深基坑樁體水平位移監(jiān)測(cè)方法及數(shù)據(jù)處理

徐 冰

中鐵二十二局集團(tuán)軌道工程有限公司 北京 100000

1 概述

基坑監(jiān)測(cè)以“防變形、防沉降、防垮塌、保安全”為工作重點(diǎn)，按照“方案優(yōu)化、組織合理、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、分析比較、及時(shí)反饋、定期總結(jié)”的指導(dǎo)思想進(jìn)行編制；基坑監(jiān)測(cè)方法的選擇方面嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)展情況，進(jìn)行全方位、全過(guò)程的監(jiān)控量測(cè)，通過(guò)及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，做到信息化施工，確?；臃€(wěn)定、安全。深基坑的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目通常包括基坑附近地表豎直沉降，基坑水位監(jiān)測(cè)，圍護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)及豎向位移監(jiān)測(cè)，支撐軸力監(jiān)測(cè)，圍護(hù)樁體水平位移監(jiān)測(cè)等等，每個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均有其各自的特點(diǎn)和意義，如果深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形出現(xiàn)預(yù)警，通常情況下需要結(jié)合各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)來(lái)綜合分析判斷，而其中樁體水平位移監(jiān)測(cè)則是直接反應(yīng)整個(gè)圍護(hù)樁向基坑內(nèi)或基坑外的變形數(shù)據(jù)，通常來(lái)說(shuō)往往最靈敏，最直觀。因此做好深基坑的樁體水平位移監(jiān)測(cè)工作與數(shù)據(jù)分析具有重要的意義，能及時(shí)制定針對(duì)性措施，為施工提供可靠的參考。

2 工程概況

蘭州軌道交通東方紅廣場(chǎng)項(xiàng)目，基坑總面積約2.5萬(wàn)m2（其中A區(qū)約為13976m2，C區(qū)約為5450m2），開(kāi)挖深度14.2m，基坑自身風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)。01標(biāo)段工程北鄰地鐵1號(hào)線東方紅廣場(chǎng)站，南側(cè)緊貼東方紅地下商業(yè)城（已建地下一層）及B、C區(qū)基坑，西側(cè)為蘭州體育館，東側(cè)為國(guó)芳百貨（地下1層，地上8層）及國(guó)芳百貨大廈（地下1層，地上42層）。01標(biāo)西側(cè)基坑范圍有一條南北走向DN400自來(lái)水管橫穿基坑，東端頭基坑范圍內(nèi)有一條國(guó)芳百貨東西走向DN200的消防水管在基坑內(nèi)，有一定風(fēng)險(xiǎn)，周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)，本基坑監(jiān)測(cè)等級(jí)為二級(jí)。

3 樁體水平位移測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

3.1 測(cè)點(diǎn)埋設(shè)原則

樁體水平位移測(cè)點(diǎn)是一條內(nèi)有卡槽的管道，通常為PVC材質(zhì)，測(cè)點(diǎn)布設(shè)的位置應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙所規(guī)定的位置來(lái)布設(shè)，01標(biāo)基坑樁體水平位移點(diǎn)布設(shè)17孔。但由于該項(xiàng)目A區(qū)北側(cè)基坑圍護(hù)利用原1號(hào)線東方紅廣場(chǎng)站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所以01標(biāo)北側(cè)無(wú)法進(jìn)行對(duì)樁體深層位移的監(jiān)測(cè)，實(shí)際01標(biāo)可監(jiān)測(cè)的數(shù)量為8孔。

3.2 測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及技術(shù)要求

（1）測(cè)斜管連接及安裝

測(cè)斜管的長(zhǎng)度應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度來(lái)確定，測(cè)斜管連接時(shí)接頭的密封工作是關(guān)鍵，為了最大限度的防止灌樁時(shí)水泥漿流入管內(nèi)，宜先在單節(jié)管段的接頭處刷涂玻璃膠或者密封膠，然后將接頭安裝到管上，用專用螺絲固定好接頭后最好再刷一遍密封膠與接縫處，最后用寬透明膠帶將整個(gè)接頭纏繞密封。接下來(lái)用鐵絲將測(cè)斜管綁扎固定到鋼筋籠上，管綁扎時(shí)應(yīng)調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對(duì)測(cè)槽垂直于測(cè)量面（即平行于位移方向，見(jiàn)圖2）；要保證管道順直，不能扭曲歪斜。將鋼筋籠吊起下入鉆孔的過(guò)程中，必須保證鋼筋籠不能過(guò)度彎曲，否則可能會(huì)造成測(cè)斜管的彎折，因此非?？简?yàn)吊車司機(jī)的水平。

本工程采用圍護(hù)樁施工工藝，連接并安裝到鋼筋籠上的測(cè)斜管見(jiàn)圖1。計(jì)劃埋設(shè)測(cè)斜管頂部高出樁頂1.3m，且在高出樁頂1m范圍內(nèi)外套100mm鋼管加以保護(hù)，確保在鑿出樁頭及冠梁施工過(guò)程中測(cè)斜管不被破壞。

圖1 測(cè)斜管綁扎圖

圖2 測(cè)斜管與基坑位置關(guān)系圖

4 觀測(cè)方法及數(shù)據(jù)采集

4.1 觀測(cè)儀器及方法

監(jiān)測(cè)儀器可采用市場(chǎng)上具備產(chǎn)品三證的測(cè)斜儀，監(jiān)測(cè)精度要求達(dá)到0.02mm/0.5m。

觀測(cè)方法如下：

①用模擬測(cè)頭檢查測(cè)斜管導(dǎo)槽；

②使測(cè)斜儀測(cè)讀器處于工作狀態(tài)，將測(cè)頭導(dǎo)輪插入測(cè)斜管導(dǎo)槽內(nèi)，緩慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿導(dǎo)槽全長(zhǎng)每隔0.5m讀一次數(shù)據(jù)，記錄測(cè)點(diǎn)深度和讀數(shù)。測(cè)量記錄完成后，將探頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)180度，再次插入導(dǎo)槽內(nèi)，再次測(cè)量，測(cè)點(diǎn)深度同第一次相同；

③每0.5m深度的正反測(cè)值的絕對(duì)值應(yīng)相同，當(dāng)數(shù)據(jù)不合格時(shí)應(yīng)重測(cè)。

4.2 觀測(cè)方法及數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求

（1）初始值測(cè)定

測(cè)斜管的初始值測(cè)定應(yīng)在正式監(jiān)測(cè)前一周內(nèi)完成，在兩到三天內(nèi)對(duì)同一測(cè)點(diǎn)進(jìn)行三次重復(fù)測(cè)量，若三次測(cè)量的數(shù)值很接近，證明測(cè)點(diǎn)完好，管內(nèi)卡槽銜接完好，沒(méi)有損壞，然后以三次測(cè)量的平均值作為初始值。

（2）觀測(cè)技術(shù)要求

探頭放入管底后應(yīng)等待三到五分鐘，以便探頭適應(yīng)管內(nèi)水溫。觀測(cè)時(shí)每0.5m一定要卡在測(cè)斜管口相同的位置，這是測(cè)斜監(jiān)測(cè)中保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的最關(guān)鍵步驟，每次記錄數(shù)據(jù)要等數(shù)值穩(wěn)定才能按下記錄按鍵，確保讀數(shù)準(zhǔn)確性。

5 數(shù)據(jù)處理及分析

5.1 測(cè)斜儀的原理

圖3 測(cè)斜儀原理圖

如圖3示，測(cè)斜儀按0.5m點(diǎn)距由下往上依次進(jìn)行讀數(shù)，即將測(cè)斜管分成了n個(gè)測(cè)段，每個(gè)測(cè)段的長(zhǎng)度li=500mm，在某一深度位置上所測(cè)得的兩對(duì)導(dǎo)輪（500mm）之間的傾角θi，通過(guò)計(jì)算可得到這一區(qū)段的變位△i。計(jì)算公式為：

某一深度的水平變位值δi可通過(guò)區(qū)段變位△i的累計(jì)得出，即：

則在進(jìn)行第j次測(cè)量時(shí)，所得的某一深度上相對(duì)前一次(j-1)測(cè)量時(shí)的位移值△xi即為：

相對(duì)初次測(cè)量時(shí)總的位移值為：

5.2 數(shù)據(jù)分析

計(jì)算時(shí)通常以管底為基準(zhǔn)點(diǎn)，由下而上累計(jì)計(jì)算某一深度的變位值δi，直至管頂，計(jì)算變位值δi總以向基坑側(cè)變位為正，反之為負(fù)。將在支護(hù)結(jié)構(gòu)中同一測(cè)斜管的不同深度處所測(cè)得的變位值δi，每一個(gè)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上連接起來(lái)，便可繪制出樁體的水平變位隨著深度變化的曲線，數(shù)據(jù)處理往往由測(cè)斜儀的數(shù)據(jù)處理軟件完成，以蘭州東方紅廣場(chǎng)01標(biāo)段基坑1號(hào)測(cè)斜孔為例，整理后的數(shù)據(jù)處理報(bào)表見(jiàn)圖4。

圖4 整理后的數(shù)據(jù)報(bào)表

從整理以后的報(bào)表可以詳細(xì)的看到圍護(hù)樁從基坑底到冠梁變形數(shù)據(jù)，在基坑監(jiān)測(cè)中，樁體水平位移測(cè)點(diǎn)通常與支撐軸力位于同一斷面上，而圍護(hù)樁向基坑內(nèi)的傾斜變化通常會(huì)引起支撐軸力的變化，因此樁體水平位移的數(shù)據(jù)變化往往與支撐軸力變化緊密相關(guān)，日常監(jiān)測(cè)中，往往將其兩項(xiàng)放在一起進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合分析，來(lái)判斷基坑的安全情況。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文從深基坑監(jiān)測(cè)中樁體水平位移監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)布設(shè)，觀測(cè)方法，數(shù)據(jù)處理分析等方面簡(jiǎn)單闡述了樁體水平位移在深基坑監(jiān)測(cè)中的重要作用，由于樁體水平位移數(shù)據(jù)的直觀性，因此做好測(cè)斜點(diǎn)位的埋設(shè)，嚴(yán)格按照規(guī)定的方法監(jiān)測(cè)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性，對(duì)深基坑的安全有著重要的意義。