地鐵基坑樁體深層水平位移監測問題的探討

郭剛

（成都軌道交通集團有限公司，四川 成都 610041）

地鐵基坑工程一般采用圍護樁加內支撐的形式進行支護，為確保在基坑土方開挖和主體結構施工過程中基坑安全穩定，需對圍護樁體水平位移進行安全監測。如何有效開展監測工作和提高位移監測精度，一直都是地鐵工程監測關注的焦點與難點。樁體深層水平位移監測常采用在圍護樁內預埋測斜管，使用活動式測斜儀上下滑動的方法來觀測各深度處的水平位移變化量[1]。測斜儀利用重力擺錘始終保持鉛直方向的性質，測得儀器中軸線與擺錘垂直線的傾角，當樁體發生變形時，傾角隨之發生變化，傾角經過電信號轉化輸出并在儀器上顯示，通過計算得知被測樁體的深層水平位移變化值。

由于現場安全意識不足及監測保護措施不當等原因，在實際的樁體深層水平位移監測過程中，常面臨各種各樣的問題，水平位移監測工作無法達到預期的效果。因此在深基坑樁體水平位移監測中，如何保證監測工作的有效實施及監測數據的準確性則顯得十分重要。

1 樁體位移監測目的

地鐵基坑具有規模大、開挖深、周邊環境復雜等特點。隨著基坑土方大量外運，整個基坑支護體系在外部綜合作用力下產生變形，樁體深層水平位移的大小是反映圍護結構變形最直觀的表現形式之一，通過對樁體位移的監測，可及時了解圍護樁變形情況，當監測數據過大時，及時通知施工單位采取加密鋼支撐等有效控制措施，避免安全事故發生[2]。除此之外，將監測結果反饋給設計單位，為設計提供更符合工程實際情況的數據，可以對現場施工的不利情況加以調整與改善。

2 存在問題及控制措施

2.1 測斜管預埋

測斜管的埋設質量是獲得可靠監測數據和保證測量精度的前提。由于現場埋點經驗不足及對現場安全監測工作的不重視，常造成測斜管預埋不規范，測斜管成活率不高等問題，給后續監測工作留下隱患。

2.1.1 埋設位置不當

圍護樁施工過程中，監測人員未及時預埋測斜管，造成基坑關鍵位置缺失測斜管或局部位置測斜管扎堆等現象；測斜管位于基坑內側方向，導致測斜管在基坑開挖過程中極易被破壞；測斜管位于龍門吊軌道區域等位置，后期極易被軌道或其他設施遮擋，造成測點破壞。

建議在測斜管預埋過程中，嚴格按照設計交底的位置在對應圍護樁鋼筋籠內綁扎測斜管，確保關鍵位置埋設測斜管；測斜管一般放置于基坑外側方向，同時加強與施工方前期溝通協調，避開龍門吊軌道、擋土墻等設施，確保測斜管不被壓蓋遮擋，可靠穩定。

2.1.2 埋設質量不高

測斜管導槽上下對接不順暢，導致后期監測時測斜儀導輪出現滑槽等現象；測斜管接口封閉不密實，混凝土澆筑過程中漿液進入測斜管，造成測斜管被堵等現象；鋼筋籠下放過程中扭轉，導致測斜管導槽與基坑位移方向存在夾角，導槽方向與基坑變形的方向不一致，監測變形量比實際位移情況偏小。

建議測斜管上下對接過程中，確保導槽相互對準、順暢無誤后，在通過螺絲最后固定；在測斜管管口、各段接口、管底等位置通過刷涂膠水、纏繞膠帶、加裝保護蓋等措施，確保測斜管密封、防止混凝土漿液進入管內造成測斜管破壞；測斜管在綁扎及鋼筋籠下放過程中，及時通過旋轉的方式確保測斜管其中一對導槽與基坑變形方向保持一致。

2.1.3 埋設深度不足

現場實施過程中，常因各種原因造成測斜管長度不足等現象。建議在測斜管綁扎過程中，樁體位移測斜管預埋長度不宜小于圍護樁體的深度，土體位移測斜管預埋長度不宜小于基坑設計深度的1.5 倍[3]；在圍護樁樁頭破除和冠梁施做過程中，應重點做好測斜管的保護工作，發現測斜管時應第一時間接長并妥善保護，避免混凝土碎塊等雜物掉入測斜管內造成測斜管深度不足。

2.2 樁體深層水平位移監測

監測過程中不規范行為也會給樁體深層水平位移監測結果的準確性造成較大影響，如何有效實施控制措施提高監測數據準確性是監測工作重中之重。

2.2.1 儀器設備使用

儀器精度不滿足要求、儀器性能不穩定或未在檢定有效期范圍內使用等造成數據錯誤或較大誤差。建議測斜儀在購買時應重點選擇監測精度高和性能穩定可靠的儀器，儀器電纜長度應大于測斜孔的深度。監測過程中應設置儀器管理員專門負責儀器設備的保管、維修和檢校工作；同時建立儀器管理臺賬，包括儀器規格、性能、精度檢定、使用、修理及移交驗收記錄等情況，保證監測儀器性能滿足現場監測要求。

2.2.2 測斜讀數間距

測斜讀數間距選取過大，造成監測數據有誤。如1.0m 間距測量一次，樁體位移變化趨勢雖與真實情況保持一致，但變化絕對值與真實值存在較大的差別。建議測斜讀數間距與測斜儀探頭導輪的間距相同，一般為0.5m 間距測量一次，等輪距測量才能更真實反應樁體變化情況。當測斜管單向傾斜且各段彎曲的曲率變化連續時，2 倍或多倍輪距測量的結果才會與單倍輪距測量的結果保持一致，否則測量結果就會出現較大的誤差甚至錯誤，極大影響監測數據的準確性[4]。

2.2.3 數據采集過程

原始數據采集過程中，由于操作不規范出現數據未穩定便進行采集或電纜線深度值與儀器記錄深度值不一致等現象，造成測斜原始數據記錄有誤。現場監測過程中，所有監測人員需加強學習、持證上崗、規范操作，測斜電纜線刻度值與數據記錄保持同步，儀器數據顯示穩定時進行數據采集；當外業數據采集過程出現失誤時，監測人員應立即停止當前操作，重新開始采集數據，確保原始數據準確無誤。

2.2.4 現場監測頻率

基坑開挖階段，樁體位移監測存在頻率不足的問題。人工監測頻率一般為1 次/d 或2 次/d，人工采集數據具有瞬時性，采集的數據極易受到現場復雜施工環境的影響；加密監測時，人工監測作業量極大，數據錯誤、數據造假等現象時有發生，嚴重影響了監測數據的質量，給數據分析和判斷帶來困難。建議有條件的情況下積極研發和推廣樁體深層水平位移自動化實時監測系統，獲取工程實時監測數據，對圍護樁及基坑安全狀態評估提供有效的論據；提前預警消除可能存在的隱患，確保施工安全[5]。

2.3 數據處理分析

樁體深層水平位移數據處理分析過程中要充分考慮各種因素可能對監測結果產生的影響，綜合判斷并給出科學正確的結論和良性施工建議。

2.3.1 數據計算過程

測斜管管底產生較大位移或測斜管深度不足時，以測斜管底部為起算點造成計算結果有誤等。建議上述情況測斜計算以管頂作為起算點，從上往下進行計算并結合樁頂水平位移監測數據進行修正[6]；還需建立多級復核制度，加大原始數據、計算過程、成果報告的審核力度，避免出現人為計算錯誤。

2.3.2 周邊環境荷載

基坑周邊不確定的動態、靜態荷載會對基坑產生較大的附加力，對樁體位移監測結果產生較大影響。監測人員應在外部環境影響較小時進行數據采集，盡量避開大型車輛等不確定的動態荷載干擾，實在不可避免時，則根據現場情況做好巡視記錄，在數據分析時作為參考，以免影響數據結果對結論的判定。

2.3.3 水文地質地貌

基坑水文及特殊地質地貌直接影響基坑的變形情況。雨季連續的降雨導致土壤中含水量驟增，基坑所受的水土壓力增加，圍護樁變形增大，突遇大雨、暴雨等惡劣天氣，圍護樁常發生突變現象。當圍護樁處于回填土、殘積土、膨脹性土等不良地質中或基坑兩側地形地貌差距較大時，圍護樁變形較大且呈現特殊的規律性。因此在數據分析時應充分考慮特殊地質條件、原始地形地貌、基坑地下水位變化及惡劣極端天氣等情況[7]。

2.3.4 特殊支撐設計

出于基坑及周邊環境安全考慮，基坑部分支撐常采用混凝土支撐設計方案，混凝土支撐較鋼支撐而言具有剛度大、整體變形小的特性。在數據分析時要充分考慮支撐的布設形式，鋼支撐與混凝土支撐不同的受力變形特點。

3 監測補救措施

在基坑監測過程中，監測點難免有被堵、破壞、遮擋等問題，造成無法持續監測等。監測單位應充分結合現場實際情況，采取合理的補救措施、及時監測、保證監測數據的連續性。

（1）測斜管被堵造成深度不足時，建議測斜管未堵部分仍采用測斜儀監測，數據處理采用從上往下計算并結合樁頂水平位移數據進行修正；測斜管擁堵部分采用在圍護樁外張貼反射片等使用全站儀監測的方法，數據處理采用坐標對比的方式進行。

（2）測斜管被壓蓋或被破壞造成無法監測時，建議根據現場施工進度綜合判斷。當基坑土方開挖完成施做主體結構階段時，建議采取加強現場巡視、重點參考其他項監測數據的方式判定基坑安全與否；當基坑還在土方開挖階段時，建議在圍護樁內或圍護樁外側地表鉆孔重新布設深層水平位移監測點，采用鉆孔法埋設測點時，測斜管與孔壁之間應回填密實。

4 監測注意事項

（1）在測斜管預埋工作中一定要規范操作、加強監測點位的保護，避免造成測斜管擁堵及破壞；基坑重要及關鍵位置測斜管預埋必要時應加密布設監測點，以達到提高測斜管存活率的目的。

（2）工程開始前，應對測斜儀進行全面維修保養，測斜儀探頭在使用過程中一定要輕拿輕放，數據采集前對每個測斜孔進行清理，并使用模擬探頭對測斜管滑槽進行檢查，最大限度保證測斜儀探頭的安全。

（3）數據采集過程中，應小心緩慢地將探頭下放至測斜管底部，切忌測斜儀探頭自由下落，以免使探頭急速墜落至測斜管底部造成測斜管及探頭的損壞；讀數時需保證測斜儀與管內溫度基本一致，顯示儀讀數穩定才開始測量。

（4）監測過程做好安全知識的宣貫，監測人員現場作業時必須做好安全防護措施，特別是在起重吊裝區域、擋土墻內側、龍門吊軌行區域等，應著重注意人身的安全。監測間隙，監測人員應整理收納好儀器，絕不可將儀器隨意放置在施工現場造成損壞。

5 結論及建議

（1）測斜儀作為樁體深層水平位移監測最重要的儀器，應重點關注靈敏度、測量精度、穩定性及防水性能等參數；測斜管作為測斜儀上下滑動的通道，應重點關注測斜管的直徑、柔性和剛度等參數。

（2）地鐵建設過程中應充分發揮監理單位及第三方監測單位監督管理的職能，加強安全監測工作的認識，規范測斜管預埋過程，加強對安全監測過程的指導管控。確保形成第三方監測與施工監測優勢互補、緊密協作的安全監測風險體系。

（3）加強“按基坑穩定控制設計和按變形控制設計”和支撐體系的理論研究，進一步完善樁體深層水平位移監測預警體系，做到科學預警、規范預警，保證基坑及周邊環境安全，使監測真正發揮作用[8]。

（4）自動化監測作為監測行業發展的趨勢能有效減少人為誤差的影響，克服人為監測頻率的不足，從長期來看，自動化監測無論從成本還是對于建設過程的風險把控上都比人工監測有著較大優勢。

（5）樁體深層水平位移監測作為基坑監測的重要測項，對于基坑的安全分析有著重要的作用。監測單位在數據分析時應充分綜合現場施工、水文地質及其他各項監測數據，綜合判斷基坑安全。