支护桩测斜管套管修复及跨笼对接施工技术研究

牛 涛 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

0 前言

近年来，随着城市发展的不断扩大，地下空间开发利用也成为常态，随着大规模的基坑开挖，基坑塌方事故也时有发生，因此基坑监测与险情预报显得尤为重要，能够在变形发展期将变形情况准确反映出来，为设计人员对基坑整体稳定性进行分析研判、对基坑支护进行动态提供参考。而深层水平位移的监测在众多的监测项目里又有着其特殊性，其是土体各深度处位移的直接体现，因测斜管的安装需要在浇筑混凝土前进行预置，且安装后一旦遭到破坏很难进行重新布置及补救，测斜管随支护桩钢筋笼浇筑后，冠梁施工前需要对支护桩进行破桩头处理，往往预埋在支护桩内的测斜管也会被破坏，但此时因测斜管外侧已灌满混凝土，无操作空间进行测斜管修复，所以如何将测斜管进行高质量安装以及其在遭到破坏后，进行快速修复已成为深基坑监测作业的重要研究课题。

1 工程概况

该工程位于安徽省合肥市，拟建工程为两层地下室，地库为筏板+下柱墩基础，主楼桩基础。基坑支护设计为开挖深度9.35m～11.35m，基坑安全等级为一级，重要性系数为1.1，项目北侧为市政道路，东北侧临近地铁站，东侧为市政道路，西侧及南侧为已建住宅，基坑北侧及南侧采用灌注桩+坑内斜支撑支护，基坑西南角采用灌注桩+预应力锚索支护，基坑西北角、东北角及东南角采用灌注桩+水平角撑支护。灌注桩桩径为900mm、1000mm、1200mm，采用旋挖钻机成孔。 桩顶设1000mm×700mm、1100mm×800mm、1300mm×800mm 冠梁一道。桩身及冠梁的混凝土强度等级均为C30。支护桩主筋的混凝土保护层厚度为50mm，结合现场实际，对于设计桩长较长的支护桩，采用两节钢筋笼焊接成一个整体的方式进行钢筋笼安装。

2 基坑变形监测内容

根据设计图纸及相关规范要求，现场深基坑应进行的变形监测内容如下。

①桩顶水平、竖向位移监测：根据设计图纸在冠梁各侧边中部、阳角处、临近被保护对象的部位间距不大于20m 共布置监测点44个。

②深层水平位移监测：在基坑周边的中部、阳角处及有代表性的位置，间距为20m～60m，共布置15个监测点，监测截面与水平位移监测截面保持一致。

③支撑内力监测：按图纸要求布置在现场钢格构柱及混凝土角撑上，共布置15个监测点。

④周边地表及周边建筑物沉降监测：基坑边缘以外1 倍～3 倍的基坑开挖深度范围内的建筑物，在建筑四角、沿外墙每隔10m～15m 处及周边地表有代表性位置处布置，共计36个监测点。

深层水平位移监测为一级基坑必须量测项目，而测斜管属于提前预埋类监测元件，其埋设质量的好坏将直接决定后期能否顺利观测及观测数据质量的高低。如果测斜管破坏很难在原位置处进行布设及处置，因此先期采用干预措施，保证测斜管安装质量以及遭到破坏后能够简单、快速进行修复，显得尤为重要。

3 斜管埋设方法对比

3.1 传统测斜管安装方法

传统的测斜管安装方法：首先根据设计图纸上确定的桩长，准备足够数量的测斜管，在现场将2 m 一根的测斜管依次进行接长，在接头处的套管内壁上涂抹胶水，上紧配套自攻螺丝，接头外侧用胶带进行缠绕密封或采取其他有效措施进行密封（防止后期浇筑混凝土时水泥浆通过接缝渗入测斜管内部，一旦测斜管内部导槽被水泥浆填充，后期测斜仪导杆下入后，因导槽被填充，此时很容易造成测斜仪脱轨，将无法采集准确的测量数据），测斜管长度应大于桩长1m左右，采用配套的底盖密封底部，顶部加盖密封，将安装好后的测斜管移至支护桩钢筋笼内，调整好测斜管导槽方向，使钢筋笼吊入钻孔内后，测斜管内其中一对导槽方向沿着基坑位移方向，把测斜管和钢筋笼绑扎在一起，并保证测斜管顺直，见图1所示。

图1 传统测斜管埋设方式

随后将钢筋笼连同测斜管一起吊装入钻孔内，并完成混凝土的浇筑，此时完成测斜管的安装。此种方式虽然安装方便，但是弊端在于后期支护桩浇筑成形后，需要破除桩头安装冠梁钢筋，不管是采用机械破除还是人工破除，都势必要破坏测斜管，而此时混凝土已完全填充在测斜管的外壁，接头套管此时已经没有空间下放，而造成测斜管无法快速修复，见图2所示。

图2 传统方式埋设破桩头后测斜管状态

此时再进行测斜管的接长及修复就要花费大量人力、物力，所以寻求一种能够简单快速修复破损测斜管的方法成为技术难题。

3.2 采用钢套管预留操作空间安装方法

通过上述工程实例可以看出，传统的测斜管安装方式已经不能满足现场实际施工需求，通过实验，在使用传统的测斜管安装方法基础上，在距桩顶1m 左右位置处的测斜管外侧套直径为150mm，长约1m 左右的钢管，上下密封，防止浇筑混凝土时混凝土浆液渗入套管内，将测斜管与套管间的间隙填满，从而失去后期修复时的操作空间，钢套管的另外一个作用就是可以增加测斜管的刚度，人工破桩头时可以很大程度地保护测斜管不受破坏，从而省去了修复测斜管的工作，但有时施工现场为提高工作效率，往往采用机械方式进行破桩头处理，此时针对套管位置就无法进行精细作业，钢套管往往会被机械损坏变形，一旦损坏再进行修复作业就会更加困难。一方面要将变形的钢套管恢复原样，然后将多余的钢套管进行切割，才能进行下一步的修复接长工作，无形当中增加了工作难度，延长了修复时间，所以此种方式仅适用于人工破桩头的情况下使用。

3.3 采用PVC套管预留操作空间安装方法

通过上述工程实例进行分析，结合工作实际对套管材料进行升级改良，现在采用便于切割的PVC 材质的套管。在使用传统的测斜管安装方法基础上在距桩顶1m 左右位置处的测斜管外侧，套直径为150mm，长约1m 左右的PVC套管，在套管内沿纵向每隔200mm 位置横断面四等分点处各放置一个垫块，保证测斜管与套管间的间距大致相等，方便后期测斜管接头套管的安装。并将PVC 套管端部密封严实，防止后期混凝土浆液渗入将操作空间堵塞。在破桩头时如果测斜管及PVC 套管被破坏，此时只需将破损的PVC 套管用工具钳大致修剪，使测斜管齐平位置见图3所示。

图3 采用PVC套管技术破桩头后初期处置

再用小直径锯片配合电动工具，将锯片伸入测斜管内，沿破损部位最低位置处，沿水平方向将破损的测斜管切割平整（如图4）。

图4 测斜管对接面处理

再将准备好接长所用的测斜管接头套管内壁涂抹胶水套入切割平整的原有测斜管上，紧固自攻螺丝见图5所示。

图5 测斜管对接修复完成

将接头处缠绕胶带或采取其他可靠措施进行密封，测斜管与PVC 套管间的空隙采用水泥砂浆填筑密实，这样就可以快速方便地完成测斜管的修复工作。

4 三种测斜管埋设方法的对比分析

通过对上述三种方法进行对比分析，采用PVC 套管技术进行测斜管的修复工作，高效、经济，既解决了采用传统安装方法时，破桩头后没有操作空间对测斜管进行快速修复的难题，又解决了采用钢套管时，采用机械方式破桩头对钢套管造成的变形修复费工、费时的难题，成为了现场修复测斜管的首选方式。

5 测斜管跨笼对接施工技术

本工程实例中发现，由于支护桩钢筋笼较长和施工现场场地条件限制，施工时钢筋笼无法整体一次性进行吊装，而是将其分成两段，先将第一段钢筋笼吊入钻孔内，然后再将第二段钢筋笼进行吊装，并与第一段钢筋笼焊接形成整体，再下放至钻孔底部，完成整个钢筋笼的安装。

此时的测斜管安装不能直接将测斜管管节一次性接长至所需长度，而是要将其分成两段，配合钢筋笼依次完成吊装。由于测斜管内导轨都需要从上到下顺直平滑，因此对管节对接精度要求很高，任何的错位都会导致测斜管内轨道错位，后期测斜仪导杆无法沿着导轨准确进行上下移动。

根据现场实际，以19m 钢筋笼为例，可将测斜管安装在钢筋笼背土侧主筋加密区中部的钢筋上，并在此根钢筋上做好标记，在对应的上部钢筋笼背土侧主筋加密区中部的钢筋上也做好标记，保证钢筋笼对接后，两根做标记的钢筋在同一轴线上，根据设计图纸确定两节钢筋笼搭接长度为200mm，先将第一节10m 长测斜管依次接长管底及管节进行密封处理，并将其绑扎在下部钢筋笼做好标记的主筋上，并调整好测斜管导槽方向，使其吊装后有一对导槽平行于基坑位移方向，且测斜管端部短于钢筋笼端部10cm，绑扎结实，将测斜管连接头套管取下，将绑扎好测斜管的钢筋笼吊装至钻孔内，调整好方向备用。

将上部测斜管接好顶部套管密封后，在每节接头处将测斜管与标记好的钢筋笼主筋进行绑扎，此时不宜绑扎过紧，以测斜管既不会脱落，又能自由转动为宜，方便后期与下部测斜管对接时可进行旋转微调，以便两导轨可以精确对准，测斜管端部应短于钢筋笼端部10cm，这样既可以保证上下两节钢筋笼对接后两节测斜管能够精确对准，又可以保证钢筋笼搭接长度满足设计要求。此时取下与下部测斜管连接的接头套管备用。

待上述准备工作完成后，准备喷水壶及隔热板备用，将测斜管接头套管套入下部钢筋笼内的测斜管上且低于管口5cm 左右，并采取可靠措施保证套管不会沿着管壁滑落，指挥吊车开始将上部钢筋笼进行吊装，在两处测斜管接头接近时，指挥吊车缓慢进行下放，一边缓慢下放钢筋笼，一边微调两测斜管间的导轨，直至两测斜管刚好接触到时，指挥吊车暂停下放，此时将两测斜管外壁涂抹胶水，将套管上移至接缝中间位置，紧固配套自攻螺丝，并用胶带将接头处缠绕密封。将隔热板放置在测斜管和钢筋笼中间，防止焊接时因温度过高造成测斜管融化变形，导致后期无法进行数据采集。此时焊工可将钢筋搭接部分进行焊接，焊接过程中注意测量测斜管外壁温度，温度较高时可适时使用喷水壶对测斜管表面进行降温处理。待焊接完全冷却后，取下隔热板，将上部测斜管与钢筋笼绑扎牢固，继续完成钢筋笼下放作业。

深层水平位移监测是深基坑监测的重要监测项目之一，其安装质量直接关系到监测数据的准确性、可靠性，所以保证测斜管高质量安装是工作的重中之重。

6 结语

深基坑变形监测数据作为基坑安全评判的直接依据，其数据的重要性不言而喻，而监测元件安装质量的好坏将直接影响监测数据的准确性，所以应高度重视监测元件的安装及修复质量。通过不断实践探索，采用PVC 套管修复技术，对破损后的测斜管修复具有较高的实用性，为以后类似工程施工提供参考。测斜管跨笼对接技术需要先期明确安装位置，接头要精准对接，保证后期测斜仪导杆可以顺利沿轨道进行上下移动。