測斜儀在防波堤變形監(jiān)測中的應(yīng)用

楊佳佳　譚鵬（長江宜昌航道工程局，湖北宜昌443003）

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測斜儀在防波堤變形監(jiān)測中的應(yīng)用

楊佳佳譚鵬
（長江宜昌航道工程局，湖北宜昌443003）

摘要：介紹了測斜儀的工作原理，以吹填工程中防波堤變形監(jiān)測為例，介紹了測斜儀在防波堤變形監(jiān)測中的應(yīng)用，根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)分析監(jiān)測點(diǎn)不同深度土體的實時位移狀態(tài)，掌握監(jiān)測點(diǎn)的位移速率及時調(diào)整施工部署，控制荷載增加速度；根據(jù)實際操作中出現(xiàn)的問題，分析測斜儀使用中的誤差因素。

關(guān)鍵詞：測斜儀；防波堤；位移監(jiān)測

防波堤由于建造在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖土特性不均勻或軟地基上，在自然因素的影響下其穩(wěn)定性受到影響。測斜監(jiān)測可以準(zhǔn)確地確定不同深度土體變形的大小和方向，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析獲得其位移變化規(guī)律并繪制位移變化曲線圖，為防波堤施工期及運(yùn)行期提供可靠的監(jiān)測信息。

1　測斜儀的工作原理

測深儀反應(yīng)的是土或結(jié)構(gòu)物某一部位的傾斜度。以活動式的測斜管為例，來說明測斜的基本原理，如圖1所示。

圖1　測斜儀組成及工作原理

在土中預(yù)埋一根測斜管，測斜管分成幾節(jié)，彼此用接頭連接，使整個測斜管能隨地基變形。變形后每節(jié)測斜管都有一個傾斜度qi，傾斜度的變化在測斜管兩端產(chǎn)生了相應(yīng)的水平位移Di,即

式中：Li表示第i節(jié)測斜管的長度，取相鄰的兩個頭的中心距離，常取Li為一整數(shù)，如50cm或100cm。

某一測點(diǎn)處的水平位移可表示為：

根據(jù)測量結(jié)果即可確定土體的位移大小、速率和方向。

2　測斜管的埋設(shè)技術(shù)

根據(jù)監(jiān)測要求選定鉆孔位置，用鉆機(jī)鉆孔，成孔的垂直偏差小于2度。鉆孔應(yīng)鉆至硬土層或巖層內(nèi)50~100cm，以低端無水平位移為準(zhǔn)。

導(dǎo)管逐根連接，連接處應(yīng)做密封處理且兩管之間凹槽應(yīng)對應(yīng)準(zhǔn)確。管底用封蓋密封，安裝過程中用力要均勻防止導(dǎo)管扭曲，確保安裝質(zhì)量。

導(dǎo)管埋設(shè)至設(shè)計深度后，用中粗砂進(jìn)行回填，鉆孔回填要密實確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3　測試技術(shù)

量測時將探頭插入測斜管，使?jié)L輪卡在兩道槽上緩慢下至孔底處，自下而上沿導(dǎo)槽全長每隔0.5m測讀一次，為提高測量結(jié)果的可靠性，在每一次測量步驟中均須一定的時間延遲，以確保讀數(shù)系統(tǒng)與溫度及其他條件平穩(wěn)。

測量完畢后將探頭旋轉(zhuǎn)180°插入另一對導(dǎo)槽中，按以上方法重復(fù)測量。前后兩次測量時各測點(diǎn)應(yīng)在同一位置上，在這種情況下，兩次測量同一測點(diǎn)的讀數(shù)絕對值之差小于10%，兩次結(jié)果符號相反，否則應(yīng)重測本組數(shù)據(jù)。

綜上所述，鹽酸右美托咪定進(jìn)行全腦缺血前預(yù)處理，結(jié)果為Dex預(yù)處理組與Ns組的腦含水量差異有統(tǒng)計學(xué)意義，且Dex預(yù)處理組腦含水量平均值明顯低于sham組和Ns組，該結(jié)果可說明鹽酸右美托咪定預(yù)處理可以減輕大鼠全腦缺血再灌注損傷腦水腫的程度，對大鼠有一定的腦保護(hù)作用，可通過降低腦含水量水平，對腦缺血再灌注損傷起保護(hù)作用。

4　工程實例

4.1工程概況

某吹填工程吹填量達(dá)4900萬方，吹填區(qū)與取泥區(qū)有斜坡式防波堤相隔。防波堤長度為9033m，防波堤內(nèi)側(cè)吹填設(shè)計標(biāo)高為6.0m，外側(cè)挖泥區(qū)設(shè)計標(biāo)高為-14.5m。堤身地基為淤泥質(zhì)粘土。隨著吹填施工堤身所受的側(cè)向壓力逐漸增加，為了保證吹填造陸施工期堤身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，避免地基發(fā)生較大的側(cè)向位移，準(zhǔn)確的掌握地基水平位移規(guī)律，應(yīng)對該防波堤進(jìn)行監(jiān)測與分析。

4.2監(jiān)測結(jié)果

通過各期的監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制出累計位移-深度和位移量變化曲線圖見圖2、圖3。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)合理部署施工，真正做到監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工進(jìn)度和施工實施，防止施工事故和意外發(fā)生。

圖2　位移-深度變化曲線圖

由圖2可以看出導(dǎo)管底部土體密實、孔隙率小、抗剪能力強(qiáng)、力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以土體變形較小。隨著吹填施工荷載增加，上層土體由于為淤泥層，力學(xué)性質(zhì)較差，土體向外測滑動使測斜管向外側(cè)傾斜變形。在2014年4月5日到10日之間由于多艘挖泥船在D03號監(jiān)測點(diǎn)附近吹泥致使加載速度過快，側(cè)向壓力增大所以土體變形速度加快。隨著5月份D03號監(jiān)測點(diǎn)附近挖泥船撤場，此處堤身所受荷載趨于穩(wěn)定，土體變形速率明顯減緩。

圖3　位移變化速率曲線圖

由監(jiān)測點(diǎn)D01位移變化速率曲線圖（見圖3）顯示2014.05.9 日D01#位移量達(dá)4.05mm/d已逼近警戒值5mm/d。2014.05.9日監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示D01位移量達(dá)10.5mm/d以超出警戒值，經(jīng)現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)在D01監(jiān)測點(diǎn)附近分別架設(shè)了3艘挖泥船的排泥管口，造成了D01附近加載速度過快繼而使得此處圍堰位移量突然增大。經(jīng)研究決定此處挖泥船暫緩施工，監(jiān)測人員繼續(xù)對圍堰實施監(jiān)測。各船暫緩施工后圍堰位移量趨于正常，三艘挖泥船恢復(fù)施工，但監(jiān)測人員發(fā)現(xiàn)開工當(dāng)天D01位移量達(dá)5.9mm/d。對三艘船的排泥管口位置進(jìn)行調(diào)整并安排監(jiān)測人員對D01進(jìn)行加密觀測。從圖中可以看出經(jīng)過調(diào)整排泥管口位置后D01處圍堰位移量恢復(fù)正常。

4.3位移影響因素原因分析及預(yù)防措施

4.3.1位移影響因素原因分析

防波堤地基流泥、淤泥等軟土層厚度大，在施工中拋石擠淤量不夠，殘留較厚的軟土層，嚴(yán)重影響防波堤的穩(wěn)定性。倒濾層受損嚴(yán)重，降低了抗?jié)B能力，從而導(dǎo)致水路貫通，發(fā)生管涌、流土現(xiàn)象導(dǎo)致位移現(xiàn)象。

吹填施工過程中，排泥管口位置安排不合理導(dǎo)致防波堤吹填側(cè)加載過快，防波堤受側(cè)向壓力影響發(fā)生位移現(xiàn)象

絞吸式挖泥船在防波堤邊緣進(jìn)行邊坡施工時未按邊坡要求合理施工且排泥管口距施工區(qū)域較近，導(dǎo)致防波堤發(fā)生位移。

4.3.2預(yù)防措施

（1）吹填施工的同時應(yīng)根據(jù)吹填進(jìn)度合理的進(jìn)行倒濾層修復(fù)，提高抗?jié)B能力避免大面積流土現(xiàn)象。

（2）施工過程中合理安排安排排泥管口位置，避免集中吹泥現(xiàn)象。

（3）絞吸式挖泥船在防波堤邊緣進(jìn)行邊坡施工時，應(yīng)合理選擇邊坡坡比，應(yīng)利用潮漲落進(jìn)行分層施工，高潮挖上層，低潮挖下層。

（4）合理安排監(jiān)測頻率，在進(jìn)行邊坡施工時應(yīng)對施工區(qū)域防波堤進(jìn)行加密觀測并安排專人進(jìn)行全天候巡視，確保防波堤運(yùn)行安全。

（5）對于位移速率已超出警戒值的區(qū)域，應(yīng)進(jìn)行排泥管線向吹填區(qū)延伸或轉(zhuǎn)移排泥管口位置等措施。

4.4測斜儀誤差分析

（1）導(dǎo)管埋設(shè)時由于人為因素導(dǎo)致導(dǎo)管方向不垂直于堤身的軸線，影響監(jiān)測數(shù)據(jù)精度。

（2）由于吹填施工使得加載速度過快且不同土層回彈力不同，導(dǎo)致測斜管呈“弓”字型，不能與土體同步變形導(dǎo)致監(jiān)測點(diǎn)的位移量減小。

（3）由于導(dǎo)管底與地表溫差較大，測量時未能等測頭在管底穩(wěn)定之后便進(jìn)行側(cè)量，導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確。

（4）測斜管底部不動點(diǎn)發(fā)生位移，累積誤差增加。（5）人為讀數(shù)誤差。

5　結(jié)論

在施工中防波堤由于受到外部荷載和波浪等自然因素的影響極易發(fā)生位移，必須對防波堤進(jìn)行實時監(jiān)測，掌握位移變化規(guī)律為施工提供可靠地監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便合理安排施工，調(diào)整施工部署，控制荷載增加速率確保工程質(zhì)量。

測斜儀對于防波堤位移監(jiān)測來是一種方便高效的監(jiān)測手段，通過位移變化曲線圖可以有效的反應(yīng)不同土層的位移變化規(guī)律，真正做到數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工避免安全事故。

導(dǎo)管應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求埋設(shè)，經(jīng)檢驗合格后方可進(jìn)行使用。在觀測期間觀測人員應(yīng)該認(rèn)真負(fù)責(zé)按要求操作，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。現(xiàn)場應(yīng)在測斜管附近布置保護(hù)裝置以免施工期間損壞測斜管。

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中圖分類號：TU74

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1006—7973（2016）02-0066-02