地铁车站基坑监测工程中位移测量技术的应用

李令昊

摘 要：针对地铁车站基坑开挖位移较大导致滑坡坍塌的问题，结合地铁车站项目实例，在简述其位置、结构、基坑围护结构及控制性工程的基础上，对其基坑监测过程中位移测量技术的具体应用进行深入分析，即在基坑围护结构中设置测斜管，然后采用测斜仪进行位移测量，以此为其他类似地铁车站的基坑位移监测提供参考依据。

关键词：地铁车站基坑;基坑监测;位移测量;测斜仪

挖掘地铁车站基坑内土体会使其应力状况出现改变，致使基坑的围护体系外围岩土受到土压作用，进而引起水平方位位置变化，通过对这一变位的监测、整理与分析，能判断出围护结构及周边土层各深度处的位移是否过大而超过结构本身的承载能力，并且还能找出薄弱区段，为之后的施工提供指导。

1 深层位移监测

1.1 监测方法

深层位移监测深入至围护桩的内部，借助测斜仪按照从下到上的顺序对之前埋设完成的测斜管变形进行测量，以此掌握整个基坑开挖施工中围护结构与周边土体产生的水平位移。

位移监测需采用活动式测斜管执行，在需进行监测的部位放好测斜管，注意所用测斜管要和测斜仪完全配套，同时测斜管内要布置有导槽。在对准了测斜仪上的导轮和导槽方可将其放入到管中，直到管底，然后按照0.5 m间隔距离向上拉线进行读数即可。考虑到测斜管亦可正确反映测管所处位置的倾角方位，故能通过测量得出测管倾斜角度，记作θi，由此通过换算还可得出该位置测斜仪上下导轮的位移偏差，即△d=L·sinθi，其中，L表示量测点的分段长度，按照从下到上的顺序依次相加即可得出各点位水平距离，即d=∑Lsinθi。

1.2 测斜管布设

监测点在围护结构中布置，根据监测图断面在基坑周围按照15 m的间隔距离布设测斜管，其埋深和围护结构深度相同，布设好以后，需将其固定在钢筋笼上一同放到槽壁中，最后浇筑混凝土。在埋设的过程中，测斜管槽口处应和所在围护结构墙体保持垂直，长度与钢筋笼相同，然后在管中注入清水，以免上浮，最后在管底和管顶分别用布料封堵，并盖上管盖。需注意，桩顶测斜管应设置套管，以确保保护作用，同时测斜管上口要比桩顶高出20 cm。

1.3 测斜方法及计算

位移监测过程中的测斜仪施工步骤为：

（1）将仪器连接并检查好后，对准测头导轮和测斜管滑槽，促使测头滑到管中，接着放松电缆，在重力作用下测头将到达孔底部，此时要标记好深度方位。在马上和孔底发生接触时，应放慢速度，否则会使测头损坏。在测头达到指定位置后，应静置5 min左右的时间，以此使两者温度相同。

（2）使测头到达最近深度处开始测读，按照一定深度间隔连续测量与读数，到管顶处位置。测量与读数时，务必对准电缆及之前做好的深度标志，然后把电缆拉紧，使读数保持相对稳定，避免产生太大的波动。

（3）测头位于管顶处后，将其调转按照相同方法再次放到管中，以重复施测。为了使精度达到要求，应进行正反两次测量。开挖施工前应测量3次确定初始值。为确定管底和管口实际位移量，需在地面建立平面控制网，采用坐标法对管口位移进行测量，以此对采用测斜仪采集到的管口位移数据进行修正。

2 地铁车站概况

2.1 车站位置

本车站为合肥市轨道交通4号线工程的第1个车站，车站主体总长度482.8 m，标准段宽度19.9 m，标准段基坑深度14.80 m～19.20 m（西侧盾构井段21.50 m，东侧盾构井段16.50 m），地面西高东低，覆土厚度1.14 m～4.20 m。车站主体为地下两层两跨岛式站台车站，结构形式为地下两层两跨/三跨/四跨矩形框架结构。

2.2 车站基坑围护结构

车站主体结构采用明挖法施工。围护结构采用钻孔桩+内支撑的支护体系。主体结构采用钢筋混凝土箱型框架结构，标准横跨9 m。

3 监测数据分析

3.1 监测实测数据

鸡鸣山路站西端头进行土方开挖，基坑已经开挖13 m深，第一道为砼支撑，开挖深度4.5 m第二道钢支撑，开挖9 m应架设第三道钢支撑。由于工期压力第三道钢支撑没有及时架设。根据监测数据显示，桩体变形逐日累计到最大-31.19 mm，最大位置在桩体9.5 m位置（图1）达到报警值（-30 mm）。东端头在开挖过程中，每道刚支撑达到设计标高及时架设;測斜累积最大值-14.89 mm（图2），基坑稳定无异常。

3.2 数据对比分析

鸡鸣山路站基坑西端头在开挖过程中围护桩数据持续增加，达到预警值。根据现场工况进行分析得出：（1）主要原因是钢支撑架设滞后，且钢围檩背后细石混凝土未充分填实，存在空隙，致使围护结构位移较大;（2）部分桩间土脱落严重，导致桩基摩阻减小;（3）基坑周边存放钢支撑等重载;（4）西端头出现渗水且处理缓慢，导致基底被浸泡，强度降低;（5）基坑暴露时间过长，导致第二道钢支撑轴力减损。

根据鸡鸣山路站开挖过程中的位移曲线（图1、图2）可以得出，位移变化的最大值在第三道钢支撑附近。西端头未架设钢支撑，曲线成扩大且不收敛形状;东端头曲线成稳定收敛趋势。

3.3 处理措施及基坑稳定性监测

进行基坑第三道钢支撑架设同步减少基坑堆载;加强渗水处理，加快主体施工进度，减少暴露时间;对架设的钢支撑进行轴力补加;加大监测频率。

通过持续监测，桩体深层位移变化速率趋于稳定（表1），日变化速率在1 mm以内。通过监测数据的分析指引了基坑的开挖，验证了基坑采取措施的可靠性。

4 结语

综上所述，在地铁车站基坑监测工作中，位移监测是一项重要内容，不仅能了解基坑整个施工过程中的位移情况，还能为基坑与围护结构的施工提供指导。以上提出了一种以测斜仪和测斜管为核心的位移测量技术，且经实践验证了该技术的合理性与准确性，旨在为其它地铁车站基坑施工提供参考，提高基坑监测中的位移测量技术水平。

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