浅析工程测量中深基坑相关变形监测方法

发表时间:2020/6/17   来源:《建筑实践》2020年第39卷2月4期   作者: 刘振旺 韩会令
[导读] 随着社会经济不断发展,建筑行业飞速发展,建筑规模不断向高、深发展
         摘要:随着社会经济不断发展,建筑行业飞速发展,建筑规模不断向高、深发展,目前我国最深基坑深度达40多米,施工难度在不断提高,故施工安全问题得到了社会各界人士的关注。监测是岩土工程信息化施工不可或缺的重要措施之一,施工中通过准确及时全面的监测,可以指导施工,避免或减轻基坑破坏的引起后果。?
         关键词:工程测量;深基坑变形;监测方法
         引言
         监测测量是岩土工程信息化施工不可或缺的重要措施之一,基坑变形和受力计算只能够大致描述正常施工条件下围护结构与周边环境的变形规律和受力范围,但岩土工程不可预见性强,许多参数取值与实际情况存在差距,同时在基坑开挖过程中,由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外界其它因素的复杂影响,很难单纯从理论上预测工程中可能遇到的问题,而且,理论预测值还不能全面而准确地反映工程的各种变化。所以,在理论指导下有计划地进行现场工程监测十分必要,能够及时发现问题,避免工程风险。
         1深基坑监测特点及原则
         1.1基坑监测特点
         基坑监测测量具有时效性、精度高、等精度等特点。基坑监测具有鲜明的时效性,监测结果是动态的,只有实时监测才能获得需要的结果,所以深基坑施工的过程中监测要实时进行,通常是1次/d,在测量对象变化快的关键期,可能每天需进行数次。常规项目工程测量中误差限值通常在数毫米,而基坑施工中的变形速率可能在0.1mm/d以下,要测得这样的变形精度,通常需要采用一些特殊的高精度仪器。基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值,而不要求测量绝对值,因此在受场地环境限制条件下,尽可能做到每次测量位置保持一致,使用相同的仪器,由同一观测者按同一观测方法、观测路线施测。?
         1.2基坑监测原则
         在变形监测中需要遵从以下相关原则:第一,可靠性原则。需要确保监测系统自身的可靠,需要确保监测设备的合理性,监测方法合理,对监测点有效设置,并且重视对测试设备的监督和管理。第二,多层次原则。对监测仪器的选取中,尽可能选取一些机测式仪器,对电测式仪器降低使用,主要是因为在一些比较复杂的地质环境当中电测式仪器往往会受到不同程度干扰,可靠性很难保证。同时还具有与结构设计相结合原则、关键部位优先、兼顾全面的原则、与施工相结合等原则。
         2工程测量中深基坑变形监测方法
         基坑施工过程中,一般需要进行监测点高程和平面位移的测量;支护结构和被支护土体的侧向位移测量;坑底隆起测量,支护结构内外土压力测量,孔隙水压力测量、支护结构的内力测量、地下水位变化的测量、邻近基坑的建筑物和管线变形测量等,一般根据基坑设计安全等级选则相应监测项目。下面结合本人工程实践介绍部分相关深基坑的监测方法及采用仪器设备。?
         2.1深层土体竖向位移监测
         选取具有磁性的连接探头,深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成。用PVC塑料管作为磁性探头的导管,导管两端设有底盖和顶封。当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料圆环时,沉降仪上的蜂鸣器就会发出叫声。此时测量导线上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高,即可获得磁性环所在位置的标高。通过对不同时期测量结果的对比与分析,可以确定深层土体的沉降或隆起结果。R-4电磁式沉降仪其刻度为1mm,读数分辨精度达0.5mm。

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         2.2深层土体侧向变形监测
         测斜仪是一种可以精确测量沿竖向方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器,可以用来测量单向位移,也可以测量双向位移,再由两个方向的位移求出其矢量和,得到位移的最大值和方向。对于基坑监测参数主要有,桩体或者开挖的土体所造成的水平位移以及加固结构水平偏差问题等。加固结构深层侧向变形的监测主要就是在基坑施工之前,对测斜管埋置在钢筋结构或者土体当中,对槽当中的两对导槽和基坑边缘能够保持垂直。将探头插入到测斜管中,待滚轮卡放置在导槽上后,缓慢的下放探头,直到距离孔底0.5m左右的位置。探头插入时,探头和管壁不能相互碰撞,且不能碰触到测斜管的底部。每次测量中间均会出现一段时间的空隙,只有这样,才可以确保测量结果的准确性,进一步提升测斜仪设备的运行效率。完成每一次测量后,需要180°旋转探头,使其插入到同一对导槽之中,接着在依据上述方法进行重复测量,且前后测量时检测点需要位于同一个位置上。为了确保变形观测数据的准确性和有效性,在进行位移初始位置处开始测量,测量至少需要持续3次以上,并求得其平均值。RT-20MU型测斜仪配有数据线接口,可以与微机相连,将系统设置与测量数据在微机与测斜仪之间传输,便于保存和计算,确保深基坑变形观测质量的提升,其仪器标称精度为±6mm/25m,探头精度为±0.1mm/0.5m。 
         测斜管在进行埋设之前,首先要对其埋设的位置进行钻孔。测斜管与上面深层沉降仪的导管有所区别,它的底部要加上底盖,逐节(单节2或4m)组装,并放进钻孔内。安装每节测斜管时,随时检查其内部的一对导槽,使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。沉管到孔底时,立即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实,固定测斜管。测斜管固定完毕后,用清水将测斜管内冲洗干净,保证管内的通畅度和洁净度,这样才能使测斜管在具体观测中达到畅通无阻。将探头模型放入测斜管内,沿导槽上下滑行一遍,以检查导槽是否畅通无阻,滚轮是否有滑出导槽的现象。测量测斜管管口坐标及高程,做出醒目标志,以利保护管口。
         2.3支护结构内力监测方法
         支护桩内力或支撑结构内力监测可采用安装在结构内部或表面的应变计或应力计进行量测。混凝土构件可采用钢筋应力计或混凝土应变计等量测;钢构件可采用轴力计或应变计等量测。应力计或应变计的量程宜为设计值的1.5倍,精度不宜低于0.5%F.S,分辨率不宜低于0.2%F.S。内力监测传感器宜在基坑开挖前至少1周埋设,并取开挖前连续3d获得的稳定测试数据的平均值作为初始值。内力监测值应考虑温度变化等因素的影响。
         钢筋应力计传感器的安装,首先按设计场地把钢筋切断,每段钢筋的端部与应变计的连接杆焊接,待连接杆冷却后将应力计接入。接入应力计时要各应力计的导线有条理的固定好,进行编号,最后引导地面的集线箱中。采用钢筋应力计测量支撑轴力时,需要确定量测断面测试原件的数量和位置。测试断面一般配置四个应力计。
其它监测项目如,孔隙水压力宜通过埋设钢弦式或应变式等孔隙水压力计测试。土压力宜采用埋设土压力盒测量。基坑地下水位监测包含坑内、坑外水位监测,可采用在钻孔内设置水位管,通过水位计量测,测量精度不宜小于10mm。
         2.4周边环境垂直位移监测
         以电子和光学技术作为基础,应用数字水准仪可对基坑周边环境垂直位移进行监测。数字水准仪主要是由自动调平装置和光学机械以及电子设备所构成,其采用光电技术自动获取标尺读数,避免了光学水准仪则由观测员人工读数引起的误差。
         结语
         通过对深基坑进行全方位、立体监测,确保所测数据的准确、及时,将监测数据与预测值作比较,判断施工工艺和施工参数是否符合或达到预期要求,同时实现对下一步施工工艺和施工进度控制,从而切实实现信息化施工。
         参考文献
[1]奚家米,付垒.基于时空效应的深基坑工程变形规律分析[J].科学技术与工程,2019(16):110-112.
[2]郭院成,李振,王金成.椭圆形深基坑排桩支护结构受力变形分析[J].建筑科学,2019(03):7-8.
[3]包锦春.工程测量中深基坑变形观测方法研究[J].中国金属通报,20187(10):194-195.
作者简介:刘振旺,(1982-),男,本科,工程师,岩土工程勘测方向.
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