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学术前沿

地铁车站深基坑围护结构变形监测与分析

发布日期:2012-03-20 23:00

地铁车站深基坑围护结构变形监测与分析
 
摘  要: 以某地铁车站深基坑工程施工为例,介绍了该工程的基本特点、围护结构变形监测方案及测点埋设要求。根据施工特点,将监测数据分为五个工况进行分析,总结了基坑开挖过程中围护结构变形的一般规律,研究表明: 在开挖过程中,整个基坑桩体水平位移均在规范规定范围内,基坑较为安全。
关键词: 地铁车站,深基坑,围护结构,变形监测
 
1 工程概况
      某地铁站呈东西向跨十字路口设置,为地下两层岛式站台车站。车站全长 194. 8 m,标准段宽 22. 7 m,平均深度 16. 11 m,本站采取明挖与盖挖相结合的施工方法,围护结构采用的高压旋喷桩,车站主体围护平面示意图见图 1。该车站场地内地层为: 地表一般均分布有厚薄不均的全新统人工填土; 其下为上更新统风积新黄土及残积古土壤,再下为冲积粉质粘土、粉土、细砂、中砂及粗砂等。

2 围护结构变形监测方案
      开挖基坑时,荷载不平衡导致围护墙体产生水平向变形和位移,从而改变基坑外围土体的原始应力状态而引起地层移动。围护结构内侧的原有土压力释放,围护墙体主要受坑外土体的主动土压力,内侧受部分被动土压力,不平衡的土压力又使围护结构发生变形和位移,围护结构的变形和位移又反过来使基坑内外侧的土体发生位移,进而使主被动土压力发生变化。为了解基坑的设计强度,为今后降低工程成本指标提供设计依据,必须对基坑开挖过程中的围护结构变形进行监测,这样才能及时发现和预报险情。
      围护结构变形观测的一般步骤为: 在钢筋笼内绑扎测斜管,管深与钢筋笼深度一致。测斜管外径为 75 mm,管体与钢筋笼迎土面钢筋绑扎牢,绑扎间距 2 m; 管内有十字滑槽( 用于下放测斜仪探头滑轮) ,有一对槽必须与基坑边线垂直; 上、下端管口用专用盖子封好,接头部位用胶带密封; 钢筋笼吊装完后,立即注入清水,防止泥浆浸入,并做好测点保护。本工程地表沉降监测点布置如图 2 所示。

      数据采集内容及相关要求包括以下几点:
      1) 监测资料。
      主要包括监测方案、监测数据、监测报表、监测报告、监测工作联系单、监测会议纪要。
      2) 原始资料。
      采用专用的表格记录数据,保留原始资料,并按要求签字、计算、复核。监测固定观测人员、路线和观测方式。首次进行观测,一般取 2 次 ~3 次平均值作为初始值。
      3) 仪器维护记录。
      根据不同原理的仪器和不同的采集方法,采取相应的检查和签订手段,包括严格遵守操作规程、定期检查维护监测系统并记录,加强上岗人员的培训工作等内容。
      4) 检测分析结果。
      对检测数据及时进行处理和反馈,预测围护结构与基坑的稳定性,提出施工参数的调整意见,确保工程的顺利施工。
      监测结果报送要求包括:
      1) 监测报表按送达的对象和作用分为当日报表、周报表、月报表。
监控报表的内容: 当日报表通常作为施工调整和安排的依据,内容包括标题、测量的数据、落款等部分; 其中标题应标明监测的内容、监测的日期、报表编号; 测试数据包括测点编号、初始值、较上次测试增量值及累计变化量; 落款应标明监测单位、测试人员、填表人员等。周报表主要结合工程例会、阶段性小节,内容同上。月报表主要归入工程监测总结报告中。
      2) 报送对象和时限。
      当日报表必须在当天测量后 1 h ~2 h 内送施工现场指挥部。周报表必须在每周五送报现场指挥部及现场监理工程师。月报表必须在月末 25 日前报送监理工程师。
 
3 围护桩体变形监测结果与分析
      本工程深基坑共设置围护桩水平位移测斜管 22 根,管长同桩深,分别编号为 ZCX1 ~ ZCX22。各测斜管位置如图 2 所示,根据各测斜管所在位置,选取具有代表性的测斜点,提取主要施工段: 施工围护桩( 工况 1) 、挖第一层土并撑第一道支撑( 工况 2) 、挖第二层土并撑第二道支撑( 工况 3) 、挖第三层土并撑第三道支撑( 工况 4) 、挖第四层土并撑第四道支撑( 工况 5) 有关数据进行分析,并定义施工完围护桩后,基坑开挖前的测试数据为初始值。桩体水平位移是基坑监测的一个主要内容,桩身水平位移完整地反映围护桩桩身的变形,也是围护结构安全状况的重要指标。其中“+ ”表示向基坑外位移。
      各关键施工阶段节点段和标准段监测点桩体水平位移曲线见图 3,图 4。

      从图 3,图 4 中可以看出: 基坑围护桩水平位移随着开挖深度的增大而增大,开挖第一阶段,水平位移随深度变化很小,后续工序完成后,围护桩水平位移逐渐增大,开挖深度越深,桩体变形越大,从监测结果可以看出,在开挖过程中,整个基坑桩体水平位移均在规范规定范围内,基坑较为安全。开挖第一层土,基坑土体因为土体的突然卸载,土体呈现向基坑内部发展的趋势,各点向坑内的位移都有所增大。桩顶产生一定的位移,并且在施加第一层钢支撑后该位移也很难恢复。围护桩完全表现出悬臂桩的性状,由于土方开挖深度较浅,桩身下部向坑内的位移较小。随着土方的开挖和第一道钢支撑的施作,变形呈现单支点或多支点支撑围护结构的性状。随着开挖深度的增加,围护桩的位移向基坑内发展的趋势加大,桩体上部位移大于桩体下部,但最大水平位移均小于报警值。在钢支撑处存在反弯点,说明对钢支撑施加预应力能够在一定程度上限制桩体的水平位移。
 
4 结语
      通过对背景工程的监测结果进行分析可以看出: 背景工程基坑,在开挖过程中,整个基坑桩体水平位移均在规范规定范围内,基坑较为安全。基坑开挖将引起围护结构变形,这是基坑工程主要危险源之一,也是监测工作的重点,深基坑在开挖过程中,应根据工程特点和规范要求制定科学的监测方案,并按照方案严格实施,才能保证深基坑在开挖过程中的整体安全。
 
参考文献:
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