測斜儀在防波堤變形監(jiān)測中的應(yīng)用

高寶寶　宋久偉

摘 要：本文簡述了測斜儀的工作原理與測斜管埋設(shè)技術(shù)，并以某工程為例，以所獲得的監(jiān)測結(jié)果為基礎(chǔ)就發(fā)生位移的主要影響因素與需要制定的預(yù)防措施進行了深入分析，希望能夠為同行業(yè)工作者提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：測斜儀;防波堤變形;監(jiān)測;應(yīng)用

中圖分類號：U656.2 文獻標識碼：A

0 引言

防波堤由于其結(jié)構(gòu)的特殊性使得其極容易在具有巖土特性不均勻與地質(zhì)構(gòu)造復雜特征的地質(zhì)條件下，受到各類自然因素與不確定因素的影響，繼而導致其最終建設(shè)結(jié)構(gòu)無法保證其使用的穩(wěn)定性。而選擇測斜監(jiān)測方法能夠確保對深度土體變形大小與方向等數(shù)據(jù)的獲取完整性與有效性，且能夠通過數(shù)據(jù)分析準確掌握位移的變化規(guī)律，并繪制成曲線圖，為防波堤施工以及其實際運行環(huán)節(jié)提供完整的監(jiān)測信息。

1 測斜儀工作原理

測斜儀簡單來說就是能夠充分反映結(jié)構(gòu)或土層任意一部位傾斜度的工具，本文以活動式測斜管為例簡要闡述測斜儀的基本工作原理。

2 測斜管的主要埋設(shè)技術(shù)

首先需要嚴格遵循監(jiān)測的有關(guān)要求對鉆孔的具體位置予以確定，鉆孔的主要工具為鉆機，需要確保其形成孔的垂直偏差在±2°以內(nèi)。鉆孔過程應(yīng)確保其鉆入質(zhì)巖層或硬土層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的50～100厘米左右，該環(huán)節(jié)以低端條件下無水平位移為基準;其次是在測斜管連接環(huán)節(jié)，一般采取逐根連接方法，且需要在各測斜管之間的連接處做密封處理，以確保各個測斜管之間的凹槽的對應(yīng)準確性。在測斜管的底部應(yīng)用封蓋密封，實際安裝過程中需要保證用力的均勻性以避免出現(xiàn)測斜管扭曲現(xiàn)象，確保安裝效果符合建設(shè)預(yù)期;在測斜管埋設(shè)任務(wù)完畢后，確保其滿足設(shè)計深度要求即可選擇應(yīng)用中粗砂做回填處理，在鉆孔回填的過程中需要保證其回填的密實性以保證所獲得觀測數(shù)據(jù)的準確性。

3 測試技術(shù)

在實際測量環(huán)節(jié)需要首先將測斜儀的探頭插入到測斜管內(nèi)部，直至使得其滾輪在兩道槽中卡住并保持緩慢的下降至孔底，需要遵循自下而上的順序每隔0.5米對導槽進行測量，以確保所獲得結(jié)果數(shù)據(jù)的準確性與應(yīng)用可靠性。每一道測量步驟均需要保證其時間延遲[1]。為維持讀數(shù)系統(tǒng)以及其周圍測試溫度等條件的平穩(wěn)性提供完備條件;在測量完畢后需要首先將其探頭旋轉(zhuǎn)180度后插入至另一對導槽內(nèi)部，測量方法同上。兩側(cè)測量需要確保其中的各個測點保持在同一位置，兩次測量的誤差應(yīng)在10%以內(nèi)。

4 工程實例

4.1 工程簡述

此工程的垂吹填量為5 000萬方，在吹填區(qū)與取泥區(qū)的位置設(shè)置防波堤已達到隔斷效果。所修建的防波堤的長度為9公里，在其外側(cè)挖泥船所設(shè)置的設(shè)計標高為-15米，整個防波堤的地基主要以淤泥質(zhì)粘土為主。伴隨整個防波堤的堤身側(cè)向壓力的提升，為確保防波堤應(yīng)用結(jié)構(gòu)的安全性，需要對地基水平位移情況予以充分掌握，且需要保證監(jiān)測的實時性與數(shù)據(jù)的分析及時性。

4.2 監(jiān)測結(jié)果

以各個階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，所繪制出的累計位移-深度以及位移量變化的曲線圖如圖1、圖2所示。實際的施工過程需要嚴格遵循監(jiān)測數(shù)據(jù)的有關(guān)要求，以監(jiān)測數(shù)據(jù)作為施工進度與施工操作的指導基礎(chǔ)進而降低施工事故的發(fā)生風險。

從圖1中的內(nèi)容可知在其測斜管的底部處的土體具有密實性與孔隙率小的特征，由于其力學性質(zhì)整體較為穩(wěn)定使得其發(fā)生土體變形的概率較低。伴隨吹填工程荷載的逐步增加，其上層的土體結(jié)構(gòu)主要以淤泥層為主，因此其力學性質(zhì)較差使得其極易出現(xiàn)測斜管向外傾斜以至于出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形現(xiàn)象。

從圖中數(shù)據(jù)可知，5月9日的位移量為10.5毫米，由于其大大超出了警戒值，需要對其做現(xiàn)場勘查處理，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)此種現(xiàn)象的主要原因為在監(jiān)測點附近架設(shè)了挖泥船排泥管口，這使得在加載速度過快的情況下導致圍堰的位移量短時間內(nèi)突然增大。在暫緩施工后發(fā)現(xiàn)該位置的圍堰位移量逐漸趨向于正常狀態(tài)，因此隨后三艘挖泥船隨即恢復正常施工，但在監(jiān)測點的數(shù)據(jù)位移曲線上發(fā)現(xiàn)當天的位移量達到了5.9毫米，因此在對排泥管口位置做科學調(diào)整后安排專業(yè)的檢測人員加大了監(jiān)測力度，圖中數(shù)據(jù)能夠看出在調(diào)整管口位置后位移量逐漸趨向于正常狀態(tài)。

4.3 產(chǎn)生位移的主要原因及其預(yù)防措施

4.3.1 位移影響因素的深入分析

在淤泥軟土層厚度較大與軟土層殘留較厚的條件下，防波堤的應(yīng)用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性將受到極為嚴重的不良影響。在導濾層受損嚴重的條件下抗?jié)B能力也隨即降低，從而產(chǎn)生水陸貫通現(xiàn)象以至于出現(xiàn)了流土與管涌的位移情況;實際的吹填施工過程中由于吹泥管管口的位置設(shè)置不合理也將會增大防波堤的吹填加載速率，進而增大位移現(xiàn)象的發(fā)生風險[2];若有絞吸式挖泥船的應(yīng)用需要，在沒有嚴格遵循邊坡施工要求的情況下使得排泥管口距離實際的施工區(qū)域的位置過近，也將導致出現(xiàn)防波堤位移現(xiàn)象。

4.3.2 預(yù)防措施

第一是應(yīng)在實際的吹填施工過程中嚴格遵循吹填進度的相關(guān)要求，確保導濾層修復的合理性，進一步降低大面積流阻現(xiàn)象的發(fā)生風險;第二是應(yīng)確保吹泥管管口位置的設(shè)置合理性，從而避免出現(xiàn)集中吹泥現(xiàn)象;第三是若有絞吸式挖泥船的應(yīng)用需要，邊坡施工狀態(tài)下應(yīng)確保邊坡坡比的選擇合理性，且需要采取分層施工的方式，嚴格遵循潮漲潮落的規(guī)律;第四是保證監(jiān)測頻率的安排合理性，推進邊坡施工進度時需要對防波堤做加密觀測處理，且需要派專人進行巡視以保證防波堤的運行安全性;第五是針對位移速率已經(jīng)超出警戒值的區(qū)域，應(yīng)及時采取排泥管線延伸或變化管口位置等措施。

4.4 測斜儀應(yīng)用誤差分析

測斜管埋設(shè)過程中受不確定因素影響極容易導致測斜管方向無法保證其與堤身軸線的垂直效果，進而導致無法確保最終所獲取到的監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性;若吹填施工過程中加載速度過快，在土層回填力出現(xiàn)差異的情況下將使得測斜管整體呈現(xiàn)弓字型，變形無法同步以至于大大縮減了監(jiān)測點位移量;如果測斜管底部與地表處的溫度差異較大，或是在沒有保證測頭穩(wěn)定的條件下即推進測量進度，也將影響到最終的讀數(shù)準確性。

5 結(jié)束語

綜上所述，防波堤變形監(jiān)測過程中測斜儀的應(yīng)用具有極為重要的應(yīng)用作用，作為監(jiān)測人員應(yīng)充分利用位移變化曲線圖分析不同階段的圖層位移變化規(guī)律，進而降低安全事故的發(fā)生風險，為順利展開工程施工項目奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]郭超，張秀勇.山東東營港北區(qū)防波堤水平位移分析[J].港工技術(shù)，2020，57（04）：46-50.

[2]厲澤逸，劉均衛(wèi).長周期波大輸沙量條件下防波堤設(shè)計[J].中國水運（下半月），2020，20（11）：93-94+113.