測斜儀在路基沉降監測中的應用
摘要：武廣鐵路是國內目前線(xiàn)路里程最長(cháng)、技術(shù)標準最高的一條客運專(zhuān)線(xiàn)，對路基的沉降提出了嚴格要求。本文介紹了NDA1511型測斜儀在路基沉降監測中的應用，分析其工作原理及數據處理方法，說(shuō)明該儀器在今后高等級鐵路工程中的應用前景。 地樁測試儀 |動(dòng)靜載荷檢測儀 |平行彈性波檢測儀 |超聲波跨孔監測機 　
　　
　　一、工程概況
　　武廣鐵路客運專(zhuān)線(xiàn)是我國鐵路線(xiàn)路里程最長(cháng)、技術(shù)標準最高、投資最多的客運專(zhuān)線(xiàn)，對路基的工后沉降要求亦十分嚴格。為了滿(mǎn)足沉降速率、工后沉降的要求，必須在施工中對軟基的豎向形變進(jìn)行觀(guān)測。除對路堤填層壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行嚴格檢測控制外，對路堤整體的沉降觀(guān)測也是一種不可缺少的質(zhì)量控制手段。
　　二、沉降觀(guān)測
　　路基沉降觀(guān)測以路基面沉降和地基沉降觀(guān)測為主。沉降變形觀(guān)測斷面根據不同的地基條件，不同的結構部位等具體情況設置。在過(guò)渡段埋設測斜管。測斜管采用專(zhuān)用塑料硬管，其抗彎剛度應適應被測土體的豎向位移要求，管端接口密合。電力質(zhì)量分析儀 |兆歐表/電阻測試儀 |網(wǎng)絡(luò )測試儀 |安規測試儀 |環(huán)境綜合測試儀 |漏電開(kāi)關(guān)測試儀 |電氣綜合測試儀
　�。ㄒ唬�測斜管的安裝及保護
　　1、用全站儀（或經(jīng)緯儀與水準儀結合使用）測定觀(guān)測斷面的中心高程及埋設方向。
　　2、在路基填筑過(guò)程中，當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(xiàn)路方向開(kāi)挖出寬20cm,深30cm的溝槽，整平槽底并在溝底鋪設一層5～10cm厚的細砂。
　　3、在鋪設測斜管時(shí)應逐節對口連接成一根，每側要伸出路基坡腳一定距離（具體長(cháng)度以設計為準，一般伸出50cm），為防止測斜管損壞，管頭兩端用C20混凝土澆筑保護井，井壁厚30cm，井內斷面尺寸90cm×90cm，井深100cm。
　　測斜管內預留一根Ø2～3mm鋼絲繩，長(cháng)度大于測斜管長(cháng)度2m左右，且與兩端孔蓋方便連接，端頭不得縮入測斜管內。
　�。ǘ�）工作原理
　　活動(dòng)式測斜儀主要由NCX-2型測斜儀探頭、引出電纜、人工繞線(xiàn)輪和NDA1511型變送器信號指示儀等及預先埋設在待監測處的測斜管組成。
　　測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)導向輪，分別裝在兩輪架上，輪架可繞軸心轉動(dòng)，兩輪架轉軸間的距離L稱(chēng)為測斜儀的標距。
　　測斜儀引出電纜起著(zhù)牽引測頭和確定測頭位置的作用，采用具有加強芯的專(zhuān)用電纜，具有良好的尺寸穩定性，電纜上每隔0.5米做一個(gè)標記，以便確定測頭在測斜管中的位置。
　　NDA1511型變送器信號指示儀是測斜儀數據輸出的二次儀表，用以完成測頭數據的測量、顯示、存貯功能，并可通過(guò)通信口向PC機輸出測量數據。
　�。ㄈ�）測量
　　測斜管采用正反拉測法進(jìn)行測量。正程測量首先將布放在測斜管內的鋼絲繩與測斜儀探頭前端拉環(huán)連接牢固，然后推拉測斜儀使其導向輪完全進(jìn)入測斜管垂直導槽內，注意導輪的方向。之后根據電纜上標明的記號，每標準測點(diǎn)間距（0.5m）測讀一次并作記錄，直至整個(gè)管線(xiàn)測量完成。
　　正程測量完成后拉電纜收回測斜儀，然后拆下預留鋼絲繩，在孔口處將繩頭固定好，注意保護不能使預留鋼絲繩縮入測斜管內。
　　再將測斜儀從測斜管另一端進(jìn)入管內（假設為左端），同時(shí)鋼絲繞線(xiàn)盤(pán)移到右端處。如圖3所示。在左邊把布放在測斜管內的鋼絲繩與測斜儀探頭前端拉環(huán)連接牢固，然后推拉測斜儀使其導向輪完全進(jìn)入測斜管垂直導槽內。卷動(dòng)鋼絲繞線(xiàn)盤(pán)使測斜儀探頭滑到右端，注意導輪的方向。
　　看鋼絲繩上的標記，與墩臺上設置的測繪標點(diǎn)對應，確保反向測量起點(diǎn)與正程時(shí)相同。之后根據電纜上標明的記號，拉動(dòng)電纜，每標準測點(diǎn)間距（0.5m）測讀一次測斜管軸線(xiàn)相對水平線(xiàn)的位移，直至整個(gè)管線(xiàn)測量完成。
　　反程測量完成后拉電纜收回測斜儀，然后拆下預留鋼絲繩，在孔口處將繩頭固定好，注意保護不能使預留鋼絲繩縮入測斜管內。
　　三、數據處理
　�。ㄒ唬┫到y測讀數據原理
　　
　　圖1活動(dòng)測斜儀測量過(guò)程圖
　　如圖1所示，活動(dòng)式測斜儀沿著(zhù)測斜管導槽按設定的間距0.5m移動(dòng)，在每一測點(diǎn)處輸出一個(gè)與傾斜角度的正弦值相對應的一個(gè)電壓值U。即：（1）式中：為測斜儀輸出電壓，單位：V（伏特）；為測斜儀軸線(xiàn)與水平面夾角，單位：°（度）。
　　正程測量時(shí)：(2)
　　反程測量時(shí)：(3)
　　每一測點(diǎn)處的測值可按下式計算：(4)
　　對于有m個(gè)測點(diǎn)的測斜孔的第j次測量，每一個(gè)測點(diǎn)處相對于前一測點(diǎn)的沉降位移量為：i=1,2,3,,m;j=0,1,2,m(5)式中：為i測點(diǎn)的首次測值；
　　為j測點(diǎn)的第j次測值。則在第j次測量的整個(gè)測斜管軸線(xiàn)的徑向位移為各段的相對位移之和：
　　(6)
　�。ǘ�）觀(guān)測數據的整理
　　觀(guān)測時(shí)，測孔第一次測讀的值為初測值，以后每日的測值與初測值的差值稱(chēng)為變化值(變化值=測值¬—初測值)，觀(guān)測垂直位移時(shí)從導管的一端開(kāi)始，將變化值代數和累加到測斜管的另一點(diǎn)，其計算結果即為這一點(diǎn)相對測斜管的一個(gè)端點(diǎn)的垂直位移，每次觀(guān)測位移與初始觀(guān)測位移之差即為本次觀(guān)測的累積沉降量，每次觀(guān)測位移與前次觀(guān)測位移之差為本次沉降量，據此可繪出位移曲線(xiàn)、距離—沉降曲線(xiàn)。
　　
　　四、結語(yǔ)
　　土體測斜儀作為路基豎向形變的一種監測工具，在應用中十分快捷、高效，它不僅能監測地基的整體形變，而且能夠檢測路基橫斷面任一點(diǎn)的豎向位移和不同深度處的水平位移;測斜儀的雙向拉測法有效地消除了測斜槽上下不垂直的影響,克服了現場(chǎng)標定帶來(lái)的誤差�，F場(chǎng)操作表明,采用雙向拉測法使水平測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)、準確地測試路基沉降,提供了保障，在以后的高速鐵路工程中具有廣闊的應用前景。