探究深部水平位移量測(cè)技術(shù)在基坑開挖中的應(yīng)用

劉香

（北京宏瑞通達(dá)工程勘察有限公司，北京100123）

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)我國(guó)的城市化建設(shè)提出了更高的要求，土地資源的日益緊張，使得地下空間的開發(fā)增多。當(dāng)前形勢(shì)下，地鐵工程成為解決城市交通擁堵的重要手段之一。為降低施工事故發(fā)生，需要在基坑開挖中進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，通過對(duì)監(jiān)測(cè)信息的研究，得出基坑的狀態(tài)是否安全，為以后的基坑開挖過程提供可靠的技術(shù)支持和監(jiān)測(cè)依據(jù)。

2 基坑測(cè)斜的原理

基坑測(cè)斜常用的儀器為測(cè)斜儀。在基坑開挖的過程中，測(cè)斜儀可以精確的測(cè)量沿垂直方向的土層以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水平位移。測(cè)斜儀一般分為2種：活動(dòng)式和固定式[1]。在基坑開挖支護(hù)監(jiān)測(cè)中常用的是活動(dòng)式測(cè)斜儀。在進(jìn)行基坑開挖之前，通常會(huì)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)或被支護(hù)的土體中設(shè)置4個(gè)相互垂直與導(dǎo)槽的測(cè)斜管，將活動(dòng)式探頭放入測(cè)斜中，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，讓探頭上的導(dǎo)向滾輪卡在測(cè)斜管內(nèi)壁的導(dǎo)槽中，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)轫樦鴮?dǎo)槽滾動(dòng)，活動(dòng)式探頭可以連續(xù)地測(cè)定整個(gè)深度的水平位移。測(cè)斜儀測(cè)量的相對(duì)位移是兩對(duì)滾輪的，因此，需要將管底端視為小洞點(diǎn)，將小動(dòng)點(diǎn)作為量測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。

3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)主要可以分為2種方法。

3.1 方法一

測(cè)斜管需要埋設(shè)在圍護(hù)的柱或墻體當(dāng)中，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)地測(cè)點(diǎn)和設(shè)計(jì)樁位或與連續(xù)墻的槽段相同時(shí)，通常采用綁扎大方法將測(cè)斜管和鋼筋籠固定在一起，并一同放入沉入槽中，具體實(shí)施操作可以采用的幾步：

在連接測(cè)斜管的管段的過程中需要將上、下管段的滑槽對(duì)準(zhǔn)，不要出現(xiàn)縫隙或偏差的情況，將探頭保持平穩(wěn)滑行在管的內(nèi)側(cè)。需要進(jìn)行密封處理對(duì)接頭處，主要目的是為了防止泥漿進(jìn)入管中，進(jìn)行密封處理可以采用柔性密封材料在測(cè)斜管進(jìn)行組裝的過程中，并貼上密封條，安裝時(shí)，需要安裝在支護(hù)樁的鋼筋籠上，同鋼筋籠一同澆筑在混凝土中，在澆筑前需要注滿清水在測(cè)斜管中，防止泥漿進(jìn)入管中。同時(shí)，在綁扎過程中，一定要保證測(cè)斜管緊緊地固定在鋼筋籠上，避免在澆筑混凝土?xí)r，測(cè)斜管發(fā)生偏移，從而影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]。

3.2 方法二

當(dāng)測(cè)斜管沒有按照方法一的步驟進(jìn)行，沒有及時(shí)安裝在樁體內(nèi)或是測(cè)量鋼板樁維護(hù)撓曲變形之前，可以采用埋設(shè)方法為鉆孔法。具體實(shí)施操作可以采用的幾步：

在進(jìn)行鉆孔前，需要對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土進(jìn)行監(jiān)測(cè)，必須保證混凝土達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度后，再進(jìn)行鉆孔，并且需要在緊鄰監(jiān)測(cè)的柱體的土層進(jìn)行鉆孔，可以采用小型的鉆孔機(jī)，使孔深大于或等于需要量測(cè)的維護(hù)結(jié)構(gòu)的深度。如果需要鉆孔的環(huán)境土質(zhì)較差，需要采用泥漿護(hù)壁的方式，將測(cè)斜管逐節(jié)安裝在鉆孔中，并且測(cè)斜管的底部應(yīng)當(dāng)裝有底蓋，隨后注滿清水。當(dāng)測(cè)斜管下入到預(yù)定的深度后，需要采用在孔隙中填入細(xì)沙或水泥。埋設(shè)完成后，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 地鐵站明挖基坑測(cè)斜監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 工程概況

以某車站為例，以此來探究深部水平位移量測(cè)技術(shù)在基坑開挖中的應(yīng)用，車站的主體的走向呈南北方向，中心里程DK19+765.165，此車站的設(shè)計(jì)范圍從自車站起點(diǎn)里程DK19+644.965至車站的終點(diǎn)里程的DK19+819.965，自起點(diǎn)至終點(diǎn)的全長(zhǎng)175.9m，并且車站的站廳、站臺(tái)和出入口都在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。

車站采用的是地下雙島式，覆土的厚度約為3.2m，分別設(shè)有地下1層和地下2層，地下1層是站廳層，地下2層是站臺(tái)層，車站的全長(zhǎng)為175m，寬為18.5m，此工程的站臺(tái)寬度為10m，計(jì)算站臺(tái)長(zhǎng)度為118m。

車站的主體為采用的為2層框架，并且的結(jié)構(gòu)的基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用的是鉆孔灌注加內(nèi)支撐，鉆孔灌注樁的為1000mm＠1400mm，基坑的樁頂設(shè)有冠梁，使降水流入坑內(nèi)，方便排水。在基坑的四周設(shè)有4道鋼支撐，4道鋼支撐分別設(shè)置在不同的位置上，第1道鋼支撐設(shè)在冠梁上，第2道鋼支撐設(shè)在鋼圍檁的支持下設(shè)在-4.0m的位置上，第3道、第4道分別設(shè)在-9.0m、-14.5m。通常情況下，基坑的平面常采用對(duì)稱的方式，基坑的端部和角部采用斜撐的方式。

4.2 測(cè)點(diǎn)布置

在此車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置的測(cè)斜管，測(cè)斜管的位置為在結(jié)構(gòu)每隔15m設(shè)置1個(gè)，并且安裝的深度要與鉆孔灌注樁的鋼筋籠的深度持平，在和車站平行的方向街道兩側(cè)設(shè)置12個(gè)測(cè)斜管，與街道垂直的方向垂直的方向設(shè)置3個(gè)，需布置測(cè)斜管的總量為26個(gè)。

4.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.3.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果

從開始對(duì)此車站進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，此車站中間歷經(jīng)了坑內(nèi)降水、基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工，施工年限為1年，并且在此時(shí)間內(nèi)對(duì)樁體深部水平位移進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，研究監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，車站基坑的四邊樁體滿足基坑的規(guī)范等級(jí)的變形控制要求。

4.3.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

1）基坑開挖對(duì)樁體水平位移的影響

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，基坑的開挖深度在不斷增加，樁體的深部水平位移也隨之在不斷地加大，施工開挖階段的水平位移占全部水平位移的60%～80%，基坑開挖的深度對(duì)上部樁體的水平位移有著很大的影響，對(duì)開挖的樁體影響不是很明顯，基坑開挖可能會(huì)造成開挖面的卸載，導(dǎo)致樁及樁周土可能處于不平衡的狀態(tài)，由此可能使樁體的變形增加。當(dāng)基坑開挖時(shí)，應(yīng)注意的是要對(duì)基坑壁進(jìn)行支護(hù)，并且對(duì)樁體水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而方便施工。

2）基坑降水對(duì)樁體水平位移的影響

通常情況下，在基坑開挖前采用無隔水帷幕輕型井點(diǎn)降水法，可以有效防止在開挖的過程中，出現(xiàn)流沙河管涌的現(xiàn)象。土體骨架應(yīng)力和孔隙水壓力的總和為土體的總應(yīng)力。當(dāng)發(fā)生降水后，本應(yīng)當(dāng)由孔隙水承擔(dān)的有效應(yīng)力轉(zhuǎn)移到了土體骨架中，造成樁周體的有效應(yīng)力加大，使得樁體承載了更大的負(fù)荷，從而導(dǎo)致樁體發(fā)生形變。若基坑的降水周期比較短，樁體的下部強(qiáng)度充分，則樁體下部位移較小。因此，在基坑開挖的過程中，需要根據(jù)情況采取有效的降水措施。

5 結(jié)語

城市化進(jìn)程的不斷深入，人們對(duì)物質(zhì)生活的不斷提高，基坑監(jiān)測(cè)已經(jīng)越來越受到人們的重視，雖然我國(guó)的基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)起步比較晚，但是目前我國(guó)在深部水平位移量測(cè)技術(shù)在基坑開挖中取得了一定的成績(jī)，監(jiān)測(cè)單位在收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深的研究處理，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，并且建立一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)真正的信息化施工。