監(jiān)測技術(shù)在水利工程基坑監(jiān)測信息化施工中的應(yīng)用

倪　明

(錦州市水利工程建設(shè)管理局，遼寧 錦州 121000)

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監(jiān)測技術(shù)在水利工程基坑監(jiān)測信息化施工中的應(yīng)用

倪明

(錦州市水利工程建設(shè)管理局，遼寧 錦州 121000)

水利工程的發(fā)展趨勢是全面實現(xiàn)信息化工程，基坑監(jiān)測在水利工程中占有重要的地位，進行水利工程基坑監(jiān)測的過程中需要對基坑監(jiān)測的任何一個方面都要進行全面的監(jiān)測量控，故施工監(jiān)測技術(shù)必須信息化，才能夠?qū)λこ痰拈_展起到指導(dǎo)性的作用，對此，必須謹慎的對待監(jiān)測狀況，切實的做好計劃，按部就班的完成監(jiān)督和施工步驟，落實好每一個細節(jié)，力求獲得更加精確地數(shù)值，以防水利工程設(shè)施出現(xiàn)差錯。文章從水工工程中基坑監(jiān)測的重要作用，并給出了進行基坑監(jiān)測的手段，結(jié)合具體的工程案例來闡述信息化施工在水利基坑監(jiān)測的作用，確保水利工程的正常開展。

水利工程；基坑監(jiān)測；信息化施工；施工控制

1　水利工程信息化施工中基坑監(jiān)測技術(shù)

1.1監(jiān)測點的三維位移測量

對高程量的測定是利用獨立高程系方式，選用等級為二級的水準(zhǔn)儀器進行測定；對于水平面的位移量測主要是通過軸線投射的方式或者其他方式。

1.2圍護墻體側(cè)向位移監(jiān)測

在綁扎鋼筋籠和制作孔灌注樁時，注意要在地下埋設(shè)測斜管。其高與墻的深度一樣，所需要的額測斜管的直徑為68 mm。測斜管是由縱、橫向?qū)Р鄞怪毕嘟粯?gòu)成，導(dǎo)槽可以操作整個工程的監(jiān)測方向。進行測試時，測斜儀的探頭順著導(dǎo)槽方向慢慢沉入鉆孔的底部，經(jīng)歷長時間的恒定溫度之后，能夠從下面往上開始測定該位置的位移變化。控制數(shù)值取測斜管頂部的位移，該位移由光學(xué)儀器測定。利用平算的方法來確定側(cè)向的位移大小。具體的算法為利用美國GEOKON-603全自動測斜儀進行測試(圖1)。取令L為探頭長度，α為傾角，C為探頭標(biāo)定系數(shù)，這里的A所指的是指針在0℃時的數(shù)據(jù)，B是指指針在180℃時上的數(shù)據(jù)，則第i深度的坐標(biāo)值為：

(1)

由此算得第i深度的累計位移為：

△Xi=Xi-Xi0

(2)

式中的Xi0為第i深度的初始坐標(biāo)。

1.3坑外土體側(cè)向位移監(jiān)測

在監(jiān)測基坑周圍土體的側(cè)向位移時，可選取在基坑外側(cè)不遠的位置需要根據(jù)具體的工況來定進行鉆孔埋設(shè)測斜管，測斜管的直徑為68 mm，埋置的長度需要大于4.8m，進行測斜管的埋置的主要用處是為了測定地面墻體底部的變形量。進行測斜管的埋設(shè)時需要通過Υ 110進行鉆頭成孔，測斜管材質(zhì)為專用的PVC測斜管，進行埋設(shè)之后需要通過中等砂石進行填制，在頂部通過水泥來填充，避免水分滲入。

1.4地墻鋼筋應(yīng)力監(jiān)測

因為具體水利狀況不同，需要施工好的基坑的深度不一樣，如果需要開挖的深度比較大的時候，就會對附近環(huán)境因素有較高的的變形控制標(biāo)準(zhǔn)，對地面墻體的厚度需要大于1000 mm，需要在鋼筋籠內(nèi)設(shè)定鋼筋應(yīng)變片來測定墻體內(nèi)力變化。由于基坑是圓形的而且都是折線形的地墻槽段，所以就需要監(jiān)測豎向和環(huán)向的內(nèi)力。需要把應(yīng)力計配置在墻體主筋上，才能夠把鋼筋籠放入基槽，把導(dǎo)線的一側(cè)留到地面，于此同時，需要地墻混凝土的保護措施。

算法步驟為首先用ZXY-Ⅱ型頻率計測出頻率變化，按照規(guī)定的要求得出頻率-應(yīng)力率定值，從而得出應(yīng)力變化值:

σx=k(Fx2-F02)σ

(3)

式中：K為率定系數(shù)，kN /Hz2；F0為初始頻率，Hz；Fx為測試頻率，Hz；σx為鋼筋計的應(yīng)力，MPa；S為m2，這種方法同樣適用于圈梁、圍檁及立柱。

圖1　測斜原理圖

1.5地墻混凝土應(yīng)力監(jiān)測

對于受力是否協(xié)調(diào)，監(jiān)控地墻的混凝土和鋼筋的受力狀況就能夠得出結(jié)論。應(yīng)變計需要在地墻鋼筋籠放到基槽之前裝到設(shè)計深度的墻體上，且需要把導(dǎo)線引到地面。

用儀器測出應(yīng)變計的頻率值變化，然后根據(jù)變化值推算出墻體混凝土應(yīng)力。這種方法同樣適用于測試圈梁和圍檁的混凝土應(yīng)力。

1.6地墻墻側(cè)土壓力監(jiān)測

墻體內(nèi)外的土壓力失衡是由于坑內(nèi)土體卸載導(dǎo)致的。為了施工安全，更有效的控制開挖速率，對于坑面一側(cè)土壓力的大小要進行監(jiān)測。使用振弦式土壓力計測出頻率大小，根據(jù)標(biāo)定的值進行定值，求出土壓力值的大小。進行安裝工作時，將帆布掛簾與鋼筋籠吊入槽內(nèi)之前，需要將兩者進行綁扎并且平鋪在鋼筋籠表面。由于側(cè)向擠壓力的作用掛簾和土應(yīng)力計一起壓向土層，并且土應(yīng)力計應(yīng)與土層的垂直表面緊密相貼[1-2]。

1.7坑外孔隙水壓力監(jiān)測

基坑開挖和深井降水的因素會導(dǎo)致坑外孔隙水壓力下降，為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，在基坑施工的期間，利用現(xiàn)有的技術(shù)手段，實時監(jiān)測基坑外側(cè)的孔隙水壓力隨工程進度的推進而產(chǎn)生相應(yīng)變化，以達到施工安全的目的[3]。

1.8基坑底土體回彈和坑外分層沉降

各孔的高程及磁環(huán)深度的值可在基坑開挖之前測出，兩者之差為各磁環(huán)的初始高程。

測點高程的累計變化量可以用在基坑開挖之前用每次測得的磁環(huán)高程減去初始高程所得到的方法取得的結(jié)果來表示。

1.9鋼支撐軸力監(jiān)測

監(jiān)測支受力較大的斷面可以測出鋼支撐結(jié)構(gòu)的實際受力和設(shè)計軸力兩者的區(qū)別，鋼支撐軸力監(jiān)測可以有效地防止因支護結(jié)構(gòu)的而造成基坑工程失穩(wěn)破壞現(xiàn)象的發(fā)生。由于應(yīng)變計埋防與被測斷面里面，支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變。

使用振弦式頻率計測定應(yīng)變量。在測定過程中，按照鋼支撐軸力監(jiān)測所模擬出來的率定曲線，通過應(yīng)變計頻率方法，推算出支撐結(jié)構(gòu)軸向所受的力的數(shù)值[4-6]。

2　監(jiān)測與分析

2.1地下水位監(jiān)測

對地下水位實時監(jiān)測，可以得準(zhǔn)確、及時的信息反饋，制定有效措施，以防止在基坑施工時，因地下水的滲入而導(dǎo)致基坑坍塌。

監(jiān)測設(shè)備的安裝方法：利用鉆機，在監(jiān)測點處鉆出直徑約90 mm的探孔，在PVC管道的外側(cè)可以包裹上尼龍網(wǎng)，避免安裝PVC管道時破壞管道，延長使用年限。安裝PVC管道時，地面應(yīng)該露出約200 mm的PVC管道，在探孔內(nèi)的PVC和孔壁的縫隙應(yīng)用黃沙填實，避免管道晃動。

2.2地下管線變形監(jiān)測

地下管線變形監(jiān)測也是監(jiān)測項目之一，因此要對基坑附近的電力電纜、煤氣管、上水管的沉降變化進行監(jiān)測，這些管道應(yīng)離基坑最近的10m范圍內(nèi)。根基現(xiàn)場實際情況，共設(shè)立了40個監(jiān)測點。對這些監(jiān)測點，可以分6個工序進行檢測，即：①開挖3m；②開挖6m；③開挖9m；④開挖12m；⑤開挖15m，塔樓區(qū)地下結(jié)構(gòu)施工。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)整理繪出每一個監(jiān)測點的位移曲線圖。

圖2為其中一個監(jiān)測點的位移曲線圖。

圖2　側(cè)向位移曲線圖

由圖2可以得出；基坑開挖完畢，地下管線隨之下降，與此同時，基坑外深井的水位也隨之下降，基坑初始開挖時，其周圍承壓水位下降量不大，對周邊管線不會產(chǎn)生顯著的沉降影響，伴隨著基坑的開挖，承壓水位持續(xù)降低，察覺到周邊管線受到的影響在不斷提高。隨著基坑的開挖，當(dāng)達到5～6m的承壓水位降時，基坑附近地下管線的沉降量將達到4～5 mm。對基坑底邊澆筑，承壓水位會慢慢回升，且管線的下沉將出現(xiàn)回彈的現(xiàn)象，然而沉降的速率將大于管線的回彈速率。

2.3注漿施工控制

按照設(shè)計方案，對裙房的基坑實行深度開挖時，需用注漿法加固道側(cè)，且需管線沉降開挖，其監(jiān)測結(jié)果如圖3所示。

圖3　注漿期間管線沉降圖

根據(jù)3圖可以得出，觀測255次后，在進行注漿時，技術(shù)人員統(tǒng)計了注漿速率及管線沉降位移，并發(fā)現(xiàn)設(shè)計注漿速率和注漿孔的數(shù)量不合理。工作部門及時對設(shè)計方案進行了修改，并在以后的工作中，通過不斷的監(jiān)測，對方案的合理性進行了驗證。265次以后，監(jiān)測數(shù)據(jù)已經(jīng)接近緩和，沒有出現(xiàn)較大的變化，說明修改方案合理。該工序結(jié)束后，監(jiān)測人員仍需要對監(jiān)測點進行一段時間的監(jiān)測，直到監(jiān)測數(shù)據(jù)不在變化，說明沉降不在增加，監(jiān)測工作結(jié)束[7-8]。

3　結(jié)　語

總而言之，進行水利工程基坑監(jiān)測的過程中需要對基坑監(jiān)測的任何一個方面都要進行全面的監(jiān)測量控，故施工監(jiān)測技術(shù)必須信息化，才能夠?qū)λこ痰拈_展起到指導(dǎo)性的作用，對此，必須謹慎的對待監(jiān)測狀況，切實的做好計劃，按部就班的完成監(jiān)督和施工步驟，落實好每一個細節(jié)，力求獲得更加精確地數(shù)值，以防水利工程設(shè)施出現(xiàn)差錯。

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1007-7596(2016)06-0146-03

2016-04-26

倪明(1982-)，男，遼寧錦州人，工程師，研究方向為水利工程建設(shè)管理、水利工程施工等。

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