熊飛

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

0 引言

深層水平位移監(jiān)測作為基坑監(jiān)測的重要參數(shù)之一，直接反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿深度范圍內(nèi)的整體變形情況。以軟土地區(qū)為例，深基坑通常都是采用灌注樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，為保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，深層水平位移監(jiān)測點通常采用在鋼筋籠里預(yù)埋測斜管的形式進(jìn)行埋設(shè)，該方法可準(zhǔn)確反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實際變形情況。然而，測斜管在施工過程中容易發(fā)生堵塞和破壞，此時需要在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中通過鉆孔重新預(yù)埋測斜管，引孔埋管成本高、難度大，且圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部操作面要求高，此時可選擇在緊鄰圍護(hù)結(jié)構(gòu)的土體中引孔埋設(shè)深層水平位移監(jiān)測點來解決以上問題。

廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑施工監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJT15-162-2019）中規(guī)定，可以在土體中埋設(shè)測斜管進(jìn)行深層水平位移監(jiān)測，但在工程實踐中該方法通常作為備選方案，主要有以下兩個原因：

⑴圍護(hù)結(jié)構(gòu)周邊土體的變形是否能夠真實反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)實際變形仍有待驗證；

⑵在土體中埋設(shè)深層水平位移監(jiān)測點現(xiàn)場操作相對復(fù)雜，對操作人員的技術(shù)能力和現(xiàn)場經(jīng)驗要求高。通過對深層水平位移在土體中和圍護(hù)結(jié)構(gòu)中兩種測試方式的原理和差異進(jìn)行理論分析，針對土體中埋設(shè)深層水平位移監(jiān)測點現(xiàn)場操作的關(guān)鍵點進(jìn)行總結(jié)，并通過工程實例驗證了同一工程部位分別在維護(hù)結(jié)構(gòu)和土體中測試深層水平位移結(jié)果的一致性，證明該方法的準(zhǔn)確性和可行性。

1 土體內(nèi)深層水平位移監(jiān)測理論分析和實施要點

1.1 可行性理論分析

圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要承受橫向推力，通常為水平土壓力或滑坡推力。由于混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗剪性能差，基坑變形過大往往會造成圍護(hù)斷裂，對基坑造成安全隱患，及時準(zhǔn)確地掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移情況是確?；影踩年P(guān)鍵。采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)埋測斜管的測試方法，結(jié)果能夠直觀反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移情況，因此在工程中為首選方案。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)周邊土體深層水平位移監(jiān)測結(jié)果與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)監(jiān)測結(jié)果理論上存在差異，主要有如下原因：

⑴土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比，在材料剛度和整體性方面均有顯著差距，在相同荷載水平下變形差異大，理論上土體中水平位移偏大；

⑵土體中埋設(shè)測斜管需先引孔，成孔后放入測斜管并在管外側(cè)灌入填充材料，填充效果和密實程度無法驗證，填充效果不良將影響測斜管隨土體的協(xié)同變形，對測試結(jié)果造成影響；

⑶擾動后的土體及填充材料均需要長時間固結(jié)以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，固結(jié)過程中土體產(chǎn)生的變形會對監(jiān)測結(jié)果帶來誤差；

⑷基坑周邊水位的下降也會引起周邊土體產(chǎn)生變形，從而對測量結(jié)果造成影響。

1.2 土體內(nèi)埋設(shè)測斜管的操作要點

確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)周邊土體進(jìn)行深層水平位移監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，關(guān)鍵是確保土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的一致性，減小兩者之間變形的誤差。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，在土體中埋設(shè)測斜管實施過程中，可采取如下措施提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)周邊土體深層水平位移監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

⑴減小土體中監(jiān)測點與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平距離，以削弱監(jiān)測點與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間土體壓縮造成的變形不協(xié)調(diào)影響，根據(jù)經(jīng)驗，兩者距離不宜大于1m；

⑵測斜孔采用鉆機(jī)引孔，成孔后應(yīng)立即安裝測斜導(dǎo)管，避免由于防止過久塌孔造成堵塞；

⑶測斜導(dǎo)管為2m的塑料管，在連接二根測斜管時，要保證接頭及導(dǎo)槽對接好，使導(dǎo)槽保持連續(xù)呈直線。接頭處及管底用鉚釘聯(lián)結(jié)緊密并密封嚴(yán)密；

⑷控制一對導(dǎo)槽的方向與邊坡走向一致；

⑸測斜管安裝需用鉆機(jī)配合，利用鉆機(jī)吊裝，保證測斜管以勻速徐徐下放至孔底；

⑹測斜管全部吊裝完畢，在測斜管與孔壁間用過篩的砂充填，填砂要均勻緩慢，保證管與孔壁之間充填密實；

⑺斜管安裝完畢，要用蓋子把管口密封，以免雜物填塞測斜管；

⑻測斜管埋設(shè)工作應(yīng)在基坑開挖前10天完成，以確?？字苓厧r土及孔內(nèi)填砂的固結(jié)密實，確保測斜管與基坑的協(xié)同變形。

2 工程實例

2.1 工程概況

珠海橫琴某基坑，基坑采用雙排灌注樁(或三排樁)+反壓土隔墩+坑內(nèi)水泥攪拌樁加固支護(hù)，基坑開挖深度約10.5m，地質(zhì)情況詳見表1。

表1 珠海橫琴某基坑地質(zhì)情況

基坑支護(hù)樁施工時，選取基坑不同位置的3根支護(hù)樁預(yù)埋測斜管，與土體內(nèi)預(yù)埋測斜管深層水平位移測試結(jié)果進(jìn)行對比。支護(hù)樁測斜管安裝要求：

⑴測斜導(dǎo)管為2m的塑料管，在連接二根測斜管時，要保證接頭及導(dǎo)槽對接好，使導(dǎo)槽保持連續(xù)呈直線。接頭處及管底用鉚釘聯(lián)結(jié)緊密并密封嚴(yán)密，當(dāng)所有管連接好后，保證上下兩端的端口用管蓋密封，并且固定穩(wěn)妥；

⑵測斜管連接好后，綁扎在其預(yù)制好的鋼筋籠內(nèi)壁上，隨鋼筋籠放入樁孔內(nèi)并澆筑混凝土；

⑶控制一對導(dǎo)槽的方向與邊坡走向一致。澆筑混凝土后能保證測斜管跟支護(hù)樁形成一體。

按照1.2節(jié)的土體內(nèi)埋設(shè)測斜管的操作要點，在3根支護(hù)樁附近土體內(nèi)埋設(shè)對照組測斜管，3組測斜點分別編號為CX1、CX2、CX3。

2.2 試驗結(jié)果分析

基坑監(jiān)測過程中，每次使用同一套測斜儀和同一組人員測量對這3組深層水平位移監(jiān)測點進(jìn)行監(jiān)測。選取基坑開挖到坑底后，在CX1、CX2、CX3處選取工況編號89的樁體深層水平位移與土體深層水平位移測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對比結(jié)果如表2。

表2 CX1深層水平位移測試對比結(jié)果

由CX1的對比結(jié)果可以得出，此處圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移與臨近的土體深層水平位移變形趨勢大體一致，兩者偏差不大，土體各層水平位移較支護(hù)樁各相應(yīng)深度處的變形偏大了0～2.5mm，偏差最大的位置出現(xiàn)在-0.5m處，土體深層水平位移較圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移偏大2.5mm，兩者偏差保持在5%以內(nèi)。因此，CX1附近的土體深層水平位移可以代表該處支護(hù)樁的深層水平位移。

圖1 CX1深層水平位移測試對比結(jié)果圖

CX2對比結(jié)果顯示，土體深層水平位移與圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移變化大體一致，兩者偏差基本都保持在±1㎝以內(nèi)，其中在-3.0m處，圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移比臨近的土體深層水平位移偏大7.7mm，但兩者偏差整體保持在5%以內(nèi)。由此可見，CX2附近的土體深層水平位移監(jiān)測結(jié)果可以反映出該處支護(hù)樁的變形情況。

表3 CX2深層水平位移測試對比結(jié)果

圖2 CX2深層水平位移測試對比結(jié)果圖

從圖3可以看出，樁體深層水平位移與土體深層水平位移變化趨勢基本一致，偏差較小，在-36m位置土體變形較圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移偏大3.6mm，在-48m深度，土體深層水平位移較圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形偏小3.3mm，其余位置土體深層水平位移與圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移偏差都在-3.3mm～+3.6mm以內(nèi)。所以，CX3附近的土體深層水平位移也可以反映該處支護(hù)樁的變形情況。

表4 CX3深層水平位移測試對比結(jié)果

圖3 CX3深層水平位移測試對比結(jié)果圖

由CX1、CX2、CX3樁體深層水平位移與土體深層水平位移監(jiān)測的對比結(jié)果可以看出，樁體深層水平位移與土體深層水平位移整體趨勢大體一致，兩者之間差距不大，各土層差異基本上都是維持在5%以內(nèi)，滿足工程應(yīng)用，土體深層水平位移基本上可以反映出該對應(yīng)位置基坑的實際變形情況。

3 結(jié)論

⑴在軟土地區(qū)，深基坑開挖過程當(dāng)中，支護(hù)樁的變形與臨近區(qū)域的土體變形雖然有一定的差異，但是整體的變形趨勢基本一致的，臨近土體的變形也可以反映該位置基坑的實際變形情況。

⑵在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的時候，優(yōu)先采用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中埋設(shè)測斜管的方案，當(dāng)不具備在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中埋設(shè)測斜管或預(yù)埋的測斜管被破壞時，可選擇在緊鄰圍護(hù)結(jié)構(gòu)的土體中鉆孔埋設(shè)測斜管作為深層水平位移的測試通道。

⑶為提高土體中深層水平位移測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免測斜管埋設(shè)質(zhì)量不良引起測試結(jié)果誤差，測斜管的埋設(shè)工作需要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)要點。

⑷經(jīng)工程實踐驗證，圍護(hù)結(jié)構(gòu)中測試得到的深層水平位移與土體中測試結(jié)果一致性較好，雖然局部有較為顯著的偏差，但整體偏差率控制在5%以內(nèi)，滿足工程應(yīng)用要求。