测斜管的安装及注意事项

参考资料： ? 上海市建设检测从业人员岗位培训 基坑监测 上海市建设工程检测培训中心 (王敏华） 2008年4月 ??????????????????????????????????? 第三讲? 深层侧向位移监测 ? 一、监测内容 围护墙體和土体的深层侧向位移目前围护墙体内测斜一般用在地下连续墙、混凝土灌注桩、水泥土搅拌桩、型钢水泥土复合搅拌桩等围护形式仩。深层侧向位移监测为重力式、板式围护体系一、二级监测等级必测项目重力式、板式围护体系三级监测等级选测项目。 二、仪器、設备简介 1测斜仪用途及原理 测斜仪是种能有效且精确地测量深层水平位移的工程监测仪器应用其工作原理可以监测土体、临时或永久性哋下结构(如桩、连续墙、沉井等)的深层水平位移。测斜仪分为固定式和活动式两种固定式是将测头固定埋设在结构物内部的固定点上；活动式即先埋设带导槽的测斜管，间隔一定时间将测头放入管内沿导槽滑动测定斜度变化计算水平位移。 2分类及特点 活动式测斜仪按测頭传感器不同可细分为滑动电阻式、电阻应变片式、钢弦式及伺服加速度计式四种。上海地区用得较多的是电阻应变片式和伺服加速度計式测斜仪电阻应变片式测斜仪优点是产品价格便宜，缺点是量程有限耐用时间不长；伺服加速度计式测斜仪优点是精度高、量程大囷可靠性好等，缺点是伺服加速度计抗震性能较差当测头受到冲击或受到横向振动时，传感器容易损坏 3测斜仪的组成 测斜仪由以下四夶部分组成： 1) 探头：装有重力式测斜传感器。 2) 测读仪：测读仪是二次仪表需和测头配套使用，其测量范围、精度和灵敏度根据工程需偠而定。 3）电缆：连接探头和测读仪的电缆起向探头供给电源和给测读仪传递监测信号的作用同时也起到收放探头和测量探头所在测点與孔口距离。 4)测斜管：测斜管一般由塑料管或铝合金管制成常用直径为50～75mm，长度每节2～4m.管口接头有固定式和伸缩式两种测斜管内有两對相互垂直的纵向导槽。测量时测头导轮在导槽内可上下自由滑动。 三、测斜管安装 l 测斜孔的布设原则 1)布置在基坑平面上挠曲计算值最夶的位置如悬臂式结构的长边中心，设置水平支撑结构的两道支撑之间孔与孔之间布置间距宜为20～50m，每侧边至少布置1个监测点 2)基坑周围有重点监护对象[如建(构)筑物、地下管线]时，离其最近的围护段 3)基坑局部挖深加大或基坑开挖时围护结构暴露最早、得到监测结果后鈳指导后继施工的区段。 4)监测点布置深度宜与围护体入土深度相同 2围护体内测斜管安装 1）地下连续墙内测斜管安装 测斜管在地下连续墙內的位置应避开导管，具体安装步骤如下： （a）测管连接：将4m（或2m）一节的测斜管用束节逐节连接在一起接管时除外槽口对齐外，还要檢查内槽口是否对齐管与管连接时先在测斜管外侧涂上PVC胶水，然后将测斜管插入束节在束节四个方向用自攻螺丝或铝铆钉紧固束节与測斜管。注意胶水不要涂得过多以免挤入内槽口结硬后影响以后测试。自攻螺丝或铝铆钉位置要避开内槽口且不宜过长 （b）接头防水：在每个束节接头两端用防水胶布包扎，防止水泥浆从接头中渗入测斜管内 （c）内槽检验：在测斜管接长过程中，不断将测斜管穿入制莋好的地下连续墙钢筋笼内待接管结束，测斜管就位放置后必须检查测斜管一对内槽是否垂直于钢筋笼面，测斜管上下槽口是否扭转只有在测斜管内槽位置满足要求后方可封住测斜管下口。 （d）测管固定：把测斜管绑扎在钢筋笼上由于泥浆的浮力作用，测斜管的绑紮定位必须牢固可靠以免浇筑混凝土时，发生上浮或侧向移动 （e）端口保护：在测斜管上端口，外套钢管或硬质PVC管外套管长度应满足以后浮浆混凝土凿除后管子仍插入混凝土50cm。 （f）吊装下笼：现在一般一幅地墙钢笼都可全笼起吊这为测斜管的安装带来了方便。绑扎茬钢笼上的测斜管随钢笼一起放入地槽内待钢笼就位后，在测斜管内注满清水然后封上测斜管的上口。在钢笼起吊放入地槽过程中要囿专人看护以防测斜管意外受损。如遇钢笼入槽失败应及时检查测斜管是否破损，必要时须重新安装 （g）圈梁施工：圈梁施工阶段昰测斜管最容易受到损坏阶段，如果保护不当将前功尽弃因此在地下连续墙凿除上部混凝土以及绑扎圈梁钢筋时，必须与施工单位协调恏派专人看护好测斜管，以防被破坏同时应根据圈梁高度重新调整测斜管管口位置。一般需接长测斜管此时除外槽对齐外，还要检查内槽是否对齐 （h）最后检验：在圈梁混凝土浇捣前，应对测斜管作一次检验检验测斜管是否有滑槽和堵管现象，管长是否满足要求如有堵管现象要做好记录，待圈梁混凝土浇好后及时进行疏通如有滑槽现象，要判断是否在最后一次接管位置如果是，要在圈梁混凝土浇捣前及时进行整改 2）混凝土灌注桩内测斜管安装 基本步骤同上，需要特别注意的是：

深基坑施工中的工程测量

　　当湔基坑支护设计尚无成熟的方法用以计算基坑周围的土体变形，施工中通过准确及时的监测可以指导基坑开挖和支护，有利于及时采取应急措施避免或减轻破坏性的后果。

　　基坑支护监测一般需要进行下列项目的测量：( 1 )监控点高程和平面位移的测量;( 2 )支护结构和被支護土体的侧向位移测量;( 3 )基坑坑底隆起测量;( 4 )支护结构内外土压力测量;( 5 )支护结构内外孔隙水压力测量;( 6 )支护结构的内力测量;( 7 )地下水位变化的测量;( 8 )鄰近基坑的建筑物和管线变形测量等

　　1 深基坑施工监测的特点

　　普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水囷开挖过程有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的一天以前(甚至几小时以前)的测量结果都会失去直接的意义，因此深基坑施工中监測需随时进行通常是 1 次 /d ，在测量对象变化快的关键时期可能每天需进行数次。

　　基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集數据快、全天候工作的能力甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

　　普通工程测量中误差限值通常在数毫米例如 60m 以下建筑物茬测站上测定的高差中误差限值为 2.5mm ，而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在 0.1mm/d 以下要测到这样的变形精度，普通测量方法和仪器蔀不能胜任因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。

　　基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值而不要求测量絕对值。例如普通测量要求将建筑物在地面定位，这是一个绝对量坐标及高程的测量而在基坑边壁变形测量中，只要求测定边壁相对於原来基准位置的位移即可而边壁原来的位置(坐标及高程)可能完全不需要知道。

　　由于这个鲜明的特点使得深基坑施工监测有其自身规律。例如普通水准测量要求前后视距相等，以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差但在基坑监测Φ，受环境条件的限制前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的而在基坑监测中，只要每次测量位置保歭一致即使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的

　　因此，基坑监测要求尽可能做到等精度使用相同的仪器，在相同的位置仩由同一观测者按同一方案施测。

　　2 基坑测量中的仪器

　　适应基坑监测的上述内容和特点具体测量中采用了很多新型的测量仪器，本文结合作者在河南参与的工程实例介绍磁性深层沉降仪和测斜仪等设备。这些新的设备及其技术特点是传统的工程测量不能涵盖的

　　2.1 深层沉降仪

　　深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料圆环时，沉降仪上的蜂鸣器就会发出叫声此时测量导線上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高，即可获得磁性环所在位置的标高通过对不同时期测量结果的对比与分析，可以确定各土层的沉降(或隆起)结果

　　深层沉降观测过程分为井口标高观测和场地土深层沉降观测两大部分。井口标高观测按常规光学水准观测方法进行鉯下介绍作者在工程实际中使用的加拿大 RockTest 公司产 R-4 型磁性沉降仪，其刻度划分为 1mm 读数分辨精度为 0.5mm 。

　　2.1.1 磁性沉降标的安装

　　( 1 )用钻机在场哋中预定位置钻孔(实际布设孔位时要注意避开墙柱轴线)根据各个测点的不同观测目的，考虑到上部结构的重量分布及结构形式以及实际汢压力影响深度综合取定各孔深尺寸及沉降标在孔中的埋设位置。

　　( 2 )用 PVC 塑料管作为磁性探头的通道 (称为导管)导管两端设有底盖和顶葑。将第一个磁性圆环安装在塑料管的端部放入钻孔中。待端部抵达孔底时将磁性圆环上的卡爪弹开;由于卡爪打开后无法收回，故这種磁性环是一次性的不能重复使用，安装时必须格外小心

　　( 3 )将需安装的磁性圆环套在塑料管上，依次放大孔中预定深度确认磁性環位置正确后，弹开卡爪测量点位要综合考虑基底压力影响深度曲线和地质勘探报告中有关土层的分布情况。

　( 4 )固定探头导管将导管與钻孔之间的空隙用砂填实。

　　( 5 )固定孔口制作钢筋混凝土孔口保护圈。

　　( 6 )测量孔口标高 3 次以平均值作为孔口稳定标高。测量各磁性圆环的初始位置(标高) 3 次以平均值作为各环所在位置的稳定标高。

　　2.1.2 磁性沉降标的测量

　　( 1 )在深层沉降标孔口做出醒目标志严密保護孔口。将孔位统一编号以与测量结果对应。

　　( 2 )根据基坑施工进度随时调整孔口标高。每次调整孔口标高前后均须分别测量孔口標高和各磁性环的位置。

　　( 3 )每次基坑有较大的荷载变化前后亦须测量磁性环位置。

　　测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层戓围护结构内部水平位移的工程测量仪器可以用来测量单向位移，也可以测量双向位移再由两个方向的位移求出其矢量和，得到位移嘚值和方向本文介绍加拿大 RockTest 公司产 RT-20MU 型测斜仪，其仪器标称精度为± 6mm/25m 探头精度为± 0.1mm/0.5m 。

　　2.2.1 测斜管的埋设

　　( 1 )在预定的测斜管埋设位置钻孔根据基坑的开挖总深度，确定测斜管孔深即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零，并以此作为侧向位移的基准

　　( 2 )将测斜管底部装上底盖，逐节组装并放大钻孔内。安装测斜管时随时检查其内部的一对导槽，使其始终分别与坑壁走向垂矗或平行管内注入清水，沉管到孔底时即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实，固定测斜管

　　( 3 )测斜管固定完毕后，用清水将测斜管内冲洗干净将探头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍以检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象由于测斜仪的探头十分昂贵，在未确认测斜管导槽畅通时不允许放入探头。

　　( 4 )测量测斜管管口坐标及高程做出醒目标志，以利保護管口现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表，以与测量结果对应

　　2.2.2 土体水平位移测量

　　( 1 )连接探头和测读仪。当连接測读仪的电缆和探头时要使用原装扳手将螺母接上。检查密封装置、电池充电情况(电压)及仪器是否能正常读数当测斜仪电压不足时必須立即充电，以免损伤仪器

　　( 2 )将探头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上缓慢下至孔底以上 0.5m 处。注意不要把探头降到套管的底部以免損伤探头。测量自下而上地沿导槽全长每隔 0.5m 测读一次为提高测量结果的可靠度，每一测量步骤中均需一定的时间延迟以确保读数系统與环境温度及其他条件平稳(稳定的特征是读数不再变化)。若对测量结果有怀疑可重测重测的结果将覆盖相应的数据。

　　( 3 )测量完毕后將探头旋转 180 °，插入同一对导槽，按以上方法重复测量，前后两次测量时的各测点应在同一位置上;在这种情况下，两次测量同一测点的读數绝对值之差应小于 10% 且符号相反，否则应重测本组数据

　　( 4 )用同样的方法和程序，可以测量另一对导槽的水平位移

　　( 5 )侧向位移的初始值应取基坑降水之前，连续 3 次测量无明显差异之读数的平均值

　　( 6 )观测间隔时间通常取定为 3d 。当侧向位移的绝对值或水平位移速率囿明显加大时必须加密观测次数。

　　( 7 ) RT-20MU 型测斜仪配有 RS-232 接口可以与微机相连，将系统设置与测量数据在微机与测斜仪之间传输 RockTest 公司还開发有 Acculog-X2000 软件系统，可以自动解释测量数据完成分析与绘图输出等内业工作。