測(cè)斜儀在路基沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

一、工程概況
　　武廣鐵路客運(yùn)專線是我國(guó)鐵路線路里程最長(zhǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高、投資最多的客運(yùn)專線，對(duì)路基的工后沉降要求亦十分嚴(yán)格。為了滿足沉降速率、工后沉降的要求，必須在施工中對(duì)軟基的豎向形變進(jìn)行觀測(cè)。除對(duì)路堤填層壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)控制外，對(duì)路堤整體的沉降觀測(cè)也是一種不可缺少的質(zhì)量控制手段。
　　二、沉降觀測(cè)
　　路基沉降觀測(cè)以路基面沉降和地基沉降觀測(cè)為主。沉降變形觀測(cè)斷面根據(jù)不同的地基條件，不同的結(jié)構(gòu)部位等具體情況設(shè)置。在過(guò)渡段埋設(shè)測(cè)斜管。測(cè)斜管采用專用塑料硬管，其抗彎剛度應(yīng)適應(yīng)被測(cè)土體的豎向位移要求，管端接口密合。
　　（一）測(cè)斜管的安裝及保護(hù)
　　1、用全站儀（或經(jīng)緯儀與水準(zhǔn)儀結(jié)合使用）測(cè)定觀測(cè)斷面的中心高程及埋設(shè)方向。
　　2、在路基填筑過(guò)程中，當(dāng)路堤填筑高度高于埋管位置30cm的填土壓實(shí)以后，在垂直線路方向開挖出寬20cm,深30cm的溝槽，整平槽底并在溝底鋪設(shè)一層5～10cm厚的細(xì)砂。
　　3、在鋪設(shè)測(cè)斜管時(shí)應(yīng)逐節(jié)對(duì)口連接成一根，每側(cè)要伸出路基坡腳一定距離（具體長(zhǎng)度以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，一般伸出50cm），為防止測(cè)斜管損壞，管頭兩端用C20混凝土澆筑保護(hù)井，井壁厚30cm，井內(nèi)斷面尺寸90cm×90cm，井深100cm。
　　測(cè)斜管內(nèi)預(yù)留一根Ø2～3mm鋼絲繩，長(zhǎng)度大于測(cè)斜管長(zhǎng)度2m左右，且與兩端孔蓋方便連接，端頭不得縮入測(cè)斜管內(nèi)。
　?。ǘ┕ぷ髟?br />　　活動(dòng)式測(cè)斜儀主要由NCX-2型測(cè)斜儀探頭、引出電纜、人工繞線輪和NDA1511型變送器信號(hào)指示儀等及預(yù)先埋設(shè)在待監(jiān)測(cè)處的測(cè)斜管組成。
　　測(cè)斜儀探頭主要部分為伺服加速度式傳感器，殼體上有四個(gè)導(dǎo)向輪，分別裝在兩輪架上，輪架可繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪架轉(zhuǎn)軸間的距離L稱為測(cè)斜儀的標(biāo)距。
　　測(cè)斜儀引出電纜起著牽引測(cè)頭和確定測(cè)頭位置的作用，采用具有加強(qiáng)芯的專用電纜，具有良好的尺寸穩(wěn)定性，電纜上每隔0.5米做一個(gè)標(biāo)記，以便確定測(cè)頭在測(cè)斜管中的位置。
　　NDA1511型變送器信號(hào)指示儀是測(cè)斜儀數(shù)據(jù)輸出的二次儀表，用以完成測(cè)頭數(shù)據(jù)的測(cè)量、顯示、存貯功能，并可通過(guò)通信口向PC機(jī)輸出測(cè)量數(shù)據(jù)。
　?。ㄈy(cè)量
　　測(cè)斜管采用正反拉測(cè)法進(jìn)行測(cè)量。正程測(cè)量首先將布放在測(cè)斜管內(nèi)的鋼絲繩與測(cè)斜儀探頭前端拉環(huán)連接牢固，然后推拉測(cè)斜儀使其導(dǎo)向輪完全進(jìn)入測(cè)斜管垂直導(dǎo)槽內(nèi)，注意導(dǎo)輪的方向。之后根據(jù)電纜上標(biāo)明的記號(hào)，每標(biāo)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)間距（0.5m）測(cè)讀一次并作記錄，直至整個(gè)管線測(cè)量完成。
　　正程測(cè)量完成后拉電纜收回測(cè)斜儀，然后拆下預(yù)留鋼絲繩，在孔口處將繩頭固定好，注意保護(hù)不能使預(yù)留鋼絲繩縮入測(cè)斜管內(nèi)。
　　再將測(cè)斜儀從測(cè)斜管另一端進(jìn)入管內(nèi)（假設(shè)為左端），同時(shí)鋼絲繞線盤移到右端處。如圖3所示。在左邊把布放在測(cè)斜管內(nèi)的鋼絲繩與測(cè)斜儀探頭前端拉環(huán)連接牢固，然后推拉測(cè)斜儀使其導(dǎo)向輪完全進(jìn)入測(cè)斜管垂直導(dǎo)槽內(nèi)。卷動(dòng)鋼絲繞線盤使測(cè)斜儀探頭滑到右端，注意導(dǎo)輪的方向。
　　看鋼絲繩上的標(biāo)記，與墩臺(tái)上設(shè)置的測(cè)繪標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，確保反向測(cè)量起點(diǎn)與正程時(shí)相同。之后根據(jù)電纜上標(biāo)明的記號(hào)，拉動(dòng)電纜，每標(biāo)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)間距（0.5m）測(cè)讀一次測(cè)斜管軸線相對(duì)水平線的位移，直至整個(gè)管線測(cè)量完成。
　　反程測(cè)量完成后拉電纜收回測(cè)斜儀，然后拆下預(yù)留鋼絲繩，在孔口處將繩頭固定好，注意保護(hù)不能使預(yù)留鋼絲繩縮入測(cè)斜管內(nèi)。
　　三、數(shù)據(jù)處理
　?。ㄒ唬┫到y(tǒng)測(cè)讀數(shù)據(jù)原理
　　
　　圖1活動(dòng)測(cè)斜儀測(cè)量過(guò)程圖
　　如圖1所示，活動(dòng)式測(cè)斜儀沿著測(cè)斜管導(dǎo)槽按設(shè)定的間距0.5m移動(dòng)，在每一測(cè)點(diǎn)處輸出一個(gè)與傾斜角度的正弦值相對(duì)應(yīng)的一個(gè)電壓值U。即：（1）式中：為測(cè)斜儀輸出電壓，單位：V（伏特）；為測(cè)斜儀軸線與水平面夾角，單位：°（度）。
　　正程測(cè)量時(shí)：(2)
　　反程測(cè)量時(shí)：(3)
　　每一測(cè)點(diǎn)處的測(cè)值可按下式計(jì)算：(4)
　　對(duì)于有m個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)斜孔的第j次測(cè)量，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)處相對(duì)于前一測(cè)點(diǎn)的沉降位移量為：i=1,2,3,,m;j=0,1,2,m(5)式中：為i測(cè)點(diǎn)的首次測(cè)值；
　　為j測(cè)點(diǎn)的第j次測(cè)值。則在第j次測(cè)量的整個(gè)測(cè)斜管軸線的徑向位移為各段的相對(duì)位移之和：
　　(6)
　?。ǘ┯^測(cè)數(shù)據(jù)的整理
　　觀測(cè)時(shí)，測(cè)孔第一次測(cè)讀的值為初測(cè)值，以后每日的測(cè)值與初測(cè)值的差值稱為變化值(變化值=測(cè)值¬—初測(cè)值)，觀測(cè)垂直位移時(shí)從導(dǎo)管的一端開始，將變化值代數(shù)和累加到測(cè)斜管的另一點(diǎn)，其計(jì)算結(jié)果即為這一點(diǎn)相對(duì)測(cè)斜管的一個(gè)端點(diǎn)的垂直位移，每次觀測(cè)位移與初始觀測(cè)位移之差即為本次觀測(cè)的累積沉降量，每次觀測(cè)位移與前次觀測(cè)位移之差為本次沉降量，據(jù)此可繪出位移曲線、距離—沉降曲線。
　　
　　四、結(jié)語(yǔ)
　　土體測(cè)斜儀作為路基豎向形變的一種監(jiān)測(cè)工具，在應(yīng)用中十分快捷、高效，它不僅能監(jiān)測(cè)地基的整體形變，而且能夠檢測(cè)路基橫斷面任一點(diǎn)的豎向位移和不同深度處的水平位移;測(cè)斜儀的雙向拉測(cè)法有效地消除了測(cè)斜槽上下不垂直的影響,克服了現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定帶來(lái)的誤差?，F(xiàn)場(chǎng)操作表明,采用雙向拉測(cè)法使水平測(cè)斜儀具有不影響施工,不受天氣的影響,操作方便、輕捷、靈活、精度高等優(yōu)點(diǎn),為及時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)試路基沉降,提供了保障，在以后的高速鐵路工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。