張康財(cái)，任 軍，楊 靜 ，周運(yùn)濤 （.中電建安徽長九新材料股份有限公司，池州 4700；.中國水利水電第八工程局有限公司，長沙 40000）

測斜儀是一種測定地基不同深度的水平位移監(jiān)測儀器，前期需要進(jìn)行鉆孔安裝測斜管，利用管壁供儀器上下移動(dòng) 。儀器可以在上下移動(dòng)過程中，對巖體內(nèi)部進(jìn)行位移監(jiān)測，常被利用于勘察監(jiān)測中。在多年的發(fā)展過程中，測斜儀由傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄模式逐漸發(fā)展到全數(shù)字模式，在精度上也大大提升。儀器設(shè)備精度滿足要求，但在技術(shù)應(yīng)用過程中不能完全滿足技術(shù)要求。在整個(gè)測斜監(jiān)測過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，可能會(huì)影響監(jiān)測精度。

測斜儀位移監(jiān)測國內(nèi)最早應(yīng)用于邊坡，20 世紀(jì) 90 年代后，隨著巖土工程飛速發(fā)展，城市化的發(fā)展，公路于隧道工程普遍展開，公路兩旁的邊坡監(jiān)測至關(guān)重要，確保行車安全。因此，測斜儀被大量應(yīng)用于滑坡和邊坡上。其中，大地運(yùn)動(dòng)以及邊坡施工都會(huì)使巖體造成破壞，導(dǎo)致巖體不穩(wěn)，使得土體發(fā)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)。測斜儀用來監(jiān)測軟土地基水平位移，給施工帶來預(yù)判，保證了安全施工。

1 測斜儀監(jiān)測過程

1.1 工作原理

本次測斜監(jiān)測使用的儀器為 SZDQ-E500 型測斜儀，整套儀器由讀數(shù)儀、專用電纜、活動(dòng)探頭、數(shù)據(jù)通訊處理軟件等部分組成。

活動(dòng)式測斜儀附有導(dǎo)輪，可以沿著預(yù)先埋設(shè)好的測斜管壁上下移動(dòng)。移動(dòng)到不同深度時(shí)，儀器內(nèi)部傳感器可以感觸到當(dāng)前位置的傾斜角度，輸出一個(gè)電壓信號(hào)，最后將電壓信號(hào)傳遞到讀數(shù)面板上。測斜儀測出的電壓信號(hào)是以測斜導(dǎo)管導(dǎo)槽為方向基準(zhǔn)，在某深度處，測斜儀上下導(dǎo)輪標(biāo)準(zhǔn)間距的正弦函數(shù)換算成水平位移。探頭兩對導(dǎo)輪間距 500 mm，以兩對導(dǎo)輪之間的間距為一個(gè)測段。每一測段上、下導(dǎo)輪間相對水平偏差量可通過下式計(jì)算得到。

1.2 測斜管安裝

測斜管安裝需要注意一些事項(xiàng)，也要采取一些措施減小安裝過程中帶來的誤差。安裝完成后，需要采取一定的保護(hù)措施，避免后期遭到破壞。

（1）測斜管有一定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在每一根測斜管連接過程中連接部位需要連接后在密封，在測斜管的最底部需要有保護(hù)蓋，阻止深部淤泥進(jìn)入測斜管內(nèi)。安裝完成后需對測斜管頂部配備保護(hù)蓋，防止上部灰塵以及其他砂石落入，導(dǎo)致管口堵塞。

（2）測斜管放入鉆孔以后，測斜管外壁與鉆孔的外壁需要選擇合適的填充物，一般可以選擇小導(dǎo)管注入混凝土漿液或者細(xì)沙。填充以后，需要等填充物與周圍巖體穩(wěn)定以后進(jìn)行監(jiān)測取基準(zhǔn)值。

（3）測斜管的材質(zhì)選擇也會(huì)影響到監(jiān)測精度，不同材質(zhì)扭矩不同，一般情況選擇塑料管。在第一次安裝時(shí)，為了保證測斜管安裝符合扭矩的要求，用扭矩儀對測斜管進(jìn)行修正，減小導(dǎo)槽扭轉(zhuǎn)帶了的不利影響。

1.3 測斜儀監(jiān)測

為了保證測斜管埋設(shè)質(zhì)量以便獲得可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)和保證監(jiān)測精度，初始監(jiān)測應(yīng)在測斜管埋設(shè)穩(wěn)定后及時(shí)進(jìn)行。一般連續(xù) 3 次監(jiān)測結(jié)果的平均值作為初始監(jiān)測值，堆料場運(yùn)行后開始正式監(jiān)測工作。

每次監(jiān)測前應(yīng)檢查儀器密封裝置和電池電量。將測頭高輪方向?qū)?zhǔn)預(yù)測位移方向，等測頭緩緩沉入管底后，使測頭電壓穩(wěn)定后進(jìn)行測讀。依次從管底測出各測段的水平分量至管頂，該方向測值標(biāo)記為 X＋，將傳感器旋轉(zhuǎn) 180° 放入管內(nèi)，重復(fù)讀數(shù)，第二次測值標(biāo)記為 X－，測讀完畢后即完成1 個(gè)測回的觀測，根據(jù)各深度處水平位移偏量的變化即可求出該深度處的水平位移。若發(fā)現(xiàn)兩次數(shù)值差異較大或有疑義應(yīng)及時(shí)分析原因，必要時(shí)重測。本次監(jiān)測以 1 m 為一個(gè)測段。水平位移監(jiān)測位移方向規(guī)定為：左側(cè)往北為“＋”,往南為“－”；右側(cè)往北為“－”，往南為“＋”。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

長九礦石碼頭一期工程位于安徽省池州市牛頭山港區(qū)，海螺三期碼頭平臺(tái)下游 263 m處，占用岸線 975 m。礦石碼頭工程區(qū)主要陸域場地布置在長江大堤與其南面 318 國道之間的狹長帶狀平緩地帶，堤內(nèi)陸域場地水塘較多。布置場地長約 830 m，寬約 380 m。礦石碼頭工程區(qū)主要陸域場地內(nèi)布置有混合料堆場、篩洗分級車間、成品骨料堆場、生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)、供水系統(tǒng)及配套工程等設(shè)施組成。

2.2 監(jiān)測目的

碼頭區(qū)陸域場地布置在長江大堤與其南面 318 國道之間的狹長帶狀平緩地帶，堤內(nèi)陸域場地水塘較多，場地基本回填形成，地基穩(wěn)定性較差。在物流廊道試運(yùn)行期間，陸域堆場部分地基發(fā)生了較大的變形。因此，為了確保陸域堆場構(gòu)筑物安全穩(wěn)定的運(yùn)行，了解碼頭區(qū)成品料堆場和混合料堆場地基土體的變形情況，及時(shí)評估其安全性，需對堆場地基土體進(jìn)行變形監(jiān)測。主要是通過儀器監(jiān)測和巡視檢查來了解和掌握建筑物的工作狀態(tài)，以便綜合分析在堆料過程中對陸域堆場的影響，通過科學(xué)的監(jiān)測手段，根據(jù)監(jiān)測資料對影響性態(tài)進(jìn)行分析，確保構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。

2.3 監(jiān)測結(jié)果及分析

本次監(jiān)測設(shè)計(jì)是由中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司通過現(xiàn)場勘查以及地質(zhì)勘探等相關(guān)研究，最終確定監(jiān)測方案。其中，碼頭成品料堆場安裝測斜管安裝 26 個(gè)，混合料堆場安裝埋設(shè)測斜管 18 個(gè)，孔間隔為 100 m。通過一段時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)資料整理發(fā)現(xiàn)，其中混合料堆場 IN1-6、IN6、IN1-8和 IN8 總共 4 個(gè)測斜孔的位移相對其它孔位移較大。因此，本文選取以上 4 個(gè)測斜孔監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

從 2019 年 7 月 28 日到 2019 年 8 月 27 日之間，共監(jiān)測 16 次并采集相應(yīng)數(shù)據(jù)，表 1 給出了各測斜孔的最大累計(jì)水平位移量及相應(yīng)深度。

表1 各測點(diǎn)的最大累計(jì)位移量及相應(yīng)深度

（1）IN1-6 測斜孔位移—深度曲線如圖 1 所示，由圖 1 可知，該孔位 A 方向（垂直堆場中軸線方向）影響最深處達(dá) 22 m。其中 3～7 m 深處影響最明顯，累計(jì)位移在1.3～78.8 mm 之間，最大累計(jì)位移在 3 m 深處，日位移速率達(dá)到 2.58 mm/d，分析其產(chǎn)生原因?yàn)槎蚜线^程中地基土體壓力持續(xù)增加，深層淤泥變形引起。從整個(gè)月的深層位移曲線來看，位移累計(jì)變化存在兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，第 1 個(gè)大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在深度為 15 m 處，第二個(gè)小的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是深度為 10 m 處，這也和地質(zhì)資料顯示的地下 10 m 和 15 m 處的粉質(zhì)黏土與淤泥相吻合。

圖1 混合料堆場 IN1-6 垂直中軸線向(A 向)測斜孔位移-深度曲線

（2）IN6測斜孔位移—深度曲線如圖 2 所示，由圖 2 可知，該孔位 A 方向（垂直堆場中軸線方向）影響最深處達(dá)22 m。其中 5～10 m 深處影響最明顯，在 9 m 深處累計(jì)位移達(dá)到 89.9 mm，日位移速率為 3.26 mm/d。從整個(gè)月的深度位移曲線來看，該曲線呈指數(shù)增長，達(dá)到一定范圍趨于穩(wěn)定。

圖2 混合料堆場 IN6 垂直中軸線向(A 向)測斜孔位移-深度曲線

（3）IN1-8 測斜孔位移—深度曲線如圖3所示，由圖可知，該孔位 A 方向（垂直堆場中軸線方向）影響最深處達(dá)28 m。其中10～15 m 深處影響最明顯，但累計(jì)位移最大在深度為 4 m 處，該深度位移曲線與其他曲線存在一定的離散性，且較大，主要分布在深度 15 m 以上，同時(shí)深度 15 m處也是整體深度位移曲線的轉(zhuǎn)點(diǎn)，也論證了此處是地層變化的分界處。

圖3 混合料堆場 IN1-8 垂直中軸線向(A 向)測斜孔位移-深度曲線

（4）IN8 測斜孔位移—深度曲線如圖 4 所示，由圖 4可知，該孔位 A 方向（垂直堆場中軸線方向）影響最深處達(dá)28 m。其中 2～5 m 深處最明顯，累計(jì)位移最大在 2 m 處，累計(jì)位移達(dá)到 70.4 mm，日位移速率為 2.01 mm。

圖4 混合料堆場 IN8 垂直中軸線向(A 向)測斜孔位移-深度曲線

綜合以上分析，碼頭區(qū)混合料堆場地基初期變形較大，在進(jìn)行地基加固處理后，土體相對穩(wěn)定，堆場負(fù)載較小的情況下，地基趨于穩(wěn)定。后續(xù)加載過程中，無明顯滑移面出現(xiàn)。地基變形多表現(xiàn)為彈性變形或者局部的蠕變（淤泥受力變形），地基土體未發(fā)現(xiàn)滑移面；目前所顯示的變形量是由堆場運(yùn)行堆放砂石料引起的，深層巖體比較穩(wěn)定。

3 結(jié) 語

依據(jù)相關(guān)規(guī)范并結(jié)合具體工程實(shí)例進(jìn)行深入分析可知，測斜儀適用于地基深層水平位移監(jiān)測，可以滿足較高的精度要求，同時(shí)得出以下結(jié)論：

（1）測斜儀在進(jìn)行軟土地基深層水平位移應(yīng)用中優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在靈敏度很高，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測地基深層水平位移，而且可以根據(jù)監(jiān)測區(qū)域選擇適宜的測斜儀型號(hào)。但是在量程小，變形太大的區(qū)域，測斜儀將很難獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，在一定程度上會(huì)失效，且滑動(dòng)式測斜儀不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化。

（2）通過多期數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與分析、測斜儀對地基深層水平位移監(jiān)測，精度與現(xiàn)場環(huán)境有密切的關(guān)系，為了防止外界因素的影響，應(yīng)隨時(shí)注意周邊環(huán)境，避免重載擾動(dòng)影響監(jiān)測結(jié)果。