許紅升 王 剛 任勝偉

深基坑工程變形監(jiān)測工作是實(shí)現(xiàn)工程信息化施工的手段，可以利用監(jiān)測到的信息指導(dǎo)基坑支護(hù)施工，及時對支護(hù)設(shè)計方案進(jìn)行合理化調(diào)整?；舆吰峦馏w水平位移監(jiān)測是變形監(jiān)測工作中的一項(xiàng)主要內(nèi)容，也是判斷基坑邊坡所處狀態(tài)的重要依據(jù)。鄭州市某深基坑工程，東西長88 m，南北寬85 m，設(shè)計開挖深度11.4 m。場地工程地質(zhì)條件較差，地下水埋深淺，周邊環(huán)境條件復(fù)雜，基坑施工過程中按規(guī)范和設(shè)計要求對基坑水平位移進(jìn)行監(jiān)測。

1 水平位移監(jiān)測點(diǎn)布置與監(jiān)測設(shè)備選型

本工程根據(jù)基坑特征和場地周邊環(huán)境情況，沿基坑四周設(shè)置8 個水平位移監(jiān)測點(diǎn)，分別是:CX-1，CX-2，CX-3，CX-4，CX-5，CX-6，CX-7，CX-8?？颖谕馏w水平位移監(jiān)測采用高精度測斜儀測定，測斜儀是一種可以精確測量不同深度處土層水平位移的工程測量儀器，測斜系統(tǒng)由測斜管、測斜探頭、數(shù)字式測讀儀三部分組成。測斜管在基坑支護(hù)水泥土樁施工過程中安放到預(yù)定深度(25 m)。測斜管內(nèi)有四條十字形對稱分布的凹型導(dǎo)槽，作為測斜探頭滑輪上下滑行軌道。測量時，使測斜探頭的導(dǎo)向滾輪卡在測斜管內(nèi)壁的導(dǎo)槽中，沿槽滾動將測斜探頭放入測斜管，并由引出的導(dǎo)線將測斜管的傾斜角或其水平投影值顯示在測讀儀上。不同時刻測得的某一深度處測斜管水平投影值的變化即為該點(diǎn)位置處土體的水平位移值。水平位移監(jiān)測點(diǎn)布置圖見圖1。

水平位移監(jiān)測采用加拿大Rocrest公司生產(chǎn)的RT-20MU型測斜儀，其儀器標(biāo)稱精度為±6 mm/25 m，探頭工作幅度為20°，探頭測量精度為 ±0.1 mm/0.5 m，測讀器顯示讀數(shù)至 ±0.01 mm。

2 測斜儀監(jiān)測工作原理

測斜儀的工作原理是通過擺錘受重力作用來測量測斜探頭軸線與鉛垂線之間傾角φ，進(jìn)而計算出不同深度位置各點(diǎn)的水平位移。從圖2測斜儀工作原理圖中可以看出，每測一段的水平投影可按下式計算:δi=L·sinθi。其中，δi為第 i測段的水平投影;L為每測段長度，實(shí)測中取定值1 000 mm;θi為第i測段的傾角。當(dāng)測斜管埋設(shè)足夠深時，管底處位移很小，可以認(rèn)為是不動點(diǎn)，從管底向上n個測段測出的水平投影總量為:

同一位置處不同時刻測得的水平投影量之差，即為該深度處土體的水平位移值。

圖1 水平位移監(jiān)測點(diǎn)布置圖

圖二測斜儀工作原理圖

3 測斜管安裝

測斜管由塑料(PVC)制成，每段長度4 m，管段之間由外包頭管連接，管內(nèi)對稱分布有四條十字形凹槽，管徑90 mm，是測斜過程中探頭的上下通道。

1)按照工程設(shè)計的測斜位置點(diǎn)見圖1，共8組，根據(jù)工程條件，確定測斜管深度23 m，即假定自然地坪以下23 m處土體側(cè)向位移為零。

2)將測斜管底部裝上底蓋，逐節(jié)組裝，灌滿清水，以減小孔中水的浮力，并放入鉆孔內(nèi)。安裝測斜管時，隨時檢查其內(nèi)部的一對導(dǎo)槽，使其始終與坑壁垂直或平行，避免測斜管的縱向旋轉(zhuǎn)。在管節(jié)連接時必須將上下管節(jié)的滑槽嚴(yán)格對準(zhǔn)，避免導(dǎo)槽不通暢，損傷探頭。

3)測斜管安裝完畢后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈，將測頭模型放入測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，以檢查導(dǎo)槽是否通暢無阻(尤其是測斜管接頭位置)，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測斜儀的探頭十分昂貴，在為確認(rèn)測斜管導(dǎo)槽通暢時，不允許放入探頭。

4)在測斜管管口處做好醒目標(biāo)志，嚴(yán)格保護(hù)管口，并在測量之前按照孔位布置圖將孔位列表編號，以保證測量結(jié)果準(zhǔn)確無誤。

4 土體水平位移監(jiān)測

1)聯(lián)結(jié)探頭和測讀儀。用專用扳手將測讀儀的電纜和探頭連接好，檢查密封裝置、電池充電情況、儀器讀數(shù)是否正常。2)將探頭插入測斜管，使?jié)L輪卡在導(dǎo)槽上，緩慢下沉至孔底以上0.5 m處，測量自孔底開始，由下而上進(jìn)行，每隔1.0 m測讀一次。為提高測量結(jié)果的可靠性，在每一測量步驟中均需要持續(xù)穩(wěn)定一段時間，以確保讀數(shù)準(zhǔn)確。3)測量一回次完成后，將探頭旋轉(zhuǎn)180°，插入同一對導(dǎo)槽進(jìn)行重復(fù)測量(兩次讀數(shù)在相同點(diǎn)位)。兩次測量的讀數(shù)絕對值(儀器顯示的offset項(xiàng)數(shù)值)差值應(yīng)小于10%，且符號相反，測量結(jié)果方符合要求，否則要重新測量。4)側(cè)向位移的初始值應(yīng)取連續(xù)三次測量且無明顯差異之讀數(shù)平均值。5)每天測量兩次，當(dāng)側(cè)向位移的絕對值或水平位移速率明顯加大時，加密監(jiān)測頻率。6)日常監(jiān)測結(jié)果于次日向監(jiān)理單位提供書面成果，當(dāng)基坑邊坡水平位移出現(xiàn)異常時，立即口頭通知業(yè)主和監(jiān)理單位，并于12 h內(nèi)提供書面監(jiān)測結(jié)果。

圖3 基坑不同開挖深度狀態(tài)下水平位移情況

5 水平位移監(jiān)測結(jié)果分析

本基坑工程總開挖深度11.4 m，自然地面至－2.8 m深度范圍，采用1∶0.3放坡，土釘墻支護(hù)，下部垂直開挖，采用加筋水泥土復(fù)合樁墻+預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合支護(hù)。在－2.8 m位置有一寬2.0 m、厚0.25 m的鋼筋混凝土壓頂梁，進(jìn)行水平位移監(jiān)測的測斜管孔口設(shè)置在壓頂梁上。根據(jù)基坑水平位移觀測結(jié)果顯示(見圖3)，在開挖深度小于6.5 m以前，基坑邊坡水平位移值是很小的。隨著基坑開挖深度增加，邊坡土體水平位移逐漸加大，從自然地面以下至－20.0 m的土體均有位移。受基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)制約作用，邊坡土體水平位移和基坑支護(hù)錨桿布置直接有關(guān)，有錨桿的部位水平位移較小，位移值最大處位于－8.5 m位置。隨著基坑開挖深度增加，垂直方向上不同深度的水平位移值均在加大，但處于安全狀態(tài)的基坑邊坡，加大趨勢基本一致?；舆吰颅h(huán)境情況不同，水平位移變化也不相同，同一側(cè)基坑邊坡由于中間部位應(yīng)力分布比兩端較集中，水平位移值相應(yīng)也大于兩端部位。

6 基坑出現(xiàn)異常后的水平位移監(jiān)測及應(yīng)急處理

基坑邊坡出現(xiàn)險情時，邊坡土體應(yīng)力和水平位移變化均會出現(xiàn)異常。本基坑工程東側(cè)邊坡距離開挖線1.5 m平行分布一條雨水管道，由于管道施工年代較久，管道基礎(chǔ)管道底至－3.0 m均是回填的雜填土，沒有按要求夯實(shí)，而且全段管道滲漏嚴(yán)重。一場暴雨后，路面積水雨水沿管道基礎(chǔ)下滲，造成基坑邊坡環(huán)境惡化，邊坡一度失穩(wěn)。根據(jù)位移監(jiān)測結(jié)果(見圖4)，水平位移最大值在24 h內(nèi)超過50 mm，而且基坑邊坡上部位移變化最大，說明基坑已經(jīng)向傾覆狀態(tài)發(fā)展，必須采取緊急處理方案。針對東側(cè)基坑邊坡出現(xiàn)的危險情況，立即采取應(yīng)急措施:用挖掘機(jī)堆土回填坡腳，排除路面積水，修補(bǔ)管道滲漏部位，對邊坡淺部雜填土注漿加固，并在坑壁水平位移較大處增加了一排支護(hù)錨管。在基坑處于報警狀態(tài)時，增加水平位移監(jiān)測頻率，由原來的每24小時一次調(diào)整為每8小時一次，以及時準(zhǔn)確了解邊坡所處狀態(tài)。經(jīng)過處理后，雖然基坑邊坡水平位移沒有大幅度減小，累計位移絕對值依然較大，但連續(xù)的24 h水平位移監(jiān)測結(jié)果變化都很小(見圖4)，說明基坑邊坡變形趨于穩(wěn)定，已經(jīng)處于安全狀態(tài)。水平位移監(jiān)測能夠及時、準(zhǔn)確地反應(yīng)邊坡水平位移變化情況，根據(jù)水平位移變化情況結(jié)合錨桿應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果，可以分析出基坑邊坡所處狀態(tài)，預(yù)測其發(fā)展趨勢。并能夠及時找出邊坡出現(xiàn)問題的原因，研究相應(yīng)對策，及時解決問題。本基坑工程中水平位移監(jiān)測效果良好，為基坑支護(hù)提供信息指導(dǎo)，也為巖土工程治理信息化管理提供了思路。

圖4 基坑危險狀態(tài)和穩(wěn)定后水平位移情況

［1］ 黃銀洲.信息化監(jiān)測在深基坑工程安全管理中應(yīng)用研究［J］.山西建筑，2010，36(7):87-88.