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。

㈠ 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内发生相对滑移，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 钻孔直径型号 JMDL-4710A JMDL-4720A JMDL-4730A JMDL-4740A 量程 100mm 200mm 300mm 400mm 分辨率 0.01mm 0.05mm -20℃~80℃ 0.05mm 0.1mm 数据采集 序号 1 2 采集方式 人工采集 自动化采集 所需设备 通用读数仪(JMZX-3001) 直接挂接系统进行自动化数据采集 25 25 110 110 温度范围 直径/mm /mm 25 25 110 110 (3)单点沉降计安装方法及步骤

①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φ90mm-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 φ110PVC 套管进行护壁。套管埋入深度应大于缩孔或塌孔部位深度。

②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内（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，直至锚头下放到孔底。根据下放至孔内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。

③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、安装至孔内且锚头至基岩。

④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:水泥=1:1），孔底浆层深度为 1-2 米。

⑤灌沙：单点沉降计安装好，待水泥浆沉淀 2 小时后，往孔内灌沙回填，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内而影响路基结构），法兰沉降盘上部可用中粗沙回填至地基面。

⑥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 φ20PVC 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基，有条件的可引入自动采集箱内，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

㈡ 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设于土体内。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：0～100% 单位：%（m3/m3） 遥测距离：<1000m 温度范围：-20℃～80℃

精度：0～50%（m3/m3）范围内为±2%（m3/m3） 测量参数：土壤容积含水量

测量区域：90%的影响在以中央探针为中心，直径 3cm、高 7cm 的圆柱体内。 (3)土壤湿度计安装方法及步骤

①土壤温湿度计安装前检验：首先，仔细阅读土壤温湿度计与测试仪说明书，了解土壤温湿度计具体参数，熟悉测试仪使用操作；再将土壤温湿度计与测试仪连接，按测试仪“开/关”键开机进行测量，检测土壤温湿度计是否工作正常；检查安装杆、安装杆等径接头、安装套筒是否齐全。检查传感器数量及导线长度是否正确。以确定传感器在运输过程中是否损坏或丢失。

②安装时间确定：一般原地面上部填筑垫层 300mm 以上，清理好场地后，选择无雨、雪天气进行钻孔预埋安装。