深基坑桩体水平位移监测方法及数据处理

徐冰

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，北京 100000）

1 概述

基坑监测以“防变形、防沉降、防垮塌、保安全”为工作重点，按照“方案优化、组织合理、动态监控、分析比较、及时反馈、定期总结”的指导思想进行编制；基坑监测方法的选择方面严格遵循相关规范和设计要求执行，并结合现场施工进展情况，进行全方位、全过程的监控量测，通过及时反馈监测信息来指导现场施工，做到信息化施工，确保施工过程不对周边建筑物及管线产生破坏，确保邻近既有结构物稳定、结构安全。深基坑的监测项目通常包括基坑附近地表竖直沉降，基坑水位监测，围护桩顶水平位移监测及竖向位移监测，支撑轴力监测，围护桩体水平位移监测，基坑周边重要建筑物及管线监测等，每个监测项目均有其各自的特点和意义，如果深基坑的围护结构变形出现预警，通常情况下需要结合各个监测项目的数据来综合分析判断，而其中桩体水平位移监测则是直接反应整个围护桩向基坑内或基坑外的变形数据，通常来说往往最灵敏、最直观。因此做好深基坑的桩体水平位移监测工作与数据分析具有重要的意义，能及时制定针对性措施，为施工提供可靠的参考。

2 工程概况

兰州轨道交通东方红广场项目，基坑总面积约2.5万m2（其中A区约为13976m2，C区约为5450m2），开挖深度14.2m，基坑自身风险等级为二级。01标段工程北邻地铁1号线东方红广场站，南侧紧贴东方红地下商业城（已建地下一层）及B、C区基坑，西侧为兰州体育馆，东侧为国芳百货（地下1层，地上8层）及国芳百货大厦（地下1层，地上42层）。01标西侧基坑范围有一条南北走向DN400自来水管横穿基坑，东端头基坑范围内有一条国芳百货东西走向DN200的消防水管在基坑内，有一定风险，周边环境风险等级为二级，本基坑监测等级为二级。场地地下水属于潜水，场地内主要含水层为卵石层和强风化砂岩层，场地地下水受大气降水补给。根据勘察报告，本项目设计及施工时水位按历史正常水位3.60～5.00m考虑，高程1512.0～1513.14m。基坑开挖后，由于上覆土挖除，自重压力减小，原闭合状态的裂隙和风化裂隙存在一定的张开，呈现导水性，渗入的地下水浸湿基岩加剧基岩的裂隙风化，砂岩的软化、崩解，造成砂岩具有一定保水性和透水性，拟建场地地下水与黄河水有水力联系，随季节不同而互为补给，地下水位随季节而变化，受周围施工降水影响较大。

3 桩体水平位移测点埋设

3.1 测点埋设原则

3.2 测点埋设及技术要求

测斜管连接及安装：测斜管的长度应严格按照设计长度来确定，测斜管埋设采用绑扎埋设，结合本工程围护桩施工工艺，本标段测斜管拟采用常规PVC测斜管，测斜管连接时接头的密封工作是关键，为了最大限度地防止灌桩时水泥浆流入管内，宜先在单节管段的接头处刷涂玻璃胶或者密封胶，然后将接头安装到管上，用专用螺丝固定好接头后最好再刷一遍密封胶在接缝处，最后用宽透明胶带将整个接头缠绕密封。接下来用铁丝将测斜管绑扎固定到钢筋笼上，管绑扎时应调正方向，使管内的一对测槽垂直于测量面（即平行于位移方向，见图1）；要保证管道顺直，不能扭曲歪斜。将钢筋笼吊起下入钻孔的过程中，必须保证钢筋笼不能过度弯曲，否则可能会造成测斜管的弯折，因此非常考验吊车司机的水平。

图1 测斜管与基坑位置关系

本工程采用围护桩施工工艺，连接并安装到钢筋笼上的测斜管见图2。计划埋设测斜管顶部高出桩顶1.3m，且在高出桩顶1m范围内外套100mm钢管加以保护，确保在凿出桩头及冠梁施工过程中测斜管不被破坏。

图2 测斜管绑扎

4 观测方法及数据采集

4.1 观测仪器及方法

监测仪器可采用市场上具备产品三证的测斜仪，监测精度要求达到0.02mm/0.5m。观测方法如下：

（1）用模拟测头检查测斜管导槽。

（2）使测斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据，记录测点深度和读数。测量记录完成后，将探头方向转动180°，再次插入导槽内，再次测量，测点深度同第一次相同。

（3）每0.5m深度的正反测值的绝对值应相同，当数据不合格时应重测。

4.2 观测方法及数据采集技术要求

4.2.1 初始值测定

测斜管的初始值测定应在正式监测前一周内完成，在2～3d内对同一测点进行3次重复测量，若3次测量的数值很接近，证明测点完好，管内卡槽衔接完好，没有损坏，然后以3次测量的平均值作为初始值。

4.2.2 观测技术要求

1、经营性收入也称农业收入，主要源自种、养殖业的生产、加工和销售收入，占比分别为63.11%、63.54%、54.31%；

探头放入管底后应等待3～5min，以便探头适应管内水温。观测时每0.5m一定要卡在测斜管口相同的位置，这是测斜监测中保证数据准确的最关键步骤，每次记录数据要等数值稳定才能按下记录按键，确保读数准确性。

5 数据处理及分析

5.1 测斜仪的原理（见图3）

如图3所示，测斜仪按0.5m点距由下往上依次进行读数，即将测斜管分成了n个测段，每个测段的长度li=500mm，在某一深度位置上所测得的两对导轮（500mm）之间的倾角θi，通过计算可得到这一区段的变位△i。计算公式为：△i=lisinθi。

图3 测斜仪原理

某一深度的水平变位值δi可通过区段变位△i的累计得出，即：δi=Σ△i＝Σlisinθi。

则在进行第j次测量时，所得的某一深度上相对前一次（j-1）测量时的位移值△xi即为

5.2 数据分析

计算时通常以管底为基准点，由下而上累计计算某一深度的变位值δi，直至管顶，计算变位值δi总以向基坑侧变位为正，反之为负。将在支护结构中同一测斜管的不同深度处所测得的变位值δi，每一个点在坐标轴上连接起来，便可绘制出桩体的水平变位随着深度变化的曲线，数据处理往往由测斜仪的数据处理软件完成，以兰州东方红广场01标段基坑1号测斜孔为例，整理后的数据处理报表见表1。

表1 整理后的某次数据报表

从整理以后的报表可以详细看到围护桩从基坑底到冠梁变形数据，在基坑监测中，桩体水平位移测点通常与支撑轴力位于同一断面上，而围护桩向基坑内的倾斜变化通常会引起支撑轴力的变化，因此桩体水平位移的数据变化往往与支撑轴力变化紧密相关，日常监测中，往往将其两项放在一起进行数据综合分析，来判断基坑的安全情况。

6 结语

本文从深基坑监测中桩体水平位移监测的测点布设，观测方法，数据处理分析等方面简单阐述桩体水平位移在深基坑监测中的重要作用，由于桩体水平位移数据的直观性，因此做好测斜点位的埋设，严格按照规定的方法监测，确保监测数据的精度和准确性，对深基坑的安全有着重要的意义。