李瑞星

南京南大巖土工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 211800

1 工程概況

本工程為杭州市地鐵A號(hào)線工程某車(chē)站為例進(jìn)行探討，本站基坑開(kāi)挖深度25 m。車(chē)站設(shè)計(jì)總長(zhǎng)為160m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為20 m，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000mm厚地下連續(xù)墻，連續(xù)墻有效墻深37～41 m，車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段采用6道支撐，其中1、4道為1000×1000×1000 mm混凝土支撐，2、3道為Φ609 mm鋼支撐，5、6道為Φ800 mm鋼支撐，車(chē)站端頭井采用5道支撐，前4道均為1000×1000×1000 mm混凝土支撐，最后一道為Φ800 mm鋼支撐。車(chē)站底板主要坐落于（3） 6粉砂層及全風(fēng)化巖層。采用明挖順作法施工。

2 測(cè)點(diǎn)布設(shè)

依照經(jīng)專家評(píng)審后的監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布設(shè)。本基坑工程墻體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共設(shè)計(jì)9處。墻體深層水平位移測(cè)斜管綁扎在地連墻鋼筋籠主筋上，長(zhǎng)度小于鋼筋籠長(zhǎng)度1.0m，隨鋼筋籠一起下放至地連墻導(dǎo)槽中。地連墻深入26m處為全風(fēng)化安山玢巖層，33m以下為強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖層，該巖層屬于穩(wěn)定巖層。

3 監(jiān)測(cè)方法

本工程深層水平位移均采用以管口為基準(zhǔn)，測(cè)量步驟如下：

第一步：選取測(cè)斜管十字導(dǎo)槽正對(duì)基坑地連墻的導(dǎo)槽，將探頭導(dǎo)輪卡置在測(cè)斜管十字槽中，確保導(dǎo)輪方向正對(duì)地連墻，緩慢將探頭沿導(dǎo)槽下放測(cè)斜管，放松電纜使探頭至管底位置，設(shè)置儀器測(cè)量深度與測(cè)距。當(dāng)觸及孔底時(shí)，應(yīng)避免過(guò)分沖擊。將探頭停留在管底約5min左右，保證測(cè)斜儀探頭工作溫度與管內(nèi)溫度一致。

第二步：將導(dǎo)線拉直探頭停留管底位置，在管口深度標(biāo)記位置讀取第一個(gè)數(shù)據(jù)作為起點(diǎn)數(shù)據(jù)，隨后將探頭緩慢拉起每隔一定深度（本工程測(cè)點(diǎn)間距要求0.5 m）測(cè)讀一個(gè)數(shù)，測(cè)讀儀器探頭至管頂端為止。每次測(cè)讀時(shí)必須對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志位置待讀數(shù)穩(wěn)定后方可確認(rèn)讀數(shù)。

第三步：將探頭水平旋轉(zhuǎn)180°后再次放入測(cè)斜管導(dǎo)槽中，確保導(dǎo)輪方向正對(duì)地連墻，重復(fù)上述第二步驟再次測(cè)量一遍，以保證測(cè)量精度。采用正反測(cè)量的主要目的是為了抵消或減小傳感器的零偏和軸對(duì)稱所造成的誤差，進(jìn)而達(dá)到提高精度的效果。

通過(guò)以上步驟測(cè)斜儀能反映出測(cè)斜管與重力線之間的傾角，從而可以測(cè)出探頭位置處測(cè)斜管在土體壓力下的傾斜度為θi，計(jì)算出該位置探頭上下導(dǎo)輪間（或分段長(zhǎng)度）的位置偏差△d：

△d=L·sin θi

式中，L為量測(cè)點(diǎn)測(cè)測(cè)點(diǎn)間距。自下而上相加得出各點(diǎn)處的水平位置：

與上次位置測(cè)量值相減即可得到各點(diǎn)本次量測(cè)的水平位移。

從管口至管底的各段位移累計(jì)相加，得到管底的實(shí)際位移。由于管口位移存在位移變形，為取得整個(gè)測(cè)斜管的絕對(duì)位移量，通常采用管口附近的墻頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化來(lái)修正測(cè)斜儀采集的管口位移數(shù)據(jù)。

4 數(shù)據(jù)處理

外業(yè)數(shù)據(jù)采集完畢后，利用數(shù)據(jù)輸出軟件，將接收機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取并保存到計(jì)算機(jī)中用來(lái)存檔計(jì)算，本工程測(cè)斜儀采用北京航天慣性科技公司生產(chǎn)的測(cè)斜儀，型號(hào)為CX-06A，數(shù)據(jù)處理軟件為該公司開(kāi)發(fā)的滑動(dòng)式測(cè)斜儀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

外業(yè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算后，以Excel文件格式打開(kāi)數(shù)據(jù)文件，其中A0列表示正測(cè)電壓值，A180列表示反測(cè)電壓值，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移值等于正測(cè)電壓值減去反測(cè)電壓值的1/2乘以儀器系數(shù)。該測(cè)點(diǎn)的累計(jì)偏移量（即管型）為從管口第一個(gè)點(diǎn)至該點(diǎn)前一點(diǎn)的累計(jì)偏移量累和加上該點(diǎn)位移值。該測(cè)孔每測(cè)點(diǎn)的單次變形量即為該點(diǎn)上次累計(jì)偏移量減去該點(diǎn)本次累計(jì)偏移量，該點(diǎn)累計(jì)變形量等于該點(diǎn)初始累計(jì)偏移量減去該點(diǎn)本次累計(jì)偏移量。本項(xiàng)目規(guī)定“+”表示向坑內(nèi)位移，“-”表示向坑外位移。

5 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

由于篇幅原因，本項(xiàng)目測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)周期較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量較大，無(wú)法一一列舉，僅選取一測(cè)孔的幾組特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，本次探討選擇ZQT29測(cè)孔，該測(cè)孔布設(shè)于車(chē)站南端頭中部地連墻中，測(cè)斜管埋深40m，可測(cè)深度35.5m。

本 次 討 論 選 擇2017年4月17日～21日Z(yǔ)QT29的 監(jiān) 測(cè) 數(shù)據(jù)，該期間南端頭第四道混凝土支撐已澆筑完成進(jìn)行第四層土方開(kāi)挖施工，開(kāi)挖深度約20m。通過(guò)從儀器中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)計(jì)算得出17～19日測(cè)斜儀正反測(cè)電壓和穩(wěn)定，均值分別為84.12、82.97、85.46、83.87、84.51，依照測(cè)斜儀使用說(shuō)明，該期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以使用來(lái)計(jì)算變形情況。而按照導(dǎo)出的數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)現(xiàn)17～18日的單次變形量從管口至管底向坑內(nèi)位移且從上到下依次增大，0～35.5m變形量為0～3mm。18～19日的單次變形量從管口至管底向坑外位移且從上到下依次增大，0～35.5m變形量為0～-3.5mm。19～20日的單次變形量從管口至管底向坑內(nèi)位移且從上到下依次增大，0～35.5m變形量為0～5.5mm。20～21日的單次變形量從管口至管底向坑外位移且從上到下依次增大，0～35.5m變形量為0～-5.2mm。此算法測(cè)量結(jié)果表明，17～21日期間墻體深層水平位移日變化速率均超出報(bào)警值±2mm/d的標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定此時(shí)應(yīng)該發(fā)出紅色報(bào)警，施工單位應(yīng)該停止施工并采取回填等相應(yīng)措施。按照17～21日兩次測(cè)量結(jié)果計(jì)算得出該期間ZQT29向坑內(nèi)變形呈C字型，最大變形位于20m處，變形量為2.1mm，按此計(jì)算結(jié)果，該期間ZQT29變形處于穩(wěn)定狀態(tài)，未超出報(bào)警值。此期間從端頭井處4道支撐軸力來(lái)看，0.5m處第一道混凝土支撐兩個(gè)測(cè)點(diǎn)分別變化受壓力212、183kN，6m處第二道混凝土支撐兩個(gè)測(cè)點(diǎn)分別變化受壓力74、243kN，12m處第三道混凝土支撐兩個(gè)測(cè)點(diǎn)分別變化受壓力1020、684kN，18m處第四道混凝土支撐兩個(gè)測(cè)點(diǎn)分別變化受壓力216、184kN。由此可見(jiàn)17～21日數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果跟實(shí)際工況較為符合，基坑此時(shí)開(kāi)挖深度為20m，此處變形最大，第一至四道混凝土支撐已澆筑，支撐對(duì)地連墻起到了抵抗作用，測(cè)孔管底位置已經(jīng)深入穩(wěn)定巖層，變形也較小，ZQT29向坑內(nèi)呈C字形變形比較符合實(shí)際工況[1]。

通過(guò)上述對(duì)比發(fā)現(xiàn)，深層水平位移實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)存在明顯的精度誤差。從各組數(shù)據(jù)正反電壓和的平均值可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩次測(cè)量數(shù)據(jù)的正反電壓和均值差值較大時(shí)，計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)從上至下逐漸變化增大，當(dāng)均值差值較接近時(shí)，計(jì)算結(jié)果最符合實(shí)際工況。通過(guò)梳理筆者總結(jié)出以下修正方法供探討。

當(dāng)均值差值較大時(shí)，管底位置變化接近最大變化，這是由于管底變化值是由管口累加到管底，按照誤差傳播定律，累加過(guò)程中誤差也會(huì)累加，造成管底誤差最大，所以筆者認(rèn)為管底處于強(qiáng)風(fēng)化基巖層，按照理論管底是比較穩(wěn)定的，一般情況是不會(huì)出現(xiàn)較大變化的，所以可以假定管底不變的情況下對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，修正方法即給定修正參數(shù)將管底變量修正為0，由于深層水平位移累計(jì)偏移量是由累加得出，所以管底以上數(shù)據(jù)修正參數(shù)按照等差數(shù)列求得。具體求參方法：首先，求出等差數(shù)列公差，測(cè)量計(jì)算出的管底變量除以管底深度乘以測(cè)點(diǎn)間距即為公差，公差作為管口第一點(diǎn)的修正參數(shù)，管口以下測(cè)點(diǎn)參數(shù)由等差數(shù)列求得。求得修正參數(shù)后再用測(cè)量計(jì)算的結(jié)果減去修正參數(shù)即為每個(gè)測(cè)點(diǎn)修正后的變化值。通過(guò)此修正方法，求得17～18日的單次變形量從管口至管底向坑內(nèi)呈C字型位移，0～35.5m變形量為0～1.8～0mm，最大變化點(diǎn)位于16.5m，變化量為1.8mm。18～19日的變形量0～22m變形量為-0.1～-0.8～-0.1m，最大變形位于16.5m處，變形量為-0.8mm，22～35.5m變形量為0.1～0.5～0mm。19～20日的單次變形量從管口至管底均為較小，0～16m變形量為0.5～0mm，16～35.5m變形量基本為0mm。20～21日的單次變形量從管口至管底向坑內(nèi)呈C字型位移，0～35.5m變形量為0～1.2～0mm，最大變化點(diǎn)位于20m，變化量為1.2mm。修正后累加17～21日每日單次變量得到該期間累計(jì)變化量，計(jì)算結(jié)果為該段時(shí)間ZQT29向坑內(nèi)變形呈C字型，最大變形位于20m處，變形量為2.5mm。通過(guò)數(shù)據(jù)修正后，該期間ZQT29每日變形均處于穩(wěn)定狀態(tài)，未超出報(bào)警值，對(duì)比17～21日兩次測(cè)量計(jì)算結(jié)果與改正后累計(jì)變化量，發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)非常接近其變化趨勢(shì)一致，與工況也較為符合。

6 結(jié)語(yǔ)

工程監(jiān)測(cè)工作是工程施工的眼睛，在工程施工中起到重要的作用。在實(shí)際工程施工中，測(cè)量誤差無(wú)法避免，但是我們可以尋求將誤差最小化的方法，盡量減少由于誤差導(dǎo)致錯(cuò)誤指導(dǎo)施工，對(duì)工程建設(shè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失與施工進(jìn)度延誤。固在深層水平位移監(jiān)測(cè)中，我們需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪M(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，內(nèi)業(yè)處理中根據(jù)實(shí)際判斷力對(duì)存在較大誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正也是必要的，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工起到正確的指導(dǎo)作用。

[1] 楊雪強(qiáng)，劉祖德. 論深基坑支護(hù)的空間效應(yīng)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1998，20（2） ：74.