摘? 要：深層水平位移監(jiān)測(cè)是指通過(guò)使用測(cè)斜儀，全面監(jiān)測(cè)基坑挖掘、公路地基、壩體等工程土體內(nèi)部位移變化情況，這對(duì)實(shí)時(shí)掌握工程質(zhì)量、保證安全施工可發(fā)揮重要作用?；诖?，本文以某工程實(shí)例為背景，簡(jiǎn)述基坑監(jiān)測(cè)中深層水平位移的監(jiān)測(cè)原理以及誤差分析。

關(guān)鍵詞：基坑監(jiān)測(cè);深層水平位移;測(cè)斜儀;原理;誤差分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TU753? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2020）08-0000-00

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，深基坑工程在地鐵、立體交通、人防工程、超高層建筑以及地下大型構(gòu)筑物建設(shè)中越來(lái)越常見(jiàn)。深層水平位移監(jiān)測(cè)成為眾多深大基坑施工監(jiān)測(cè)工作中至關(guān)重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。本文主要論證測(cè)斜儀在深層水平位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)觀(guān)測(cè)原理的介紹，分析基坑深層水平位移監(jiān)測(cè)時(shí)產(chǎn)生誤差的原因及測(cè)斜管變形成因。

0概述

基坑監(jiān)測(cè)主要由樁（坡）頂水平位移、錨桿（索）拉力地下水位、深層水平位移及支撐軸力等幾部分檢測(cè)工作組成，其中深層水平位移監(jiān)測(cè)工作以反映基坑變化為主要監(jiān)測(cè)目的。

深層水平位移監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的測(cè)試項(xiàng)目，在挖掘基坑過(guò)程中，開(kāi)展圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)工作，獲取監(jiān)測(cè)結(jié)果可在施工期間作為評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)工程安全性和施工對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響的重要依據(jù)，同時(shí)還可及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)危害環(huán)境安全的隱患，以便針對(duì)性開(kāi)展預(yù)防工作，避免事故發(fā)生。深層水平位移監(jiān)測(cè)主要使用測(cè)斜儀來(lái)監(jiān)測(cè)。測(cè)斜儀可分為四個(gè)部分：探頭、導(dǎo)管、電纜、讀數(shù)儀。

1測(cè)斜儀測(cè)斜原理

測(cè)斜儀是一種伺服加速器式測(cè)斜器，主要通過(guò)對(duì)儀器與鉛垂線(xiàn)之間傾角θ的變化值進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，并以此計(jì)算出基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直水平位移。

測(cè)斜儀以準(zhǔn)確測(cè)定解構(gòu)樁（墻）體傾斜值為主要觀(guān)測(cè)方式。測(cè)斜儀是由可以連續(xù)多點(diǎn)測(cè)量的滑動(dòng)式儀器作為其主要構(gòu)成部分，滑動(dòng)式儀器由測(cè)斜管、探頭和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。選用伺服加速度計(jì)作為探頭的敏感元件，作為一種力平衡式伺服系統(tǒng)，在重力影響下，其可以將傳感器探頭和地球重心方向產(chǎn)生的傾斜角θ為基礎(chǔ)，向鉛垂做出一個(gè)角度的擺動(dòng)，并通過(guò)高靈敏度換能器轉(zhuǎn)換為一個(gè)信號(hào)，待完成信號(hào)分析后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移值ΔXi會(huì)直接計(jì)算出來(lái)，并顯示于液晶屏。探頭和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)為配套設(shè)置;電纜需標(biāo)記距離或使用導(dǎo)輪測(cè)距，使用探頭過(guò)程中，其不可因重力作用伸長(zhǎng)。

2測(cè)斜管安裝

測(cè)斜管通常選用PVC高強(qiáng)度管材或ABS管材，設(shè)置于樁體內(nèi)或土體中，以設(shè)壓在圍護(hù)樁體內(nèi)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋放測(cè)斜管時(shí)，需根據(jù)設(shè)計(jì)好的埋管深度選用合適管材，選擇空曠地點(diǎn)將接頭套管和測(cè)斜管緊密連接起來(lái)，安裝過(guò)程中保證套管導(dǎo)槽和斜管導(dǎo)槽充分對(duì)齊，進(jìn)而保證測(cè)斜管凸槽和套管凹槽吻合，使兩者處于一條直線(xiàn)，結(jié)合時(shí)緩慢推進(jìn)，當(dāng)兩端測(cè)斜管緊密接觸后，使用膠密封套管和測(cè)斜管之間的縫隙，同時(shí)使用螺釘和防水寬膠帶進(jìn)行固定密封。選用材質(zhì)相同的測(cè)斜管連接套管，管底蓋上底蓋，接頭、底蓋等位置需使用膠和防水膠帶密封。調(diào)整好角度與方向后，將測(cè)斜管置入鋼筋籠，但移動(dòng)測(cè)斜管時(shí)要穩(wěn)穩(wěn)托住接頭，以免測(cè)斜管出現(xiàn)較大彎曲，隨后朝主筋方向?qū)⑵浞胖迷阡摻罨\中，并將其固定于樁（墻）鋼筋籠，以避免測(cè)斜管發(fā)生扭轉(zhuǎn)，管底與鋼筋籠底部持平或略低于鋼筋底部，同時(shí)使用適當(dāng)規(guī)格的鍍鋅鐵絲沿管身每1.0 m捆扎1道，以避免鋼筋籠吊起后測(cè)斜管發(fā)生方向變化。測(cè)斜管隨鋼筋籠一同進(jìn)入孔槽時(shí)，時(shí)刻調(diào)整方向，確保十字形槽口與位移觀(guān)測(cè)方向?qū)R，隨后將其澆筑于混凝土中[1]，但在澆筑前需封好管底底蓋并向測(cè)斜管中注滿(mǎn)清水，以避免澆筑時(shí)測(cè)斜管浮起和水泥漿滲入管內(nèi)。

3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量

測(cè)量前準(zhǔn)備，先用模擬測(cè)頭檢查測(cè)斜管導(dǎo)槽的暢通性，保證測(cè)斜儀探頭的安全，然后打開(kāi)測(cè)斜儀讀數(shù)儀，使其處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)。如圖1所示，將測(cè)頭導(dǎo)輪對(duì)準(zhǔn)置入測(cè)斜管導(dǎo)槽，緩慢下放置管底，等待至少5 min，確保儀器探頭溫度與測(cè)斜管內(nèi)趨于相同，始于底部，由下而上，間隔L=0.5 m讀取一次數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄觀(guān)測(cè)點(diǎn)深度和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，待測(cè)讀完成180°旋轉(zhuǎn)測(cè)頭置入同一對(duì)導(dǎo)槽，按照相同方式再行測(cè)讀，兩次觀(guān)測(cè)深度確定相同后，將兩次數(shù)據(jù)整合到一起視為一測(cè)回。單周期觀(guān)測(cè)兩測(cè)回，單個(gè)測(cè)斜導(dǎo)管進(jìn)行三測(cè)回確定初始值，取三次數(shù)據(jù)平均值為最終結(jié)果，根據(jù)補(bǔ)償回復(fù)力進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，已完成實(shí)際傾斜測(cè)量，每次測(cè)量值與初次測(cè)試值相減獲取被監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移值ΔXi，隨后便可根據(jù)ΔXi值精準(zhǔn)測(cè)量出水平位移量ΔXi。

測(cè)斜管需要在觀(guān)測(cè)前3 d內(nèi)完成裝設(shè)，并在3～5 d內(nèi)使用測(cè)斜儀三次測(cè)量同一測(cè)斜管，確保其狀態(tài)穩(wěn)定后，計(jì)算三次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值，并以此作為側(cè)向位移計(jì)算基準(zhǔn)值。

4誤差分析

誤差來(lái)源：誤差包含系統(tǒng)誤差與偶然誤差。系統(tǒng)誤差包括儀器誤差。偶然誤差包括觀(guān)測(cè)誤差、環(huán)境誤差。

4.1儀器誤差

（1）測(cè)斜管與導(dǎo)輪機(jī)械誤差。測(cè)斜管發(fā)生形變、滑輪滾轉(zhuǎn)受卡以及滑輪彈力不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致滑輪無(wú)法到達(dá)準(zhǔn)確位置，進(jìn)而產(chǎn)生誤差。理論上這種誤差具有規(guī)律性，可是測(cè)斜管深處地下，難以明確這種規(guī)律并予以處理，可通過(guò)對(duì)探頭進(jìn)行定期清理與檢查，以避免該誤差的發(fā)生。

（2）讀數(shù)儀器誤差?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，接收儀器接觸不良和性能下降均有可能引起觀(guān)測(cè)結(jié)果存在差異，但這種誤差屬于偶然誤差，儀器制造時(shí)均會(huì)設(shè)有一定標(biāo)準(zhǔn)。

4.2觀(guān)測(cè)誤差

觀(guān)測(cè)誤差屬于偶然誤差。觀(guān)測(cè)過(guò)程中受儀器擺放位置不同和讀數(shù)習(xí)慣不同影響，可導(dǎo)致觀(guān)測(cè)讀數(shù)存在差異，例如有的人往上拉電纜線(xiàn)的時(shí)候習(xí)慣卡電纜線(xiàn)上刻度0.5 m處或1 m處的下面，而有的人則習(xí)慣卡刻度的上面。為避免這一類(lèi)的誤差應(yīng)盡量固定一個(gè)人操作，對(duì)操作者進(jìn)行培訓(xùn)。

4.3環(huán)境誤差

儀表觀(guān)測(cè)值也會(huì)受環(huán)境因素影響，比如溫度、濕度、測(cè)斜管中滲入泥沙或雜物等，均能引起誤差。因此在觀(guān)測(cè)時(shí)，需要等待探頭適應(yīng)管內(nèi)溫度后再行觀(guān)測(cè)讀數(shù);監(jiān)測(cè)點(diǎn)旁邊保持整潔，如已經(jīng)擺放好電纜和儀器，則盡量不要將泥沙帶進(jìn)測(cè)斜管。觀(guān)測(cè)結(jié)束后，關(guān)閉測(cè)斜儀器，斷開(kāi)探頭和電纜的連接。擦干凈測(cè)頭和電纜，將測(cè)頭和電纜上面的接頭擰上保護(hù)蓋，并觀(guān)察儀器的電量是否滿(mǎn)足下次使用要求[2]。

5工程運(yùn)用

5.1工程概況

某高層建筑基坑工程共包括兩幢辦公樓、配套裙房及純地下車(chē)庫(kù)，總建筑面積約20萬(wàn)m2，基坑面積約1.0萬(wàn)m2。地上最高33層，建筑高度99 m;地下2層，最深20 m。

5.2儀器的選用

本工程深層水平位移變形監(jiān)測(cè)選用CX-901F型數(shù)字顯示測(cè)斜儀，為伺服加速度式測(cè)斜儀。性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

邊坡發(fā)生位移時(shí)，根據(jù)變形帶的位置可以將巖土體分為基巖、滑動(dòng)帶、滑體等部分。在變形發(fā)展的某一階段，基巖、滑動(dòng)帶、滑體又分別表現(xiàn)出各自的特征與變形規(guī)律，我們將測(cè)斜曲線(xiàn)按形狀進(jìn)行分類(lèi)，每一種類(lèi)型代表不同的位移變化特征，例如“V”型位移曲線(xiàn)、“D”型位移曲線(xiàn)、“B”型位移曲線(xiàn)、“R”型位移曲線(xiàn)、“I”型位移曲線(xiàn)，都是由于不同巖土結(jié)構(gòu)及地質(zhì)因素形成的，下面結(jié)合工程簡(jiǎn)要分析“D”型位移曲線(xiàn)[3]。

隨著基坑開(kāi)挖深度的變化，深層水平位移也隨之變化。如圖2所示為基坑開(kāi)挖深度不同時(shí)的位移變化曲線(xiàn)圖。當(dāng)基坑開(kāi)挖5 m時(shí)，曲線(xiàn)大至整體呈一條直線(xiàn)，說(shuō)明開(kāi)挖深度較淺大部分測(cè)斜管還在巖土層以下，并且?guī)r土整體自身狀態(tài)穩(wěn)定，測(cè)斜管未受外力影響，表明樁體狀況完好。當(dāng)開(kāi)挖深度達(dá)到15 m時(shí)，從圖形整體上看，下部曲線(xiàn)沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明下部分的巖土狀況完好，巖土對(duì)測(cè)斜管沒(méi)有明顯影響，但曲線(xiàn)中部5 ～15 m處形成很小弧面，可能是這部分土體發(fā)生偏移或者滑移，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，土體內(nèi)部保持穩(wěn)定完整狀態(tài)，但土體整體發(fā)生位移，也可能是該部位土體較松軟，滑動(dòng)面在土體內(nèi)部變化而導(dǎo)致測(cè)斜管中部發(fā)生偏移。當(dāng)基坑開(kāi)挖深度達(dá)到20 m時(shí)，曲線(xiàn)整個(gè)中只存在一個(gè)明顯的弧面處于較深位置，其他部分沒(méi)有明顯變化，在土體內(nèi)部可能存在松軟夾層，在地下水的長(zhǎng)期浸泡下，粘合度和內(nèi)摩擦角顯著下降，在上部土體的重力作用下，測(cè)斜管中間發(fā)生偏移，因此需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，注意動(dòng)態(tài)。

開(kāi)挖20 m的位移曲線(xiàn)圖中的位移變化較大，但還未達(dá)到預(yù)警值，如果位移變化量達(dá)到預(yù)警值，必須采取緊急處理方案，例如使用挖土機(jī)對(duì)坡底進(jìn)行回填處理，清理路面積水，對(duì)管道滲漏處加以修補(bǔ)，邊坡中高部進(jìn)行回填土與注漿加固處理，或者也可在邊坡水平位移相對(duì)較大的位置，放置一至兩排支護(hù)錨桿，待位移變化量接近報(bào)警狀態(tài)，對(duì)深層水平位移監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行增加，直至變化量平穩(wěn)，這表明基坑已處于安全狀態(tài)。

6結(jié)語(yǔ)

深層水平位移變形觀(guān)測(cè)，可以測(cè)出建筑物不同深度（或高度）處的變形全貌，以準(zhǔn)確地確定變形位置、大小和方向，而通過(guò)測(cè)斜的方法，用測(cè)斜儀測(cè)出的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)與圖像，既給施工預(yù)報(bào)了建筑物的穩(wěn)定情況，為采取必要的施工措施提供了依據(jù);也可以分析建筑物在土壓力及錨桿共同作用下的受力情況，進(jìn)一步了解建筑物的變形機(jī)理。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 50497-2009.建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]許紅升，王剛，任勝偉.鄭州某深基坑工程的水平位移監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].山西建筑，2011，37（22）：61-62.

[3] 王崇宇.淺述基坑監(jiān)測(cè)中測(cè)斜原理及誤差[J].民營(yíng)科技，2011（9）：159..

收稿日期：2020-07-02

作者簡(jiǎn)介：林鵬（1987—），男，吉林遼源人，本科，工程師，研究方向：工程測(cè)繪。