1．前言
在巖土工程中常常需要運(yùn)用測(cè)斜儀來(lái)觀測(cè)構(gòu)筑物或者土體等的水平位移隨深度的變化。利用高精度的測(cè)斜儀能測(cè)出只有幾個(gè)毫米的水平位移。但是要達(dá)到理想的觀測(cè)精度，僅僅依靠高精度的測(cè)斜儀是不夠的，必須要做好相關(guān)的一系列工作。
2．埋設(shè)的測(cè)斜管的品質(zhì)必需要優(yōu)良
測(cè)斜管是預(yù)先埋置在待測(cè)體內(nèi)部，為測(cè)斜探頭測(cè)量提供通道的管件。它與待測(cè)體變形一致且同步；測(cè)得測(cè)斜管的水平位移，即為待測(cè)體的水平位移。為了達(dá)到良好的觀測(cè)效果，測(cè)斜管要滿足以下幾點(diǎn)要求：
2.1 管內(nèi)滑槽加工精度要高
加工精度高的測(cè)斜管的滑槽能夠與測(cè)斜探頭的滑輪配合密切，能保證觀測(cè)數(shù)據(jù)有良好的可重復(fù)性，從而使測(cè)量具有較高的精度。如果滑槽加工粗糙或者尺寸不標(biāo)準(zhǔn)，則測(cè)斜探頭滑輪會(huì)在滑槽內(nèi)晃動(dòng)，甚至脫槽，測(cè)斜儀的高精度的優(yōu)點(diǎn)就無(wú)法發(fā)揮。
2.2有足夠的徑向剛度和強(qiáng)度
測(cè)斜管有時(shí)要埋入地下幾十米深，而土體深處的圍壓是很大的，如果測(cè)斜管的剛度和強(qiáng)度不夠，則在土體圍壓的作用下測(cè)斜管會(huì)變形甚至破壞，從而使得測(cè)量無(wú)法繼續(xù)下去。
2.3要有足夠的軸向柔韌性
測(cè)斜管是要隨待測(cè)體同步變形的，待測(cè)體有多大變形則測(cè)斜管就要產(chǎn)生多大變形。在待測(cè)體會(huì)產(chǎn)生較大變形時(shí)，要求測(cè)斜管有足夠的柔韌性在大變形的情況下仍不至于折斷。在預(yù)計(jì)待測(cè)體可能會(huì)產(chǎn)生大變形的情況下，就要對(duì)測(cè)斜管的柔韌性給予足夠的重視。
2.4有足夠的耐久性
許多觀測(cè)項(xiàng)目都要求持續(xù)數(shù)年以上，而在多數(shù)情況下管頭都是處于露天狀態(tài)下。這就要求測(cè)斜管在觀測(cè)期間不至于因?yàn)轱L(fēng)吹、日曬、冰凍等外界因素的侵蝕而發(fā)生腐爛或者明顯變質(zhì)。
3．測(cè)斜管的埋設(shè)工作一定要到位
埋設(shè)測(cè)斜管有好幾個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響埋設(shè)質(zhì)量的好壞。
3.1回填務(wù)必要實(shí)
在待測(cè)體中鉆孔完畢后，將測(cè)斜管放入鉆孔中，需回填填料，使測(cè)斜管與待測(cè)體形成一個(gè)整體。這個(gè)回填過(guò)程一定要做好，即測(cè)斜管與鉆孔間的空隙一定要填實(shí)。
如果回填不實(shí)，會(huì)導(dǎo)致以下兩種不良后果：
(1)淺層回填不實(shí)會(huì)使得測(cè)斜管在任 何微小的外界振動(dòng)的干擾下發(fā)生震顫，從而使得測(cè)斜儀無(wú)法獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。筆者在實(shí)測(cè)過(guò)程中就遇到過(guò)這種情況：在離地面2～3米深處測(cè)斜儀的讀數(shù)一直跳個(gè)不停，而工點(diǎn)附近并無(wú)施工機(jī)械在作業(yè)，也無(wú)車(chē)輛行駛，將測(cè)頭放入較深處仍可得到穩(wěn)定的讀數(shù)。待挖開(kāi)地面后發(fā)現(xiàn)，地面以下2～3米處有一個(gè)較大的空間未被填實(shí)。經(jīng)填實(shí)后，測(cè)斜儀就得到了穩(wěn)定的讀數(shù)。
(2)深層回填不實(shí)會(huì)在觀測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生虛假位移。回填不實(shí)處的土體會(huì)在自重應(yīng)力的作用下，逐漸縮孔，直至鉆孔處的孔壁以外的土將測(cè)斜管包緊為止。但這種縮孔由于成孔時(shí)形狀不規(guī)則、土性不均勻等因素的影響，不會(huì)是完全對(duì)稱的，從而使得測(cè)斜管向縮孔弱的方向發(fā)生較多的位移。這個(gè)位移隨與待測(cè)方向的夾角的大小不同，而對(duì)待測(cè)體位移有不同程度的影響，如果與待測(cè)方向一致就會(huì)完全被計(jì)入土體的位移中去。實(shí)際上這僅僅是由于局部土體的變形引起，并不代表整個(gè)土體的變形，從而這個(gè)位移是虛假位移。
3.2測(cè)斜管滑槽方向應(yīng)盡量與待測(cè)方向保持一致
如果測(cè)斜管滑槽方向與待測(cè)方向一致，則所測(cè)得的位移即為待測(cè)位移。但是如果埋設(shè)測(cè)斜管時(shí)未能做到滑槽方向與待測(cè)方向一致時(shí)，則會(huì)使測(cè)得的位移與待測(cè)位移相差一個(gè)值。假設(shè)待測(cè)方向與滑槽方向相差角度為θ，而待測(cè)方向發(fā)生位移S，則實(shí)際測(cè)得的位移為S ×cosq，二者相差DS = (1-cosq)×S。當(dāng)θ=10。時(shí)， DS =(1-cos10o )×S = 0.015S 。即如果滑槽方向與待測(cè)方向相差10。，即使測(cè)量過(guò)程能做到絕對(duì)準(zhǔn)確，測(cè)量所得的位移與實(shí)際位移之間仍然相差1.5%。而實(shí)際上，因?yàn)闇y(cè)斜管直徑很小，滑槽方向不易看準(zhǔn)，在埋設(shè)過(guò)程中，僅憑肉眼觀察，角度超過(guò)10。是很容易的事。
筆者在實(shí)踐過(guò)程中摸索出一種切實(shí)可行而又有效的方法能夠解決這個(gè)問(wèn)題。
首先設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)門(mén)為確定滑槽方向使用的觀測(cè)標(biāo)，形狀和尺寸如圖１所示。
在進(jìn)行滑槽方向定位時(shí)，只要將觀測(cè)標(biāo)標(biāo)腳插入待測(cè)方向的兩個(gè)滑槽內(nèi)，將經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)線方向設(shè)定成與待測(cè)方向一致，調(diào)整測(cè)斜管的方向，使得透過(guò)經(jīng)緯儀看到觀測(cè)標(biāo)的兩個(gè)標(biāo)桿重合，此時(shí)滑槽方向即與待測(cè)方向是吻合的。
3.3接長(zhǎng)測(cè)斜管時(shí)要讓二管相連處縫隙盡可能小
測(cè)斜管通常是2m或者3m一根，運(yùn)至工地后，再通過(guò)接頭連接至所需長(zhǎng)度。如果測(cè)斜管連接處有縫隙，一則測(cè)斜探頭在測(cè)管中滑動(dòng)時(shí)，滑輪經(jīng)過(guò)縫隙處會(huì)跳動(dòng)，從而會(huì)給測(cè)斜探頭造成沖擊，影響測(cè)斜探頭內(nèi)部精密傳感器的使用壽命；另一方面，當(dāng)測(cè)量某點(diǎn)處的傾角，而滑輪所處位置又與縫隙很接近時(shí)，則有時(shí)滑輪最外側(cè)與測(cè)斜管接觸的點(diǎn)可能會(huì)落入縫隙內(nèi)，而有時(shí)又可能不落入其中，這樣就會(huì)給測(cè)得的數(shù)據(jù)帶來(lái)反復(fù)跳躍誤差。
要保證測(cè)斜管連結(jié)無(wú)縫，就要使得每根管端的管口平面與軸線相垂直，并且在連接時(shí)讓二相鄰管相互緊接。測(cè)斜管在出廠時(shí)都是由機(jī)械切口，一般都能夠保證管口平面與軸線垂直，只有在需要非標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度而必須手工截取管子時(shí)，要注意將管口平面鋸成與軸線相垂直，如果沒(méi)有機(jī)床加工的條件下，最好用銼將管口銼平。至于要讓相鄰管口緊接，只要在埋設(shè)施工過(guò)程中加以注意即可。
4．準(zhǔn)確確定測(cè)點(diǎn)的高程
用測(cè)斜儀測(cè)量水平位移的測(cè)點(diǎn)位置是通過(guò)測(cè)點(diǎn)與測(cè)斜管管口的距離來(lái)確定的。所以準(zhǔn)確確定測(cè)點(diǎn)高程就依賴于兩點(diǎn)：一是管口高程要準(zhǔn)確，二是測(cè)點(diǎn)到管口的距離要準(zhǔn)確。
4.1保證管口高程準(zhǔn)確
如果不能保證管口高程不發(fā)生變化，例如測(cè)斜管會(huì)隨地基發(fā)生沉降或者測(cè)斜管隨構(gòu)筑物不斷加高而需要隨之接長(zhǎng)或者測(cè)斜管在遭到破壞后修復(fù)，都要對(duì)管口高程隨時(shí)進(jìn)行測(cè)量以得到測(cè)斜管每次觀測(cè)時(shí)的管口高程。如果測(cè)斜管不需要不斷接長(zhǎng)，而且測(cè)斜管埋設(shè)深度又足夠大時(shí)，能保證測(cè)斜管不會(huì)隨地基的沉降發(fā)生沉降，建議在測(cè)斜管露出地面部分周?chē)錾媳Ｗo(hù)臺(tái)，盡量不讓測(cè)斜管發(fā)生折斷，這樣管口高程就可維持一個(gè)定數(shù)。
4.2保證測(cè)點(diǎn)與管口的距離準(zhǔn)確
測(cè)斜探頭是依靠?jī)?nèi)嵌細(xì)鋼絲繩的電纜與地面的讀數(shù)儀相連接的。電纜的作用有三個(gè)：一是在測(cè)斜探頭和地面讀數(shù)儀表間進(jìn)行信號(hào)傳輸，將測(cè)斜探頭測(cè)得的信號(hào)傳至讀數(shù)儀并反應(yīng)給觀測(cè)者；二是提拉測(cè)斜探頭在測(cè)斜管內(nèi)活動(dòng)；三是標(biāo)識(shí)測(cè)點(diǎn)與測(cè)斜管口的距離。電纜上一般每隔0.5m有一個(gè)用熱縮塑料圈做的標(biāo)志。觀測(cè)時(shí)，將標(biāo)志靠在管口的側(cè)壁上以確定觀測(cè)點(diǎn)距離管口的深度。但是由于塑料標(biāo)志很薄，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)發(fā)生摩損，甚至?xí)l(fā)生移位乃至破壞，使得標(biāo)識(shí)距離不準(zhǔn)確。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，筆者進(jìn)行了一個(gè)改進(jìn)：在每個(gè)塑料標(biāo)志外面再包一圈硬塑料，并且用管箍螺絲固定
在與塑料標(biāo)志同一位置。這樣一來(lái)，既可以保護(hù)塑料標(biāo)志不受磨損和移位，又可以在測(cè)量時(shí)將電纜“掛”在測(cè)斜管壁上，使得測(cè)點(diǎn)定位精確，而且測(cè)量人員也可節(jié)省體力。
要保證測(cè)點(diǎn)高程準(zhǔn)確還有一點(diǎn)需要注意，在測(cè)量與管底最近一點(diǎn)時(shí)，要確保測(cè)斜探頭已經(jīng)離開(kāi)管底。
5．對(duì)測(cè)斜儀要精心使用，精心養(yǎng)護(hù)
為了持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮測(cè)斜儀的高精度，需要做好測(cè)斜儀的養(yǎng)護(hù)工作。
5.1測(cè)斜儀是精密的觀測(cè)儀器，應(yīng)該避免劇烈沖擊；
5.2測(cè)斜探頭和電纜的連結(jié)務(wù)必要緊，以防測(cè)斜探頭內(nèi)部進(jìn)水；
5.3接口處的電纜線露頭應(yīng)保持清潔，防止進(jìn)土、落灰；
5.4測(cè)量完畢后，要做好探頭的清潔工作，要擦干凈附著在探頭上的泥水，尤其要注意測(cè)斜探頭的滑輪及其支撐結(jié)構(gòu)處的清潔工作。
6．結(jié)語(yǔ)
總之，選擇品質(zhì)優(yōu)良的測(cè)斜管，認(rèn)真、細(xì)致地埋設(shè)測(cè)斜管，準(zhǔn)確確定測(cè)斜管管口高程，對(duì)測(cè)斜儀電纜的距離標(biāo)志做一些改進(jìn)，在觀測(cè)過(guò)程中做好測(cè)斜儀的養(yǎng)護(hù)工作就可以保證用測(cè)斜儀觀測(cè)水平位移獲得良好的效果。
