深层水平位移监测
广州市盛洲地基基础工程有限公司
技术研究院
1概述
深层水平位移主要用于大地运动，如可能产生在不稳固的边坡（滑坡）或挖土工程周围的测向运动等，也可以用来监测软土地基处理，堤坝，芯墙稳定性，钻孔设置的偏差,打桩引起的土体位移,以及回填筑堤和地下工程的土体沉陷,也可用于沿海、江边重力存放物场的土层变化等。
2 仪器设备
测斜仪（一般测斜仪由探头、电缆、数据采集仪(读数仪)组成。探头的传感器型式有伺服加速度计式、电阻应变片式、钢弦式、差动电阻式等多种型式，目前使用最多的是伺服加速度式。国内有航天部33 所生产的CX 系列，国外有美国SINCO 公司的数字测斜仪，瑞士的PRIVEC 等）
内壁有导槽的测斜管（测斜管道由以下几部分组成：测斜管、连接管、管座、管盖。测斜管是用聚氯乙烯、ABS 塑料、铝合金等材料制成，管内有互成90 度四个导向槽，国产塑料测斜管尺寸多为：内径Φ58mm，径Φ70mm、长度分2m，3m，4m 三种。塑料连接管多采用市场上出售的聚氯乙烯塑料管制成，还可用软的万能接头相连。连接管的尺寸为内径Φ70mm，外径Φ82mm，长度分300，400mm两种。在管壁的两端铣制有滑动槽各4 条或仅一端铣制滑动槽4 条，各槽相隔90 度。管座位于测斜管底端，与管外径匹配，防止泥砂从管底端进入管内的一个安全护盖。管盖用于保护测斜管管口，防止杂物从管口掉入管内影响正常观测工作也由聚氯乙烯制成，其外形尺寸同管座。）
3监测仪器工作原理
测斜仪的工作原理是测量测斜管轴线与铅垂线之间的夹角变化量,从而计算出土层各点的水平位移大小。通常在坝内埋设一垂直并互成90°四个导槽的管子,当管子受力发生变形时,将测斜仪探头放入测斜管导槽内,逐段(一般50cm 一个测点) 量测变形后管子的轴线与垂直线之间的夹角θi ,并按测点的分段长度,分别求出不同高程处的水平位移增量Δdi ,即Δdi = Lsinθi
(1)由测斜管底部测点开始逐段累加,可得任一高程处的实际位移,即bi = ΣΔdi
(2)而管口累积水平位移为:B = ΣΔdi
(3)式中Δdi 为量测段内的水平位移增量;L 为量测点的分段长度,一般常取015m ;θi
为量测段内管轴线与铅垂线的夹角;bi 为自固定点的管底端以上i点处水平位移;B 为管口在该次观测时的水平位移;n 为测斜孔分段数目,n = H/ 015 ,H 为孔深。测斜仪的工作原理见图
4设备安装和布置
4.1测斜管道埋设
测斜管可采用铝合金或塑料管，其弯曲性能应以适应被测主体的位移情况为适宜。测斜管内纵向的十字导槽应润滑顺直，管端接口密合。测斜管应理设于地基土体水平位移最大的平面位置，一般埋设于路堤边坡坡处或边沟上口外线1.0m左右的位置。测斜管埋设时应采用钻机导孔，导孔要求垂直，偏差率不大于1.5％。测斜管底部应置于深度方向水平位移为零的硬上层中至少50cm或基岩上，管内的十字导槽必须对准路基的纵横方向。
4.2详细施工方法：
(1)钻孔。要求：定位准确；倾斜度小于1 度；钻孔直径与测斜管匹配(比测斜管略大)。由于在软土中钻孔易发生塌孔、缩孔等问题，需要采用泥浆钻进，条件许可时采用下套管跟进，以保证不塌孔，确保测斜管能顺利下入孔内。
(2)下管。下管前对测斜管进行检查，对外观质量较差、老化或受损的不合格管子应不予采用。底部安装底座后用密封胶进行密封，以防泥浆进入。下管前计算好长度、节数，并在接头处打好自攻螺丝导孔。准备好下管时固定用的绳子等。用经纬仪确定好导向槽的方向，逐节或几节(预先接好，接头处用密封胶进行密封)下管。钻孔较深时宜采用钻机或吊车等机械设备，在人工的帮助下下入。当孔内水位较高，对管造成较大浮力时可向管内注入清水且适当施加静压力，但不可将测斜管压弯。同时要注意导向槽的方向不发生变化，如果下入后进行纠正会引起测斜管的角度发生旋转，这是不允许的。
(3)孔壁回填。当测斜孔较浅(小于20m)或观测时间间隔较长时，可采用细砂回填或自然塌孔消除孔壁空隙。细砂回填时一定要用长钢筋捣动，且间隔一定时间加砂，才能达到真正密实。当测斜孔较深，或埋管与观测时间间隔较短时，应采用孔壁注浆的方法。可采用管外注水泥浆，由下向上注入水泥浆直至溢出地表为止。
(4)孔口设置与记录。包括测量测斜管顶端高程，安装保护盖，测斜管四周砌好保护墩，并做好标记。记录应含工程名称、测孔编号、孔深、孔口坐标、高程、埋设日期、人员及该点的钻孔地质情况等，以备查验和解释观测结果。
4.3 场地布置监测点
测斜管布置在理论值位移最大处。
5 监测数据采集与整理分析
5.1测斜数据采集
将测斜导管预埋设后,测定导管的位置初始值。当土层发生侧向移动时,测斜管也相应地产生形变。将测斜仪探头沿测斜管导槽底部自下而上每隔1m(或50cm)测得读数并提拉而上,直至孔口测完各个读数X0;然后将探头取出旋转180°,按照同样方法测得X180;X0-X180为X 方向在各部位的读数差。通过比较各位置的读数差与初始值,可求得各位置的相对位移变化量,即差数。对差数求和得到位移量;最后,对同一位置的位移量矢量合成,可求得沿深度的位移量。利用测斜仪定期对管道的形变情况进行监测,然后通过纵向比较各期的监测数据,就能够得到管道沿深度在监测期间的形变情况。监测操作中,可分为每1m正反读数两次、每1m正反读数一次、也可分为每0.5m正反读数两次、每0.5 m正反读数一次。
差数=（X0-X180）/2-初始值5-1
根据差数,从而可换算出标准基本长度范围内的水平位移, 通过算术和得到测孔全长范围内的水平位移。即:
∑=∆
=∆
n
i
i s
s
15-2
s 为测孔全长范围内的水平位移,单位为mm; n 为测孔全长范围内的测试点数
5.2测斜整理分析
测斜仪得到的数据可以绘制直观的曲线作分析使用:位移－深度—时间曲线即位移随时间深度变化的过程线。每一测斜孔深度(即测点)都可以绘制自己的过程线。通常绘制地表或最大位移深度面上的累计(或相对)位移一时间曲线。如图某真空预压软基处理曲线
6 监测频率和控制指标及标准
6.1监测频率
真空加载时每天观测一次，实际观测时视现场加载施工情况以及深层水平位移的观测数据的变化进行调整。
6.2监测指标及标准
侧向位移应小于5mm/d,并结合变形速率的变化趋势来判断。超出上述控制标准时，应采取措施（加强观测、控制加载速率、停止加载、卸载等）防止地基破坏。
