地鐵車站基坑監測工程中位移測量技術的應用

李令昊

摘 要：針對地鐵車站基坑開挖位移較大導致滑坡坍塌的問題，結合地鐵車站項目實例，在簡述其位置、結構、基坑圍護結構及控制性工程的基礎上，對其基坑監測過程中位移測量技術的具體應用進行深入分析，即在基坑圍護結構中設置測斜管，然后采用測斜儀進行位移測量，以此為其他類似地鐵車站的基坑位移監測提供參考依據。

關鍵詞：地鐵車站基坑;基坑監測;位移測量;測斜儀

挖掘地鐵車站基坑內土體會使其應力狀況出現改變，致使基坑的圍護體系外圍巖土受到土壓作用，進而引起水平方位位置變化，通過對這一變位的監測、整理與分析，能判斷出圍護結構及周邊土層各深度處的位移是否過大而超過結構本身的承載能力，并且還能找出薄弱區段，為之后的施工提供指導。

1 深層位移監測

1.1 監測方法

深層位移監測深入至圍護樁的內部，借助測斜儀按照從下到上的順序對之前埋設完成的測斜管變形進行測量，以此掌握整個基坑開挖施工中圍護結構與周邊土體產生的水平位移。

位移監測需采用活動式測斜管執行，在需進行監測的部位放好測斜管，注意所用測斜管要和測斜儀完全配套，同時測斜管內要布置有導槽。在對準了測斜儀上的導輪和導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行讀數即可。考慮到測斜管亦可正確反映測管所處位置的傾角方位，故能通過測量得出測管傾斜角度，記作θi，由此通過換算還可得出該位置測斜儀上下導輪的位移偏差，即△d=L·sinθi，其中，L表示量測點的分段長度，按照從下到上的順序依次相加即可得出各點位水平距離，即d=∑Lsinθi。

1.2 測斜管布設

監測點在圍護結構中布置，根據監測圖斷面在基坑周圍按照15 m的間隔距離布設測斜管，其埋深和圍護結構深度相同，布設好以后，需將其固定在鋼筋籠上一同放到槽壁中，最后澆筑混凝土。在埋設的過程中，測斜管槽口處應和所在圍護結構墻體保持垂直，長度與鋼筋籠相同，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，樁頂測斜管應設置套管，以確保保護作用，同時測斜管上口要比樁頂高出20 cm。

1.3 測斜方法及計算

位移監測過程中的測斜儀施工步驟為：

（1）將儀器連接并檢查好后，對準測頭導輪和測斜管滑槽，促使測頭滑到管中，接著放松電纜，在重力作用下測頭將到達孔底部，此時要標記好深度方位。在馬上和孔底發生接觸時，應放慢速度，否則會使測頭損壞。在測頭達到指定位置后，應靜置5 min左右的時間，以此使兩者溫度相同。

（2）使測頭到達最近深度處開始測讀，按照一定深度間隔連續測量與讀數，到管頂處位置。測量與讀數時，務必對準電纜及之前做好的深度標志，然后把電纜拉緊，使讀數保持相對穩定，避免產生太大的波動。

（3）測頭位于管頂處后，將其調轉按照相同方法再次放到管中，以重復施測。為了使精度達到要求，應進行正反兩次測量。開挖施工前應測量3次確定初始值。為確定管底和管口實際位移量，需在地面建立平面控制網，采用坐標法對管口位移進行測量，以此對采用測斜儀采集到的管口位移數據進行修正。

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號線工程的第1個車站，車站主體總長度482.8 m，標準段寬度19.9 m，標準段基坑深度14.80 m～19.20 m（西側盾構井段21.50 m，東側盾構井段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車站，結構形式為地下兩層兩跨/三跨/四跨矩形框架結構。

2.2 車站基坑圍護結構

車站主體結構采用明挖法施工。圍護結構采用鉆孔樁+內支撐的支護體系。主體結構采用鋼筋混凝土箱型框架結構，標準橫跨9 m。

3 監測數據分析

3.1 監測實測數據

雞鳴山路站西端頭進行土方開挖，基坑已經開挖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應架設第三道鋼支撐。由于工期壓力第三道鋼支撐沒有及時架設。根據監測數據顯示，樁體變形逐日累計到最大-31.19 mm，最大位置在樁體9.5 m位置（圖1）達到報警值（-30 mm）。東端頭在開挖過程中，每道剛支撐達到設計標高及時架設;測斜累積最大值-14.89 mm（圖2），基坑穩定無異常。

3.2 數據對比分析

雞鳴山路站基坑西端頭在開挖過程中圍護樁數據持續增加，達到預警值。根據現場工況進行分析得出：（1）主要原因是鋼支撐架設滯后，且鋼圍檁背后細石混凝土未充分填實，存在空隙，致使圍護結構位移較大;（2）部分樁間土脫落嚴重，導致樁基摩阻減小;（3）基坑周邊存放鋼支撐等重載;（4）西端頭出現滲水且處理緩慢，導致基底被浸泡，強度降低;（5）基坑暴露時間過長，導致第二道鋼支撐軸力減損。

根據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。西端頭未架設鋼支撐，曲線成擴大且不收斂形狀;東端頭曲線成穩定收斂趨勢。

3.3 處理措施及基坑穩定性監測

進行基坑第三道鋼支撐架設同步減少基坑堆載;加強滲水處理，加快主體施工進度，減少暴露時間;對架設的鋼支撐進行軸力補加;加大監測頻率。

通過持續監測，樁體深層位移變化速率趨于穩定（表1），日變化速率在1 mm以內。通過監測數據的分析指引了基坑的開挖，驗證了基坑采取措施的可靠性。

4 結語

綜上所述，在地鐵車站基坑監測工作中，位移監測是一項重要內容，不僅能了解基坑整個施工過程中的位移情況，還能為基坑與圍護結構的施工提供指導。以上提出了一種以測斜儀和測斜管為核心的位移測量技術，且經實踐驗證了該技術的合理性與準確性，旨在為其它地鐵車站基坑施工提供參考，提高基坑監測中的位移測量技術水平。

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