監測技術在水利工程基坑監測信息化施工中的應用

倪　明

(錦州市水利工程建設管理局，遼寧 錦州 121000)

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監測技術在水利工程基坑監測信息化施工中的應用

倪明

(錦州市水利工程建設管理局，遼寧 錦州 121000)

水利工程的發展趨勢是全面實現信息化工程，基坑監測在水利工程中占有重要的地位，進行水利工程基坑監測的過程中需要對基坑監測的任何一個方面都要進行全面的監測量控，故施工監測技術必須信息化，才能夠對水利工程的開展起到指導性的作用，對此，必須謹慎的對待監測狀況，切實的做好計劃，按部就班的完成監督和施工步驟，落實好每一個細節，力求獲得更加精確地數值，以防水利工程設施出現差錯。文章從水工工程中基坑監測的重要作用，并給出了進行基坑監測的手段，結合具體的工程案例來闡述信息化施工在水利基坑監測的作用，確保水利工程的正常開展。

水利工程；基坑監測；信息化施工；施工控制

1　水利工程信息化施工中基坑監測技術

1.1監測點的三維位移測量

對高程量的測定是利用獨立高程系方式，選用等級為二級的水準儀器進行測定；對于水平面的位移量測主要是通過軸線投射的方式或者其他方式。

1.2圍護墻體側向位移監測

在綁扎鋼筋籠和制作孔灌注樁時，注意要在地下埋設測斜管。其高與墻的深度一樣，所需要的額測斜管的直徑為68 mm。測斜管是由縱、橫向導槽垂直相交構成，導槽可以操作整個工程的監測方向。進行測試時，測斜儀的探頭順著導槽方向慢慢沉入鉆孔的底部，經歷長時間的恒定溫度之后，能夠從下面往上開始測定該位置的位移變化。控制數值取測斜管頂部的位移，該位移由光學儀器測定。利用平算的方法來確定側向的位移大小。具體的算法為利用美國GEOKON-603全自動測斜儀進行測試(圖1)。取令L為探頭長度，α為傾角，C為探頭標定系數，這里的A所指的是指針在0℃時的數據，B是指指針在180℃時上的數據，則第i深度的坐標值為：

(1)

由此算得第i深度的累計位移為：

△Xi=Xi-Xi0

(2)

式中的Xi0為第i深度的初始坐標。

1.3坑外土體側向位移監測

在監測基坑周圍土體的側向位移時，可選取在基坑外側不遠的位置需要根據具體的工況來定進行鉆孔埋設測斜管，測斜管的直徑為68 mm，埋置的長度需要大于4.8m，進行測斜管的埋置的主要用處是為了測定地面墻體底部的變形量。進行測斜管的埋設時需要通過Υ 110進行鉆頭成孔，測斜管材質為專用的PVC測斜管，進行埋設之后需要通過中等砂石進行填制，在頂部通過水泥來填充，避免水分滲入。

1.4地墻鋼筋應力監測

因為具體水利狀況不同，需要施工好的基坑的深度不一樣，如果需要開挖的深度比較大的時候，就會對附近環境因素有較高的的變形控制標準，對地面墻體的厚度需要大于1000 mm，需要在鋼筋籠內設定鋼筋應變片來測定墻體內力變化。由于基坑是圓形的而且都是折線形的地墻槽段，所以就需要監測豎向和環向的內力。需要把應力計配置在墻體主筋上，才能夠把鋼筋籠放入基槽，把導線的一側留到地面，于此同時，需要地墻混凝土的保護措施。

算法步驟為首先用ZXY-Ⅱ型頻率計測出頻率變化，按照規定的要求得出頻率-應力率定值，從而得出應力變化值:

σx=k(Fx2-F02)σ

(3)

式中：K為率定系數，kN /Hz2；F0為初始頻率，Hz；Fx為測試頻率，Hz；σx為鋼筋計的應力，MPa；S為m2，這種方法同樣適用于圈梁、圍檁及立柱。

圖1　測斜原理圖

1.5地墻混凝土應力監測

對于受力是否協調，監控地墻的混凝土和鋼筋的受力狀況就能夠得出結論。應變計需要在地墻鋼筋籠放到基槽之前裝到設計深度的墻體上，且需要把導線引到地面。

用儀器測出應變計的頻率值變化，然后根據變化值推算出墻體混凝土應力。這種方法同樣適用于測試圈梁和圍檁的混凝土應力。

1.6地墻墻側土壓力監測

墻體內外的土壓力失衡是由于坑內土體卸載導致的。為了施工安全，更有效的控制開挖速率，對于坑面一側土壓力的大小要進行監測。使用振弦式土壓力計測出頻率大小，根據標定的值進行定值，求出土壓力值的大小。進行安裝工作時，將帆布掛簾與鋼筋籠吊入槽內之前，需要將兩者進行綁扎并且平鋪在鋼筋籠表面。由于側向擠壓力的作用掛簾和土應力計一起壓向土層，并且土應力計應與土層的垂直表面緊密相貼[1-2]。

1.7坑外孔隙水壓力監測

基坑開挖和深井降水的因素會導致坑外孔隙水壓力下降，為了避免這一現象的發生，在基坑施工的期間，利用現有的技術手段，實時監測基坑外側的孔隙水壓力隨工程進度的推進而產生相應變化，以達到施工安全的目的[3]。

1.8基坑底土體回彈和坑外分層沉降

各孔的高程及磁環深度的值可在基坑開挖之前測出，兩者之差為各磁環的初始高程。

測點高程的累計變化量可以用在基坑開挖之前用每次測得的磁環高程減去初始高程所得到的方法取得的結果來表示。

1.9鋼支撐軸力監測

監測支受力較大的斷面可以測出鋼支撐結構的實際受力和設計軸力兩者的區別，鋼支撐軸力監測可以有效地防止因支護結構的而造成基坑工程失穩破壞現象的發生。由于應變計埋防與被測斷面里面，支撐結構產生形變。

使用振弦式頻率計測定應變量。在測定過程中，按照鋼支撐軸力監測所模擬出來的率定曲線，通過應變計頻率方法，推算出支撐結構軸向所受的力的數值[4-6]。

2　監測與分析

2.1地下水位監測

對地下水位實時監測，可以得準確、及時的信息反饋，制定有效措施，以防止在基坑施工時，因地下水的滲入而導致基坑坍塌。

監測設備的安裝方法：利用鉆機，在監測點處鉆出直徑約90 mm的探孔，在PVC管道的外側可以包裹上尼龍網，避免安裝PVC管道時破壞管道，延長使用年限。安裝PVC管道時，地面應該露出約200 mm的PVC管道，在探孔內的PVC和孔壁的縫隙應用黃沙填實，避免管道晃動。

2.2地下管線變形監測

地下管線變形監測也是監測項目之一，因此要對基坑附近的電力電纜、煤氣管、上水管的沉降變化進行監測，這些管道應離基坑最近的10m范圍內。根基現場實際情況，共設立了40個監測點。對這些監測點，可以分6個工序進行檢測，即：①開挖3m；②開挖6m；③開挖9m；④開挖12m；⑤開挖15m，塔樓區地下結構施工。根據監測數據整理繪出每一個監測點的位移曲線圖。

圖2為其中一個監測點的位移曲線圖。

圖2　側向位移曲線圖

由圖2可以得出；基坑開挖完畢，地下管線隨之下降，與此同時，基坑外深井的水位也隨之下降，基坑初始開挖時，其周圍承壓水位下降量不大，對周邊管線不會產生顯著的沉降影響，伴隨著基坑的開挖，承壓水位持續降低，察覺到周邊管線受到的影響在不斷提高。隨著基坑的開挖，當達到5～6m的承壓水位降時，基坑附近地下管線的沉降量將達到4～5 mm。對基坑底邊澆筑，承壓水位會慢慢回升，且管線的下沉將出現回彈的現象，然而沉降的速率將大于管線的回彈速率。

2.3注漿施工控制

按照設計方案，對裙房的基坑實行深度開挖時，需用注漿法加固道側，且需管線沉降開挖，其監測結果如圖3所示。

圖3　注漿期間管線沉降圖

根據3圖可以得出，觀測255次后，在進行注漿時，技術人員統計了注漿速率及管線沉降位移，并發現設計注漿速率和注漿孔的數量不合理。工作部門及時對設計方案進行了修改，并在以后的工作中，通過不斷的監測，對方案的合理性進行了驗證。265次以后，監測數據已經接近緩和，沒有出現較大的變化，說明修改方案合理。該工序結束后，監測人員仍需要對監測點進行一段時間的監測，直到監測數據不在變化，說明沉降不在增加，監測工作結束[7-8]。

3　結　語

總而言之，進行水利工程基坑監測的過程中需要對基坑監測的任何一個方面都要進行全面的監測量控，故施工監測技術必須信息化，才能夠對水利工程的開展起到指導性的作用，對此，必須謹慎的對待監測狀況，切實的做好計劃，按部就班的完成監督和施工步驟，落實好每一個細節，力求獲得更加精確地數值，以防水利工程設施出現差錯。

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1007-7596(2016)06-0146-03

2016-04-26

倪明(1982-)，男，遼寧錦州人，工程師，研究方向為水利工程建設管理、水利工程施工等。

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