围护结构周边土体深层水平位移监测的应用研究

熊飞

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

0 引言

深层水平位移监测作为基坑监测的重要参数之一，直接反映围护结构沿深度范围内的整体变形情况。以软土地区为例，深基坑通常都是采用灌注桩作为支护结构，为保证监测结果的准确性，深层水平位移监测点通常采用在钢筋笼里预埋测斜管的形式进行埋设，该方法可准确反映围护结构的实际变形情况。然而，测斜管在施工过程中容易发生堵塞和破坏，此时需要在围护结构中通过钻孔重新预埋测斜管，引孔埋管成本高、难度大，且围护结构顶部操作面要求高，此时可选择在紧邻围护结构的土体中引孔埋设深层水平位移监测点来解决以上问题。

广东省标准《建筑基坑施工监测技术标准》（DBJT15-162-2019）中规定，可以在土体中埋设测斜管进行深层水平位移监测，但在工程实践中该方法通常作为备选方案，主要有以下两个原因：

⑴围护结构周边土体的变形是否能够真实反映围护结构实际变形仍有待验证；

⑵在土体中埋设深层水平位移监测点现场操作相对复杂，对操作人员的技术能力和现场经验要求高。通过对深层水平位移在土体中和围护结构中两种测试方式的原理和差异进行理论分析，针对土体中埋设深层水平位移监测点现场操作的关键点进行总结，并通过工程实例验证了同一工程部位分别在维护结构和土体中测试深层水平位移结果的一致性，证明该方法的准确性和可行性。

1 土体内深层水平位移监测理论分析和实施要点

1.1 可行性理论分析

围护结构主要承受横向推力，通常为水平土压力或滑坡推力。由于混凝土围护结构抗剪性能差，基坑变形过大往往会造成围护断裂，对基坑造成安全隐患，及时准确地掌握围护结构水平位移情况是确保基坑安全的关键。采用围护结构预埋测斜管的测试方法，结果能够直观反映围护结构水平位移情况，因此在工程中为首选方案。

围护结构周边土体深层水平位移监测结果与围护结构内监测结果理论上存在差异，主要有如下原因：

⑴土体与围护结构相比，在材料刚度和整体性方面均有显著差距，在相同荷载水平下变形差异大，理论上土体中水平位移偏大；

⑵土体中埋设测斜管需先引孔，成孔后放入测斜管并在管外侧灌入填充材料，填充效果和密实程度无法验证，填充效果不良将影响测斜管随土体的协同变形，对测试结果造成影响；

⑶扰动后的土体及填充材料均需要长时间固结以达到稳定状态，固结过程中土体产生的变形会对监测结果带来误差；

⑷基坑周边水位的下降也会引起周边土体产生变形，从而对测量结果造成影响。

1.2 土体内埋设测斜管的操作要点

确保围护结构周边土体进行深层水平位移监测结果的准确性，关键是确保土体与围护结构变形的一致性，减小两者之间变形的误差。根据工程实践经验，在土体中埋设测斜管实施过程中，可采取如下措施提高围护结构周边土体深层水平位移监测结果的准确性。

⑴减小土体中监测点与围护结构的水平距离，以削弱监测点与围护结构间土体压缩造成的变形不协调影响，根据经验，两者距离不宜大于1m；

⑵测斜孔采用钻机引孔，成孔后应立即安装测斜导管，避免由于防止过久塌孔造成堵塞；

⑶测斜导管为2m的塑料管，在连接二根测斜管时，要保证接头及导槽对接好，使导槽保持连续呈直线。接头处及管底用铆钉联结紧密并密封严密；

⑷控制一对导槽的方向与边坡走向一致；

⑸测斜管安装需用钻机配合，利用钻机吊装，保证测斜管以匀速徐徐下放至孔底；

⑹测斜管全部吊装完毕，在测斜管与孔壁间用过筛的砂充填，填砂要均匀缓慢，保证管与孔壁之间充填密实；

⑺斜管安装完毕，要用盖子把管口密封，以免杂物填塞测斜管；

⑻测斜管埋设工作应在基坑开挖前10天完成，以确保孔周边岩土及孔内填砂的固结密实，确保测斜管与基坑的协同变形。

2 工程实例

2.1 工程概况

珠海横琴某基坑，基坑采用双排灌注桩(或三排桩)+反压土隔墩+坑内水泥搅拌桩加固支护，基坑开挖深度约10.5m，地质情况详见表1。

表1 珠海横琴某基坑地质情况

基坑支护桩施工时，选取基坑不同位置的3根支护桩预埋测斜管，与土体内预埋测斜管深层水平位移测试结果进行对比。支护桩测斜管安装要求：

⑴测斜导管为2m的塑料管，在连接二根测斜管时，要保证接头及导槽对接好，使导槽保持连续呈直线。接头处及管底用铆钉联结紧密并密封严密，当所有管连接好后，保证上下两端的端口用管盖密封，并且固定稳妥；

⑵测斜管连接好后，绑扎在其预制好的钢筋笼内壁上，随钢筋笼放入桩孔内并浇筑混凝土；

⑶控制一对导槽的方向与边坡走向一致。浇筑混凝土后能保证测斜管跟支护桩形成一体。

按照1.2节的土体内埋设测斜管的操作要点，在3根支护桩附近土体内埋设对照组测斜管，3组测斜点分别编号为CX1、CX2、CX3。

2.2 试验结果分析

基坑监测过程中，每次使用同一套测斜仪和同一组人员测量对这3组深层水平位移监测点进行监测。选取基坑开挖到坑底后，在CX1、CX2、CX3处选取工况编号89的桩体深层水平位移与土体深层水平位移测试数据进行对比，对比结果如表2。

表2 CX1深层水平位移测试对比结果

由CX1的对比结果可以得出，此处围护结构深层水平位移与临近的土体深层水平位移变形趋势大体一致，两者偏差不大，土体各层水平位移较支护桩各相应深度处的变形偏大了0～2.5mm，偏差最大的位置出现在-0.5m处，土体深层水平位移较围护结构深层水平位移偏大2.5mm，两者偏差保持在5%以内。因此，CX1附近的土体深层水平位移可以代表该处支护桩的深层水平位移。

图1 CX1深层水平位移测试对比结果图

CX2对比结果显示，土体深层水平位移与围护结构深层水平位移变化大体一致，两者偏差基本都保持在±1㎝以内，其中在-3.0m处，围护结构深层水平位移比临近的土体深层水平位移偏大7.7mm，但两者偏差整体保持在5%以内。由此可见，CX2附近的土体深层水平位移监测结果可以反映出该处支护桩的变形情况。

表3 CX2深层水平位移测试对比结果

图2 CX2深层水平位移测试对比结果图

从图3可以看出，桩体深层水平位移与土体深层水平位移变化趋势基本一致，偏差较小，在-36m位置土体变形较围护结构位移偏大3.6mm，在-48m深度，土体深层水平位移较围护结构变形偏小3.3mm，其余位置土体深层水平位移与围护结构深层水平位移偏差都在-3.3mm～+3.6mm以内。所以，CX3附近的土体深层水平位移也可以反映该处支护桩的变形情况。

表4 CX3深层水平位移测试对比结果

图3 CX3深层水平位移测试对比结果图

由CX1、CX2、CX3桩体深层水平位移与土体深层水平位移监测的对比结果可以看出，桩体深层水平位移与土体深层水平位移整体趋势大体一致，两者之间差距不大，各土层差异基本上都是维持在5%以内，满足工程应用，土体深层水平位移基本上可以反映出该对应位置基坑的实际变形情况。

3 结论

⑴在软土地区，深基坑开挖过程当中，支护桩的变形与临近区域的土体变形虽然有一定的差异，但是整体的变形趋势基本一致的，临近土体的变形也可以反映该位置基坑的实际变形情况。

⑵在围护结构施工的时候，优先采用在围护结构中埋设测斜管的方案，当不具备在围护结构中埋设测斜管或预埋的测斜管被破坏时，可选择在紧邻围护结构的土体中钻孔埋设测斜管作为深层水平位移的测试通道。

⑶为提高土体中深层水平位移测试结果的准确性，避免测斜管埋设质量不良引起测试结果误差，测斜管的埋设工作需要严格执行相关技术要点。

⑷经工程实践验证，围护结构中测试得到的深层水平位移与土体中测试结果一致性较好，虽然局部有较为显著的偏差，但整体偏差率控制在5%以内，满足工程应用要求。