線法監測新技術在基坑變形監測中的運用

曹平華 張育鎧 葉筱華

(江西有色地質勘查五隊，江西 九江 332000)

線法監測新技術在基坑變形監測中的運用

曹平華 張育鎧 葉筱華

(江西有色地質勘查五隊，江西 九江 332000)

針對傳統的基坑監測方法只能監測基坑外圍表面變形情況，且數據的精度不高等問題。介紹了一種新的基坑監測方法，通過理論與工程實例相結合的方式，闡明了線法監測的特點、可靠性和先進性。

基坑，線法監測，應變，水平位移

隨著國家建設的高速發展，各單體建筑規模的不斷增大，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產的安全，需要對基坑進行安全監測，特別是一些地質條件較差，而開挖深度較大的基坑，更是要及時了解基坑邊坡的發展趨勢。目前，國內的通常做法是采用傾斜計進行監測，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，瑞士聯邦蘇黎世科技大學巖石及隧道工程系K.Kovari教授等于20世紀80年代提出了一全新的理論及方法——線法監測，并研制出了相應的儀器[1]。

1 基本原理

圖1中，a,b分別為一條細長型樁、地下連續墻或大壩構件中的兩條測線，假設可分為n段，在平面問題的前題下，當測定了兩條測線上任意一段的軸向應變分布后，即可算出整個構件的變形軸[1]，如圖1所示。

根據圖1，可以得知：

為了實現上述目的，瑞士蘇黎世科技大學設計了一測量儀——滑動測微計，其工作原理如下：

先在需測量的構件中預埋一條或幾條測管(即測線)，測管中每隔1 m安裝一個錐形測環，如圖2所示。探頭的長度為1 m±0.65 cm，測量時用力順著探頭方向拉電纜，拉動探頭，此時探頭下部卡在下部測環上，探頭拉伸部位拉伸，直至探頭上部卡在上面的測環上，儀器記錄此時探頭的絕對長度，即為兩測環之間的長度，在測試時，當構件受到外部作用力，會產生應變，只要反復測得這一位置的長度，其差值即為這1 m構件內的應變[2]。

在基坑監測的實際工作中，一般是在基坑支護樁中預先埋設兩根測管，要求測管的長度與支護樁的長度基本相等，兩管分居于樁的兩側，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。基坑監測期間，按規定要求每隔一段時間測試兩測管各單位長度段內的應變，即為支護樁發生的應變，再根據上述理論可算出支護樁不同位置的水平位移，即基坑土體水平位移的發展情況[3，4]。

2 工程實例

華東地區某大廈，其基礎采用深開挖，基坑周圍用雙排樁作支護，為了保證基坑的安全，需要定期對其進行監測，了解支護樁的水平位移情況，實際工作應用此方法對其部分樁進行了應變測試。現就其中1根支護樁的測試情況簡述如下：

1)工程概況：本基坑為大廈的地下停車場，開挖深度為7.30 m。場地地層自上而下依次為：建筑垃圾、砂、粘土、風化巖，采用混凝土樁作基坑支護。在混凝土樁達到養護期后，基坑分四次開挖直至設計深度；

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

3)監測要求：本基坑規模較大，開挖較深，且周邊多為重要建筑，按照設計要求，此支護樁的水平位移最大允許絕對值為20 mm，預警值為10 mm；

4)測試分析：在基坑開挖前測試初讀數，以后在基坑開挖過程中和開挖到底后，進行應變測試，即監測支護樁頂部的水平位移情況。測試時只需每隔一定的時間測讀兩錐形測環間的距離，其值和初讀數的差值即為應變，一般測試時間分布為開始時間間隔較短，隨著時間的推移，測試的間隔可適當拉長。

根據測試的樁身每米的應變量，按照上述理論計算方法可計算出樁身水平分段位移值，用其數值繪制成圖，如圖4所示，即為樁身每米自身應變造成的水平位移情況。因樁作為一整體，其下部位移一定會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，需要將各位移進行疊加，計算出樁身各段實際發生的位移。如圖5所示為樁身累計水平位移，也就是作為基坑支護的樁，在一側土體的壓力下，隨著時間的推移，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 分析及評價

對基坑的監測，相對于傾斜計而言，線法監測原理及相應的監測儀有明顯的優勢，它不僅可以了解頂部土體的水平位移情況，還可以實時監測到各個不同深部土體的水平位移情況，其測試的精度比傳統方法高一個數量級，可達1×10-5。此方法不僅可用于基坑的監測，也可用于水壩監測、滑坡體的監測等方面，還可適用于任何方向的鉆孔中。推廣開來，線法監測理論，還可用于靜載荷試驗時的應變測試，用來計算靜載試驗時樁身各部位的軸向力、摩阻力的分布。在濕陷性黃土地區，它可以用來測定負摩阻的發展規律。

4 結語

線法監測是國際上近年來迅速發展的一門新技術，在我國也有了一定的應用。通過以上的工程實例可表明，線法監測是一種先進的、可靠的巖土監測方法，比傳統應變或位移的監測方法更可靠、更科學，得到的數據也更詳細，而且運用范圍也更廣闊，是一種值得推廣的巖土測試新技術。

[1] 李光煜，黃 粵.巖土工程應變監測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.基樁應變監測中的線法監測原理及運用[J].物探與化探,2006(1)：17-19.

[3] 李光煜.國外巖體變形測量技術[J].巖石力學與工程學報，1982,1(1)：3.

[4] 李光煜，黃 粵.巖土工程應變監測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，高級工程師

TU433

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