深基坑变形实时监控系统设计与应用

深基坑变形实时监控系统设计与应用【摘 要】上海衡山路 12#地块的基坑工程紧邻运行中的地铁车站结构，施工对变形控制要求极高。由此，通过应用基坑变形实时监控系统新技术，解决了紧邻地铁车站结构的深基坑施工要求的苛刻变形控制难题，该技术先进可靠并经济安全，具有推广和使用价值。【关键词】深基坑工程 地铁结构 基坑变形控制 实时监控系统1 工程概况 衡山路12#地块宾馆项目位于上海市徐汇区衡山路 12号，属于上海市衡山路复兴路风貌保护区核心地段。本项目建筑总高度为 23.95 m，地上 5 层，地下 3 层；总建筑面积为 53 193 m2，地上建筑面积为 27 756 m2，地下建筑面积为25 437 m2。基坑贴近轨交 1 号线衡山路车站，对变形控制十分严格。 本工程基坑工程总体分两区顺做施工，以衡山路车站侧地下室外墙以左约 19 m位置为分界，分界线以左为区基坑，分界线以右为区基坑。分区交界处临时隔断采用厚800 mm的地下连续墙（图 1）。 本工程土方开挖分为区和区两部分进行施工，先施工区再施工区。具体施工方法如下： （1）区在垂直方向分为 4 层进行开挖。第一层挖土方向由西向东至分隔地下连续墙；第二、第三层挖土均采用分块开挖（支撑、垫层分块随即形成）的方式，垫层、底板施工紧随挖土进行；第四层挖土为地下通道区域土方开挖。 （2）区在垂直向分 5 层进行开挖。第一层由中间向两侧开挖；第二、第三、第四层均为两侧向中间开挖，垫层、底板施工紧随挖土进行；第五层土为地下通道区域土方开挖。本工程基坑为地下 3 层，土方开挖深度为 11.45 m。 本工程区基坑竖向设置 2 道钢筋混凝土水平支撑，工程隧道上方设置 1 道 609 mm的钢管支撑，地下通道处设置 1 道型钢支撑。区基坑竖向设置 4 道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第二、三、四道为 609 mm的钢管支撑，具体支撑布置见表 1、图 2、图 3 示意。 由于本工程基坑紧邻轨交 1 号线，故对基坑变形控制的要求极为严格，钢支撑系统拟设计采用实时监控系统，以始终保持轴力在设计值和控制围护结构变形，来保证轨交运营的安全。2 实时监控系统的工程设计2.1 设计及施工要求 根据有关部门的要求，在区基坑开挖期间，连续墙的水平位移变形应20 mm，轨交 1 号线衡山路地铁结构平面位移变形值要小于 10 mm，如果超标，则无条件注浆加固。其设计轴力及加载要求如 下： （1）设计轴力 部位: 第二、第三、第四道钢支撑（包括边上角撑）； 数量：14（第二道）+22（第二道）+22（第三道）=58 根。 （2）加载要求 加载力：第二道钢支撑轴力补偿值为 1 500 kN；第三道钢支撑轴力补偿值为 2 000 kN；第三道钢支撑轴力补偿值为 2 100 kN；角撑处钢支撑轴力补偿值为 500 kN； 加载方式：多级逐级加载（分 3 次逐级加载）。2.2 实时监控系统设备安装调试 （1）现场设备安装调试 本工程实时监控系统应用于基坑的第二、三、四道钢支撑上，平面布置见图 4、图 5；竖向布置见图 6。 （2）监控系统调试 图 7 为衡山路 12#地块基坑工程实时监控系统调试完后监控系统主画面。图 8 为衡山路 12#地块基坑工程实时监控成果表。图 9 为衡山路 12#地块基坑工程实时监控曲线图。2.3 实时监控系统应用监测效果 （1）地铁结构监测点平面布置基坑距离轨交 1 号线车站结构边线 10.05 m，其沿线共设置了 20 个监测点，监测点轴向间隔 5 m。 （2）地铁结构监测结果 根据 2011 年 5 月 14 日和 15 日两天的最大变形值监测结果：最大变形值在 CX8 和 CX11 点处，累计最大变形值为4.7 mm（图 10）。这远远小于有关部门要求的地下连续墙水平变形2 cm、地铁结构位移变形10 mm的变形控制要求。由此可见，本工程深基坑钢支撑轴力实时监控系统，有效地控制了基坑位移变形，确保了地铁结构的使用安全。3 结语 自 2010 年 12 月 25 日2011 年 5 月 25 日，我们研制的深基坑钢支撑轴力实时监控系统在上海衡山路 12#地块深基坑工程中应用并获得成功。对深基坑施工的变形控制，实时监控系统实现了动态、24 h 不间断地监测与控制，完全避免了因钢支撑轴力衰减以及其它因素引起的地下连续墙的位移变形，从而有效控制了地下轨交结构的位移变形，确保了地下轨交运营的安全。参 考 文 献1 刘建航,侯学渊. 基坑工程手册M.北京:中国建筑工业出版社,1997.2 刘国彬,黄院雄,侯学渊.基坑工程下已运行地铁区间隧道上抬变形的控制研究与实践J.岩土力学与工程学报,2001,20(2):202- 207.3 黄效国.一种高精度大惯性液压伺服控制系统及其控制方法J.液压与气动,2003（8）：37- 38.4 吴今陪, 肖健华.智能故障诊断与专家系统M.北京:科学出版社,1997:1- 2.5 陈鸿蔚,张桂香. 基于