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水平测斜仪在路基变形观测中的应用l1、概述l2、沉降测试方法比较l3、测试原理l4、测试要点l5、应用实例

概述l地基和路堤的沉降观测是软弱路基施工中必不缺少的重要一环。观测数据一方面可监视填土施工过程中地基的稳定性，从而控制填土速率；另一方面可据以推测地基的沉降变形规律，控制地基的工后沉降满足设计要求。

概述l铁路客运专线对路基要求严格，因此沉降观测非常重要。在沉降观测过程中，通过对观测方法和仪器进行了详细的分析、比选、标定和验证工作，发现水平测斜仪具有精度高、使用方便、施工干扰小，受气候影响小等优点，是预测、控制路基沉降变形的良好方法。

沉降测试方法的比较l观测桩用木桩和钢钎钉入土中，用水准仪抄平，即可测量地表面的沉降量。此方法最简便，但只能测定建筑物表面的沉降值，无法测试土体内部某位置的沉降，对填土施工有干扰。

沉降测试方法的比较l沉降杯将盛水密闭容器置于土中，容器上接出进水管、排水管和排气管至填土以外。进水管外部与观测量杯相连。容器灌水以后，容器内部的水位与外部观测水杯的水位一致，则可通过观测量杯中的水位得到容器的沉降。其优点是构造简单，造价低廉，缺点是三根管的埋设要求比较高，如果埋设不平顺，容易形成气泡阻塞水管，使测试无法进行。此方法比较少用。

沉降测试方法的比较l沉降板由底板和测杆、护套组成。底板为边长约50cm厚度3cm的钢筋混凝土板。测杆为直径40mm左右的钢管，第一段垂直固定于钢筋混凝土板的中央，随着填土高度的增加，分段以丝扣接长测杆。测杆外套接塑料管保护，以免测杆受外来扰动变形。沉降板是目前沉降观测的最常用的手段。其优点是造价低廉，操作简便，易于测试。但其弱点也很明显，主要是影响填土压实施工，压实机械经过时必须绕道而行，极为不便，机械经常撞坏沉降杆，且形成压实死角，降低压实质量。其次是一个沉降板只能测量路堤中一点的沉降。一个断面上多放几个沉降板影响压实施工的矛盾更突出。另外一个缺点是损坏后的补救非常困难。

沉降测试方法的比较l水压式剖面沉降仪由沉降管和二次测试仪器组成。沉降管为一般的PVC管，二次测试仪器由探头、注水管、注水架组成。其工作原理见图2.注水系统记录仪沉降管

沉降测试方法的比较l水压式剖面沉降仪探头内的主要元件是静水压力传感器。由于地基沉降的原因，探头处于不同位置时，静水压力传感器所受到的静水压力是不同的，记录不同的静水压力，据此可得到不同位置的高程，从而得到沉降值。剖面沉降仪测试的优点，1）能够测定任意一点的沉降值，甚至可以测试整个剖面的连续的沉降曲线，配置自动记录仪即可实现。2）测试成本低。除了一次性投入二次仪器约2万元外，每次使用只需购买廉价每米5元左右的PVC管即可。3）对填土施工无干扰。但其缺点也比较突出。首先精度比较低。若要提高精度，需根据待测沉降的大小范围，配置若干不同灵敏度的探头，增加了二次仪器的造价。第二个缺点是测试操作比较复杂。整个系统不能方便携带，测试时需取水和注水。第三个缺点是受气候干扰大，风使测试数据不稳定；温差大改变了水的密度，影响精度。

沉降测试方法的比较l水平测斜仪与水压式剖面沉降仪相似，水平测斜仪也由沉降管和二次测试仪器组成。不同的是水平测斜仪无需注水系统，其沉降管是特制的PVC管。工作原理见图3.记录仪电缆探头沉降管

沉降测试方法的比较l水平测斜仪探头内的主要元件是伺服加速度传感器。由于地基沉降，探头处于倾斜方向，通过重力加速度在敏感水平轴上的投影，可精确测量探头的倾角，再根据探头长度得到探头两端的高程差，从而得到沉降值。其优点：1）精度高。每次读数的误差小于0.1mm，36米长剖面测试的累计误差小于2mm。2）操作方便。整个测试系统可由一个人携带，移动非常方便。测试操作仅需两个人即可，一个人记录，一个人拉线。3）可得到整个剖面的沉降曲线，测点间距最小为0.5m。4）对填土施工无干扰。5）不受气候影响。二次仪器一次性投资约二万元。水平测斜仪的不足主要是特制的PVC管造价比较高，每米25元左右，约为普通PVC管的四倍。

水平测斜仪的测试原理（1）Δi-1δ=∑△i（2）Δi图1水平测斜仪原理图（4）

水平测斜仪测试要点l将特制PVC管埋设在被测位置，导槽方向对准铅垂方向。l用普通绳索将探头及电缆拉至沉降管的起始端，然后拉导线，每0.5米刻度线处读数一次，直至沉降管的终止端。然后将测斜仪掉转180度进行第二次测试，读数。l用水准仪和现场的水准基点抄平，得到沉降管起始端的标高，从而根据沉降差可得到各读数点的标高。

水平测斜仪测试要点l探头内部的主要部件采用“石英挠性伺服加速度计”属精密仪器，在使用和运输过程中应避免冲击碰撞或摔落，引起敏感元件损坏。l探头外壳采用不锈钢制成，如果长期在水中作业，应在每次作业完成以后擦拭干净，并用机