許紅升 王 剛 任勝偉

深基坑工程變形監(jiān)測(cè)工作是實(shí)現(xiàn)工程信息化施工的手段，可以利用監(jiān)測(cè)到的信息指導(dǎo)基坑支護(hù)施工，及時(shí)對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理化調(diào)整?；舆吰峦馏w水平位移監(jiān)測(cè)是變形監(jiān)測(cè)工作中的一項(xiàng)主要內(nèi)容，也是判斷基坑邊坡所處狀態(tài)的重要依據(jù)。鄭州市某深基坑工程，東西長(zhǎng)88 m，南北寬85 m，設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度11.4 m。場(chǎng)地工程地質(zhì)條件較差，地下水埋深淺，周邊環(huán)境條件復(fù)雜，基坑施工過(guò)程中按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求對(duì)基坑水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1 水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置與監(jiān)測(cè)設(shè)備選型

本工程根據(jù)基坑特征和場(chǎng)地周邊環(huán)境情況，沿基坑四周設(shè)置8 個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別是:CX-1，CX-2，CX-3，CX-4，CX-5，CX-6，CX-7，CX-8?？颖谕馏w水平位移監(jiān)測(cè)采用高精度測(cè)斜儀測(cè)定，測(cè)斜儀是一種可以精確測(cè)量不同深度處土層水平位移的工程測(cè)量?jī)x器，測(cè)斜系統(tǒng)由測(cè)斜管、測(cè)斜探頭、數(shù)字式測(cè)讀儀三部分組成。測(cè)斜管在基坑支護(hù)水泥土樁施工過(guò)程中安放到預(yù)定深度(25 m)。測(cè)斜管內(nèi)有四條十字形對(duì)稱(chēng)分布的凹型導(dǎo)槽，作為測(cè)斜探頭滑輪上下滑行軌道。測(cè)量時(shí)，使測(cè)斜探頭的導(dǎo)向滾輪卡在測(cè)斜管內(nèi)壁的導(dǎo)槽中，沿槽滾動(dòng)將測(cè)斜探頭放入測(cè)斜管，并由引出的導(dǎo)線將測(cè)斜管的傾斜角或其水平投影值顯示在測(cè)讀儀上。不同時(shí)刻測(cè)得的某一深度處測(cè)斜管水平投影值的變化即為該點(diǎn)位置處土體的水平位移值。水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖見(jiàn)圖1。

水平位移監(jiān)測(cè)采用加拿大Rocrest公司生產(chǎn)的RT-20MU型測(cè)斜儀，其儀器標(biāo)稱(chēng)精度為±6 mm/25 m，探頭工作幅度為20°，探頭測(cè)量精度為 ±0.1 mm/0.5 m，測(cè)讀器顯示讀數(shù)至 ±0.01 mm。

2 測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)工作原理

測(cè)斜儀的工作原理是通過(guò)擺錘受重力作用來(lái)測(cè)量測(cè)斜探頭軸線與鉛垂線之間傾角φ，進(jìn)而計(jì)算出不同深度位置各點(diǎn)的水平位移。從圖2測(cè)斜儀工作原理圖中可以看出，每測(cè)一段的水平投影可按下式計(jì)算:δi=L·sinθi。其中，δi為第 i測(cè)段的水平投影;L為每測(cè)段長(zhǎng)度，實(shí)測(cè)中取定值1 000 mm;θi為第i測(cè)段的傾角。當(dāng)測(cè)斜管埋設(shè)足夠深時(shí)，管底處位移很小，可以認(rèn)為是不動(dòng)點(diǎn)，從管底向上n個(gè)測(cè)段測(cè)出的水平投影總量為:

同一位置處不同時(shí)刻測(cè)得的水平投影量之差，即為該深度處土體的水平位移值。

圖1 水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

圖二測(cè)斜儀工作原理圖

3 測(cè)斜管安裝

測(cè)斜管由塑料(PVC)制成，每段長(zhǎng)度4 m，管段之間由外包頭管連接，管內(nèi)對(duì)稱(chēng)分布有四條十字形凹槽，管徑90 mm，是測(cè)斜過(guò)程中探頭的上下通道。

1)按照工程設(shè)計(jì)的測(cè)斜位置點(diǎn)見(jiàn)圖1，共8組，根據(jù)工程條件，確定測(cè)斜管深度23 m，即假定自然地坪以下23 m處土體側(cè)向位移為零。

2)將測(cè)斜管底部裝上底蓋，逐節(jié)組裝，灌滿清水，以減小孔中水的浮力，并放入鉆孔內(nèi)。安裝測(cè)斜管時(shí)，隨時(shí)檢查其內(nèi)部的一對(duì)導(dǎo)槽，使其始終與坑壁垂直或平行，避免測(cè)斜管的縱向旋轉(zhuǎn)。在管節(jié)連接時(shí)必須將上下管節(jié)的滑槽嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，避免導(dǎo)槽不通暢，損傷探頭。

3)測(cè)斜管安裝完畢后，用清水將測(cè)斜管內(nèi)沖洗干凈，將測(cè)頭模型放入測(cè)斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，以檢查導(dǎo)槽是否通暢無(wú)阻(尤其是測(cè)斜管接頭位置)，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測(cè)斜儀的探頭十分昂貴，在為確認(rèn)測(cè)斜管導(dǎo)槽通暢時(shí)，不允許放入探頭。

4)在測(cè)斜管管口處做好醒目標(biāo)志，嚴(yán)格保護(hù)管口，并在測(cè)量之前按照孔位布置圖將孔位列表編號(hào)，以保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤。

4 土體水平位移監(jiān)測(cè)

1)聯(lián)結(jié)探頭和測(cè)讀儀。用專(zhuān)用扳手將測(cè)讀儀的電纜和探頭連接好，檢查密封裝置、電池充電情況、儀器讀數(shù)是否正常。2)將探頭插入測(cè)斜管，使?jié)L輪卡在導(dǎo)槽上，緩慢下沉至孔底以上0.5 m處，測(cè)量自孔底開(kāi)始，由下而上進(jìn)行，每隔1.0 m測(cè)讀一次。為提高測(cè)量結(jié)果的可靠性，在每一測(cè)量步驟中均需要持續(xù)穩(wěn)定一段時(shí)間，以確保讀數(shù)準(zhǔn)確。3)測(cè)量一回次完成后，將探頭旋轉(zhuǎn)180°，插入同一對(duì)導(dǎo)槽進(jìn)行重復(fù)測(cè)量(兩次讀數(shù)在相同點(diǎn)位)。兩次測(cè)量的讀數(shù)絕對(duì)值(儀器顯示的offset項(xiàng)數(shù)值)差值應(yīng)小于10%，且符號(hào)相反，測(cè)量結(jié)果方符合要求，否則要重新測(cè)量。4)側(cè)向位移的初始值應(yīng)取連續(xù)三次測(cè)量且無(wú)明顯差異之讀數(shù)平均值。5)每天測(cè)量?jī)纱危?dāng)側(cè)向位移的絕對(duì)值或水平位移速率明顯加大時(shí)，加密監(jiān)測(cè)頻率。6)日常監(jiān)測(cè)結(jié)果于次日向監(jiān)理單位提供書(shū)面成果，當(dāng)基坑邊坡水平位移出現(xiàn)異常時(shí)，立即口頭通知業(yè)主和監(jiān)理單位，并于12 h內(nèi)提供書(shū)面監(jiān)測(cè)結(jié)果。

圖3 基坑不同開(kāi)挖深度狀態(tài)下水平位移情況

5 水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本基坑工程總開(kāi)挖深度11.4 m，自然地面至－2.8 m深度范圍，采用1∶0.3放坡，土釘墻支護(hù)，下部垂直開(kāi)挖，采用加筋水泥土復(fù)合樁墻+預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合支護(hù)。在－2.8 m位置有一寬2.0 m、厚0.25 m的鋼筋混凝土壓頂梁，進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)的測(cè)斜管孔口設(shè)置在壓頂梁上。根據(jù)基坑水平位移觀測(cè)結(jié)果顯示(見(jiàn)圖3)，在開(kāi)挖深度小于6.5 m以前，基坑邊坡水平位移值是很小的。隨著基坑開(kāi)挖深度增加，邊坡土體水平位移逐漸加大，從自然地面以下至－20.0 m的土體均有位移。受基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)制約作用，邊坡土體水平位移和基坑支護(hù)錨桿布置直接有關(guān)，有錨桿的部位水平位移較小，位移值最大處位于－8.5 m位置。隨著基坑開(kāi)挖深度增加，垂直方向上不同深度的水平位移值均在加大，但處于安全狀態(tài)的基坑邊坡，加大趨勢(shì)基本一致。基坑邊坡環(huán)境情況不同，水平位移變化也不相同，同一側(cè)基坑邊坡由于中間部位應(yīng)力分布比兩端較集中，水平位移值相應(yīng)也大于兩端部位。

6 基坑出現(xiàn)異常后的水平位移監(jiān)測(cè)及應(yīng)急處理

基坑邊坡出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，邊坡土體應(yīng)力和水平位移變化均會(huì)出現(xiàn)異常。本基坑工程?hào)|側(cè)邊坡距離開(kāi)挖線1.5 m平行分布一條雨水管道，由于管道施工年代較久，管道基礎(chǔ)管道底至－3.0 m均是回填的雜填土，沒(méi)有按要求夯實(shí)，而且全段管道滲漏嚴(yán)重。一場(chǎng)暴雨后，路面積水雨水沿管道基礎(chǔ)下滲，造成基坑邊坡環(huán)境惡化，邊坡一度失穩(wěn)。根據(jù)位移監(jiān)測(cè)結(jié)果(見(jiàn)圖4)，水平位移最大值在24 h內(nèi)超過(guò)50 mm，而且基坑邊坡上部位移變化最大，說(shuō)明基坑已經(jīng)向傾覆狀態(tài)發(fā)展，必須采取緊急處理方案。針對(duì)東側(cè)基坑邊坡出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況，立即采取應(yīng)急措施:用挖掘機(jī)堆土回填坡腳，排除路面積水，修補(bǔ)管道滲漏部位，對(duì)邊坡淺部雜填土注漿加固，并在坑壁水平位移較大處增加了一排支護(hù)錨管。在基坑處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)，增加水平位移監(jiān)測(cè)頻率，由原來(lái)的每24小時(shí)一次調(diào)整為每8小時(shí)一次，以及時(shí)準(zhǔn)確了解邊坡所處狀態(tài)。經(jīng)過(guò)處理后，雖然基坑邊坡水平位移沒(méi)有大幅度減小，累計(jì)位移絕對(duì)值依然較大，但連續(xù)的24 h水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果變化都很小(見(jiàn)圖4)，說(shuō)明基坑邊坡變形趨于穩(wěn)定，已經(jīng)處于安全狀態(tài)。水平位移監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)邊坡水平位移變化情況，根據(jù)水平位移變化情況結(jié)合錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以分析出基坑邊坡所處狀態(tài)，預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)。并能夠及時(shí)找出邊坡出現(xiàn)問(wèn)題的原因，研究相應(yīng)對(duì)策，及時(shí)解決問(wèn)題。本基坑工程中水平位移監(jiān)測(cè)效果良好，為基坑支護(hù)提供信息指導(dǎo)，也為巖土工程治理信息化管理提供了思路。

圖4 基坑危險(xiǎn)狀態(tài)和穩(wěn)定后水平位移情況

［1］ 黃銀洲.信息化監(jiān)測(cè)在深基坑工程安全管理中應(yīng)用研究［J］.山西建筑，2010，36(7):87-88.