线法监测新技术在基坑变形监测中的运用

曹平华 张育铠 叶筱华

(江西有色地质勘查五队，江西 九江 332000)

线法监测新技术在基坑变形监测中的运用

曹平华 张育铠 叶筱华

(江西有色地质勘查五队，江西 九江 332000)

针对传统的基坑监测方法只能监测基坑外围表面变形情况，且数据的精度不高等问题。介绍了一种新的基坑监测方法，通过理论与工程实例相结合的方式，阐明了线法监测的特点、可靠性和先进性。

基坑，线法监测，应变，水平位移

随着国家建设的高速发展，各单体建筑规模的不断增大，地下建筑的增多，一般都伴随基坑的大开挖，为了保证基坑及人身财产的安全，需要对基坑进行安全监测，特别是一些地质条件较差，而开挖深度较大的基坑，更是要及时了解基坑边坡的发展趋势。目前，国内的通常做法是采用倾斜计进行监测，但是，这种方法存在一定的局限性，精度也较低。为了解决以上难题，瑞士联邦苏黎世科技大学岩石及隧道工程系K.Kovari教授等于20世纪80年代提出了一全新的理论及方法——线法监测，并研制出了相应的仪器[1]。

1 基本原理

图1中，a,b分别为一条细长型桩、地下连续墙或大坝构件中的两条测线，假设可分为n段，在平面问题的前题下，当测定了两条测线上任意一段的轴向应变分布后，即可算出整个构件的变形轴[1]，如图1所示。

根据图1，可以得知：

为了实现上述目的，瑞士苏黎世科技大学设计了一测量仪——滑动测微计，其工作原理如下：

先在需测量的构件中预埋一条或几条测管(即测线)，测管中每隔1 m安装一个锥形测环，如图2所示。探头的长度为1 m±0.65 cm，测量时用力顺着探头方向拉电缆，拉动探头，此时探头下部卡在下部测环上，探头拉伸部位拉伸，直至探头上部卡在上面的测环上，仪器记录此时探头的绝对长度，即为两测环之间的长度，在测试时，当构件受到外部作用力，会产生应变，只要反复测得这一位置的长度，其差值即为这1 m构件内的应变[2]。

在基坑监测的实际工作中，一般是在基坑支护桩中预先埋设两根测管，要求测管的长度与支护桩的长度基本相等，两管分居于桩的两侧，两管和桩的中心线平行，且其连线方向与基坑边界线垂直，如图3所示。基坑监测期间，按规定要求每隔一段时间测试两测管各单位长度段内的应变，即为支护桩发生的应变，再根据上述理论可算出支护桩不同位置的水平位移，即基坑土体水平位移的发展情况[3，4]。

2 工程实例

华东地区某大厦，其基础采用深开挖，基坑周围用双排桩作支护，为了保证基坑的安全，需要定期对其进行监测，了解支护桩的水平位移情况，实际工作应用此方法对其部分桩进行了应变测试。现就其中1根支护桩的测试情况简述如下：

1)工程概况：本基坑为大厦的地下停车场，开挖深度为7.30 m。场地地层自上而下依次为：建筑垃圾、砂、粘土、风化岩，采用混凝土桩作基坑支护。在混凝土桩达到养护期后，基坑分四次开挖直至设计深度；

2)支护桩概况：钢筋混凝土钻孔灌注桩，入土桩长14.6 m，桩径1.0 mm，桩间距2.5 m，桩身混凝土强度等级为C30，采用的成孔工艺为钻孔泥浆护壁泵吸反循环；

3)监测要求：本基坑规模较大，开挖较深，且周边多为重要建筑，按照设计要求，此支护桩的水平位移最大允许绝对值为20 mm，预警值为10 mm；

4)测试分析：在基坑开挖前测试初读数，以后在基坑开挖过程中和开挖到底后，进行应变测试，即监测支护桩顶部的水平位移情况。测试时只需每隔一定的时间测读两锥形测环间的距离，其值和初读数的差值即为应变，一般测试时间分布为开始时间间隔较短，随着时间的推移，测试的间隔可适当拉长。

根据测试的桩身每米的应变量，按照上述理论计算方法可计算出桩身水平分段位移值，用其数值绘制成图，如图4所示，即为桩身每米自身应变造成的水平位移情况。因桩作为一整体，其下部位移一定会影响到上部桩身的位移，而且，越靠上部受到的影响越大，即桩身位移的顶部放大功效，需要将各位移进行叠加，计算出桩身各段实际发生的位移。如图5所示为桩身累计水平位移，也就是作为基坑支护的桩，在一侧土体的压力下，随着时间的推移，桩身各部位的水平位移变化情况，其顶部最大值，是桩顶相对于桩底的最大位移值，如果桩底较深，其底部无水平位移，桩顶位移值也是土体的水平位移值。

3 分析及评价

对基坑的监测，相对于倾斜计而言，线法监测原理及相应的监测仪有明显的优势，它不仅可以了解顶部土体的水平位移情况，还可以实时监测到各个不同深部土体的水平位移情况，其测试的精度比传统方法高一个数量级，可达1×10-5。此方法不仅可用于基坑的监测，也可用于水坝监测、滑坡体的监测等方面，还可适用于任何方向的钻孔中。推广开来，线法监测理论，还可用于静载荷试验时的应变测试，用来计算静载试验时桩身各部位的轴向力、摩阻力的分布。在湿陷性黄土地区，它可以用来测定负摩阻的发展规律。

4 结语

线法监测是国际上近年来迅速发展的一门新技术，在我国也有了一定的应用。通过以上的工程实例可表明，线法监测是一种先进的、可靠的岩土监测方法，比传统应变或位移的监测方法更可靠、更科学，得到的数据也更详细，而且运用范围也更广阔，是一种值得推广的岩土测试新技术。

[1] 李光煜，黄 粤.岩土工程应变监测中的线法原理及便携式系列仪器(一)[J].岩土工程界,2000(1)：34-36.

[2] 曹平华.基桩应变监测中的线法监测原理及运用[J].物探与化探,2006(1)：17-19.

[3] 李光煜.国外岩体变形测量技术[J].岩石力学与工程学报，1982,1(1)：3.

[4] 李光煜，黄 粤.岩土工程应变监测中的线法原理及便携式系列仪器[J].欧美大地资料,2000(1)：57-58.

Applicationofthenewtechniqueoflinearmonitorinindeformationmonitoringoffoundationpit

CaoPinghuaZhangYukaiYeXiaohua

(No.5GeologicalTeamofJiangxiNonferrousMetalsGeologicalExploration,Jiujiang332000,China)

The traditional method of foundation pit monitoring can only detect the deformation of the outer surface of the foundation pit, and the accuracy of the data is not high. This paper introduces a new technique for monitoring foundation pit. Through the combination of theory and engineering examples, illustrates the characteristics, reliability and advancement of the line method monitoring.

foundation pit, linear monitorin, strain, horizontal displacement

1009-6825(2017)23-0066-03

2017-06-04

曹平华(1975- )，男，高级工程师

TU433

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