基于灌注樁支護(hù)的基坑變形監(jiān)測設(shè)備安裝邏輯研究

本文以和航家園項(xiàng)目深基坑自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)安裝為例，結(jié)合深基坑專項(xiàng)施工方案作相應(yīng)的介紹。

1.工程概況

“和航家園東園”工程位于成都市雙流區(qū)西航港街道，該項(xiàng)目基坑開挖深度在場平標(biāo)高下9.9m，基坑面積約為43275m2。

該工程基坑人工監(jiān)測工作自2020 年5 月開始，考慮到基坑三面環(huán)河以及7、8 月雨季，項(xiàng)目方?jīng)Q定引入自動(dòng)化基坑監(jiān)測系統(tǒng)。因此時(shí)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)澆筑完成，土方開挖工作已經(jīng)進(jìn)行，故如何將施工進(jìn)度給監(jiān)測設(shè)備安裝帶來的影響降到最低迫在眉睫。具體項(xiàng)目監(jiān)測如表1所示。

2.變形監(jiān)測設(shè)備安裝條件

根據(jù)基坑工程的相關(guān)規(guī)范，基坑監(jiān)測的主要內(nèi)容分為四大塊，地質(zhì)監(jiān)測、水文監(jiān)測、周邊環(huán)境監(jiān)測、圍護(hù)和支撐監(jiān)測。不同工程下的基坑監(jiān)測內(nèi)容會(huì)有一些不同，但都會(huì)基于四大塊內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測。

2.1 靜力水準(zhǔn)儀[1]安裝分析

靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)基于連通器的原理，即互相連通的容器中的液面總是保持在同一水平面。多點(diǎn)系統(tǒng)中至少需要設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，且該點(diǎn)的豎向位移是相對恒定或已知的。

（1）挑選基坑外圍場地平整度較高區(qū)域作為基準(zhǔn)點(diǎn)位，防止水箱過高致使超過壓差量程；

表1 監(jiān)測項(xiàng)目

（2）土方開挖深度不宜超過2m，避免高空作業(yè)穿戴安全帶影響工作效率；

（3）基坑邊坡未做硬化處理，便于后續(xù)噴錨時(shí)固定相關(guān)管線；

（4）施工現(xiàn)場三級(jí)配電箱應(yīng)正式通電，便于后續(xù)信號(hào)箱取電。

2.2 傾角計(jì)安裝

傾角計(jì)的理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律，根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度。如果初速度已知，就可以通過積分計(jì)算出線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移。

因傾角計(jì)安裝點(diǎn)位及方式和固定方式同靜力水準(zhǔn)儀，故可參考3.1 靜力水準(zhǔn)儀相關(guān)安裝分析。

2.3 水位計(jì)安裝分析

水位計(jì)可用于測量水壓力，推算水位。其特點(diǎn)是不需要建靜水測井，通過將傳感器固定在降水井，從而直接測得水位。

（1）降水井施工完畢，抽水泵已投入運(yùn)行，便于監(jiān)測抽水泵運(yùn)行狀態(tài)；

（2）施工現(xiàn)場三級(jí)配電箱應(yīng)正式通電，便于后續(xù)信號(hào)箱取電。

2.4 拉線式位移計(jì)安裝分析

拉繩拉線位移傳感器由可拉伸的不銹鋼繩繞在一個(gè)有螺紋的輪轂上，此輪轂與一個(gè)精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器連接在一起，感應(yīng)器可以是增量編碼器，同步器或解析器。運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，輸出一個(gè)與拉繩移動(dòng)距離成比例的電信號(hào)，測量輸出信號(hào)可以得出運(yùn)動(dòng)物體的位移。

（1）監(jiān)測點(diǎn)布置應(yīng)最大限度上反映監(jiān)測對象的實(shí)際狀態(tài)及其變化趨勢；

（2）監(jiān)測點(diǎn)布置應(yīng)不妨礙監(jiān)測對象的正常工作，并盡量減少對施工作業(yè)的不利影響；

（3）在監(jiān)測對象內(nèi)力和變形變化大的代表性部位及周邊重點(diǎn)監(jiān)護(hù)部位，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)適度加密。

2.5 固定式測斜儀[2]安裝分析

固定式測斜儀，使用雙軸傾角傳感器作為敏感元件，結(jié)合智能芯片技術(shù)生產(chǎn)的一種固定式測量傾角的儀器，適用于常規(guī)測量方式難以觀測到的隱蔽部位的變形量。

（1）視項(xiàng)目情況基坑每一個(gè)面選取不少于一個(gè)點(diǎn)位作為測斜管預(yù)埋點(diǎn)；

（2）鉆孔深度大于測斜管設(shè)計(jì)長度，約每10m 增加鉆孔深度0.5m，以減少洞底沉淀帶來的影響；

（3）孔徑與測斜管相匹配，且略大于測斜管，便于引入。

3.變形監(jiān)測設(shè)備安裝步驟

本監(jiān)測系統(tǒng)依據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)說明及現(xiàn)場實(shí)際情況布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)位，其中涵蓋60 個(gè)靜力水準(zhǔn)儀、46 個(gè)傾角計(jì)、20 個(gè)水位計(jì)、10 個(gè)拉線式位移計(jì)，5 個(gè)固定式測斜儀。

3.1 靜力水準(zhǔn)儀安裝步驟

（1）在冠梁上待測點(diǎn)處放置一臺(tái)帶有安裝底座的壓差式靜力水準(zhǔn)儀，通過往冠梁上打膨脹螺栓的方式固定安裝底座，底座應(yīng)與冠梁表面找平；

（2）通液管，通氣管的連接。按測點(diǎn)之間的管線路徑長度順序鋪放通液管，用活動(dòng)扳手或其他工具將管口擴(kuò)大后依次接入靜力水準(zhǔn)儀和水箱的管嘴接口，隨后用卡箍卡緊，防止漏液；

（3）系統(tǒng)充液。為防止后期產(chǎn)生水垢以及減少氣溫的影響，宜采用純凈水加防凍液的組合。從水箱處加液，加液時(shí)應(yīng)不間斷緩慢加入且最末端水準(zhǔn)儀未封閉。當(dāng)觀察鏡內(nèi)發(fā)現(xiàn)上部存在氣泡時(shí)，可通過按壓儀器上部頂針排出氣泡；

（4）系統(tǒng)接線。采集箱中放有已連好線路的斷路器、變壓器、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)發(fā)送模塊。根據(jù)靜力水準(zhǔn)儀間距確定線纜長度，將傳感器的四芯電纜匯至總線引入采集箱中，兩根連接電源，兩根連接數(shù)據(jù)采集模塊；

（5）成品保護(hù)。系統(tǒng)調(diào)試完畢，在儀器上加裝防護(hù)罩，防止儀器本體損傷。

3.2 傾角計(jì)安裝

因傾角計(jì)安裝點(diǎn)位及方式和固定方式同靜力水準(zhǔn)儀，故可參考4.1 靜力水準(zhǔn)儀相關(guān)安裝步驟。

3.3 水位計(jì)安裝步驟

（1）水位計(jì)要投到管井底部但不要接觸底部的泥沙或淤泥；

（2）水位計(jì)不能在超高溫、超量程、強(qiáng)磁場環(huán)境，以免影響液位計(jì)的精度和使用壽命；

（3）水位計(jì)沉底后應(yīng)記錄線纜長度以及固定多余線纜；

（4）將水位計(jì)線纜接入監(jiān)測系統(tǒng)總線。

3.4 拉線式位移計(jì)安裝步驟

（1）在安裝時(shí)，首先利用支架底部4 個(gè)固定螺絲孔，依現(xiàn)場及機(jī)器安裝空間設(shè)施需要，直接安裝或另加保護(hù)或其他機(jī)械使用；

（2）不銹鋼索安裝時(shí)，須注意水平角度，以確保量測精度及鋼索壽命；

（3）鋼絲繩本體是不銹鋼加涂氟層，請勿讓其受外力的割傷、燒損、撞擊等不當(dāng)之事發(fā)生；

（4）如果使用于環(huán)境惡劣或特殊場合，請自行加裝保護(hù)機(jī)構(gòu)或與精量電子廠家聯(lián)系，以免造成損失；

（5）將拉線式位移計(jì)線纜接入監(jiān)測系統(tǒng)總線。

3.5 固定式測斜儀安裝步驟

（1）鉆孔結(jié)束后開始洗孔，直至孔內(nèi)水變?yōu)榍鍦喫?/p>

（2）引入測斜管，測斜管可提前拼接，也可在下管時(shí)拼接；

（3）鉆孔壁回填，可采用沙子、膨脹土或注漿形式回填；

（4）將測斜管靜置12h，待其穩(wěn)定；

（5）將測斜儀下到測斜管中，儀器通過吊桿相連，布置于測斜管的不同深度；

（6）系統(tǒng)接線。將測斜管電纜匯總，通過PVC 管接至信號(hào)箱。

4.測斜儀安裝邏輯優(yōu)化

本監(jiān)測系統(tǒng)靜力水準(zhǔn)儀、傾角計(jì)、水位計(jì)、拉線式位移計(jì)安裝位置均能在第一時(shí)間反映基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)狀況以及周邊建筑情況，但固定式測斜儀的安裝位置只能通過基坑周圍土體間接反映灌注樁撓度變化。對此，項(xiàng)目方對該設(shè)備安裝邏輯進(jìn)行優(yōu)化，確保下一個(gè)深基坑項(xiàng)目能避免類似問題。

4.1 安裝分析

（1）灌注樁鉆孔完畢，鋼筋籠未引入，便于測斜管固定；

（2）測斜管底部應(yīng)高于鋼筋籠端面0.5m，以防止底部渣土擠壓測斜管；

（3）混凝土澆筑前應(yīng)先往測斜管內(nèi)注入清水，以防止壓力差使泥漿滲入測斜管。

4.2 安裝步驟

（1）將測斜管綁扎在灌注樁鋼筋籠主筋上并吊裝入樁洞；

（2）根據(jù)測斜儀自帶線纜長度不同先深后淺排列；

（3）將測斜儀下到測斜管中，儀器通過吊桿相連，布置于測斜管的不同深度；

（4）系統(tǒng)接線。將測斜管電纜匯總，通過PVC 管接至信號(hào)箱。

5.結(jié)語

自動(dòng)化變形監(jiān)測系統(tǒng)的引入在提升監(jiān)測水平的同時(shí)節(jié)省人力和物力，更能做到全天全時(shí)段監(jiān)測，充分做到了為建筑基坑安全工作保駕護(hù)航。