摘 要: 结合西安地铁二号线基坑施工情况，介绍了测斜技术的基本原理和方法，说明了基坑支护结构水平位移和沉降观测点的布设，对二号线的暗挖竖井围护桩土体进行侧向变形监测，并对监测数据进行分析，以提前发现危险，预判工程的安全，防止工程事故的发生，并利用监测的结果指导施工，确保施工安全顺利。通过测斜技术在西安地铁二号线暗挖竖井中的具体应用，证实了测斜技术在基坑变形监测中具有良好的优越性，并提出如果采用综合测量手段，能获得更准确的数据。

关键词: 基坑施工 水平位移 测斜

 

      地下工程施工中的基坑工程包含较多突变因素，是土木工程中最为复杂的技术工程之一^［1］，集地质工程和结构工程等多学科于一体，具有强烈的地域性、综合性、实践性和风险性^［2，3］。有效地控制基坑变形，使基坑施工既安全又经济，需要进行不断探索。

      本文针对西安地铁二号线暗挖竖井的基坑工程实例，通过对该基坑支护结构的变形监测，并对监测结果进行分析，为类似的基坑支护结构提供参考。

 

      西安市轨道交通2^#线南延段 TJSG-25 标凤栖原—韦曲南盾构区间位于北长安街主干道，北起凤栖原，途经西韦巷、韦曲西街、文化街，南到航天城车站，东西两侧为商用房和住宅楼，地形呈北高南低的斜坡，地面高程为 460. 22 ～ 433. 99 m，相对高差 26. 23 m。本区间施工方法主要为盾构法，凤栖原站后单渡线采用矿山法施工。盾构吊出井设置在北长安街上，茗景城小区西北侧。

      盾构吊出井位于黄土塬地貌单元，拟建工程场地在勘探深度 50. 0 m 范围内地层主要为第四系堆积物，由全新统人工填土( Q₄^ml) 、上更新统风积黄土( Q₃^eol) 、残积古土壤( Q₃^el) 、中更新统风积黄土( Q₂^eol) 、残积古土壤( Q₂^el) 组成。场地地层从上到下共划分 7 个工程地质层。

      根据详查报告，黄土塬区含水层主要为第四纪中更新统黄土中的孔隙水。地下水潜水位埋深 8. 6 ～15. 6 m，水位高程 425. 39 ～ 445. 76 m，潜水含水层厚度 ＞50 m。水位年内变幅 0. 5 ～2. 0 m。

      盾构吊出井内净空尺寸为 18. 0 m ×23. 5 m，盾构吊出井采用Φ1200@ 1500 的钻孔灌注桩围护。土体侧向变形设计控制值为 22. 6 mm，监测预警值为 18. 0mm。

 

      测斜管布置在基坑平面上挠曲计算值最大的位置，如悬臂式结构的长边中心，设置水平支撑结构的两道支撑之间。孔与孔之间布置间距宜为 20 ～50 m，每侧边布置 1 个监测点，如图 1 所示。

      测斜仪可分为活动式和固定式两种，在基坑开挖支护监测中常用活动式测斜仪。活动式测斜仪主要由测头、测度仪、电缆和测斜管 4 部分组成。应用时先在土体中预埋测斜管，土体发生变形后，整个测斜管随之产生相应变形，通过测斜仪逐段测量倾斜角度，就可得到测斜管每段的水平位移增量，测斜管工作原理如图 2。

Δi = Lsinr_i        ( 1)

式中，L 为探头轮距，一般取 0. 5 m，r_i为某一深度倾斜角。

      当测斜管埋设进入相对稳定土层或非变形土层时，则可认为管底是位移不动点，管口的水平位移值S_n即为各分段位移增量的总和

S_n= Σ Lsinr_i        ( 2)

      1) 观测前，首先用模拟测头检查测斜管导槽是否畅通，检查模拟测头或真探头上螺丝是否松动。

      2) 采集数据时将测试电缆的大接头与测头连接，将测试电缆的小接头插入测度仪上的“传感器”插头，顺时针旋转，直到定位销到位。

      3) 将测头导轮插入测斜管的导槽内，缓慢下到孔底，并停留 10 ～15 min，使探头与测量环境一致，一般先测可能出现最大位移的方向，即滑坡主位移方向。

      4) 将测头由孔底开始自下而上沿导槽全长每隔0. 5 m 测读一次，并随时检查仪器上显示孔深与仪器电缆上的标记孔深是否一致，测量完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽进行反测。

      在基坑开挖前应测得初始值，且不少于 2 次。在基坑开挖阶段，应每天测量一次，当变形监测值达到预警值或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数，当有事故征兆时，应连续监测。

      选取基坑北侧 03 号孔的监测数据，测斜深度—位移曲线如图 3 所示。

      从 2010 年 12 月 13 日—2011 年 5 月 1 日这半年的时间里，测斜孔底部的增量是很小的，虽然不能完全保证孔底位移为 0，但已满足工程要求。从深度—位移的曲线中，可以看出测斜管水平位移随时间的变化趋势。从 2010 年 12 月 15 日到 2011 年 1 月 1 日，随着基坑开挖深度的增加，基坑的位移变化比较大，在随后的一段时间里，随着钢支撑的架设，衬砌的进一步施工，基坑的位移继续增加，但增速明显放缓。在半年的监测时间里，累积最大位移为 4. 82 mm，在安全允许值内，基坑比较安全，可以进行正常施工。

 

      通过西安地铁二号线暗挖竖井基坑工程的监测，可以得出以下结论:

      1) 测斜技术的使用能够第一时间在现场了解测量结果，具有时效性强的特点，可确保基坑工程的动态化设计与信息化施工。

      2) 测量工作不受现场普通施工作业的影响，也无通视条件的限制，确保能及时、有效地实施监测工作。

      3) 各个测斜孔之间相互独立，不存在测量误差的传递问题，能够保证测量结果的准确性。

      4) 通过测斜技术对基坑变形的监测，可以及时了解基坑位移的变化，能够及早发现潜在的危险性，预防工程事故的发生。

      虽然测斜技术有很多优势，但是对于基坑工程的变形监测还须采用综合测量手段，以取得更全面、有效的测量数据，更全面、客观、准确地分析与把握基坑工程的变形情况，更有力地指导施工。

 

［1］高峻合，赵维柄，施建勇，等． 基坑测斜技术研究［J］． 河海大学学报( 自然科学版) ，1998，26( 3) : 120-124．

［2］夏才初，潘国荣． 土木工程检测技术［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2001．

［3］梁才． 深基坑的监测与控制［J］． 施工技术，2010，39( 增 2) :100-104．

［4］贺俊，杨平，张婷． 复杂条件下深基坑施工变形控制及周边环境监测分析［J］． 铁道建筑，2010( 7) : 96-99．