鐵路的建設(shè)對路基有著很高的要求，路基沉降一旦發(fā)生，對鐵路工程建設(shè)是極為不利的，本文主要研究測斜儀在路基沉降監(jiān)測中的應(yīng)用。

　　《上海鐵道科技》(季刊)創(chuàng)刊于1979年，由上海鐵路局主辦。本刊是一本綜合性鐵路科技期刊，為鐵路局科技進(jìn)步服務(wù)，為鐵路廣大科技工作者服務(wù)。著重介紹鐵路依靠科技進(jìn)步尋求發(fā)展的技術(shù)方案，交流鐵路局的科技成果和優(yōu)秀論文，介紹國外先進(jìn)鐵路技術(shù)及有關(guān)軌道交通(城市鐵路、地鐵)技術(shù)。

　　一、工程概況

　　武廣鐵路客運(yùn)專線是我國鐵路線路里程最長、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高、投資最多的客運(yùn)專線，對路基的工后沉降要求亦十分嚴(yán)格。為了滿足沉降速率、工后沉降的要求，必須在施工中對軟基的豎向形變進(jìn)行觀測。除對路堤填層壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測控制外，對路堤整體的沉降觀測也是一種不可缺少的質(zhì)量控制手段。

　　二、沉降觀測

　　路基沉降觀測以路基面沉降和地基沉降觀測為主。沉降變形觀測斷面根據(jù)不同的地基條件，不同的結(jié)構(gòu)部位等具體情況設(shè)置。在過渡段埋設(shè)測斜管。測斜管采用專用塑料硬管，其抗彎剛度應(yīng)適應(yīng)被測土體的豎向位移要求，管端接口密合。

　　(一)測斜管的安裝及保護(hù)

　　1、用全站儀(或經(jīng)緯儀與水準(zhǔn)儀結(jié)合使用)測定觀測斷面的中心高程及埋設(shè)方向。

　　2、在路基填筑過程中，當(dāng)路堤填筑高度高于埋管位置30cm的填土壓實(shí)以后，在垂直線路方向開挖出寬20cm,深30cm的溝槽，整平槽底并在溝底鋪設(shè)一層5～10cm厚的細(xì)砂。

　　3、在鋪設(shè)測斜管時(shí)應(yīng)逐節(jié)對口連接成一根，每側(cè)要伸出路基坡腳一定距離(具體長度以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，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(hù)井，井壁厚30cm，井內(nèi)斷面尺寸90cm×90cm，井深100cm。

　　測斜管內(nèi)預(yù)留一根Ø2～3mm鋼絲繩，長度大于測斜管長度2m左右，且與兩端孔蓋方便連接，端頭不得縮入測斜管內(nèi)。

　　(二)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、人工繞線輪和NDA1511型變送器信號指示儀等及預(yù)先埋設(shè)在待監(jiān)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(dǎo)向輪，分別裝在兩輪架上，輪架可繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪架轉(zhuǎn)軸間的距離L稱為測斜儀的標(biāo)距。

　　測斜儀引出電纜起著牽引測頭和確定測頭位置的作用，采用具有加強(qiáng)芯的專用電纜，具有良好的尺寸穩(wěn)定性，電纜上每隔0.5米做一個(gè)標(biāo)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(shù)據(jù)輸出的二次儀表，用以完成測頭數(shù)據(jù)的測量、顯示、存貯功能，并可通過通信口向PC機(jī)輸出測量數(shù)據(jù)。

　　(三)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(nèi)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(dǎo)向輪完全進(jìn)入測斜管垂直導(dǎo)槽內(nèi)，注意導(dǎo)輪的方向。之后根據(jù)電纜上標(biāo)明的記號，每標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)間距(0.5m)測讀一次并作記錄，直至整個(gè)管線測量完成。

　　正程測量完成后拉電纜收回測斜儀，然后拆下預(yù)留鋼絲繩，在孔口處將繩頭固定好，注意保護(hù)不能使預(yù)留鋼絲繩縮入測斜管內(nèi)。

　　再將測斜儀從測斜管另一端進(jìn)入管內(nèi)(假設(shè)為左端)，同時(shí)鋼絲繞線盤移到右端處。如圖3所示。在左邊把布放在測斜管內(nèi)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(dǎo)向輪完全進(jìn)入測斜管垂直導(dǎo)槽內(nèi)。卷動(dòng)鋼絲繞線盤使測斜儀探頭滑到右端，注意導(dǎo)輪的方向。

　　看鋼絲繩上的標(biāo)記，與墩臺上設(shè)置的測繪標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)，確保反向測量起點(diǎn)與正程時(shí)相同。之后根據(jù)電纜上標(biāo)明的記號，拉動(dòng)電纜，每標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)間距(0.5m)測讀一次測斜管軸線相對水平線的位移，直至整個(gè)管線測量完成。

　　反程測量完成后拉電纜收回測斜儀，然后拆下預(yù)留鋼絲繩，在孔口處將繩頭固定好，注意保護(hù)不能使預(yù)留鋼絲繩縮入測斜管內(nèi)。

　　三、數(shù)據(jù)處理

　　(一)系統(tǒng)測讀數(shù)據(jù)原理

　　圖1活動(dòng)測斜儀測量過程圖

　　如圖1所示，活動(dòng)式測斜儀沿著測斜管導(dǎo)槽按設(shè)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(yīng)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(jì)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)測斜管軸線的徑向位移為各段的相對位移之和：

　　(6)

　　(二)觀測數(shù)據(jù)的整理

　　觀測時(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為變化值(變化值=測值¬—初測值)，觀測垂直位移時(shí)從導(dǎo)管的一端開始，將變化值代數(shù)和累加到測斜管的另一點(diǎn)，其計(jì)算結(jié)果即為這一點(diǎn)相對測斜管的一個(gè)端點(diǎn)的垂直位移，每次觀測位移與初始觀測位移之差即為本次觀測的累積沉降量，每次觀測位移與前次觀測位移之差為本次沉降量，據(jù)此可繪出位移曲線、距離—沉降曲線。

　　四、結(jié)語

　　土體測斜儀作為路基豎向形變的一種監(jiān)測工具，在應(yīng)用中十分快捷、高效，它不僅能監(jiān)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(xiàn)場標(biāo)定帶來的誤差。現(xiàn)場操作表明,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(zhǔn)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(yīng)用前景。

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