1、1西安钟楼变形观测方案设计及变形分析【摘要】西安的古文物在全国居首，目前西安市规划 14 条地铁，正在修建的有 4 条，为了更好的保护好我市的古文物，同时有不影响我市的现代化建设，本文通过对西安市地铁二号线盾构通过钟楼的长期变形监测，检测盾构机绕穿钟楼前对钟楼采取的灌注桩加固措施有效性及盾构绕穿钟楼对其造成的影响，对今后地铁隧道通过古文物有很好的借鉴作用。 【关键词】垂直位移监测；倾斜观测；允许值；警戒值。 中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号： 一、概况 钟楼始建于明代洪武十七年（公元 1384 年） ，位于西安市中心，面积约 1377.4 平方米，用青砖砌成。它是我国古代遗留下
2、来许多钟楼中形制最大、保存最完整的一座、属国家重点保护文物。 钟楼位于西安城市快速轨道交通二号线（以下简称“西安地铁二号线” ）钟楼站永宁门站区间，地铁左、右线隧道分别从其东、西两侧地表下 12 米（隧洞顶部距地面的距离，洞径 5.4m）处由南而北绕穿而过，绕弯半径 R=600m。 西安地铁规划、设计之初已将钟楼列为重点保护对象，为此有关单位多次进行了专家论证会，为确保钟楼安全稳定，结合钟楼现状，地基基础等特点，采取了一系列的综合保护措施。主要有设计规划措施：将2地铁二号线地下隧道设计为左右线分别从钟楼东西两侧绕行，使隧道与钟楼基础有一定的距离；施工方法工艺措施：采用对钟楼地基土影响相对较小的
3、盾构法施工，并对掘进速度采取限制措施；地基加固措施：结合隧道埋深、钟楼文物地基基础特点，为使地铁隧道开挖及运营过程中对地基影响降低至最小程度，对钟楼地基采取灌注桩加固，即在距钟楼基座外 8m，四周布设桩径 1000mm，桩长 29.5m，桩间距 1.4m，共 139 根钻孔灌注桩，并对桩底采取了二次注浆措施。加固措施在地铁施工前一段时间完成。这些措施的目的是在隧道施工整个过程中，累计沉降量5.0mm。 西安地铁二号线盾构机绕穿西安钟楼施工的期间，对其及时进行监测，掌握施工对钟楼的影响，检验已采取的保护措施效果，以便根据监测结果及时调整施工参数，在必要时采取保护措施以保证该文物的安全十分必要。
4、二、监测方案 1 基准点的布设 西安地铁二号线左、右线从钟楼两侧绕行，距钟楼东西两侧各约16m。基准点埋设在钟楼中轴线东西两侧约 150m 以外，超过了隧道开挖深度的 2.5 倍，且基准点位于施工影响区以外相对稳定的地区，点位深埋深度约 1.5m，其位置应方便由基准点向监测点引测。 2 垂直位移监测点的布设 为保持文物外部美观，沉降观测点采用不锈钢标志制作，沉降观测点布设情况如下： 3一层台基：外墙体每边布设 6 个观测点，主要在拐角及台基下通道两侧，通道内部四个拐角各设一点； 大台上部（二层）：东西两侧二层主要支柱基础设 6 个点，大台上部东西两侧地面各设 3 个观测点； 此次钟楼共布设沉降
5、观测点 36 个，其编号一层台基 124；大台上部地面点 2530；二层支柱基础观测点 A1A6。各点位置见附图西安市钟楼观测点布设示意图 。 3 垂直位移监测 钟楼垂直位移监测由基准点和变形点组成一个二等变形监测网，垂直位移监测网布设成结点网。为提高观测点的高程中误差精度，水准结点网中水准线长度控制在 350m 以内。垂直位移监测采用精密水准仪，几何水准的监测方法，每次测量时遵循以下原则： 由专业测量技术人员施测，监测人员固定。 观测时，仪器避免安置在有大型机械振动影响的范围内。 尽可能采用相同的观测路线，相同的观测环境。 各期观测使用同一仪器设备。 监测期间，及时掌握施工进度信息，确定盾构
6、开挖位置与钟楼之间的相对关系，根据施工进度及监测方案适时调整监测周期并注意环境变化，做好记录。 4 数据记录与处理 观测数据的记录采用无纸化作业，采用的电子记录设备具备水准测量各项限差控制，满足规范限差要求，确保野外观测获得合格的监4测数据。 野外观测结束后将观测数据进行水准网严密平差计算。生成沉降点汇总数据库和基准点汇总数据库，同时绘制相关的垂直位移监测曲线，及时对监测成果进行数据分析处理，并提出下一步解决方案。 三、垂直位移监测结果分析 通过对西安地铁二号线施工过程中穿越钟楼的垂直位移监测结果，绘制观测点时间-沉降量曲线图： 根据上述时间沉降量曲线分析可知，在地铁钟楼站基坑施工及盾构左右线
7、通过钟楼期间各监测点累计沉降量介于 3.09?4.46mm，均未超过设计允许值（设计允许值为5mm） ，且在整个监测期间沉降量变化值较小。 综上所述，西安地铁二号线盾构施工在绕穿钟楼过程中对其主体产生的沉降影响较小，各监测点的总沉降量均在预先设定的控制值范围内。四、结论 1对钟楼垂直位移监测结果表明，施工方在盾构通过钟楼前采取的灌注桩加固措施有效，制定的施工工艺方法可行，起到了保护钟楼古文物安全的作用，对今后类似工程有借鉴意义。 2盾构机在通过钟楼过程中对钟楼造成了一定影响，同时盾构机振动对钟楼自身结构造成的影响更大。 3盾构机在穿越钟楼过程中，由于对周围的土体相互挤压，造成部5分垂直位移监测点上升。 附图： 参考文献： 1 中华人民共和国文物保护法 2 陕西省文物保护管理条例 3 工程测量规范 （GB500262007） 4 建筑变形测量规范 （JGJ 82007） 5 国家一、二等水准测量规范 （GB/T 12897-2006） 6 历史文化名城保护规划规范 （GB503572005） 7 城市轨道交通工程测量规范 （GB503082008） 8 地下铁道工程施工及验收规范 （GB502991999）
