路基變形沉降測(cè)試方法比選講義

1、水平測(cè)斜儀水平測(cè)斜儀在路基變形觀(guān)測(cè)中的應(yīng)用1、概述概述2、沉降測(cè)試方法比較沉降測(cè)試方法比較3、測(cè)試原理測(cè)試原理4、測(cè)試要點(diǎn)測(cè)試要點(diǎn)5、應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例概述概述l地基和路堤的沉降觀(guān)測(cè)是軟弱路基地基和路堤的沉降觀(guān)測(cè)是軟弱路基施工中必不缺少的重要一環(huán)。觀(guān)測(cè)施工中必不缺少的重要一環(huán)。觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)一方面可監(jiān)視填土施工過(guò)程中數(shù)據(jù)一方面可監(jiān)視填土施工過(guò)程中地基的穩(wěn)定性，從而控制填土速率；地基的穩(wěn)定性，從而控制填土速率；另一方面可據(jù)以推測(cè)地基的沉降變另一方面可據(jù)以推測(cè)地基的沉降變形規(guī)律，控制地基的工后沉降滿(mǎn)足形規(guī)律，控制地基的工后沉降滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求。概述概述l鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)對(duì)路基要求嚴(yán)格，因此沉鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)

2、對(duì)路基要求嚴(yán)格，因此沉降觀(guān)測(cè)非常重要。在沉降觀(guān)測(cè)過(guò)程中，降觀(guān)測(cè)非常重要。在沉降觀(guān)測(cè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)觀(guān)測(cè)方法和儀器進(jìn)行了詳細(xì)的分通過(guò)對(duì)觀(guān)測(cè)方法和儀器進(jìn)行了詳細(xì)的分析、比選、標(biāo)定和驗(yàn)證工作，發(fā)現(xiàn)水平析、比選、標(biāo)定和驗(yàn)證工作，發(fā)現(xiàn)水平測(cè)斜儀具有精度高、使用方便、施工干測(cè)斜儀具有精度高、使用方便、施工干擾小，受氣候影響小等優(yōu)點(diǎn)，是預(yù)測(cè)、擾小，受氣候影響小等優(yōu)點(diǎn)，是預(yù)測(cè)、控制路基沉降變形的良好方法。控制路基沉降變形的良好方法。沉降測(cè)試方法的比較l觀(guān)測(cè)樁觀(guān)測(cè)樁 用木樁和鋼釬釘入土中，用水準(zhǔn)儀抄平，即可用木樁和鋼釬釘入土中，用水準(zhǔn)儀抄平，即可測(cè)量地表面的沉降量。此方法最簡(jiǎn)便，但只能測(cè)量地表面的沉降量。此方法最

3、簡(jiǎn)便，但只能測(cè)定建筑物表面的沉降值，無(wú)法測(cè)試土體內(nèi)部測(cè)定建筑物表面的沉降值，無(wú)法測(cè)試土體內(nèi)部某位置的沉降，對(duì)填土施工有干擾。某位置的沉降，對(duì)填土施工有干擾。沉降測(cè)試方法的比較l沉降杯沉降杯 將盛水密閉容器置于土中，容器上接出進(jìn)水管、將盛水密閉容器置于土中，容器上接出進(jìn)水管、排水管和排氣管至填土以外。進(jìn)水管外部與觀(guān)排水管和排氣管至填土以外。進(jìn)水管外部與觀(guān)測(cè)量杯相連。容器灌水以后，容器內(nèi)部的水位測(cè)量杯相連。容器灌水以后，容器內(nèi)部的水位與外部觀(guān)測(cè)水杯的水位一致，則可通過(guò)觀(guān)測(cè)量與外部觀(guān)測(cè)水杯的水位一致，則可通過(guò)觀(guān)測(cè)量杯中的水位得到容器的沉降。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)杯中的水位得到容器的沉降。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，造

4、價(jià)低廉，缺點(diǎn)是三根管的埋設(shè)要求比較單，造價(jià)低廉，缺點(diǎn)是三根管的埋設(shè)要求比較高，如果埋設(shè)不平順，容易形成氣泡阻塞水管，高，如果埋設(shè)不平順，容易形成氣泡阻塞水管，使測(cè)試無(wú)法進(jìn)行。此方法比較少用。使測(cè)試無(wú)法進(jìn)行。此方法比較少用。沉降測(cè)試方法的比較l沉降板沉降板 由底板和測(cè)桿、護(hù)套組成。底板為邊長(zhǎng)約由底板和測(cè)桿、護(hù)套組成。底板為邊長(zhǎng)約50cm厚度厚度3cm的鋼筋混凝土板。測(cè)桿為直徑的鋼筋混凝土板。測(cè)桿為直徑40mm左右的鋼管，第左右的鋼管，第一段垂直固定于鋼筋混凝土板的中央，隨著填土高度的一段垂直固定于鋼筋混凝土板的中央，隨著填土高度的增加，分段以絲扣接長(zhǎng)測(cè)桿。測(cè)桿外套接塑料管保護(hù)，增加，分段以絲扣接

5、長(zhǎng)測(cè)桿。測(cè)桿外套接塑料管保護(hù)，以免測(cè)桿受外來(lái)擾動(dòng)變形。以免測(cè)桿受外來(lái)擾動(dòng)變形。 沉降板是目前沉降觀(guān)測(cè)的最常用的手段。其優(yōu)點(diǎn)是沉降板是目前沉降觀(guān)測(cè)的最常用的手段。其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低廉，操作簡(jiǎn)便，易于測(cè)試。但其弱點(diǎn)也很明顯，造價(jià)低廉，操作簡(jiǎn)便，易于測(cè)試。但其弱點(diǎn)也很明顯，主要是影響填土壓實(shí)施工，壓實(shí)機(jī)械經(jīng)過(guò)時(shí)必須繞道而主要是影響填土壓實(shí)施工，壓實(shí)機(jī)械經(jīng)過(guò)時(shí)必須繞道而行，極為不便，機(jī)械經(jīng)常撞壞沉降桿，且形成壓實(shí)死角，行，極為不便，機(jī)械經(jīng)常撞壞沉降桿，且形成壓實(shí)死角，降低壓實(shí)質(zhì)量。其次是一個(gè)沉降板只能測(cè)量路堤中一點(diǎn)降低壓實(shí)質(zhì)量。其次是一個(gè)沉降板只能測(cè)量路堤中一點(diǎn)的沉降。一個(gè)斷面上多放幾個(gè)沉降板影響壓實(shí)施工

6、的矛的沉降。一個(gè)斷面上多放幾個(gè)沉降板影響壓實(shí)施工的矛盾更突出。另外一個(gè)缺點(diǎn)是損壞后的補(bǔ)救非常困難。盾更突出。另外一個(gè)缺點(diǎn)是損壞后的補(bǔ)救非常困難。沉降測(cè)試方法的比較l水壓式剖面沉降儀水壓式剖面沉降儀 由沉降管和二次測(cè)試儀器組成。沉降管為一般的由沉降管和二次測(cè)試儀器組成。沉降管為一般的pvc管，管，二次測(cè)試儀器由探頭、注水管、注水架組成。其工作原理見(jiàn)圖二次測(cè)試儀器由探頭、注水管、注水架組成。其工作原理見(jiàn)圖2.沉降管沉降管記錄儀記錄儀注水系統(tǒng)注水系統(tǒng)沉降測(cè)試方法的比較l水壓式剖面沉降儀水壓式剖面沉降儀 探頭內(nèi)的主要元件是靜水壓力傳感器。由于地基沉降的原因，探探頭內(nèi)的主要元件是靜水壓力傳感器。由于地基

7、沉降的原因，探頭處于不同位置時(shí)，靜水壓力傳感器所受到的靜水壓力是不同的，頭處于不同位置時(shí)，靜水壓力傳感器所受到的靜水壓力是不同的，記錄不同的靜水壓力，據(jù)此可得到不同位置的高程，從而得到沉記錄不同的靜水壓力，據(jù)此可得到不同位置的高程，從而得到沉降值。剖面沉降儀測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，降值。剖面沉降儀測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，1）能夠測(cè)定任意一點(diǎn)的沉降值，）能夠測(cè)定任意一點(diǎn)的沉降值，甚至可以測(cè)試整個(gè)剖面的連續(xù)的沉降曲線(xiàn)，配置自動(dòng)記錄儀即可甚至可以測(cè)試整個(gè)剖面的連續(xù)的沉降曲線(xiàn)，配置自動(dòng)記錄儀即可實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。2）測(cè)試成本低。除了一次性投入二次儀器約）測(cè)試成本低。除了一次性投入二次儀器約2萬(wàn)元外，每萬(wàn)元外，每次使用只需購(gòu)買(mǎi)廉價(jià)每

8、米次使用只需購(gòu)買(mǎi)廉價(jià)每米5元左右的元左右的pvc管即可。管即可。3）對(duì)填土施工）對(duì)填土施工無(wú)干擾。但其缺點(diǎn)也比較突出。首先精度比較低。若要提高精度，無(wú)干擾。但其缺點(diǎn)也比較突出。首先精度比較低。若要提高精度，需根據(jù)待測(cè)沉降的大小范圍，配置若干不同靈敏度的探頭，增加需根據(jù)待測(cè)沉降的大小范圍，配置若干不同靈敏度的探頭，增加了二次儀器的造價(jià)。第二個(gè)缺點(diǎn)是測(cè)試操作比較復(fù)雜。整個(gè)系統(tǒng)了二次儀器的造價(jià)。第二個(gè)缺點(diǎn)是測(cè)試操作比較復(fù)雜。整個(gè)系統(tǒng)不能方便攜帶，測(cè)試時(shí)需取水和注水。第三個(gè)缺點(diǎn)是受氣候干擾不能方便攜帶，測(cè)試時(shí)需取水和注水。第三個(gè)缺點(diǎn)是受氣候干擾大，風(fēng)使測(cè)試數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；溫差大改變了水的密度，影響精度。大

9、，風(fēng)使測(cè)試數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；溫差大改變了水的密度，影響精度。沉降測(cè)試方法的比較l水平測(cè)斜儀水平測(cè)斜儀 與水壓式剖面沉降儀相似，水平測(cè)斜儀也由沉降管和二次測(cè)試儀與水壓式剖面沉降儀相似，水平測(cè)斜儀也由沉降管和二次測(cè)試儀器組成。不同的是水平測(cè)斜儀無(wú)需注水系統(tǒng)，其沉降管是特制的器組成。不同的是水平測(cè)斜儀無(wú)需注水系統(tǒng)，其沉降管是特制的pvc管。工作原理見(jiàn)圖管。工作原理見(jiàn)圖3.沉降管沉降管記錄儀記錄儀探頭探頭電纜電纜沉降測(cè)試方法的比較l水平測(cè)斜儀水平測(cè)斜儀 探頭內(nèi)的主要元件是伺服加速度傳感器。由于地基沉降，探頭內(nèi)的主要元件是伺服加速度傳感器。由于地基沉降，探頭處于傾斜方向，通過(guò)重力加速度在敏感水平軸上的投影，探

10、頭處于傾斜方向，通過(guò)重力加速度在敏感水平軸上的投影，可精確測(cè)量探頭的傾角，再根據(jù)探頭長(zhǎng)度得到探頭兩端的高可精確測(cè)量探頭的傾角，再根據(jù)探頭長(zhǎng)度得到探頭兩端的高程差，從而得到沉降值。其優(yōu)點(diǎn)：程差，從而得到沉降值。其優(yōu)點(diǎn)：1）精度高。每次讀數(shù)的誤）精度高。每次讀數(shù)的誤差小于差小于0.1mm，36米長(zhǎng)剖面測(cè)試的累計(jì)誤差小于米長(zhǎng)剖面測(cè)試的累計(jì)誤差小于2mm。2）操作方便。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)可由一個(gè)人攜帶，移動(dòng)非常方便。操作方便。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)可由一個(gè)人攜帶，移動(dòng)非常方便。測(cè)試操作僅需兩個(gè)人即可，一個(gè)人記錄，一個(gè)人拉線(xiàn)。測(cè)試操作僅需兩個(gè)人即可，一個(gè)人記錄，一個(gè)人拉線(xiàn)。3）可）可得到整個(gè)剖面的沉降曲線(xiàn)，測(cè)點(diǎn)間距最小

11、為得到整個(gè)剖面的沉降曲線(xiàn)，測(cè)點(diǎn)間距最小為0.5m。4）對(duì)填對(duì)填土施工無(wú)干擾。土施工無(wú)干擾。5）不受氣候影響。二次儀器一次性投資約二）不受氣候影響。二次儀器一次性投資約二萬(wàn)元。水平測(cè)斜儀的不足主要是特制的萬(wàn)元。水平測(cè)斜儀的不足主要是特制的pvc管造價(jià)比較高，管造價(jià)比較高，每米每米25元左右，約為普通元左右，約為普通pvc管的四倍。管的四倍。水平測(cè)斜儀的測(cè)試原理ii-1圖1 水平測(cè)斜儀原理圖=isin101gkkuout（1）sin102gkkuout（2）) 3(sin2121gkuuoutoutsin i/l（4）) 5 (2/ )(121gkuulioutout)6(i水平測(cè)斜儀測(cè)試要點(diǎn)l將

12、特制將特制pvc管埋設(shè)在被測(cè)位置，導(dǎo)槽方向?qū)?zhǔn)管埋設(shè)在被測(cè)位置，導(dǎo)槽方向?qū)?zhǔn)鉛垂方向。鉛垂方向。l用普通繩索將探頭及電纜拉至沉降管的起始端，用普通繩索將探頭及電纜拉至沉降管的起始端，然后拉導(dǎo)線(xiàn)，每然后拉導(dǎo)線(xiàn)，每0.5米刻度線(xiàn)處讀數(shù)一次，直至米刻度線(xiàn)處讀數(shù)一次，直至沉降管的終止端。然后將測(cè)斜儀掉轉(zhuǎn)沉降管的終止端。然后將測(cè)斜儀掉轉(zhuǎn)180度進(jìn)度進(jìn)行第二次測(cè)試，讀數(shù)。行第二次測(cè)試，讀數(shù)。l用水準(zhǔn)儀和現(xiàn)場(chǎng)的水準(zhǔn)基點(diǎn)抄平，得到沉降管用水準(zhǔn)儀和現(xiàn)場(chǎng)的水準(zhǔn)基點(diǎn)抄平，得到沉降管起始端的標(biāo)高，從而根據(jù)沉降差可得到各讀數(shù)起始端的標(biāo)高，從而根據(jù)沉降差可得到各讀數(shù)點(diǎn)的標(biāo)高。點(diǎn)的標(biāo)高。水平測(cè)斜儀測(cè)試要點(diǎn)l探頭內(nèi)部的主要部

13、件采用探頭內(nèi)部的主要部件采用“石英撓性伺服加速度計(jì)石英撓性伺服加速度計(jì)”屬精密儀器，在使用和運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)避免沖擊碰撞或?qū)倬軆x器，在使用和運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)避免沖擊碰撞或摔落，引起敏感元件損壞。摔落，引起敏感元件損壞。l探頭外殼采用不銹鋼制成，如果長(zhǎng)期在水中作業(yè)，應(yīng)探頭外殼采用不銹鋼制成，如果長(zhǎng)期在水中作業(yè)，應(yīng)在每次作業(yè)完成以后擦拭干凈，并用機(jī)油點(diǎn)到導(dǎo)輪或在每次作業(yè)完成以后擦拭干凈，并用機(jī)油點(diǎn)到導(dǎo)輪或容易生銹的職稱(chēng)彈簧上，避免因生銹而引起不靈活現(xiàn)容易生銹的職稱(chēng)彈簧上，避免因生銹而引起不靈活現(xiàn)象。象。l沉降管端頭可采用直徑沉降管端頭可采用直徑200mm長(zhǎng)長(zhǎng)1m的帶蓋鋼管保護(hù)，的帶蓋鋼管保護(hù)，平日用螺栓

14、將蓋封死，用土覆蓋，測(cè)量時(shí)將蓋打開(kāi)即平日用螺栓將蓋封死，用土覆蓋，測(cè)量時(shí)將蓋打開(kāi)即可，這樣能很好地避免人為破壞。可，這樣能很好地避免人為破壞。水平測(cè)斜儀應(yīng)用實(shí)例室內(nèi)標(biāo)定沉降管室外標(biāo)定水平測(cè)斜儀應(yīng)用實(shí)例室內(nèi)標(biāo)定水平測(cè)斜儀應(yīng)用實(shí)例4.254.34.354.44.454.54.554.64.654.74.750510152025303540測(cè) 點(diǎn) 位 置 （ m）路基標(biāo)高（m）高 程 9月 27日高 程 9月 30日高 程 10月 2日高 程 10月 5日高 程 10月 16日高 程 10月 18日高 程 10月 29日高 程 11月 1日高 程 12月 6日?qǐng)D15 dk274+800斷面高程變化圖水平測(cè)斜儀應(yīng)用實(shí)例4.34.354.44.454.54.554.64.654.74.750510152025303540測(cè)點(diǎn)位置（m）路基斷面高程（m）高程（7月12日）高程（7月13日）高程（7月28日）高程（8月4日）高程（8月12日）高程（9月30日）高程（10月2日）高程（10月5日）高程(10月23日)高程（10月29日）高程（11月3日）高程