深基坑測斜變形監(jiān)測

1、深基坑（測斜）變形監(jiān)測胡燕標(biāo)摘要測斜儀可使用在水庫、湖泊大壩；河提；公路邊坡；打樁；城市建設(shè)中基坑測量等等。隨著城市高層和超高層建筑的不斷出現(xiàn)，人們對這類建筑巖土工程地質(zhì)勘察中地基動力特性日益重視；測斜對于工程建設(shè)的安全施工和長期穩(wěn)定性檢測都是十分必要的。本文研究了使用 X-03 測斜儀測量深基坑圍堰的操作方法和注意事項(xiàng)。 目 錄前言 3正文 31 工程概況 32 基坑監(jiān)測依據(jù) 43 監(jiān)測點(diǎn)布置設(shè)計 54 監(jiān)測設(shè)備簡介 65 監(jiān)測測量方法 65.1 測斜儀監(jiān)測方法 65.2 測斜管的安裝或埋設(shè) 75.3 測斜儀測量側(cè)向位移 85.4觀測資料的整理 8 6 監(jiān)測過程描述 87 監(jiān)測結(jié)果分析 9

2、8 結(jié)束語 9 9 致謝詞 9 10參考文獻(xiàn) 10前言 隨著城市高層和超高層建筑的不斷出現(xiàn)，人們對這類建筑巖土工程地質(zhì)勘察中地基動力特性日益重視；測斜對于工程建設(shè)的安全施工和長期穩(wěn)定性檢測都是十分必要的。由于深層土體位移，可以反映支護(hù)結(jié)構(gòu)位移及應(yīng)力變化，周圍建筑設(shè)施的安全狀況，即能夠綜合反映基坑性狀而日益受到重視，許多地方已經(jīng)制定或正在制定有關(guān)規(guī)范，明確規(guī)定：在較大深基坑施工中必須進(jìn)行深層基坑水平位移的觀測。正文1、工程概況某大廈位于廣州市繁華路段，地處珠江邊上，占地面積 3500 m2 。地上主樓 39 層地下室 2 層。本工程的基礎(chǔ)平面尺寸： 50 × 60=3000 m2 。基

3、礎(chǔ)開挖深度約為 15 m 。由于本工程位于鬧市區(qū)，西、北側(cè)均有 2 4 層的舊式磚混住宅，南面有 9 層砼房，西南面有 27 層大樓，東邊有另外 30 多層大樓同時施工，而且周圍道路下面有電纜、上下水、煤氣等管線，都在基坑施工影響范圍之內(nèi)。加上施工場地狹窄, 基坑與圍墻距離只有1.0 7.0 m ，場內(nèi)交通和材料堆放相當(dāng)困難。工地出入口只能設(shè)在東側(cè)，但又面臨人行道，施工難度很大(圖0)。 圖0 廣州西關(guān)某大廈深基坑工地示意圖2、基坑監(jiān)測依據(jù) 深基坑監(jiān)測的依據(jù)是中華人民共和國建設(shè)部 1999 年 9 月 1 日頒發(fā)的建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（ JGJ 120-99 ）中第 3.8 條： 3.8開挖監(jiān)

4、控基坑開挖前應(yīng)作出系統(tǒng)的開挖監(jiān)控方案，監(jiān)控方案應(yīng)包括監(jiān)控目的、監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)控報警值、監(jiān)測方法及精度要求、監(jiān)測點(diǎn)的布置、監(jiān)測周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。 監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)滿足監(jiān)控要求，從基坑邊緣以外 1 2 倍開挖深度范圍內(nèi)的需要保護(hù)物體均應(yīng)作為監(jiān)控對象。 基坑工程監(jiān)測項(xiàng)目可按表 3.8.3 選擇。 位移觀測基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量不應(yīng)少于兩點(diǎn)，且應(yīng)設(shè)在影響范圍以外。 監(jiān)測項(xiàng)目在基坑開挖前應(yīng)測得初始值，且不應(yīng)少于兩次。   基坑監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)控報警值應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象的有關(guān)規(guī)范及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定。 基坑監(jiān)測項(xiàng)目表 表 基坑側(cè)壁安全系數(shù)   監(jiān)測項(xiàng)目 一級二級三級支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移

5、應(yīng)測應(yīng)測應(yīng)測周圍建筑物、地下管線變形應(yīng)測應(yīng)測宜測地下水位應(yīng)測宜測可測樁、墻內(nèi)力應(yīng)測宜測可測錨桿拉力應(yīng)測宜測可測支承軸力應(yīng)測宜測可測  立柱變形 應(yīng)測宜測可測  土體分層豎向位移 應(yīng)測宜測可測  支護(hù)結(jié)構(gòu)界面上側(cè)向壓力 宜測可測可測各項(xiàng)監(jiān)測的時間間隔可根據(jù)施工進(jìn)程確定。當(dāng)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時，應(yīng)加密觀測次數(shù)。當(dāng)有事故征兆時，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測。 基坑開挖監(jiān)測過程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求提交階段性監(jiān)測結(jié)果報告。工程結(jié)束時應(yīng)提交完整的監(jiān)測報告，報告內(nèi)容應(yīng)包括： 1.工程概況； 2.監(jiān)測項(xiàng)目和各測點(diǎn)的平面和立面布置圖； 3.采用儀器設(shè)備和監(jiān)測方法； 4.監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

6、方法和監(jiān)測結(jié)果過程曲線； 5.監(jiān)測結(jié)果評價。 對支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測過程中的預(yù)警值，可按照如下規(guī)范根據(jù)具體工程情況確定： 按照廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定（ 1998.6.15.）有： 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)水平變形及地下水位變化對周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響。應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境的重要性，由變形的允許范圍及土層性質(zhì)等因素確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形值。除特殊要求外，支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移不宜超過表的允許值。 表 支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移允許值 安全等級 支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移允許值 一級 30mm 二級 60mm 三級 150mm   3 監(jiān)測點(diǎn)布置設(shè)計 根據(jù)場地實(shí)際情況和監(jiān)測目的，測斜點(diǎn)布置 20 個

7、(圖1)，布置在基坑圍堰四周，測斜管與基坑圍堰澆筑一體，所以該測點(diǎn)反映了該邊坡最大水平位移量和最大水平位移變形速率。 上述布點(diǎn)的原因是因?yàn)榛訃咧胁孔冃瘟亢妥冃嗡俾蕿樽畲筇?，所以將監(jiān)測點(diǎn)盡可能集中于圍堰的中間部位，基坑的邊角處由于受兩個垂直邊相互牽制，位移為最小處，也是基坑最安全處，所以通常不在基坑邊角處布置監(jiān)測點(diǎn)。4.  監(jiān)測設(shè)備簡介 現(xiàn)在使用的是 CX-03 數(shù)字顯示測斜儀，是由中國航天工業(yè)總公司第三研究院第 33 研究所研制，屬于伺服加速度式測斜儀。它的工作原理是建立在檢測質(zhì)量塊因輸入加速度而產(chǎn)生的慣性力與特殊感應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的反力相平衡，感應(yīng)線圈的電流與此反力成正比，

8、根據(jù)電壓大小可測定斜度，所以將其叫作力平衡伺服加速度計。其中的加速度計系用于導(dǎo)彈慣性導(dǎo)航的元件，靈敏度和精度較高。CX-03 測斜儀測頭性能指標(biāo)為： a 傳感器靈敏度： 0.02 mm 8 b 標(biāo)度因數(shù)： 2.5 士 0.01 v g ； c . 導(dǎo)輪間距： 500 mm ； d 測頭尺寸： 32 mm × 660 mm 。 e . 測量范圍：士 53 °f . 工作溫度：-15 50 g . 耐水壓： 7.845 × 105 pa 9.806 × 105 pa （水深 80 m 100 m ）綜合誤差為：每 15 m 深度測量誤差不超過± 4

9、 mm 。 本次監(jiān)測使用的是江蘇金壇市柚山學(xué)校塑料制品廠生產(chǎn)的測斜管，材料為 pvc 管，內(nèi)徑 60 mm ，外經(jīng) 70 mm ，彈性模量 E 8100 kg/cm2 ，剛度不均勻度 4.4 。 5. 監(jiān)測測量方法 5.1 測斜儀監(jiān)測方法 測斜儀是一種可精確地測量沿垂直方向土層或圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的工程測量儀器。測斜儀分為活動式和固定式兩種，在基坑開挖支護(hù)監(jiān)測中常用活動式測斜儀。在基坑開挖之前先將有四個相互垂直導(dǎo)槽的測斜管埋入支護(hù)結(jié)構(gòu)或被支護(hù)的土體中。測量時，將活動式測頭放人測斜管，使測頭上的導(dǎo)向滾輪卡在測斜管內(nèi)壁的導(dǎo)槽中，沿槽滾動，活動式測頭可連續(xù)地測定沿測斜管整個深度的水平位移變化，如圖

10、 2 所示。測斜儀的工作原理是根據(jù)擺錘受重力作用為基礎(chǔ)測定以擺錘為基準(zhǔn)的弧角變化。當(dāng)土體產(chǎn)生位移時，埋人土體中的測斜管隨土體同步位移，測斜管的位移量即為土體的位移量。放入測斜管內(nèi)的活動測頭，測出的量是各個不同分段點(diǎn)上測斜管的傾角變化，而該段測管相應(yīng)的位移增量 Si 為： Si LiSin ，式中 L 為各段點(diǎn)之間的單位長度 (測讀間距) 。 位移增量的總位移：總=i 測斜管可以用于測單向位移，也可以測雙向位移。測雙向位移時，由兩個方向的測量值求出其矢量和，得位移的最大值和方向。圖 2 測斜儀測量原理 4.2 測斜管的安裝或埋設(shè) 測斜管可安裝在圍堰鋼筋籠上，隨鋼筋籠澆注在混凝土中，也可鉆孔埋設(shè)在

11、支護(hù)結(jié)構(gòu)或邊坡土體中。安裝或埋設(shè)過程中注意事項(xiàng)如下： 5.2 測斜管的安裝或埋設(shè) 測斜管可安裝在圍堰鋼筋籠上，隨鋼筋籠澆注在混凝土中，也可鉆孔埋設(shè)在支護(hù)結(jié)構(gòu)或邊坡土體中。安裝或埋設(shè)過程中注意事項(xiàng)如下： 5.2.1 測斜管現(xiàn)場組裝后，安裝在地下圍堰或支護(hù)樁的鋼筋籠上，隨鋼筋籠澆注在混凝土中，澆注混凝土之前應(yīng)將測斜管和鋼筋籠用鐵絲綁緊并在測斜管內(nèi)注滿清水，防止測斜管在澆注混凝土?xí)r浮起，并防止水泥漿滲入管內(nèi)。 5.2.2 在支護(hù)結(jié)構(gòu)或被支護(hù)土體內(nèi)鉆孔，然后將測斜管逐節(jié)組裝并放入鉆孔內(nèi)，測斜管底部裝有底蓋，管內(nèi)注滿清水，下入鉆孔內(nèi)預(yù)定深度后，即向測斜管與孔壁之間的間隙由下而上逐段灌漿或用砂填實(shí)，固定測

12、斜管。 5.2.3 安裝或埋設(shè)時，應(yīng)及時檢查測斜管內(nèi)的一對導(dǎo)槽，其指向是否與欲測量的位移方向一致，并應(yīng)及時修正。 5.2.4 測斜管固定完畢或澆注混凝土后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈，如果條件允許，可用測頭模型放人測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，以檢查導(dǎo)槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。如果沒有測頭模型，可用緩慢速度將測頭放入，如遇阻礙，立即拔出測頭，對該測管進(jìn)行必要處理或廢棄重新安裝，由于測斜儀的測頭是貴重的儀器，在未確認(rèn)測斜管導(dǎo)槽暢通時，應(yīng)謹(jǐn)慎放入真實(shí)的測頭。 5.2.5 量測測斜管導(dǎo)槽方位、管口坐標(biāo)及高程，及時做好孔口保護(hù)裝置，作好記錄。 5.2.6 對于安裝在溫泉或有地?zé)岬囟蔚臏y斜

13、管，應(yīng)確定測斜管內(nèi)的水溫是否在測頭容許工作溫度范圍內(nèi)。CX-03 測斜儀工作溫度為-150 500 C ，如水溫過高，應(yīng)在孔口安裝冷水洗孔裝置。 5.3 測斜儀測量側(cè)向位移 5.3.1 為保護(hù)測斜儀測頭的安全，有條件可在測量前先用測頭模型下入測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，檢查測斜孔及導(dǎo)槽是否暢通無阻。如果無測頭模型，應(yīng)緩慢將測頭放入測斜管底部； 5.3.2聯(lián)接測頭和測讀儀，檢查密封裝置、電池充電量、儀器是否工作正常。 5.3.3 將測頭插入測斜管，使?jié)L輪卡在導(dǎo)槽上，緩慢下至孔底，測量自孔底開始，自下而上沿導(dǎo)槽全長每隔一定距離（通常為 0.5 m ）測讀一次，每次測量時，應(yīng)將測頭穩(wěn)定在某一位置上

14、。整個高度測量完畢后，將測頭旋轉(zhuǎn) 180 度插入同一對導(dǎo)槽，按以上方法重復(fù)再測量一次，兩次測量的各測點(diǎn)應(yīng)在同一位置上，此時各測點(diǎn)的兩次讀數(shù)應(yīng)是數(shù)值接近（絕對值不超過 10 ）、符號相反。如果測量數(shù)據(jù)有疑問，應(yīng)及時補(bǔ)測。用同樣方法可測與其垂直的另一對導(dǎo)槽的水平位移。一般測斜儀可以同時測量相互垂直兩個方向的水平位移。 5.3.4 側(cè)向位移的初始值應(yīng)是基坑開挖之前連續(xù)三次測量無明顯差異讀數(shù)的平均值，或取其中一次的測量值作為初始值。 5.4觀測資料的整理 觀測記錄及整理內(nèi)容包括：工程名稱、測斜孔編號、平面位置和導(dǎo)槽方位、水平位移實(shí)測值、最大位移值及發(fā)生的位置與方向、位移發(fā)展速率、觀測時間、施工進(jìn)度、觀

15、測、計算和校核責(zé)任人等等。為了及時進(jìn)行險情預(yù)報，現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)應(yīng)立即分析處理后反饋給施工現(xiàn)場管理人員。 6. 監(jiān)測過程描述 根據(jù)已經(jīng)由監(jiān)理和甲方同意的監(jiān)測點(diǎn)布置圖，于 2002 年 3 月 11 日至 2002 年 4 月 15 日將測斜管安裝于基坑圍堰中，測斜管 1 號孔長 18 m ，測斜管 2 號孔長 17.5 m ，測斜管 3 號孔長 17 m ，測斜管 4 號孔長 16 m ，測斜管 5 號孔長 16.5 m ，測斜管 6 號孔長 17 m ，測斜管 7 號孔長 15 m ，測斜管 8 號孔長 21 m ，測斜管 9 號孔長 17.5 m ，測斜管 10 號孔長 18 m ，

16、測斜管 11 號孔長 24 m ，測斜管 12 號孔長 16 m ，測斜管 13 號孔長 16 m ，測斜管 14 號孔長 18 m ，測斜管 15 號孔長 18 m ，測斜管 16 號孔長 18 m ，測斜管 17 號孔長 18 m ，測斜管 18 號孔長 18 m ，測斜管 19 號孔長 14 m ，測斜管 20 號孔長 17 m 。5 月7 日樁頂帽梁安裝完畢，對測斜點(diǎn)進(jìn)行了初始數(shù)據(jù)測量， 5 月 8、9日又進(jìn)行了初始數(shù)據(jù)測量，將5 月 7、8、9 日三天的數(shù)據(jù)的平均值作為初始數(shù)據(jù)。5 月10 日基坑開挖。5 月 20 日進(jìn)行了第二次數(shù)據(jù)測量。5月 21 日進(jìn)行了第三次數(shù)據(jù)測量。5月 2

17、9 日在進(jìn)行水平監(jiān)測，由于錨桿施工，開挖停止，但監(jiān)測持續(xù)進(jìn)行，這段時間，水平位移雖然持續(xù)發(fā)展，但沒有超過警戒位移。6月 5 日錨桿鎖定完畢，立即進(jìn)行監(jiān)測。 7月 6 日下挖至距樁頂 6 m 深度，進(jìn)行開挖后水平位移監(jiān)測， 8 月 8 日進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)測，位移和速度未達(dá)警戒線； 8 月 15 日開挖至距樁頂 7 m 深度。12月 31 日清槽至槽底。在開挖時期內(nèi)進(jìn)行數(shù)次水平監(jiān)測，未發(fā)生重大異?，F(xiàn)象。自 12 月 31 日后分別在 2003 年 1 月 13 日、 2003 年 1 月 20 日、2003 年 1 月 30 日、2003 年 2 月 13 日、2003 年 2 月 29 日進(jìn)行了維護(hù)性監(jiān)測，變形速率趨近于零，因此于 2003 年 2 月29 日后結(jié)束監(jiān)測。 7、監(jiān)測結(jié)果分析 在基坑開挖期間（ 5 月 10 日 7 月 6 日）內(nèi)，基坑圍堰變化不大，最大位移13號孔11mm,最小位移11號孔2mm。11月20日12月20日在這段時間內(nèi)，產(chǎn)生了歷史最大變形速率 1.68 mm/日子。通過分析，劇烈的基坑圍堰變形并沒有導(dǎo)致進(jìn)入警戒區(qū)域，