仪监测的A支墩的最大累计沉降值0.7mm, B支墩的最大累计沉降值为1.2mm，低于铁路路基降的上限值，总体来看，沉降值在施工过程中有增加的趋势，可以分析得到桥涵施工工期在保证质量的前提下越短越好。[0042]本实用新型提供的上述铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，按照上述实施方式布置完毕后，该装置便可以进行实时自动化监测，具体工作过程为:在桥涵施工过程中，支墩I随施工过程中土体12松动、滑移而发生沉降后，振弦式静力水准仪5获取信号，然后通过电缆7传输至数据采集与传输装置9中，信号在数据采集与传输装置内部经过调理后经GPRS网络将信号传达上位机。上位机将获取到信息后进行分析和处理，实现对支墩沉降的变化进行预警，指导安全施工和列车运行。本实用新型的工作示意图如图1所示，振弦式静力水准仪5捕捉测点的信号，传输至数据采集与 传输装置，然后通过GPRS网络发送至上位机。
权利要求1.一种铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，其特征是包括布置在出现沉降的支墩(I)上的预埋装置(3)、固定和调节装置(4)，布置在不出现沉降的基准点(2)上的沉降传感器(5)、保护装置(6)，通过电缆分别与固定和调节装置(4)、沉降传感器(5)相连的数据采集和传输装置(9)，该数据采集和传输装置通过GPRS网络与上位机相连。
2.根据权利要求1所述的铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，其特征是所述的沉降传感器(5)为振弦式静力水准仪。
3.根据权利要求1所述的铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，其特征是所述的保护装置(6)为无底铁箱。
4.根据权利要求1所述的铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，其特征是所述的预埋装置(3)浇 筑在支墩(I)和基准点(2)内，并通过螺栓与固定和调节装置(4)连接。
专利摘要本实用新型是一种铁路营业线桥涵施工支墩沉降自动化监测装置，其包括布置在出现沉降的支墩(1)上的预埋装置(3)、固定和调节装置(4)，布置在不出现沉降的基准点(2)上的沉降传感器(5)、保护装置(6)，通过电缆分别与固定和调节装置(4)、沉降传感器(5)相连的数据采集和传输装置(9)，该数据采集和传输装置通过GPRS网络与上位机相连。本实用新克服了传统监测手段的诸多弊端，除了预埋装置都可以循环使用，具有精度高、实时性强、监测信息全等优点。
文档编号G01C5/04GK203132536SQ201320066309
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者任高峰, 胡仲春, 刘永成, 赵利坤, 吕均琳 申请人:武汉理工大学