地鐵車站基坑監(jiān)測(cè)工程中位移測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

李令昊

摘 要：針對(duì)地鐵車站基坑開挖位移較大導(dǎo)致滑坡坍塌的問題，結(jié)合地鐵車站項(xiàng)目實(shí)例，在簡(jiǎn)述其位置、結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及控制性工程的基礎(chǔ)上，對(duì)其基坑監(jiān)測(cè)過程中位移測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行深入分析，即在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置測(cè)斜管，然后采用測(cè)斜儀進(jìn)行位移測(cè)量，以此為其他類似地鐵車站的基坑位移監(jiān)測(cè)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地鐵車站基坑;基坑監(jiān)測(cè);位移測(cè)量;測(cè)斜儀

挖掘地鐵車站基坑內(nèi)土體會(huì)使其應(yīng)力狀況出現(xiàn)改變，致使基坑的圍護(hù)體系外圍巖土受到土壓作用，進(jìn)而引起水平方位位置變化，通過對(duì)這一變位的監(jiān)測(cè)、整理與分析，能判斷出圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊土層各深度處的位移是否過大而超過結(jié)構(gòu)本身的承載能力，并且還能找出薄弱區(qū)段，為之后的施工提供指導(dǎo)。

1 深層位移監(jiān)測(cè)

1.1 監(jiān)測(cè)方法

深層位移監(jiān)測(cè)深入至圍護(hù)樁的內(nèi)部，借助測(cè)斜儀按照從下到上的順序?qū)χ奥裨O(shè)完成的測(cè)斜管變形進(jìn)行測(cè)量，以此掌握整個(gè)基坑開挖施工中圍護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊土體產(chǎn)生的水平位移。

位移監(jiān)測(cè)需采用活動(dòng)式測(cè)斜管執(zhí)行，在需進(jìn)行監(jiān)測(cè)的部位放好測(cè)斜管，注意所用測(cè)斜管要和測(cè)斜儀完全配套，同時(shí)測(cè)斜管內(nèi)要布置有導(dǎo)槽。在對(duì)準(zhǔn)了測(cè)斜儀上的導(dǎo)輪和導(dǎo)槽方可將其放入到管中，直到管底，然后按照0.5 m間隔距離向上拉線進(jìn)行讀數(shù)即可?？紤]到測(cè)斜管亦可正確反映測(cè)管所處位置的傾角方位，故能通過測(cè)量得出測(cè)管傾斜角度，記作θi，由此通過換算還可得出該位置測(cè)斜儀上下導(dǎo)輪的位移偏差，即△d=L·sinθi，其中，L表示量測(cè)點(diǎn)的分段長(zhǎng)度，按照從下到上的順序依次相加即可得出各點(diǎn)位水平距離，即d=∑Lsinθi。

1.2 測(cè)斜管布設(shè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中布置，根據(jù)監(jiān)測(cè)圖斷面在基坑周圍按照15 m的間隔距離布設(shè)測(cè)斜管，其埋深和圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度相同，布設(shè)好以后，需將其固定在鋼筋籠上一同放到槽壁中，最后澆筑混凝土。在埋設(shè)的過程中，測(cè)斜管槽口處應(yīng)和所在圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體保持垂直，長(zhǎng)度與鋼筋籠相同，然后在管中注入清水，以免上浮，最后在管底和管頂分別用布料封堵，并蓋上管蓋。需注意，樁頂測(cè)斜管應(yīng)設(shè)置套管，以確保保護(hù)作用，同時(shí)測(cè)斜管上口要比樁頂高出20 cm。

1.3 測(cè)斜方法及計(jì)算

位移監(jiān)測(cè)過程中的測(cè)斜儀施工步驟為：

（1）將儀器連接并檢查好后，對(duì)準(zhǔn)測(cè)頭導(dǎo)輪和測(cè)斜管滑槽，促使測(cè)頭滑到管中，接著放松電纜，在重力作用下測(cè)頭將到達(dá)孔底部，此時(shí)要標(biāo)記好深度方位。在馬上和孔底發(fā)生接觸時(shí)，應(yīng)放慢速度，否則會(huì)使測(cè)頭損壞。在測(cè)頭達(dá)到指定位置后，應(yīng)靜置5 min左右的時(shí)間，以此使兩者溫度相同。

（2）使測(cè)頭到達(dá)最近深度處開始測(cè)讀，按照一定深度間隔連續(xù)測(cè)量與讀數(shù)，到管頂處位置。測(cè)量與讀數(shù)時(shí)，務(wù)必對(duì)準(zhǔn)電纜及之前做好的深度標(biāo)志，然后把電纜拉緊，使讀數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定，避免產(chǎn)生太大的波動(dòng)。

（3）測(cè)頭位于管頂處后，將其調(diào)轉(zhuǎn)按照相同方法再次放到管中，以重復(fù)施測(cè)。為了使精度達(dá)到要求，應(yīng)進(jìn)行正反兩次測(cè)量。開挖施工前應(yīng)測(cè)量3次確定初始值。為確定管底和管口實(shí)際位移量，需在地面建立平面控制網(wǎng)，采用坐標(biāo)法對(duì)管口位移進(jìn)行測(cè)量，以此對(duì)采用測(cè)斜儀采集到的管口位移數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

2 地鐵車站概況

2.1 車站位置

本車站為合肥市軌道交通4號(hào)線工程的第1個(gè)車站，車站主體總長(zhǎng)度482.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度19.9 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度14.80 m～19.20 m（西側(cè)盾構(gòu)井段21.50 m，東側(cè)盾構(gòu)井段16.50 m），地面西高東低，覆土厚度1.14 m～4.20 m。車站主體為地下兩層兩跨島式站臺(tái)車站，結(jié)構(gòu)形式為地下兩層兩跨/三跨/四跨矩形框架結(jié)構(gòu)。

2.2 車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖法施工。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔樁+內(nèi)支撐的支護(hù)體系。主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土箱型框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)橫跨9 m。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

雞鳴山路站西端頭進(jìn)行土方開挖，基坑已經(jīng)開挖13 m深，第一道為砼支撐，開挖深度4.5 m第二道鋼支撐，開挖9 m應(yīng)架設(shè)第三道鋼支撐。由于工期壓力第三道鋼支撐沒有及時(shí)架設(shè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，樁體變形逐日累計(jì)到最大-31.19 mm，最大位置在樁體9.5 m位置（圖1）達(dá)到報(bào)警值（-30 mm）。東端頭在開挖過程中，每道剛支撐達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高及時(shí)架設(shè);測(cè)斜累積最大值-14.89 mm（圖2），基坑穩(wěn)定無異常。

3.2 數(shù)據(jù)對(duì)比分析

雞鳴山路站基坑西端頭在開挖過程中圍護(hù)樁數(shù)據(jù)持續(xù)增加，達(dá)到預(yù)警值。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行分析得出：（1）主要原因是鋼支撐架設(shè)滯后，且鋼圍檁背后細(xì)石混凝土未充分填實(shí)，存在空隙，致使圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移較大;（2）部分樁間土脫落嚴(yán)重，導(dǎo)致樁基摩阻減小;（3）基坑周邊存放鋼支撐等重載;（4）西端頭出現(xiàn)滲水且處理緩慢，導(dǎo)致基底被浸泡，強(qiáng)度降低;（5）基坑暴露時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致第二道鋼支撐軸力減損。

根據(jù)雞鳴山路站開挖過程中的位移曲線（圖1、圖2）可以得出，位移變化的最大值在第三道鋼支撐附近。西端頭未架設(shè)鋼支撐，曲線成擴(kuò)大且不收斂形狀;東端頭曲線成穩(wěn)定收斂趨勢(shì)。

3.3 處理措施及基坑穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)

進(jìn)行基坑第三道鋼支撐架設(shè)同步減少基坑堆載;加強(qiáng)滲水處理，加快主體施工進(jìn)度，減少暴露時(shí)間;對(duì)架設(shè)的鋼支撐進(jìn)行軸力補(bǔ)加;加大監(jiān)測(cè)頻率。

通過持續(xù)監(jiān)測(cè)，樁體深層位移變化速率趨于穩(wěn)定（表1），日變化速率在1 mm以內(nèi)。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析指引了基坑的開挖，驗(yàn)證了基坑采取措施的可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，在地鐵車站基坑監(jiān)測(cè)工作中，位移監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)重要內(nèi)容，不僅能了解基坑整個(gè)施工過程中的位移情況，還能為基坑與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工提供指導(dǎo)。以上提出了一種以測(cè)斜儀和測(cè)斜管為核心的位移測(cè)量技術(shù)，且經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證了該技術(shù)的合理性與準(zhǔn)確性，旨在為其它地鐵車站基坑施工提供參考，提高基坑監(jiān)測(cè)中的位移測(cè)量技術(shù)水平。

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