0 引言
為了監(jiān)測基坑施工的安全狀況,需要及時了解深層土體的變形情況和運動狀態(tài)。減少基坑工程事故,故對基坑進行深層水平位移量測,即基坑測斜。進行該項工作主要意義:(1)驗證基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計,指導深基坑工程施工;(2)監(jiān)視基坑圍護結(jié)構(gòu)和土體的穩(wěn)定狀態(tài)變化,保證施工安全;(3)總結(jié)工程經(jīng)驗,進行反演分析計算。
1 深層水平位移量測
測斜儀是基坑測斜常用儀器,它可精確地測量沿垂直方向土層或圍護結(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,在基坑開挖支護監(jiān)測中常用活動式測斜儀。活動式測斜儀按測頭傳感元件不同,又可細分為滑動電阻式、電阻片式、鋼弦式及伺服加速度計式四種。
1.1 儀器原理
在基坑開挖之前先將有四個相互垂直導槽的測斜管埋入圍護結(jié)構(gòu)或被支護的土體中。測量時,將活動式探頭放入測斜管,使探頭上的導向滾輪卡在測斜管內(nèi)壁的導槽中,沿槽滾動,活動式探頭可連續(xù)地測定沿測斜管整個深度的水平位移變化。由于測斜儀測得的是兩對滾輪之間的相對位移,所以必須選擇測斜管中的小動點作為量測的基準點,一般以管底端為小動點。如果樁、墻的插入比不大,不能保證底端不動,則必須以管頂為基準點,用經(jīng)緯儀或其它手段測出該點的絕對水平位移,以推算出測管不同深度的絕對水平位移。

當測斜管埋設(shè)足夠深時,管底可以認為是位移小動點,管口的水平位移值
在測斜管兩端都有水平位移的情況下,就需要實測管口的水平位移值
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。
1.2 測斜孔布設(shè)原則
(1)一般布置在基坑平面上撓曲計算值最大的位置,如懸臂式結(jié)構(gòu)的長邊中心,設(shè)置水平支撐結(jié)構(gòu)的兩道支撐之間。
(2)基坑周圍有重點監(jiān)護對象,如遇建(構(gòu))筑物、地下管線時,離其最近的圍護段。
(3)基坑局部挖深加大或基坑開挖時圍護結(jié)構(gòu)暴露最早、得到監(jiān)測結(jié)果后可指導后繼施工的區(qū)段。
(4)測斜管中有一對槽口應(yīng)自上而下始終垂直于基坑邊線,以保證測得圍護結(jié)構(gòu)撓曲的最大值。
(5)因測斜儀的探頭在管內(nèi)每隔
1.3 監(jiān)測點布設(shè)
首先進行測斜管管段連接,必須將上、下管段的滑槽相互對準,使測斜儀的探頭在管內(nèi)平滑運行。為了防止泥漿從縫隙中滲入管內(nèi),接頭處應(yīng)進行密封處理,涂上柔性密封材料(中性玻璃膠)并貼上密封條。
測斜管現(xiàn)場組裝后,安裝在地下連續(xù)墻或支護樁的鋼筋籠上,隨鋼筋籠澆注在混凝土中,澆注混凝土之前應(yīng)在測斜管內(nèi)注滿清水,防止測斜管在澆注混凝土時浮起,并防止水泥漿滲入管內(nèi)。
測斜管的綁扎定位必須牢固可靠,以免澆筑混凝土時,使其發(fā)生上浮或側(cè)向移動,影響測試數(shù)據(jù)的準確性。當測斜管較長時,還要注意避免測斜管自身的軸向旋轉(zhuǎn),以保證測出的數(shù)據(jù)真正反映在基坑邊緣垂直平面內(nèi)的撓曲。
方法二、當測斜管未能在圍護結(jié)構(gòu)施工時及時埋設(shè)在樁體(墻體)內(nèi)或測量鋼板樁圍護撓曲變形時,則可采用鉆孔法進行埋設(shè)。具體步驟如下:
鉆孔在圍護結(jié)構(gòu)的混凝土達到一定強度后進行,在緊靠所需監(jiān)測的樁體(墻體)后的土層中,用小型鉆機鉆孔,孔深大于或等于所測圍護結(jié)構(gòu)的深度,孔徑比所選的測斜管大5~
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)預定深度后,隨后在測斜管與鉆孔的空隙內(nèi)填入細沙或水泥和膨潤土拌和的灰漿,其配合比取決于土層的物理力學性能和地質(zhì)情況。剛埋設(shè)完的幾天內(nèi),孔內(nèi)充填物會固結(jié)下沉,因此要及時補充。
此方法的缺點是:測斜管所監(jiān)測得到的圍護結(jié)構(gòu)的撓曲值在時間上有一段滯后的過程,在數(shù)值上較實際撓曲值要小一些。
1.4 基坑測斜的方法與步驟
測斜開始前,測斜儀應(yīng)按規(guī)定進行標定,以后根據(jù)使用情況,每隔3~6個月標定一次。
(1)為保護測斜儀探頭的安全,有條件可在首次測量前先用測頭模型下入測斜管內(nèi),沿導槽上下滑行一遍,檢查測斜孔及導槽是否暢通無阻。如果無測頭模型,應(yīng)緩慢將探頭放入測斜管底部。
(2)每次監(jiān)測時,將測斜儀探頭導輪對準與所測位移方向一致的槽口,緩緩放至管底,待探頭與管內(nèi)溫度基本一致、顯示儀讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測。
一般以管口作為起算點,按探頭電纜上的刻度分化,均速提升,每隔一定距離(
(2)在開挖前的3~5d內(nèi)重復監(jiān)測2~3次,待辨明測斜管已處于穩(wěn)定狀態(tài)后,將其作為初始值,開始正式測試工作。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。實際情況是無論精度再高的儀器都隨深度存在累計的誤差,反復幾次后形成初值區(qū)域帶。
(5)觀測間隔時間,可參考中華人民共和國冶金工業(yè)部
1.5 監(jiān)測頻率與成果
監(jiān)測頻率根據(jù)基坑重要等級而定,在施工中根據(jù)施工進度調(diào)整,調(diào)整監(jiān)測頻率。一定要將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋給有關(guān)人員,實行信息化施工, 當監(jiān)測結(jié)果超過預警值時應(yīng)加密觀測,當有危險事故征兆時需連續(xù)觀測。測斜完成后,將原始數(shù)據(jù)及時整理成正式記錄,進行以下資料整理:
(1)原始記錄表及實際測點圖;(2)位移值隨時間及隨開挖面距離的變化圖;(3)位移速度隨時間以及隨開挖面變化圖。
利用已經(jīng)得到的量測信息進行反分析計算,提供圍護結(jié)構(gòu)和周圍建筑物的狀態(tài),預測未來動態(tài),以便提前采取技術(shù)措施,驗證設(shè)計參數(shù)和施工方法。
2 量測數(shù)據(jù)誤差分析
2.1 測點布設(shè)不當
(1)測斜管與測斜儀探頭應(yīng)密切配合(宜選用導向槽斷面為“V”型的管);
(2)測斜管導向槽不光潔,未封底蓋,中間挖破,平時未加上蓋等致使測斜管內(nèi)部不潔凈;注意:完成測斜后要務(wù)必蓋好頂蓋,防止施工現(xiàn)場建筑垃圾及污物進入測斜管,進而影響后續(xù)測斜數(shù)據(jù);
(3)測斜管十字槽方向?qū)Φ貌粶?span lang="EN-US">,截面或接頭處銜接不平直,造成扭轉(zhuǎn)甚至跳槽,在圍護結(jié)構(gòu)較深,測斜管較長時,更要注意。
(4)由于泥漿的浮力作用,測斜管的綁扎定位必須牢固可靠,以免澆筑混凝土時,使其發(fā)生側(cè)向移動;測斜管周圍與土體結(jié)合不密實,一般常見出現(xiàn)于鉆孔法安裝的測斜管。
2.2 儀器誤差
(1)探頭受到碰撞或沖擊。加速度計對撞擊較敏感,電纜施放過程中探頭撞擊測孔底部,會造成儀器零點偏移值改變,故要求在使用和運輸過程中要注意輕拿輕放,嚴禁磕碰。
(2)測量過程中若測管接頭位置有孔隙,在定位導向滑輪彈簧力的作用下,探頭會受到一定的沖擊;同樣是在定位導向滑輪彈簧力的作用下,當測斜儀探頭拉出測管時,探頭也會受到一定的沖擊;
(3)長期使用過程,滑輪彈簧力可能會由于銹蝕,致使彈力不足,應(yīng)注意檢查,并涂抹潤滑油;
2.3 深度誤差
測量深度的不同會造成深度測量誤差。測管安裝時傾斜越大、擺動越大,因探頭測量深度不同而造成的測量誤差也越大。深度測量誤差一般由以下原因引起:(1)測管長度改變,將改變所有測點的測量位置;(2)電纜長度改變;(3)電纜定位標點位置改變。故在現(xiàn)場操作過程中,操作者盡可能地避免接觸定位標點,并定期檢測標志的間距,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。以免誤差傳遞。
2.4 人為觀測誤差
觀測時儀器放置位置的差異,以及每個人讀數(shù)的習慣不同都會導致每次讀數(shù)不同,觀測誤差屬于偶然誤差。故在工程中盡可能按照事先規(guī)定,進行專人監(jiān)測,減少人為因素影響。
2.5 環(huán)境影響誤差
測斜管周圍的動載也可能導致數(shù)據(jù)跳躍、不穩(wěn)定,所測數(shù)值與與工況不符。如靠近機動車道的測斜孔,由于交通的影響,測斜數(shù)據(jù)多表現(xiàn)雜散性;施工過程中的車輛,以及停靠在測點周圍的重型挖掘機等均會影響量測結(jié)果。
3 結(jié)論
(1)經(jīng)基坑監(jiān)測現(xiàn)場實際工作,本文系統(tǒng)總結(jié)了基坑水平深層位移量測實施過程,即測斜的相關(guān)問題,對基坑測斜的工作有指導意義。
(2)對數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的原因進行了歸納,小結(jié)有助于基坑測斜數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用。但要消除觀測中超限誤差,還需要結(jié)合具體觀測環(huán)境和觀測方法等進行分析。
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