论基坑深层水平位移的量测技术

论基坑深层水平位移的量测技术

摘要：为了确保基坑施工安全，需要对基坑进行深层水平位移量测，即基坑测斜，基坑测斜的常用仪器是测斜仪。文章分析了测斜仪的工作原理，并探讨了测斜孔的布设原则、监测点的布设，重点介绍了基坑测斜的方法与步骤。

关键词：基坑施工深层水平位移测斜仪量测技术

中图分类号：tv551.4 文献标识码：a 文章编号：

在基坑的施工过程中，为了保证施工的安全，需要随时了解基坑深层土体的变形情况和运动状态。为了减少基坑工程事故，需要对基坑进行深层水平位移量测，即基坑测斜。

基坑测斜工作具有非常重要的意义：验证基坑围护结构设计,指导深基坑工程施工；监视基坑围护结构和土体的稳定状态变化,保证施工安全；总结工程经验，进行反演分析计算。

1 基坑测斜的原理

基坑测斜的常用仪器是测斜仪，它可精确地测量沿垂直方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器。测斜仪分为活动式和固定式两种，在基坑开挖支护监测中常用活动式测斜仪。活动式测斜仪按测头传感元件不同，又可细分为滑动电阻式、电阻片式、钢弦式及伺服加速度计式四种。

在基坑开挖之前先将有四个相互垂直导槽的测斜管埋入围护结构或被支护的土体中。测量时，将活动式探头放入测斜管，使探头

上的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽滚动，活动式探头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化。由于测斜仪测得的是两对滚轮之间的相对位移，所以必须选择测斜管中的小动点作为量测的基准点，一般以管底端为小动点。如果桩、墙的插入比不大，不能保证底端不动，则必须以管顶为基准点，用经纬仪或其它手段测出该点的绝对水平位移，以推算出测管不同深度的绝对水平位移。

图1 测斜仪测量原理

当测斜管埋设足够深时，管底可以认为是位移小动点，管口的水平位移值就是各分段位移增量的总和，即式（1）：

在测斜管两端都有水平位移的情况下，就需要实测管口的水平位移值，并向下推算各测点的水平位移值，即式（2）：

测斜管可以用于测单向位移，也可以测双向位移。测双向位移时，由两个方向的测量值求出其矢量和，得位移的最大值和方向。

2 测斜孔的布设原则

一般布置在基坑平面上挠曲计算值最大的位置，如悬臂式结构的长边中心，设置水平支撑结构的两道支撑之间。

坑周围有重点监护对象，如遇建（构）筑物、地下管线时，离其最近的围护段。基坑局部挖深加大或基坑开挖时围护结构暴露最早、得到监测结果后可指导后继施工的区段。

测斜管中有一对槽口应自上而下始终垂直于基坑边线，以保证测

得围护结构挠曲的最大值。因测斜仪的探头在管内每隔0.5m（或1.0m）测一读数，故对测斜管的接口位置应精确计算，避免接口设在探头滑轮停留处。

3 监测点的布设

监测点的布设主要有两种方法。

3.1方法一

测斜管埋设在构成围护的桩体或墙体之中，当围护结构施作至测点的设计桩位或连续墙的槽段时，测斜管一般采用绑扎方法固定在钢筋笼上与其一起沉入孔（槽）中。具体步骤如下：

首先进行测斜管管段连接，必须将上、下管段的滑槽相互对准，使测斜仪的探头在管内平滑运行。为了防止泥浆从缝隙中渗入管内，接头处应进行密封处理，涂上柔性密封材料（中性玻璃胶）并贴上密封条。

测斜管现场组装后，安装在地下连续墙或支护桩的钢筋笼上，随钢筋笼浇注在混凝土中，浇注混凝土之前应在测斜管内注满清水，防止测斜管在浇注混凝土时浮起，并防止水泥浆渗入管内。

测斜管的绑扎定位必须牢固可靠，以免浇筑混凝土时，使其发生上浮或侧向移动，影响测试数据的准确性。当测斜管较长时，还要注意避免测斜管自身的轴向旋转，以保证测出的数据真正反映在基坑边缘垂直平面内的挠曲。

3.2方法二

当测斜管未能在围护结构施工时及时埋设在桩体（墙体）内或测

量钢板桩围护挠曲变形时，则可采用钻孔法进行埋设。具体步骤如下：

钻孔在围护结构的混凝土达到一定强度后进行，在紧靠所需监测的桩体（墙体）后的土层中，用小型钻机钻孔，孔深大于或等于所测围护结构的深度，孔径比所选的测斜管大5～10cm。在土质较差地层钻孔时应用泥浆护壁。

然后将测斜管逐节组装并放入钻孔内，测斜管底部装有底盖，管内注满清水，下入钻孔内预定深度后，随后在测斜管与钻孔的空隙内填入细沙或水泥和膨润土拌和的灰浆，其配合比取决于土层的物理力学性能和地质情况。刚埋设完的几天内，孔内充填物会固结下沉，因此要及时补充。

此方法的缺点是：测斜管所监测得到的围护结构的挠曲值在时间上有一段滞后的过程，在数值上较实际挠曲值要小一些。

4基坑测斜的方法与步骤

测斜开始前，测斜仪应按规定进行标定，以后根据使用情况，每隔3～6个月标定一次。

为保护测斜仪探头的安全，有条件可在首次测量前先用测头模型下入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，检查测斜孔及导槽是否畅通无阻。如果无测头模型，应缓慢将探头放入测斜管底部。

每次监测时，将测斜仪探头导轮对准与所测位移方向一致的槽口，缓缓放至管底，待探头与管内温度基本一致、显示仪读数稳定后开始监测。

一般以管口作为起算点，按探头电缆上的刻度分化，均速提升，每隔一定距离（0.5m或1.0m）进行仪表读数，并做记录。待探头提升至管口处，旋转180°后，再按上述方法测量一次，以消除测斜仪自身的误差。

在开挖前的3～5d内重复监测2～3次，待辨明测斜管已处于稳定状态后，将其作为初始值，开始正式测试工作。初始值应是基坑开挖之前连续三次测量无明显差异读数的平均值，或取其中一次的测量值作为初始值。实际情况是无论精度再高的仪器都随深度存在累计的误差，反复几次后形成初值区域带。

观测间隔时间，可参考《建筑基坑工程技术规范》，或应根据侧向位移的绝对值或位移增长速率而定，当侧向位移明显增大时，应加密观测次数。

5监测频率与成果

监测频率根据基坑重要等级而定，在施工中根据施工进度调整,调整监测频率。一定要将监测数据及时反馈给有关人员,实行信息化施工, 当监测结果超过预警值时应加密观测,当有危险事故征兆时需连续观测。

测斜完成后,将原始数据及时整理成正式记录,进行以下资料整理: 原始记录表及实际测点图；位移值随时间及随开挖面距离的变化图；位移速度随时间以及随开挖面变化图。

利用已经得到的量测信息进行反分析计算,提供围护结构和周围建筑物的状态,预测未来动态,以便提前采取技术措施,验证设计参