測斜儀在防波堤變形監測中的應用

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測中的應用

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測為例，介紹了測斜儀在防波堤變形監測中的應用，根據實時監測數據分析監測點不同深度土體的實時位移狀態，掌握監測點的位移速率及時調整施工部署，控制荷載增加速度；根據實際操作中出現的問題，分析測斜儀使用中的誤差因素。

關鍵詞：測斜儀；防波堤；位移監測

防波堤由于建造在地質構造復雜、巖土特性不均勻或軟地基上，在自然因素的影響下其穩定性受到影響。測斜監測可以準確地確定不同深度土體變形的大小和方向，經過數據分析獲得其位移變化規律并繪制位移變化曲線圖，為防波堤施工期及運行期提供可靠的監測信息。

1　測斜儀的工作原理

測深儀反應的是土或結構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

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

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

某一測點處的水平位移可表示為：

根據測量結果即可確定土體的位移大小、速率和方向。

2　測斜管的埋設技術

根據監測要求選定鉆孔位置，用鉆機鉆孔，成孔的垂直偏差小于2度。鉆孔應鉆至硬土層或巖層內50~100cm，以低端無水平位移為準。

導管逐根連接，連接處應做密封處理且兩管之間凹槽應對應準確。管底用封蓋密封，安裝過程中用力要均勻防止導管扭曲，確保安裝質量。

導管埋設至設計深度后，用中粗砂進行回填，鉆孔回填要密實確保觀測數據的準確性。

3　測試技術

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

測量完畢后將探頭旋轉180°插入另一對導槽中，按以上方法重復測量。前后兩次測量時各測點應在同一位置上，在這種情況下，兩次測量同一測點的讀數絕對值之差小于10%，兩次結果符號相反，否則應重測本組數據。

綜上所述，鹽酸右美托咪定進行全腦缺血前預處理，結果為Dex預處理組與Ns組的腦含水量差異有統計學意義，且Dex預處理組腦含水量平均值明顯低于sham組和Ns組，該結果可說明鹽酸右美托咪定預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作用。

4　工程實例

4.1工程概況

某吹填工程吹填量達4900萬方，吹填區與取泥區有斜坡式防波堤相隔。防波堤長度為9033m，防波堤內側吹填設計標高為6.0m，外側挖泥區設計標高為-14.5m。堤身地基為淤泥質粘土。隨著吹填施工堤身所受的側向壓力逐漸增加，為了保證吹填造陸施工期堤身結構穩定安全，避免地基發生較大的側向位移，準確的掌握地基水平位移規律，應對該防波堤進行監測與分析。

4.2監測結果

通過各期的監測數據，繪制出累計位移-深度和位移量變化曲線圖見圖2、圖3。根據監測數據合理部署施工，真正做到監測數據指導施工進度和施工實施，防止施工事故和意外發生。

圖2　位移-深度變化曲線圖

由圖2可以看出導管底部土體密實、孔隙率小、抗剪能力強、力學性質穩定，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，力學性質較差，土體向外測滑動使測斜管向外側傾斜變形。在2014年4月5日到10日之間由于多艘挖泥船在D03號監測點附近吹泥致使加載速度過快，側向壓力增大所以土體變形速度加快。隨著5月份D03號監測點附近挖泥船撤場，此處堤身所受荷載趨于穩定，土體變形速率明顯減緩。

圖3　位移變化速率曲線圖

由監測點D01位移變化速率曲線圖（見圖3）顯示2014.05.9 日D01#位移量達4.05mm/d已逼近警戒值5mm/d。2014.05.9日監測數據顯示D01位移量達10.5mm/d以超出警戒值，經現場勘查發現在D01監測點附近分別架設了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。經研究決定此處挖泥船暫緩施工，監測人員繼續對圍堰實施監測。各船暫緩施工后圍堰位移量趨于正常，三艘挖泥船恢復施工，但監測人員發現開工當天D01位移量達5.9mm/d。對三艘船的排泥管口位置進行調整并安排監測人員對D01進行加密觀測。從圖中可以看出經過調整排泥管口位置后D01處圍堰位移量恢復正常。

4.3位移影響因素原因分析及預防措施

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，嚴重影響防波堤的穩定性。倒濾層受損嚴重，降低了抗滲能力，從而導致水路貫通，發生管涌、流土現象導致位移現象。

吹填施工過程中，排泥管口位置安排不合理導致防波堤吹填側加載過快，防波堤受側向壓力影響發生位移現象

絞吸式挖泥船在防波堤邊緣進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域較近，導致防波堤發生位移。

4.3.2預防措施

（1）吹填施工的同時應根據吹填進度合理的進行倒濾層修復，提高抗滲能力避免大面積流土現象。

（2）施工過程中合理安排安排排泥管口位置，避免集中吹泥現象。

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

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

（5）對于位移速率已超出警戒值的區域，應進行排泥管線向吹填區延伸或轉移排泥管口位置等措施。

4.4測斜儀誤差分析

（1）導管埋設時由于人為因素導致導管方向不垂直于堤身的軸線，影響監測數據精度。

（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，導致測斜管呈“弓”字型，不能與土體同步變形導致監測點的位移量減小。

（3）由于導管底與地表溫差較大，測量時未能等測頭在管底穩定之后便進行側量，導致讀數不準確。

（4）測斜管底部不動點發生位移，累積誤差增加。（5）人為讀數誤差。

5　結論

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生位移，必須對防波堤進行實時監測，掌握位移變化規律為施工提供可靠地監測數據，以便合理安排施工，調整施工部署，控制荷載增加速率確保工程質量。

測斜儀對于防波堤位移監測來是一種方便高效的監測手段，通過位移變化曲線圖可以有效的反應不同土層的位移變化規律，真正做到數據指導施工避免安全事故。

導管應嚴格按照相關要求埋設，經檢驗合格后方可進行使用。在觀測期間觀測人員應該認真負責按要求操作，確保監測數據的可靠性?，F場應在測斜管附近布置保護裝置以免施工期間損壞測斜管。

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中圖分類號：TU74

文獻標志碼：A

文章編號：1006—7973（2016）02-0066-02