深基坑樁體水平位移監測方法及數據處理

徐 冰

中鐵二十二局集團軌道工程有限公司 北京 100000

1 概述

基坑監測以“防變形、防沉降、防垮塌、保安全”為工作重點，按照“方案優化、組織合理、動態監控、分析比較、及時反饋、定期總結”的指導思想進行編制；基坑監測方法的選擇方面嚴格遵循相關規范和設計要求執行，并結合現場施工進展情況，進行全方位、全過程的監控量測，通過及時反饋監測信息來指導現場施工，做到信息化施工，確保基坑穩定、安全。深基坑的監測項目通常包括基坑附近地表豎直沉降，基坑水位監測，圍護樁頂水平位移監測及豎向位移監測，支撐軸力監測，圍護樁體水平位移監測等等，每個監測項目均有其各自的特點和意義，如果深基坑的圍護結構變形出現預警，通常情況下需要結合各個監測項目的數據來綜合分析判斷，而其中樁體水平位移監測則是直接反應整個圍護樁向基坑內或基坑外的變形數據，通常來說往往最靈敏，最直觀。因此做好深基坑的樁體水平位移監測工作與數據分析具有重要的意義，能及時制定針對性措施，為施工提供可靠的參考。

2 工程概況

蘭州軌道交通東方紅廣場項目，基坑總面積約2.5萬m2（其中A區約為13976m2，C區約為5450m2），開挖深度14.2m，基坑自身風險等級為二級。01標段工程北鄰地鐵1號線東方紅廣場站，南側緊貼東方紅地下商業城（已建地下一層）及B、C區基坑，西側為蘭州體育館，東側為國芳百貨（地下1層，地上8層）及國芳百貨大廈（地下1層，地上42層）。01標西側基坑范圍有一條南北走向DN400自來水管橫穿基坑，東端頭基坑范圍內有一條國芳百貨東西走向DN200的消防水管在基坑內，有一定風險，周邊環境風險等級為二級，本基坑監測等級為二級。

3 樁體水平位移測點埋設

3.1 測點埋設原則

樁體水平位移測點是一條內有卡槽的管道，通常為PVC材質，測點布設的位置應嚴格按照圖紙所規定的位置來布設，01標基坑樁體水平位移點布設17孔。但由于該項目A區北側基坑圍護利用原1號線東方紅廣場站主體圍護結構，所以01標北側無法進行對樁體深層位移的監測，實際01標可監測的數量為8孔。

3.2 測點埋設及技術要求

（1）測斜管連接及安裝

測斜管的長度應嚴格按照設計長度來確定，測斜管連接時接頭的密封工作是關鍵，為了最大限度的防止灌樁時水泥漿流入管內，宜先在單節管段的接頭處刷涂玻璃膠或者密封膠，然后將接頭安裝到管上，用專用螺絲固定好接頭后最好再刷一遍密封膠與接縫處，最后用寬透明膠帶將整個接頭纏繞密封。接下來用鐵絲將測斜管綁扎固定到鋼筋籠上，管綁扎時應調正方向，使管內的一對測槽垂直于測量面（即平行于位移方向，見圖2）；要保證管道順直，不能扭曲歪斜。將鋼筋籠吊起下入鉆孔的過程中，必須保證鋼筋籠不能過度彎曲，否則可能會造成測斜管的彎折，因此非常考驗吊車司機的水平。

本工程采用圍護樁施工工藝，連接并安裝到鋼筋籠上的測斜管見圖1。計劃埋設測斜管頂部高出樁頂1.3m，且在高出樁頂1m范圍內外套100mm鋼管加以保護，確保在鑿出樁頭及冠梁施工過程中測斜管不被破壞。

圖1 測斜管綁扎圖

圖2 測斜管與基坑位置關系圖

4 觀測方法及數據采集

4.1 觀測儀器及方法

監測儀器可采用市場上具備產品三證的測斜儀，監測精度要求達到0.02mm/0.5m。

觀測方法如下：

①用模擬測頭檢查測斜管導槽；

②使測斜儀測讀器處于工作狀態，將測頭導輪插入測斜管導槽內，緩慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿導槽全長每隔0.5m讀一次數據，記錄測點深度和讀數。測量記錄完成后，將探頭方向轉動180度，再次插入導槽內，再次測量，測點深度同第一次相同；

③每0.5m深度的正反測值的絕對值應相同，當數據不合格時應重測。

4.2 觀測方法及數據采集技術要求

（1）初始值測定

測斜管的初始值測定應在正式監測前一周內完成，在兩到三天內對同一測點進行三次重復測量，若三次測量的數值很接近，證明測點完好，管內卡槽銜接完好，沒有損壞，然后以三次測量的平均值作為初始值。

（2）觀測技術要求

探頭放入管底后應等待三到五分鐘，以便探頭適應管內水溫。觀測時每0.5m一定要卡在測斜管口相同的位置，這是測斜監測中保證數據準確的最關鍵步驟，每次記錄數據要等數值穩定才能按下記錄按鍵，確保讀數準確性。

5 數據處理及分析

5.1 測斜儀的原理

圖3 測斜儀原理圖

如圖3示，測斜儀按0.5m點距由下往上依次進行讀數，即將測斜管分成了n個測段，每個測段的長度li=500mm，在某一深度位置上所測得的兩對導輪（500mm）之間的傾角θi，通過計算可得到這一區段的變位△i。計算公式為：

某一深度的水平變位值δi可通過區段變位△i的累計得出，即：

則在進行第j次測量時，所得的某一深度上相對前一次(j-1)測量時的位移值△xi即為：

相對初次測量時總的位移值為：

5.2 數據分析

計算時通常以管底為基準點，由下而上累計計算某一深度的變位值δi，直至管頂，計算變位值δi總以向基坑側變位為正，反之為負。將在支護結構中同一測斜管的不同深度處所測得的變位值δi，每一個點在坐標軸上連接起來，便可繪制出樁體的水平變位隨著深度變化的曲線，數據處理往往由測斜儀的數據處理軟件完成，以蘭州東方紅廣場01標段基坑1號測斜孔為例，整理后的數據處理報表見圖4。

圖4 整理后的數據報表

從整理以后的報表可以詳細的看到圍護樁從基坑底到冠梁變形數據，在基坑監測中，樁體水平位移測點通常與支撐軸力位于同一斷面上，而圍護樁向基坑內的傾斜變化通常會引起支撐軸力的變化，因此樁體水平位移的數據變化往往與支撐軸力變化緊密相關，日常監測中，往往將其兩項放在一起進行數據綜合分析，來判斷基坑的安全情況。

6 結束語

本文從深基坑監測中樁體水平位移監測的測點布設，觀測方法，數據處理分析等方面簡單闡述了樁體水平位移在深基坑監測中的重要作用，由于樁體水平位移數據的直觀性，因此做好測斜點位的埋設，嚴格按照規定的方法監測，確保監測數據的精度和準確性，對深基坑的安全有著重要的意義。