测斜仪在基坑深部土体侧向变形监测中的应用

测斜仪在基坑深部土体侧向变形监测中的应用

软土地区的深基坑开挖一直是岩土工程领域一项重要研究内容。为确保基坑施工过程的安全，以某深基坑开挖工程为例，分析测斜仪在基坑深部土体侧向变形监测过程中的应用、原理，汇总观测数据，根据深度—水平位移曲线对基坑挖掘过程中可能出现的滑动面及其位置做出判断，为保证基坑顺利施工提供参考；指出了测斜仪在基坑深部土体监测中应用的意义。

标签：测斜仪；深基坑；变形监测；结果分析

引言：

随着我国不断推进的城市化建设，深基坑工程在交通、人防工程、高层建筑以及地下大型构筑物建设中越来越常见[1]。受地下土体性质、荷载条件、施工技术、环境等诸多影响因素造成基坑极易发生塌方和周边建构筑物的变形，形成安全隐患[2-4]。

1工程概況

本文以某高校深基坑建筑工程为实例，工程场地及其附近人类工程活动破坏一般，场区内地形起伏较小，地貌单一。地面标高最大值137.15m，最小值136.00m，地表相对高差1.15m，场地所处地貌单元为山前冲洪积平原。设计时取自然地坪以上0.6m为±0.00，基坑底标高-8.6m，开挖深度8.0m，东西长约50.2m，南北宽42.3m。基坑采用锚杆支护形式，北侧与东南侧分别为距离基坑较近且均为六层的砖混结构楼体，东侧为柏油主干道路，基坑西侧和南侧均为地势较平坦的空地（见图1）。

图 1 基坑平面图示意图

2测斜孔的布设与测斜原理

2.1测斜孔的布设与测斜管的安装

由于基坑南侧和西侧均为平坦地面，且基坑开挖时为倾角较小的缓坡，所以本次基坑深部土体水平位移监测共布设6个距基坑边缘约1 m的监测点，不考虑基坑开挖对南侧和西测土体的影响，其测斜孔位置的布设如图1所示。

2.2测斜数据的计算原理。当基坑边坡土体发生变化时，随之带动测斜管发生变化，将传感器探头在测斜管内自下而上逐段测量，可以测出每一段测量深度的倾角αi ，因为每一段测量间距L都不变均为0.5m，所以计算出第k段点的水平位移数值理论值[5-6]为：

（1）

为了便于数据计算，在此将平行边坡方向设为X方向，垂直边坡方向设为Y方向，测量时从管子底端每个0.5m测量一次；同时考虑到敏感元件的零偏，为提高测量精度正反方向应各测量一次[7]，正方向为 ， 反方向为，即：

（2）

（3）

（4）

其中αi为管子固定点的底端以上第i测点处探头中心线与铅垂线的夹角；L为测量点的分段长度（本文中取0.5m）；U0K为第k段点位置的累计水平位移量；Unk 为第n次测量的水平位移量 ；k=1，2……n，n为测孔分段数，n= H/0.5，H为测孔深；n=1，2 ……。

同样可由上式计算X和Y方向上的水平位移量和，自此合位移量[8]即为：

（5）

3工程实例分析

1）曲线底部水平位移较小，而上部水平位移较大，中间无明显的波峰和波谷，每日的观测曲线之间无突变性变异且移动速率均小于预警值，位移曲线整体呈“r”型如图2，位移曲线趋于一致，表明基坑此部位深部土体属于整体滑动，还没有形成明显滑动面，处于剪切蠕变阶段，但是随着时间的延续，其向同一方向不断推移的趋势就有可能在最薄弱的地方形成滑动面，因此有必要加强对此位置的监测，并做好警戒工作。11月15号之后基坑处于回填阶段，基坑侧向变形越来越小，基本处于稳定状态。2）曲线底部水平位移较小，中部曲线倾斜度明显改变，而上部虽有较中部更大的水平位移，整体上中部与上部是连续的，且发现10月29日到30日水平位移量明显增加。曲线整体呈现“D”型如图3，表明整个土体即将步入滑移失稳状态，形成滑动面，且滑动面只有一个，位于深4m处，所以在10月30日在深4m处设置腰梁（U型钢）对基坑进行了加固以防止塌方，在此后的观测中发现水平位移速率明显减小，由此说明腰梁对于基坑的支护是具有重要意义的；若曲线呈现多个“D”型，表明土体移动速率不一致，将形成多个滑动面，“D”字的形状大小表明了移动程度的大小，同时表明土体整体处于极为不稳定的状态，此时就要对基坑做出多层支护措施，以防止基坑形成滑坡，影响施工及对周围建构筑物造成较大影响。

图 2 CX6测孔深度—水平位移曲线

Figure： curve of depth-displacement of CX6

图 3 CX2测孔深度—水平位移曲线

Figure： curve of depth-displacement of CX2

4 .结论与展望

对于大型复杂工程和有严格要求的项目，由于土质与环境的不同我们很难完全借鉴以往的经验，又难以找到完美的定量分析理论，这时就要依赖施工过程中的精准监测及相似工程监测经验与理论相结合的方式来指导施工。

参考文献：

[1]Shilun Feng， Yonghong Wu ， JunLi， et al. The Analysis of Spatial Effect of Deep Foundation Pit in Soft Soil Areas. Procedia Earth and Planetary Science. 2012. 09 .

[2]谢桂娟，李晓莉，朱志春.深基坑测斜技术探讨..测绘与空间地理信息 . 2012. 03 .

[3]GB50497—2009. 建筑基坑工程监测技术规范[S]. 北京： 中国计划出版社. 2009 .

[4]Xingxing Lan ， Rongyue Zheng ， Joseph Huang，Qianqian Cao . Construction Inclinometer Monitoring Analysis for a Deep Foundation Pit in Soft Area [J]. Multimedia Technology （ICMT） ， 2011 International Conference on July 2011： 1019-1022 .

[5]魏义亮， 陈娟. 测斜仪在滑坡勘察中的应用.铁道勘察， 2013. 01 .

[6]赵林杰， 赵明龙， 志安，等. 深基坑监测中的测斜技术应用. 隧道/地下工程.2012（6）.

[7]陈曦. 钻孔测斜仪在某滑坡变形中的应用.山西建筑， 2009. 08 .

[8]储文静. 钻孔测斜仪在某滑坡变形中的应用. 山西建筑， 2011. 04 .