測斜技術在西安地鐵二號線暗挖豎井中的應用

王鵬飛，寇永照，隋旭東，李 岳

(1.西安科技大學建筑與土木工程學院，陜西西安 710054;2.北京住總市政工程有限責任公司，北京 100029)

地下工程施工中的基坑工程包含較多突變因素，是土木工程中最為復雜的技術工程之一［1］，集地質工程和結構工程等多學科于一體，具有強烈的地域性、綜合性、實踐性和風險性［2，3］。有效地控制基坑變形，使基坑施工既安全又經濟，需要進行不斷探索。

本文針對西安地鐵二號線暗挖豎井的基坑工程實例，通過對該基坑支護結構的變形監測，并對監測結果進行分析，為類似的基坑支護結構提供參考。

1 工程概況

西安市軌道交通2#線南延段TJSG-25標鳳棲原—韋曲南盾構區間位于北長安街主干道，北起鳳棲原，途經西韋巷、韋曲西街、文化街，南到航天城車站，東西兩側為商用房和住宅樓，地形呈北高南低的斜坡，地面高程為460.22～433.99 m，相對高差26.23 m。本區間施工方法主要為盾構法，鳳棲原站后單渡線采用礦山法施工。盾構吊出井設置在北長安街上，茗景城小區西北側。

1.1 工程地質及水文地質概況

盾構吊出井位于黃土塬地貌單元，擬建工程場地在勘探深度50.0 m范圍內地層主要為第四系堆積物，由全新統人工填土、上更新統風積黃土、殘積古土壤、中更新統風積黃土、殘積古土壤組成。場地地層從上到下共劃分7個工程地質層。

根據詳查報告，黃土塬區含水層主要為第四紀中更新統黃土中的孔隙水。地下水潛水位埋深8.6～15.6 m，水位高程425.39～445.76 m，潛水含水層厚度＞50 m。水位年內變幅0.5～2.0 m。

1.2 基坑的支護結構

盾構吊出井內凈空尺寸為18.0 m×23.5 m，盾構吊出井采用φ1200@1500的鉆孔灌注樁圍護。土體側向變形設計控制值為22.6 mm，監測預警值為18.0 mm。

2 圍護樁土體側向變形監測

2.1 測斜孔的布設原則

測斜管布置在基坑平面上撓曲計算值最大的位置，如懸臂式結構的長邊中心，設置水平支撐結構的兩道支撐之間。孔與孔之間布置間距宜為20～50 m，每側邊布置1個監測點，如圖1所示。

圖1 測點布置

2.2 測斜儀的使用原理及方法

測斜儀可分為活動式和固定式兩種，在基坑開挖支護監測中常用活動式測斜儀?；顒邮綔y斜儀主要由測頭、測度儀、電纜和測斜管4部分組成。應用時先在土體中預埋測斜管，土體發生變形后，整個測斜管隨之產生相應變形，通過測斜儀逐段測量傾斜角度，就可得到測斜管每段的水平位移增量，測斜管工作原理如圖2。

式中，L為探頭輪距，一般取0.5 m，ri為某一深度傾斜角。

圖2 測斜管工作原理

當測斜管埋設進入相對穩定土層或非變形土層時，則可認為管底是位移不動點，管口的水平位移值Sn即為各分段位移增量的總和

1)觀測前，首先用模擬測頭檢查測斜管導槽是否暢通，檢查模擬測頭或真探頭上螺絲是否松動。

2)采集數據時將測試電纜的大接頭與測頭連接，將測試電纜的小接頭插入測度儀上的“傳感器”插頭，順時針旋轉，直到定位銷到位。

3)將測頭導輪插入測斜管的導槽內，緩慢下到孔底，并停留10～15 min，使探頭與測量環境一致，一般先測可能出現最大位移的方向，即滑坡主位移方向。

4)將測頭由孔底開始自下而上沿導槽全長每隔0.5 m測讀一次，并隨時檢查儀器上顯示孔深與儀器電纜上的標記孔深是否一致，測量完畢后，將測頭旋轉180°插入同一對導槽進行反測。

2.3 監測頻率

在基坑開挖前應測得初始值，且不少于2次。在基坑開挖階段，應每天測量一次，當變形監測值達到預警值或監測結果變化速率較大時，應加密觀測次數，當有事故征兆時，應連續監測。

2.4 監測結果分析

選取基坑北側03號孔的監測數據，測斜深度—位移曲線如圖3所示。

從2010年12月13日—2011年5月1日這半年的時間里，測斜孔底部的增量是很小的，雖然不能完全保證孔底位移為0，但已滿足工程要求。從深度—位移的曲線中，可以看出測斜管水平位移隨時間的變化趨勢。從2010年12月15日到2011年1月1日，隨著基坑開挖深度的增加，基坑的位移變化比較大，在隨后的一段時間里，隨著鋼支撐的架設，襯砌的進一步施工，基坑的位移繼續增加，但增速明顯放緩。在半年的監測時間里，累積最大位移為4.82 mm，在安全允許值內，基坑比較安全，可以進行正常施工。

圖3 測斜深度—位移曲線

3 結語

通過西安地鐵二號線暗挖豎井基坑工程的監測，可以得出以下結論:

1)測斜技術的使用能夠第一時間在現場了解測量結果，具有時效性強的特點，可確?；庸こ痰膭討B化設計與信息化施工。

2)測量工作不受現場普通施工作業的影響，也無通視條件的限制，確保能及時、有效地實施監測工作。

3)各個測斜孔之間相互獨立，不存在測量誤差的傳遞問題，能夠保證測量結果的準確性。

4)通過測斜技術對基坑變形的監測，可以及時了解基坑位移的變化，能夠及早發現潛在的危險性，預防工程事故的發生。

雖然測斜技術有很多優勢，但是對于基坑工程的變形監測還須采用綜合測量手段，以取得更全面、有效的測量數據，更全面、客觀、準確地分析與把握基坑工程的變形情況，更有力地指導施工。

［1］ 高峻合，趙維柄，施建勇，等．基坑測斜技術研究［J］．河海大學學報(自然科學版)，1998，26(3):120-124．

［2］ 夏才初，潘國榮．土木工程檢測技術［M］．北京:中國建筑工業出版社，2001．

［3］ 梁才．深基坑的監測與控制［J］．施工技術，2010，39(增 2):100-104．

［4］ 賀俊，楊平，張婷．復雜條件下深基坑施工變形控制及周邊環境監測分析［J］．鐵道建筑，2010(7):96-99．