線法監(jiān)測(cè)新技術(shù)在基坑變形監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

曹平華 張育鎧 葉筱華

(江西有色地質(zhì)勘查五隊(duì)，江西 九江 332000)

線法監(jiān)測(cè)新技術(shù)在基坑變形監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

曹平華 張育鎧 葉筱華

(江西有色地質(zhì)勘查五隊(duì)，江西 九江 332000)

針對(duì)傳統(tǒng)的基坑監(jiān)測(cè)方法只能監(jiān)測(cè)基坑外圍表面變形情況，且數(shù)據(jù)的精度不高等問題。介紹了一種新的基坑監(jiān)測(cè)方法，通過理論與工程實(shí)例相結(jié)合的方式，闡明了線法監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)、可靠性和先進(jìn)性。

基坑，線法監(jiān)測(cè)，應(yīng)變，水平位移

隨著國(guó)家建設(shè)的高速發(fā)展，各單體建筑規(guī)模的不斷增大，地下建筑的增多，一般都伴隨基坑的大開挖，為了保證基坑及人身財(cái)產(chǎn)的安全，需要對(duì)基坑進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，特別是一些地質(zhì)條件較差，而開挖深度較大的基坑，更是要及時(shí)了解基坑邊坡的發(fā)展趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)的通常做法是采用傾斜計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是，這種方法存在一定的局限性，精度也較低。為了解決以上難題，瑞士聯(lián)邦蘇黎世科技大學(xué)巖石及隧道工程系K.Kovari教授等于20世紀(jì)80年代提出了一全新的理論及方法——線法監(jiān)測(cè)，并研制出了相應(yīng)的儀器[1]。

1 基本原理

圖1中，a,b分別為一條細(xì)長(zhǎng)型樁、地下連續(xù)墻或大壩構(gòu)件中的兩條測(cè)線，假設(shè)可分為n段，在平面問題的前題下，當(dāng)測(cè)定了兩條測(cè)線上任意一段的軸向應(yīng)變分布后，即可算出整個(gè)構(gòu)件的變形軸[1]，如圖1所示。

根據(jù)圖1，可以得知：

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，瑞士蘇黎世科技大學(xué)設(shè)計(jì)了一測(cè)量?jī)x——滑動(dòng)測(cè)微計(jì)，其工作原理如下：

先在需測(cè)量的構(gòu)件中預(yù)埋一條或幾條測(cè)管(即測(cè)線)，測(cè)管中每隔1 m安裝一個(gè)錐形測(cè)環(huán)，如圖2所示。探頭的長(zhǎng)度為1 m±0.65 cm，測(cè)量時(shí)用力順著探頭方向拉電纜，拉動(dòng)探頭，此時(shí)探頭下部卡在下部測(cè)環(huán)上，探頭拉伸部位拉伸，直至探頭上部卡在上面的測(cè)環(huán)上，儀器記錄此時(shí)探頭的絕對(duì)長(zhǎng)度，即為兩測(cè)環(huán)之間的長(zhǎng)度，在測(cè)試時(shí)，當(dāng)構(gòu)件受到外部作用力，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，只要反復(fù)測(cè)得這一位置的長(zhǎng)度，其差值即為這1 m構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)變[2]。

在基坑監(jiān)測(cè)的實(shí)際工作中，一般是在基坑支護(hù)樁中預(yù)先埋設(shè)兩根測(cè)管，要求測(cè)管的長(zhǎng)度與支護(hù)樁的長(zhǎng)度基本相等，兩管分居于樁的兩側(cè)，兩管和樁的中心線平行，且其連線方向與基坑邊界線垂直，如圖3所示。基坑監(jiān)測(cè)期間，按規(guī)定要求每隔一段時(shí)間測(cè)試兩測(cè)管各單位長(zhǎng)度段內(nèi)的應(yīng)變，即為支護(hù)樁發(fā)生的應(yīng)變，再根據(jù)上述理論可算出支護(hù)樁不同位置的水平位移，即基坑土體水平位移的發(fā)展情況[3，4]。

2 工程實(shí)例

華東地區(qū)某大廈，其基礎(chǔ)采用深開挖，基坑周圍用雙排樁作支護(hù)，為了保證基坑的安全，需要定期對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，了解支護(hù)樁的水平位移情況，實(shí)際工作應(yīng)用此方法對(duì)其部分樁進(jìn)行了應(yīng)變測(cè)試?，F(xiàn)就其中1根支護(hù)樁的測(cè)試情況簡(jiǎn)述如下：

1)工程概況：本基坑為大廈的地下停車場(chǎng)，開挖深度為7.30 m。場(chǎng)地地層自上而下依次為：建筑垃圾、砂、粘土、風(fēng)化巖，采用混凝土樁作基坑支護(hù)。在混凝土樁達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后，基坑分四次開挖直至設(shè)計(jì)深度；

2)支護(hù)樁概況：鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，入土樁長(zhǎng)14.6 m，樁徑1.0 mm，樁間距2.5 m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，采用的成孔工藝為鉆孔泥漿護(hù)壁泵吸反循環(huán)；

3)監(jiān)測(cè)要求：本基坑規(guī)模較大，開挖較深，且周邊多為重要建筑，按照設(shè)計(jì)要求，此支護(hù)樁的水平位移最大允許絕對(duì)值為20 mm，預(yù)警值為10 mm；

4)測(cè)試分析：在基坑開挖前測(cè)試初讀數(shù)，以后在基坑開挖過程中和開挖到底后，進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試，即監(jiān)測(cè)支護(hù)樁頂部的水平位移情況。測(cè)試時(shí)只需每隔一定的時(shí)間測(cè)讀兩錐形測(cè)環(huán)間的距離，其值和初讀數(shù)的差值即為應(yīng)變，一般測(cè)試時(shí)間分布為開始時(shí)間間隔較短，隨著時(shí)間的推移，測(cè)試的間隔可適當(dāng)拉長(zhǎng)。

根據(jù)測(cè)試的樁身每米的應(yīng)變量，按照上述理論計(jì)算方法可計(jì)算出樁身水平分段位移值，用其數(shù)值繪制成圖，如圖4所示，即為樁身每米自身應(yīng)變?cè)斐傻乃轿灰魄闆r。因樁作為一整體，其下部位移一定會(huì)影響到上部樁身的位移，而且，越靠上部受到的影響越大，即樁身位移的頂部放大功效，需要將各位移進(jìn)行疊加，計(jì)算出樁身各段實(shí)際發(fā)生的位移。如圖5所示為樁身累計(jì)水平位移，也就是作為基坑支護(hù)的樁，在一側(cè)土體的壓力下，隨著時(shí)間的推移，樁身各部位的水平位移變化情況，其頂部最大值，是樁頂相對(duì)于樁底的最大位移值，如果樁底較深，其底部無水平位移，樁頂位移值也是土體的水平位移值。

3 分析及評(píng)價(jià)

對(duì)基坑的監(jiān)測(cè)，相對(duì)于傾斜計(jì)而言，線法監(jiān)測(cè)原理及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀有明顯的優(yōu)勢(shì)，它不僅可以了解頂部土體的水平位移情況，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到各個(gè)不同深部土體的水平位移情況，其測(cè)試的精度比傳統(tǒng)方法高一個(gè)數(shù)量級(jí)，可達(dá)1×10-5。此方法不僅可用于基坑的監(jiān)測(cè)，也可用于水壩監(jiān)測(cè)、滑坡體的監(jiān)測(cè)等方面，還可適用于任何方向的鉆孔中。推廣開來，線法監(jiān)測(cè)理論，還可用于靜載荷試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)變測(cè)試，用來計(jì)算靜載試驗(yàn)時(shí)樁身各部位的軸向力、摩阻力的分布。在濕陷性黃土地區(qū)，它可以用來測(cè)定負(fù)摩阻的發(fā)展規(guī)律。

4 結(jié)語

線法監(jiān)測(cè)是國(guó)際上近年來迅速發(fā)展的一門新技術(shù)，在我國(guó)也有了一定的應(yīng)用。通過以上的工程實(shí)例可表明，線法監(jiān)測(cè)是一種先進(jìn)的、可靠的巖土監(jiān)測(cè)方法，比傳統(tǒng)應(yīng)變或位移的監(jiān)測(cè)方法更可靠、更科學(xué)，得到的數(shù)據(jù)也更詳細(xì)，而且運(yùn)用范圍也更廣闊，是一種值得推廣的巖土測(cè)試新技術(shù)。

[1] 李光煜，黃 粵.巖土工程應(yīng)變監(jiān)測(cè)中的線法原理及便攜式系列儀器(一)[J].巖土工程界,2000(1)：34-36.

[2] 曹平華.基樁應(yīng)變監(jiān)測(cè)中的線法監(jiān)測(cè)原理及運(yùn)用[J].物探與化探,2006(1)：17-19.

[3] 李光煜.國(guó)外巖體變形測(cè)量技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1982,1(1)：3.

[4] 李光煜，黃 粵.巖土工程應(yīng)變監(jiān)測(cè)中的線法原理及便攜式系列儀器[J].歐美大地資料,2000(1)：57-58.

Applicationofthenewtechniqueoflinearmonitorinindeformationmonitoringoffoundationpit

CaoPinghuaZhangYukaiYeXiaohua

(No.5GeologicalTeamofJiangxiNonferrousMetalsGeologicalExploration,Jiujiang332000,China)

The traditional method of foundation pit monitoring can only detect the deformation of the outer surface of the foundation pit, and the accuracy of the data is not high. This paper introduces a new technique for monitoring foundation pit. Through the combination of theory and engineering examples, illustrates the characteristics, reliability and advancement of the line method monitoring.

foundation pit, linear monitorin, strain, horizontal displacement

1009-6825(2017)23-0066-03

2017-06-04

曹平華(1975- )，男，高級(jí)工程師

TU433

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