明挖地铁基坑变形监测分析

第 3 8卷 第 3期 2 0 1 3年 6月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 8 No 3 J u n 2 0 1 3 明挖地铁基坑变形监测分析 王建庆 刘之葵 李永豪 高作为 1 桂林理工 大学 土 木与 建筑 工程 学院 广西 桂林5 4 1 0 0 4 2 中铁二 十局集 团有 限公 司 陕西 西安7 1 0 0 1 6 摘 要 基 坑变形监测是安全施工 的重要依据 利用测量结果修改设计指导施工 遇见 事故或险情 以便采 取措施 防患于未然 以莞惠城际 G Z H一 6标 段为例 对基 坑变形特 点进行 分析 并提 出了相 应控制基坑 变形 的工 程措施 关键词 地铁 基坑 变形 监测 分 析 中图分 类号 U 2 3 1 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 2 0 1 3 0 3 0 1 7 7 0 3 An a l y s i s o n De f o r m a t i o n M o n i t o r o f Fo un d a t i o n Pi t i n a S u b wa y S t a t i o n Co n s t r u c t i o n b y Op e n c u t M e t h o d W ANG J i a n q i n g LI U Zh i k u i LI Yo n g h a o GAO Zu o we i I C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e G u i l i n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y G u i l i n G u a n g x i 5 4 1 0 0 4 C h i n a 2 C h i n a R a i l w a y 2 0 B u r e a u G r o u p C o L T D X i a n S h a n x i 7 1 0 0 1 6 C h i n a Ab s t r a c t D e f o r ma t i o n m o n i t o r o f f o u n d a t i o n p i t i s i mp o r t a n t f 0 r c o n s t r u c t i o n s a f e T h e r e s u l t s b y me a s ur e d t o g ui d e t h e c o ns t r uc t i o n i n o r d e r t o t a k e me a s u r e s t o p r e v e n t a c c i d e n t a nd d a n g e r GZH一 6 s e c t i o n o f t h e Do n g g u a n Hu i z h o u i n t e r c i t y r a i l wa y a s a n e x a mp l e a n a l y s i s o n t h e d e f o r ma t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f o u n d a t i o n pi t a nd p u t f o r wa r d t h e e ng i n e e r i n g me a s ur e s t o c o n t r o l t h e d e f o r ma t i o n o f t he f o u n da t i o n p i t Ke y wo r d s s u b w a y s t a t i o n f o u n d a t i o n p i t d e f o r ma t i o n m o n i t o r a n a l y s i s 1 概 述 随 着我 国城 市化 飞速 发展 地 面交通 拥 堵不 堪 修建 地下 铁路 和 隧 道 是城 市 建 设 可 持 续 发 展 大 幅 度改 善城 市 交通 状况 的重 要途 径 当在 开挖 基 坑进 行 地 下施 工 时 由于场 地 限制 不能 够提 供较 大 的开 挖 面 和放 坡 就 只有 设计 规 模 庞 大 的支 护 体 系 变形大小是整个基坑安全施工的重要依 据 监测则 显得尤为重要 监测不仅掌握支护结构的工作 状态 利用测量结果修改设计指导施工 还将量测数 据 经 分析 处理 与 必要 的计 算 和 判 断后 进 行 预 测 和 反 馈 以保 证施 工安 全 和 隧 道 稳 定 基 坑 变 形 监 测 对 保 证基 坑安 全施 工具 有 重要 的意 义 2 工程及地质概 况 该明挖段兼盾构始发井起点位于东莞市大朗镇 朗常路 和银 朗南 路 交汇处 东侧 沿 朗常路 向东 与 大 朗站相接 所在范围地势平坦 周边现状建筑 比较稀 疏 明挖段 南侧 地块 为力 坚模 具厂及 民房 等 车站 右 侧 为 临建 的木材 市 场和待 开发 空 闲地块 明挖 段兼 盾 构始 发 井 起 点 里 程 G D K 3 8 3 5 9 0 0 0 终 点 里 程 G D K 3 8 5 0 5 0 0 0 总 长度 1 4 6 m 基 坑 分 为 南 北 两 个 基坑 深度 约 为 1 9 6 2 1 7 m 对 称 布 置 围护 结构采用 8 0 0 m m 厚地下 连续墙 及直径 1 0 0 0 m m 钻孔灌注桩 设四道支撑 加一道倒撑 其中第一道 支 撑 为 1 2 0 0 m m 8 0 0 m m 的 钢 筋 混 凝 土 支 撑 第 二 三 四 道 及 倒 撑 为 直 径 q 6 0 0 t 1 6的 钢 管 支 撑 结 构采 用双 层单 跨结 构 车站范围内上覆第四系全新统人工堆积层 第 四系冲积层 第四系残积层 下伏基岩为下古生界混 合片麻岩 主要地层情况 由上至下依次为 素填土 粉质粘土 淤泥质粉质粘土 细砂 中砂 砾砂 粉质 收稿 日期 2 0 I 2 0 5 1 6 基金项 目 广 西研究 生教育创新计划项 目资助 2 0 l 1 1 0 5 9 6 0 8 1 8 M 0 9 广 西岩土力学与工程重点实验室项 目 I J C X一 0 2一1 作者简介 王建 庆 1 9 8 6 一 男 四川成都人 硕 士研究 生 岩土工程专业 1 7 8 公路工程 3 8卷 3 监 测项 目 a 围护结构桩顶水平及竖向位移 测点布设 本工 程 桩顶水 平位 移 及 竖 向 位移 共 用 同 一监 测 点 各测点纵 向间距 约为 1 5 m 共布置 4 6个位移观测 点 编号 为 Q D i i 1 4 6 b 围护结 构深 层水 平位移 测点 布设 在 基坑 开挖 区范围围护结构内共埋设 5 8根测斜管 各测点 纵 向间 距约 为 1 0 1 5 IT I 编号 为 C X i i 1 5 8 每 根测斜管的深度与地下连续墙或者钻孑 L 桩中的钢筋 笼 长度 相同 c 周 边地 表沉 降 测点 布设 在 基坑 周 围距离 坑边 3 6 1 1 1 6 m 处 布设 沉 降 观测 点 纵 向间距 为 3 0 m左 右 初 步设 计 7 4个 沉 降 点 编 号 为 D B i j 1 3 0 表 示 测 点 位 置 j 1 4表 示 测 点 编 号 d 基坑 外 地 下 水 位 测 点 布设 基 坑 范 围 沿 围护 结 构 外 侧 共 布 设 2 6 个 水 位 观 测 孔 编 号 为 S W0 I S W2 6 间距 为 3 0 i n 水位孔 深延 伸到 坑底 以 下 1 3 I ll e 支撑 轴力 测 点 布 设 根 据 设 计 文件 要 求 在基 坑 典型 断面 处 埋 设 钢 筋 应 力计 或者 轴 力 计 监 测支撑轴力 每道支撑设 3对钢筋应力计 分别设于 支撑左右两侧 或者 1 个轴力计安装于钢支撑端部 工 程范 围 内共 设 2 4个 观 测 断 面 测 点 编 号 分 别 为 Z L i 一 i 代表监测断面 i l一2 4 代表 断面上 的测点 数值 1 4 各类 测点 布置 见 图 1 f 明挖基 坑监 测要 求 基坑开挖过程中应根据监测数据进行信息 化施 工 及时 对开 挖方 案进 行调 整 基坑监测 以获得定量 数据 的专门仪器测量 或专用测试元件监测为主 以现场 目测为辅 各监 测项 目在基坑施工影响前应测得稳定 的初始值 且不应少于两次 测点及测量设备埋设应符合要求 图 1 基 坑 监 测剖 面 图 Fi g ur e 1 Mo n i t o r i n g o f f o u n da t i o n pi t p r o f i l e 4变形分析 从 2 0 1 1年 1 2月 的 监 测结 果 来 看 围 护结 构 桩 顶 水 平 及 竖 向 位 移 中 水 平 位 移 变 化 最 大 的 是 S P 1 5 向坑 内位 移 0 8 m m 变化 速 率 为 0 0 3 2 m m d 测点 S P 0 4的 累计 变化最 大 向坑 内位 移 6 8 m m 本 月水平 位移 日变化均 小于 日报警 值 2 m m d 累 计值均 小 于 设计 报 警 值 基 坑 开 挖深 度 的 0 2 4 4 m m 本 月竖 向位 移 变化最 大 的是 S X 0 8 下 沉 7 9 m m 变化速率为 0 2 8 m m d 测点 S X1 5的累计 变 化最 大 下 沉 l 3 8 m m 本 月竖 向位 移 日变 化 均 小于 日报警值 2 m m d 累计值均小于设计报警值 基 坑开 挖深 度 的 0 2 4 4 m i l 1 第 3期 王建庆 等 明挖地铁基坑变形监测分析 1 7 9 围护结构深层水平位移中 测斜变化最大的是 C X 3 7 1 1 向坑外位 移 l 4 8 m m 变化速率为 0 4 2 m m d 测 点 C X 4 0 1 1变 化 最 大 向 坑 内 位 移 5 7 2 m m C X 0 3 C X 2 1 C X 2 9被破坏 本 月测斜 E t 变化均小于 日报警值 2 mm d 累计值大于设计报 警值基坑开挖深度 的 0 2 4 4 m m 各深度侧移 量 如 图 2所 示 0 5 E 1 0 聪 l 5 2 O 25 侧移 mm 0 2 0 40 6 0 8 0 1 0 0 图 2围护结构侧移 图 Fi g ur e 2 Si d es wa y di a g r a m f or p a l i s a d e s t r uc t ur e 周边 地 表 沉 降 变 化 最 大 的 是 D B 0 6 1 下 沉 1 1 9 1 1 1 n l 变化速率为 0 4 3 mm d 测点 D B 2 0 3累 计变化最大 下沉 3 6 1 m m 地表 E t 变化均小 于 日 报警值 2 m m d 累计值 D B 2 0 3大于设计报 警 值 2 0 m m 基坑外 地 下 水 位 变 化最 大 的 是 S W0 6 下 降 0 6 8 6 m 变化 速率为 0 2 7 4 m d 测 点 S W2 5累计 变化最大 下沉 4 2 0 3 n l 地下水位累计变化值均小 于设 计报 警 值 8 1 13 混 凝 土支撑 钢 筋应 力 变化 最 大 的 是 Z L 0 8一l 变化值为 8 4 M P a压应力 变化速率为 0 3 0 MP a d 测点 Z L 0 8一l累计变化最大 变化值为 2 5 6 MP a 压应 力 混凝 土支撑 钢 筋 应 力 累计 变 化值 均 小 于设 计报 警值 2 4 8 MP a 可以看出部分侧移变形 周边地表沉降监测值 超过 了警戒值 地下工程的施工引起侧移变形 地表 沉降是多方面的 各种因素之间也是相互影响的 施 工中各种影响因素 7 的相互叠加和 因素之间的相 互影 响加 剧 了侧 移 变形 和地 表 沉 降 等 8 造成 了 监测值出现超过警戒值的现象 地下水位常年埋深 1 5 5 0 m 基坑开挖深度 1 9 6 2 1 7 m 水位下降达 1 4 6 2 0 2 m 在基坑 开挖的如此短时间中水 位下降如此之大 土层在排 水 固结 的过 程 中地面 沉降 过大 第 四系 全 新 统 冲积 层 有 4 5 2 0 4 m 的 砂 层 稍密且级配较差 基坑降水使地下水位下降 细颗 粒物被带走 孑 L 隙逐渐增大 在密实的过程中沉降侧 移的超过允许范围 在施工过程中未按技术要求的施工方法和施工 工序也是造成变形过大的一个重要因素 如机械振 动 开挖和降水等 5变形控 制措 施 基 坑工 程 周 边 环境 复 杂 施 工 时必 须 采取 必 要 的技术措施及应急方案方能在既保证正常 顺利施 工外 还能确保其周边管线及建筑物 的安全 地下 水位埋藏较浅 含砂层较厚等因素 使得连续墙 向基 坑内侧发生较大位移变形 超过警戒值的位移变形 发生 在第 二 三 道 支 撑 之 间 连 续墙 发 生较 大 的 内 凸变位 可采用的变形控制措施有 可 以采用桩墙后卸载 减小墙后土压力 这 是最简单易行的方法 但应注意施工 中避免机械振 动 停止坑 内挖土作业 防止变形 的继续增加 待 变形 稳定后 方 可继 续挖 土作业 适当增加内撑 依靠连续墙之间 内力平衡阻 止 变形 的发展 墙前堆筑砂石袋等措施进行处理 避免土压 力过大使连续墙发生水平位移和倾倒 由于侧 移 变形 较 大 地下 水位 下 降 地 表沉 降也 超过 了警戒值 经过研究及施工要求在第二道支撑 和第三道支撑中间增加一道内撑 优化降水方案 边 降边挖降多少挖多少 监测项 目达到或超过监控警 戒值 适 当加 密监测 次 数 发 现异 常情 况及 时报警 6 结 论 测点 C X 4 0 1 1侧 移 累计 变 化 量 最 大 向坑 内 位移 5 7 2 I T l n l 累计值大 于设计警戒值基坑开挖深 度的 0 2 4 4 mm 测点 D B 2 0 3沉降累计变化 量最 大 下 沉 3 6 1 mm 累计 值 大 于 设计 报 警 值 2 0 l lq IT I o 基坑周边环境复杂 地下水位埋藏较浅等因素 是 围护结构 出现较 大 变形 主要 原 因 控 制 变形 的措 施很多 但在方案的选择上需简便易行且见效显著 在第二 三道支撑之 间增加一道 内撑 优化 降水方 案 对控制变形进一步发展起 到了重要作用 从后 来的监测结果来看侧移变形和地表沉降都逐渐趋于 稳 定 下转 第 2 0 4页 2 0 4 公路工程 3 8卷 上接 第 1 7 9页 参考 文献 1 拓 守盛 王育波 段 云英 地铁 车站明挖基坑 内支撑技 术 J 西部探矿工程 2 0 0 5 4 4 1 0 3 1 0 5 2 冯慧君 深圳地铁 明挖隧道基 坑支护 的施 工与监测 J 铁道 建筑 2 0 0 4 7 3 2 3 5 3 贺志勇 张 肖宁 贺玲 凤 隧道 工程 中基 坑 的施 工监 测技 术 J 华南理工大学学报 2 0 0 1 7 7 9 4 9 6 4 李 晓红 隧 道新奥法 及其 量测技 术 M 北 京 科学 出版社 2 0 0 2 5 刘 刚 深圳地铁宝华路 站施工与监测技术 J 科 学技术与 工程学报 2 0