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摘 要：介绍了测斜仪的工作原理,以吹填工程中防波堤变形监测为例,介绍了测斜仪在防波堤变形监测中的应用,根据实时监测数据分析监测点不同深度土体的实时位移状态,掌握监测点的位移速率及时调整施工部署,控制荷载增加速度；根据实际操作中出现的问题,分析测斜仪使用中的误差因素.
关键词：测斜仪；防波堤；位移监测
中图分类号：TU74文献标志码：A文章编号：1006—7973（2016）02-0066-02
防波堤由于建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀或软地基上,在自然因素的影响下其稳定性受到影响.测斜监测可以准确地确定不同深度土体变形的大小和方向,经过数据分析获得其位移变化规律并绘制位移变化曲线图,为防波堤施工期及运行期提供可靠的监测信息.
1测斜仪的工作原理
测深仪反应的是土或结构物某一部位的倾斜度.以活动式的测斜管为例,来说明测斜的基本原理,如图1所示.
根据测量结果即可确定土体的位移大小、速率和方向.
2测斜管的埋设技术
根据监测要求选定钻孔位置,用钻机钻孔,成孔的垂直偏差小于2度.钻孔应钻至硬土层或岩层内50～100cm,以低端无水平位移为准.
导管逐根连接,连接处应做密封处理且两管之间凹槽应对应准确.管底用封盖密封,安装过程中用力要均匀防止导管扭曲,确保安装质量.
导管埋设至设计深度后,用中粗砂进行回填,钻孔回填要密实确保观测数据的准确性.
3测试技术
量测时将探头插入测斜管,使滚轮卡在两道槽上缓慢下至孔底处,自下而上沿导槽全长每隔0.5m测读一次,为提高测量结果的可靠性,在每一次测量步骤中均须一定的时间延迟,以确保读数系统和温度及其他条件平稳.
测量完毕后将探头旋转180°插入另一对导槽中,按以上方法重复测量.前后两次测量时各测点应在同一位置上,在这种情况下,两次测量同一测点的读数绝对值之差小于10%,两次结果符号相反,否则应重测本组数据.
4工程实例
4.1工程概况
某吹填工程吹填量达4900万方,吹填区和取泥区有斜坡式防波堤相隔.防波堤长度为9033m,防波堤内侧吹填设计标高为6.0m,外侧挖泥区设计标高为-14.5m.堤身地基为淤泥质粘土.随着吹填施工堤身所受的侧向压力逐渐增加,为了保证吹填造陆施工期堤身结构稳定安全,避免地基发生较大的侧向位移,准确的掌握地基水平位移规律,应对该防波堤进行监测和分析.
4.2监测结果
通过各期的监测数据,绘制出累计位移-深度和位移量变化曲线图见图2、图3.根据监测数据合理部署施工,真正做到监测数据指导施工进度和施工实施,防止施工事故和意外发生.
由图2可以看出导管底部土体密实、孔隙率小、抗剪能力强、力学性质稳定,所以土体变形较小.随着吹填施工荷载增加,上层土体由于为淤泥层,力学性质较差,土体向外测滑动使测斜管向外侧倾斜变形.在2014年4月5日到10日之间由于多艘挖泥船在D03号监测点附近吹泥致使加载速度过快,侧向压力增大所以土体变形速度加快.随着5月份D03号监测点附近挖泥船撤场,此处堤身所受荷载趋于稳定,土体变形速率明显减缓.
由监测点D01位移变化速率曲线图（见图3）显示2014.05.9日D01#位移量达4.05mm/d已逼近警戒值5mm/d.2014.05.9日监测数据显示D01位移量达10.5mm/d以超出警戒值,经现场勘查发现在D01监测点附近分别架设了3艘挖泥船的排泥管口,造成了D01附近加载速度过快继而使得此处围堰位移量突然增大.经研究决定此处挖泥船暂缓施工,监测人员继续对围堰实施监测.各船暂缓施工后围堰位移量趋于正常,三艘挖泥船恢复施工,但监测人员发现开工当天D01位移量达5.9mm/d.对三艘船的排泥管口位置进行调整并安排监测人员对D01进行加密观测.从图中可以看出经过调整排泥管口位置后D01处围堰位移量恢复正常.
4.3位移影响因素原因分析及预防措施
4.3.1位移影响因素原因分析
防波堤地基流泥、淤泥等软土层厚度大,在施工中抛石挤淤量不够,残留较厚的软土层,严重影响防波堤的稳定性.倒滤层受损严重,降低了抗渗能力,从而导致水路贯通,发生管涌、流土现象导致位移现象.
吹填施工过程中,排泥管口位置安排不合理导致防波堤吹填侧加载过快,防波堤受侧向压力影响发生位移现象
绞吸式挖泥船在防波堤边缘进行边坡施工时未按边坡要求合理施工且排泥管口距施工区域较近,导致防波堤发生位移.
4.3.2预防措施
（1）吹填施工的同时应根据吹填进度合理的进行倒滤层修复,提高抗渗能力避免大面积流土现象.
（2）施工过程中合理安排安排排泥管口位置,避免集中吹泥现象.
（3）绞吸式挖泥船在防波堤边缘进行边坡施工时,应合理选择边坡坡比,应利用潮涨落进行分层施工,挖上层,低潮挖下层.
（4）合理安排监测频率,在进行边坡施工时应对施工区域防波堤进行加密观测并安排专人进行全天候巡视,确保防波堤运行安全.
（5）对于位移速率已超出警戒值的区域,应进行排泥管线向吹填区延伸或转移排泥管口位置等措施.
4.4测斜仪误差分析
（1）导管埋设时由于人为因素导致导管方向不垂直于堤身的轴线,影响监测数据精度.
（2）由于吹填施工使得加载速度过快且不同土层回弹力不同,导致测斜管呈“弓”字型,不能和土体同步变形导致监测点的位移量减小.
（3）由于导管底和地表温差较大,测量时未能等测头在管底稳定之后便进行侧量,导致读数不准确.
（4）测斜管底部不动点发生位移,累积误差增加.（5）人为读数误差.
5结论
在施工中防波堤由于受到外部荷载和波浪等自然因素的影响极易发生位移,必须对防波堤进行实时监测,掌握位移变化规律为施工提供可靠地监测数据,以便合理安排施工,调整施工部署,控制荷载增加速率确保工程质量.
测斜仪对于防波堤位移监测来是一种方便高效的监测手段,通过位移变化曲线图可以有效的反应不同土层的位移变化规律,真正做到数据指导施工避免安全事故.
导管应严格按照相关要求埋设,经检验合格后方可进行使用.在观测期间观测人员应该认真负责按要求操作,确保监测数据的可靠性.现场应在测斜管附近布置保护装置以免施工期间损坏测斜管.
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