路基监测仪器埋设.docx

1、路基监测仪器埋设路基变形监测1 测点布置依托 公路K + K + 段黄土路基，选取高填方、挖方和半挖半填典型断面进行现场试验，制定了详细的现场试验监测方案。主要监测指标包括黄土路基路面不同区域土压力、沉降、湿度、侧向变形等。现场试验断面布置如图1(其他断面类似)。图1 现场试验断面布置图2 监测仪器的选择1.2.2.3 监测仪器的选择本项目选择四种传感器：单点沉降计、土压力盒、土壤湿度计和测斜仪，分别对沉降量、土压力、土壤含水量、侧向位移进行监测。 单点沉降计(1)单点沉降计工作原理单点沉降计由位移计、锚头、法兰沉降盘、测杆等部件组成。如图2。适用于测量锚头与沉降盘之间土体的变形位移，可进行长

2、期监测和自动化测量。单点沉降计的锚头设置在相对不动点（一般是设置在基岩处），法兰沉降盘则设置在需要监测高程处。当地基下沉时，沉降盘与地基同步下沉，使传感器的活动导磁体在其磁通感应线圈发生相对滑移，通过读数仪测出位移量，实现沉降观测目的。 图2 单点位移计(2)单点沉降计相关技术参数表1 单点沉降计的主要技术指标型号量程分辨率温度围直径/mm钻孔直径/mmJMDL-4710A100mm0.01mm-208025110JMDL-4720A200mm0.05mm25110JMDL-4730A300mm0.05mm25110JMDL-4740A400mm0.1mm25110数据采集序号采集方式所需设备

3、1人工采集通用读数仪(JMZX-3001)2自动化采集直接挂接系统进行自动化数据采集(3)单点沉降计安装方法及步骤钻孔：在观测点位置进行准确测量放样后即可进行钻孔，孔径大小以90mm-110mm 为宜，并测量钻孔是否垂直。钻孔深度穿过软土层、大于地基压缩层厚度，直至基岩且应入岩 500mm。应无缩孔、塌孔现象。若发生缩孔或塌孔时，则应立即采用 110PVC 套管进行护壁。套管埋入深度应大于缩孔或塌孔部位深度。探孔：首先用等径接头连接好锚头与测杆，将接好锚头的测杆缓慢放入已钻好的钻孔（锚头朝下，测杆朝上）。待测杆顶部离孔口高约 200mm 时停住，且用等径接头加长测杆，再往下放置，直至锚头下放到

4、孔底。根据下放至孔测杆长度确定孔的实际深度。在进行探孔时要保证孔底无沉碴、淤泥等，保证单点沉降计的锚头与基岩直接接触。安装：为了更好的保护单点沉降计主体，要求法兰沉降盘应安装与地基基础面以下 10-20cm，因此在探孔、确定好孔深后，所需测杆总长应采用不同长度的测杆来配置。 其所需测杆总长=实际孔深1.4m（沉降计主体拉伸总长）（0.1-0.2）m。 在确定好所需测杆后，将锚头、测杆与沉降主体连接好、安装至孔且锚头至基岩。注浆：为了将锚头与基岩更好的锚固成为整体，必须用注浆方式将锚头固定。首先，将注浆管直插到孔底，把注浆管的另一端与地质钻水镑出水管相连接，用地质钻水镑进行注浆。水泥浆比例（水:

5、水泥=1:1），孔底浆层深度为 1-2 米。 灌沙：单点沉降计安装好，待水泥浆沉淀 2 小时后，往孔灌沙回填，以防止安装孔塌孔而影响测试数据。灌沙时应缓慢灌注，以防孔被堵塞，在灌沙的同时用 2m 长的竹竿或钢管将沙稍微夯实，使灌沙至法兰沉降盘以下 10cm 处，再用混凝土填实至法兰沉降盘（防止施工后期雨水渗入孔而影响路基结构），法兰沉降盘上部可用中粗沙回填至地基面。保护：单点沉降计及传输电缆的保护是安装后其成活率的关键所在，因此装好单点沉降计后，将传输电缆套上 20PVC 钢丝波纹管进行保护，钢丝波纹管首端应插入法兰沉降盘下，并挖深 300mm、宽 100mm 的布线槽，集中从观测箱一侧引出路

6、基，有条件的可引入自动采集箱，并注意使钢丝波纹管及导线适当松弛。布线槽用中粗沙回填至地基面，接头注意防水。单点沉降计安装示意图如图3所示。单点沉降计现场安装过程如图4所示。图3 单点位移计安装示意图(a)测杆埋设(b)测孔回填(c)数据采集图4 单点沉降计安装及采集 土壤湿度计(1)土壤湿度计原理通过测量土壤的介电常数，能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。标定方式采用比较法，测量与土壤本身的机理无关的土壤水分的体积百分比，土壤温湿度计将土壤含水量与温度结合为一体进行测量，可进行长期监测和自动化测量。其安装采用于路基、边坡、待测土壤成型后再钻孔埋入的方式和预埋方式，即在观测处将土壤温湿度计埋

7、设于土体。土壤温湿度计如图5。图5 土壤湿度计(2)土壤湿度计相关技术参数 量程：0100% 单位：%（m3/m3） 遥测距离：80 为宜，钻孔偏差应小于 1.5%。并无塌孔、缩孔现象存在，软土层应以泥浆护壁，钻孔至拟埋底部土壤温湿度计拟埋标高以上 0.2-0.3m 的深度。若有塌孔或缩孔较快现象，必须先下套管再进行钻孔。套管深度应大于缩孔或塌孔部位深度。 安装：先把将要装入钻孔底部的土壤温湿度计进行调零。并作好记录，存档。 A：将土壤温湿度计连接好测试仪进行测量。 B：调零，手工记录好土壤温湿度计编号、零点时温度。 C：用测试仪对整个安装过程进行监测。在整个安装过程中，土壤温湿度计埋设深度由

8、安装杆长度准确控制。首先将土壤温湿度计装上安装套筒，装好定位销、连接安装杆，将土壤温湿度计下放到钻孔中，待安装杆杆顶离孔口高约 200mm 时停住，用等径接头加长安装杆，再继续下放，直至土壤温湿度计安装到孔底，用人工或钻机缓慢加压安装杆顶部，将土壤温湿度计压至埋设深度，此时定位销脱落，再将安装杆退出钻孔。退出安装杆后，观察测试仪数据显示，确定土壤温湿度计安装后工作是否正常。记录好土壤温湿度计埋设深度、断面里程、测点编号、现场埋设安装人员、日期、天气。回填钻孔。直至该土壤温湿度计埋设完备。 保护：埋设安装好该断面土壤温湿度计后，将土壤温湿度计测试导线集中套上PVC 钢丝软管进行保护，并挖槽将 P

9、VC 钢丝软管从一侧引出路基，制作好相应标示牌，插在土壤温湿度计导线布置部位，以作标示。并安排专职人员负责看管，以防土壤温湿度计导线因施工或自然因素而破坏。土壤温湿度计安装示意图如图6所示。 图6 土壤湿度计安装示意图土壤温湿度计现场安装过程如图7所示。(a)浅层埋设(b)深层埋设图7 土壤温湿度计安装及采集 测斜仪(1)测斜仪原理测斜管通常安装在穿过不稳定土层至下部稳定地层的垂直钻孔。使用数字垂直活动测斜仪探头，控制电缆，滑轮装置和读数仪来观测测斜管的变形。第一次观测可以建立起测斜管位移的初始断面。其后的观测会显示当地面发生运动时断面位移的变化。观测时，探头从测斜管底部向顶部移动，在半米间距

10、处暂停并进行测量倾斜工作。探头的倾斜度由两支受力平衡的伺服加速度计测量所得。一支加速度计测量测斜管凹槽纵向位置，即测斜仪探头上测轮所在平面的倾斜度。另一支加速度计测量垂直于测轮平面的倾斜度。倾斜度可以转换成侧向位移。对比当前与初始的观测数据，可以确定侧向偏移的变化量，显示出地层所发生的运动位移。绘制偏移的变化量可以得到一个高分辨率的位移断面图。此断面图有助于确定地面运动位移的大小，深度，方向和速率。本项目采用金码生产的JMQJ-7000倾角式测斜仪。图8 测斜仪(2)测斜仪技术参数测斜仪的相关技术参数如下表2。表2 测斜仪的主要技术指标品 名型 号量 程精 度灵敏度备注综合测斜仪JMQJ-70

11、000.1%0.01全能一表通测斜探头JMQJ-7140Y300.1%0.011、采用进口精密重力平衡伺服倾角传感器。2、全密封、高可靠设计。3、管测量剖面倾斜。数据采集序号采集方式所需设备1人工采集JMQJ-7000(3)测斜仪安装方法及步骤在选定部位钻孔，孔径以大于测斜导管最大外径40 mm为宜，钻孔的铅直度偏差不应大于正负1。孔深达无水平位移处，即应埋入硬土层或基岩中不少于1 m。接长管道时，应使导向槽严格对正，不得偏扭。将有底盖的测斜导管放入钻孔，用管接头将测斜导管连接，然后逐根边铆接、边封闭边下入孔，注意应使测斜导管的一对导槽向预计位移的主方向靠近。安装测斜管时应必须保证管清洁。导向

12、槽与欲测方位应用经纬仪严格对正。测斜导管与孔壁之间的空隙用粗砂回填。埋设完成后，应及时记录测斜孔编号、孔深、孔口高程、孔底高程、埋设位置、导槽方向等有关资料，并经一段时间稳定后，即可建立初值。测斜管测斜探头路基钻孔图9 测斜仪安装示意图测斜管现场安装过程如图10 所示。(a)测斜管埋设(b)测斜探头放置(c)数据采集图1-15 测斜管安装及采集 土压力盒(1)土压力盒原理图11 土压力盒当被测结构物土应力发生变化时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激励振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，

13、即可测出被测结构的压应力值。(2)土压力盒相关技术参数土压力盒的相关技术参数如下表3。 表3 土压力盒相关技术参数品名型号特点量程灵敏度备注土压力盒JMZX-50xxB基本型0.3MPa0.6MPa1MPa2MPa0.1Hz0.001MPa路基土体部应力的测量。JMZX-50xxBT编码温度型JMZX-50xxA智能记忆型JMZX-50xxAT智能温度型数据采集序号采集方式所需设备1人工采集通用读数仪(JMZX-3001)2自动化采集直接挂接系统进行自动化数据采集(3)土压力盒安装方法及步骤埋设前应先将把土压力盒置于与所测环境温度一致的环境中半个小时以上，再测定其初始频率，该数值应等于或接近该土压力计出厂标定表中的零点频率，记录该数值将其作为以后代入计算公式的数据。埋设时将土压力盒受力膜（承压膜）面朝向土体并与拟测压力方向垂直。监测垂直土压力时，应将土压力盒底部填入10 cm深中砂压实垫平，用水平尺控制将土压力盒安装水平。埋设过程中应有土压力膜保护措施。安装好土压力盒后，在其周围覆盖30 cm厚的中砂，压实。同断面土压力盒安装完成后，测试导线应套上PVC钢丝软管或蛇纹管进行保护，并集中从一侧引出路基。在土压力盒上填筑层较薄的情况下