浅谈深基坑测斜技术

浅谈深基坑测斜技术

浅谈深基坑测斜技术

【摘要】本文介绍了深基坑的发展，并且介绍了测斜仪监测的一些理论知识，测斜管的安装和监测原理，以及如何对监测数据进行采集与整理分析。

【关键词】深基坑；测斜；监测

1. 前言

随着社会的发展和城市化进程的加快，高层建筑已成为城市主要的建设项目之一，尤其在城市密集生活区，由于场地的限制，高层建筑的高度不断的增加，基础的埋深也不断加深，而且有建筑物与建筑物之间距离近、场地下方地下管线复杂、场地周边环境对基坑工程的影响明显的特征。房屋建筑、市政工程或地下建筑在施工时需开挖的地坑，即为基坑。一般认为深度在5m及以上或者地质条件复杂，周围环境和地下管线复杂，影响毗邻建筑物安全的基坑即为深基坑。

深基坑工程是一个综合性的岩土问题，有明显的区域性，已经成为近年岩土工程中建设的热点。目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论。而实际上基坑开挖后是一种动态平衡状态。随着时间的增长，土体强度逐渐下降，相当一部分地下的土体在工作荷载状态下仍处于小应变状态。工程实践证明在设计中变形和时间效应必须给予充分考虑，但在目前的设计计算中却常被忽视。随着土工试验技术的进步以及先进监测技术的应用与计算机技术的普及，设计方法不断革新，施工工艺也日益完善，深基坑工程出现的问题也越来越复杂，迫切要求深基坑工程的理论研究与施工方法要进一步革新。

测斜仪经过多年的发展，已从传统的手记录模式，发展到现在的全数字化模式，测量精度也在不断提高，但技术的进步并不能保证测量结果完全满足监测的需要，在整个测斜工作实施过程中，无论从测斜管埋设还是最后的数据处理，每一步都是“细致活”。

2.测斜管的安装及监测原理

2.1测斜管的安装

安装的全过程可分为三步

① 测斜管的连接：采用插入连接法，一般测斜管的长度为2m，在安装的过程中必须拼接，用三只M4×10自攻螺钉探紧，（这是每孔最下面的一节管子）就可向孔内下管子了，下一节，再向外接头内插一节管，这时必须注意的是一定要插到管子端平面相接为止，再用三只M4×10自攻螺钉把它固定好，才算该接头连接完毕，按此方法一直连接到设计的长度。

② 调正方向：测斜管安装到位后，需要调正方向，测斜管内壁上有两对内凹槽，把管内的一对凹槽垂直于测量面就可以了，转动管子就可以实行，转动前可先把管子向上提起后再转动对准，对准后再把管子压到位，调正方向的步骤就完成了。

③ 向孔内回填，还需特别注意两点：在下管子时为减少其浮力，可向管内充清水（自来水、河水等）一边下管子，一边充清水，直至能顺利地放到位。清水也不能放得太多，否则管子会迅速下沉而掉入孔中，无法继续工作。但测斜管下到位置后，一定要把清水充满，这样做可减少泥浆进入管内形成沉淀。测斜管外面有一对凹槽，此槽是偏心的（为保证测斜管的精度，尽量减少扭角的产生，使联接方法按管子的制作方向联接）与外接头内的凸槽相配合后把管子插入的，若插不下，把管子转动一个方向就可顺利地插入，因为该联接方法只有一个方向能插入，其余方向均插不进去。

2.2测斜的监测原理

深层水平位移监测，即测斜，是观测支护结构各深度的水平位移量，用以监测支护桩或土体的变形。当测出支护结构在没有外界荷载作用下位移急剧增大则表示土体临近破坏。其量测方法是：

① 首先在预定位置埋设足够深（以达到不动点为止）铅直的测斜管，管内有互成90°的四个导槽，使其中一对互成180°的导槽与土体变形方向一致（与基坑边垂直）；

② 放入带有导轮的测斜仪沿导槽滑动，由于测斜仪能反应出测管与重力线之间的倾角，因而能测出测斜仪所在位置测管在土体作用下的倾斜度θi，换算成该位置测斜仪上下导轮间（或分段长度）的位置偏差Δd：Δd=Lsinθi 式中，L为量测点的分段长度。自下而

上累加可知各点处的水平位置：d=ΣLsinθi

与初次位置测值相减即为各点本次量测的水平位移。深层水平位移采用CX-06A型伺服加速度测斜仪施测，精度±4mm/15m。工作原理见图1。

3.监测数据的采集与整理分析

3.1数据的采集

每次进行监测是首先必须检查测斜仪是否处于正常状态。探头信号插头插入仪表板上对准插槽，打开电源开关，探头沿左右摇摆的方向滑轮时，左右波动的初始值是固定的，当探头靠立固定不动时，显示号码保持不变，表明仪器工作正常。仪器设置时可选取每间距0.5m 或1.0m采集一次数据，一般为了满足监测要求常采用0.5m的间距。另外采取监测垂直于基坑边线正反两个方向，即仪器A0及A180两个方向的数据，即可完成单一测斜孔的监测，得到简单的该孔深层土体的水平位移；也可完成A0及A180、B0及B180四个方向的监测，实际的操作应满足现场的监测要求。

通常是以孔底为基准点，从下往上每间距0.5米测一个点（条件是，槽管落在孔底，底部点应为稳定点，水平位移不会影响到该点）。也有以孔口为基准点，用测量仪器每次测量孔口坐标，从上往下每间距0.5米测一个点。

3.2数据的整理分析

下面以某工程在深基坑开挖施工期间测斜孔的监测数据作为基

础分析：

在现场采集回来的数据通过测斜仪与计算机连接，导出相应监测数据，进而利用软件进行整理，图2中是某一测斜孔在不同监测时间段的监测数据统计。另外从图3测斜孔的深层水平位移在不同阶段的变形曲线可以看出，围护墙最大水平位移的位置随着基坑的开挖深度不断发生变化。在基坑开挖初期，支撑尚未施工的阶段时，围护墙处于悬臂状态，其最大水平位移发生在墙顶；随着开挖深度的增大及支撑的施工，墙顶水平位移受到了限制，墙体中部逐渐向坑内突出。

经过几十年的理论研究以及在实际中的应用，测斜仪朝着轻便，操作简单，自动化的方向发展。为了确保岩土工程设计、施工和运营

安全，各种测斜仪发挥了至关重要的作用，相信在随后的发展过程中，测斜技术将得到更好的发展与重视。

【参考文献】

[1] 国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497-2009，2008

[2] 刘观仕，测斜仪在软基路堤施工监测中的应用，土工基础，2004

[3] 俞建霖，龚晓南，基坑工程变形性状研究[J]，土木工程学报，1999

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