摘  要：深层水平位移监测是指通过使用测斜仪，全面监测基坑挖掘、公路地基、坝体等工程土体内部位移变化情况，这对实时掌握工程质量、保证安全施工可发挥重要作用。基于此，本文以某工程实例为背景，简述基坑监测中深层水平位移的监测原理以及误差分析。

关键词：基坑监测;深层水平位移;测斜仪;原理;误差分析

中图分类号：TU753     文献标识码：A       文章编号：2096-6903（2020）08-0000-00

随着我国城市化进程的不断发展，深基坑工程在地铁、立体交通、人防工程、超高层建筑以及地下大型构筑物建设中越来越常见。深层水平位移监测成为众多深大基坑施工监测工作中至关重要的监测项目。本文主要论证测斜仪在深层水平位移监测中的应用，通过对观测原理的介绍，分析基坑深层水平位移监测时产生误差的原因及测斜管变形成因。

0概述

基坑监测主要由桩（坡）顶水平位移、锚杆（索）拉力地下水位、深层水平位移及支撑轴力等几部分检测工作组成，其中深层水平位移监测工作以反映基坑变化为主要监测目的。

深层水平位移监测是一项技术性较强的测试项目，在挖掘基坑过程中，开展围护结构及其周边环境变化的监测工作，获取监测结果可在施工期间作为评价支护结构工程安全性和施工对周边环境产生影响的重要依据，同时还可及时准确地预测危害环境安全的隐患，以便针对性开展预防工作，避免事故发生。深层水平位移监测主要使用测斜仪来监测。测斜仪可分为四个部分：探头、导管、电缆、读数仪。

1测斜仪测斜原理

测斜仪是一种伺服加速器式测斜器，主要通过对仪器与铅垂线之间倾角θ的变化值进行精准测量，并以此计算出基坑支护监测点垂直水平位移。

测斜仪以准确测定解构桩（墙）体倾斜值为主要观测方式。测斜仪是由可以连续多点测量的滑动式仪器作为其主要构成部分，滑动式仪器由测斜管、探头和数据采集系统组成。选用伺服加速度计作为探头的敏感元件，作为一种力平衡式伺服系统，在重力影响下，其可以将传感器探头和地球重心方向产生的倾斜角θ为基础，向铅垂做出一个角度的摆动，并通过高灵敏度换能器转换为一个信号，待完成信号分析后，监测点水平位移值ΔXi会直接计算出来，并显示于液晶屏。探头和数据采集分析系统为配套设置;电缆需标记距离或使用导轮测距，使用探头过程中，其不可因重力作用伸长。

2测斜管安装

测斜管通常选用PVC高强度管材或ABS管材，设置于桩体内或土体中，以设压在围护桩体内。监测点埋放测斜管时，需根据设计好的埋管深度选用合适管材，选择空旷地点将接头套管和测斜管紧密连接起来，安装过程中保证套管导槽和斜管导槽充分对齐，进而保证测斜管凸槽和套管凹槽吻合，使两者处于一条直线，结合时缓慢推进，当两端测斜管紧密接触后，使用胶密封套管和测斜管之间的缝隙，同时使用螺钉和防水宽胶带进行固定密封。选用材质相同的测斜管连接套管，管底盖上底盖，接头、底盖等位置需使用胶和防水胶带密封。调整好角度与方向后，将测斜管置入钢筋笼，但移动测斜管时要稳稳托住接头，以免测斜管出现较大弯曲，随后朝主筋方向将其放置在钢筋笼中，并将其固定于桩（墙）钢筋笼，以避免测斜管发生扭转，管底与钢筋笼底部持平或略低于钢筋底部，同时使用适当规格的镀锌铁丝沿管身每1.0 m捆扎1道，以避免钢筋笼吊起后测斜管发生方向变化。测斜管随钢筋笼一同进入孔槽时，时刻调整方向，确保十字形槽口与位移观测方向对齐，随后将其浇筑于混凝土中[1]，但在浇筑前需封好管底底盖并向测斜管中注满清水，以避免浇筑时测斜管浮起和水泥浆渗入管内。

3监测点的测量

测量前准备，先用模拟测头检查测斜管导槽的畅通性，保证测斜仪探头的安全，然后打开测斜仪读数仪，使其处于开机状态。如图1所示，将测头导轮对准置入测斜管导槽，缓慢下放置管底，等待至少5 min，确保仪器探头温度与测斜管内趋于相同，始于底部，由下而上，间隔L=0.5 m读取一次数据，同时记录观测点深度和监测数据，待测读完成180°旋转测头置入同一对导槽，按照相同方式再行测读，两次观测深度确定相同后，将两次数据整合到一起视为一测回。单周期观测两测回，单个测斜导管进行三测回确定初始值，取三次数据平均值为最终结果，根据补偿回复力进行实际测量，已完成实际倾斜测量，每次测量值与初次測试值相减获取被监测点水平位移值ΔXi，随后便可根据ΔXi值精准测量出水平位移量ΔXi。

测斜管需要在观测前3 d内完成装设，并在3～5 d内使用测斜仪三次测量同一测斜管，确保其状态稳定后，计算三次测量结果的算术平均值，并以此作为侧向位移计算基准值。

4误差分析

误差来源：误差包含系统误差与偶然误差。系统误差包括仪器误差。偶然误差包括观测误差、环境误差。

4.1仪器误差

（1）测斜管与导轮机械误差。测斜管发生形变、滑轮滚转受卡以及滑轮弹力不足时，会导致滑轮无法到达准确位置，进而产生误差。理论上这种误差具有规律性，可是测斜管深处地下，难以明确这种规律并予以处理，可通过对探头进行定期清理与检查，以避免该误差的发生。

（2）读数仪器误差。现场监测过程中，接收仪器接触不良和性能下降均有可能引起观测结果存在差异，但这种误差属于偶然误差，仪器制造时均会设有一定标准。

4.2观测误差

观测误差属于偶然误差。观测过程中受仪器摆放位置不同和读数习惯不同影响，可导致观测读数存在差异，例如有的人往上拉电缆线的时候习惯卡电缆线上刻度0.5 m处或1 m处的下面，而有的人则习惯卡刻度的上面。为避免这一类的误差应尽量固定一个人操作，对操作者进行培训。

4.3环境误差

仪表观测值也会受环境因素影响，比如温度、湿度、测斜管中渗入泥沙或杂物等，均能引起误差。因此在观测时，需要等待探头适应管内温度后再行观测读数;监测点旁边保持整洁，如已经摆放好电缆和仪器，则尽量不要将泥沙带进测斜管。观测结束后，关闭测斜仪器，断开探头和电缆的连接。擦干净测头和电缆，将测头和电缆上面的接头拧上保护盖，并观察仪器的电量是否满足下次使用要求[2]。

5工程运用

5.1工程概况

某高层建筑基坑工程共包括两幢办公楼、配套裙房及纯地下车库，总建筑面积约20万m2，基坑面积约1.0万m2。地上最高33层，建筑高度99 m;地下2层，最深20 m。

5.2仪器的选用

本工程深层水平位移变形监测选用CX-901F型数字显示测斜仪，为伺服加速度式测斜仪。性能指标见表1。

边坡发生位移时，根据变形带的位置可以将岩土体分为基岩、滑动带、滑体等部分。在变形发展的某一阶段，基岩、滑动带、滑体又分别表现出各自的特征与变形规律，我们将测斜曲线按形状进行分类，每一种类型代表不同的位移变化特征，例如“V”型位移曲线、“D”型位移曲线、“B”型位移曲线、“R”型位移曲线、“I”型位移曲线，都是由于不同岩土结构及地质因素形成的，下面结合工程简要分析“D”型位移曲线[3]。

随着基坑开挖深度的变化，深层水平位移也随之变化。如图2所示为基坑开挖深度不同时的位移变化曲线图。当基坑开挖5 m时，曲线大至整体呈一条直线，说明开挖深度较浅大部分测斜管还在岩土层以下，并且岩土整体自身状态稳定，测斜管未受外力影响，表明桩体状况完好。当开挖深度达到15 m时，从图形整体上看，下部曲线没有明显变化，说明下部分的岩土状况完好，岩土对测斜管没有明显影响，但曲线中部5 ～15 m处形成很小弧面，可能是这部分土体发生偏移或者滑移，随着时间的延长，土体内部保持稳定完整状态，但土体整体发生位移，也可能是该部位土体较松软，滑动面在土体内部变化而导致测斜管中部发生偏移。当基坑开挖深度达到20 m时，曲线整个中只存在一个明显的弧面处于较深位置，其他部分没有明显变化，在土体内部可能存在松软夹层，在地下水的长期浸泡下，粘合度和内摩擦角显著下降，在上部土体的重力作用下，测斜管中间发生偏移，因此需加强监测，注意动态。

开挖20 m的位移曲线图中的位移变化较大，但还未达到预警值，如果位移变化量达到预警值，必须采取紧急处理方案，例如使用挖土机对坡底进行回填处理，清理路面积水，对管道渗漏处加以修补，边坡中高部进行回填土与注浆加固处理，或者也可在边坡水平位移相对较大的位置，放置一至两排支护锚杆，待位移变化量接近报警状态，对深层水平位移监测频率进行增加，直至变化量平稳，这表明基坑已处于安全状态。

6结语

深层水平位移变形观测，可以測出建筑物不同深度（或高度）处的变形全貌，以准确地确定变形位置、大小和方向，而通过测斜的方法，用测斜仪测出的准确数据与图像，既给施工预报了建筑物的稳定情况，为采取必要的施工措施提供了依据;也可以分析建筑物在土压力及锚杆共同作用下的受力情况，进一步了解建筑物的变形机理。

参考文献

[1] GB 50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范[S].

[2]许红升，王刚，任胜伟.郑州某深基坑工程的水平位移监测技术[J].山西建筑，2011，37（22）：61-62.

[3] 王崇宇.浅述基坑监测中测斜原理及误差[J].民营科技，2011（9）：159..

收稿日期：2020-07-02

作者简介：林鹏（1987—），男，吉林辽源人，本科，工程师，研究方向：工程测绘。