某综合交通枢纽工程超大基坑信息化施工研究

1、某综合交通枢纽工程超大基坑信息化施工研究 摘 要：针对b2地块超大基坑，施工跨度较长等特点，该文结合基坑施工过程中信息化安全监测数据，分析了支护结构，地下水，周围土体及环境的变形，保证了施工过程的安全，验证了设计方案经济有效，积累了工程经验，为进一步进行理论研究和改进设计提供了现实数据。在监测过程中，土体、围护桩及地连墙变形处于安全可控状态，支撑及钢筋应力大小适中，坑外水位变化较小，周边土体变形较小，基坑未发生重大不良事故，保障了基坑的安全施工，基坑南侧的高铁正常运营及基坑东侧通江大道正常施工及使用。现场监测数据表明，无锡市交通综合枢纽项目b2地块基坑支护形式经济有效，现场监测方案正确科学，能

2、及时有效监测基坑变形并及提供监测数据，为施工单位提供了准确及时的预警信息，保障了基坑施工安全有序进行。施工过程中监测得到支护结构中深部土体位移、轴力、水位、周边环境变化等重要参数，能有效积累工程经验，为进一步进行理论研究和改进设计提供现实数据。 关键词：水平位移 沉降 深层水平位移 钢筋应力 轴力 水位及周边环境 中图分类号：tu753 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0074-03 基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，具有较强区域性及个性，是一项综合性很强的系统工程1。基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，同时基坑的深度和平面形状对基坑支护体

3、系的稳定性和变形有较大影响，具有较大的变形及失稳风险；不合理的土方开挖区域、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。基坑在施工过程中应进行监测，并应有应急措施，尤其是对深基坑及周边条件复杂的基坑的必不可少2。基坑监测是指为优化设计、指导施工提供可靠依据，确保基坑安全和保护基坑周边环境，在建筑基坑施工及使用期限内，对建筑基坑及周边环境实施的检查、监控工作3。 1 工程概况 1.1 b2地块简介 无锡火车站北广场综合交通枢纽工程b2地块位于无锡市火车站北侧，该地块南至兴源北路、北至锡沪路、东至通江大道，西至广勤路。基坑面积约为79 270m2，周长约

4、为1 232m，其中地铁一号线与三号线交叉基坑工程也在本基坑施工中进行。基坑周边环境比较复杂，要求各异，特别是东侧邻近通江大道基坑工程交叉施工之间的相互影响，以及南侧城际铁路的站房是重点监测和保护的对象。 1.2 地质水文概况 据区域地质资料，拟建场地地貌类型属长江中下游太湖冲湖积平原地貌，地面高程一般在3.3m左右。拟建场地在勘探深度内全为第四纪冲积、淤积层，属长江中下游冲湖积层。场地30m深度范围以上主要为粉质粘土层，局部区域的浅层分布有较厚的土性软弱的淤泥质粉质粘土1-3层和粉质粘土。土体力学参数如表1所示。 场地范围内涉及到基坑工程的地下水有潜水、承压水二种类型。场地内浅层地下水属潜水

5、，主要补给来源为大气降水及地表径流，本勘察期间实测地下水埋深为1.21.5m，标高1.50m左右。场地揭示的承压水分布于（3-1a）、（3-2）、（4-3a）、（5-2）层中，该工程中（3-1a）、（3-2）层承压含水层埋深较浅，测量得水位埋深介于2.603.00m之间，相应标高-0.20-0.60m。 1.3 支护体系 该基坑面积近八万平方米，普遍区域开挖11.412.1m，最大开挖深度24米，属于超大超深型基坑。依据基坑级别分类标准，该项目属于一级基坑。从控制变形以及经济性角度来看，在基坑的普遍区域开挖11.412.1m，从控制变形以及经济性角度来看，采用钻孔灌注桩结合三轴水泥土搅拌桩是经

6、济合理的。地铁一号线车站内嵌在b2地块基坑中部，开挖深度达到21.3m，地铁三号线车站基坑开挖深度14.5m，而且南侧邻近城际铁路的站房、铁路轨道线路以及东西连通道，因此采用刚度大的地下连续墙作为围护体，基坑角部区域采用混凝土支撑。 2 监测点布置 结合华东建筑设计研究院基坑监测图纸及招标文件，监测单位具体监测工作如下：放坡平台土体位移沉降及深层水平位移，围护桩（灌注桩）/地下连续墙顶部水平位移，沉降，深层水平位移及外侧的土体测斜，基坑外水位，基坑周边道路的变形及沉降监测。 3 监测成果分析 3.1 坡顶，围护体顶部水平位移及沉降分析 由于本工程施工期较长，监测点较多，放坡区域、灌注桩及地下连

7、续墙的监测工期有所不同。由图2可知，放坡区域的沉降位移变形集中在1525mm之间，小于安全警戒值30mm，并且在三级放坡平台中，一级平台向坑内发展的水平位移最大，二、三级平台次之。围护体顶部水平位移及沉降监测结果对比发现，水平位移和沉降随着基坑开挖的深度逐渐增加，直至开挖到预定标高，变形趋于稳定，并且水平位移整体大于沉降值，灌注桩的位移大于地连墙的变形值。但是，极少数监测点的变形出现超过安全警戒值（40mm），如图1所示，基坑东面围护桩顶pw52的水平位移达到了45.2mm，水平位移速率达到4.92mm/d，速率超过安全警戒界限（3mm/d），施工单位及时采取了采放慢开挖速度，增加临时支撑的等

8、措施，变形趋于稳定，基坑处于安全可控状态。 3.2 深层水平位移分析 在接坑放坡开挖阶段，及时了解放坡土体的坡顶及深层最大水平位移，必要时调整基坑开挖顺序和速度，确保基坑和周围环境的安全。图3可知，在分级放坡开挖过程中，深层水平位移随级逐渐增大，但是增速逐渐放缓，最大深层水平位移发生在顶部，大多集中在1520mm之间。围护结构的深层水平位移直接反映了围护结构沿深度方向的侧向变形，能反映围护体的整体和全过程变化状况，对于深基坑尤为重要。由图4可知，围护体的深层水平位移随着开挖的加深持续增大，变形主要发生在深度16m范围内，变形沿深度层弓形分布沿深度减小，一般在25m处达到最大值，围护桩的变形较大

9、，有少量监测点超过警戒值，最大到达了71.4mm。地连墙整体性较好，虽然其深度较大，地下连续墙的变形比围护桩要小，但其深层水平位移沿深度分布也较围护桩均匀，最大值仅为17.4mm。 3.3 支撑轴力及钢筋应力 支撑轴力监测的目的在于及时掌握施工过程中，支撑的内力（弯矩、轴力）变化情况，当其超出设计最大值时，超过材料的极限强度而导致破坏，引起局部围护结构失稳乃至整个支护系统的破坏，基坑开挖过程中实施监测，以便及时采取措施。由图5可知，不同区域支撑内力大小不尽相同，南端头井开挖最深达43m，支撑轴力最大，达到3966kn，但支撑轴力随着开挖深度的增加而增加，直至施加第二道支撑，轴力减小，随后随着基

10、坑的继续开挖，第一、二道支撑轴力逐渐增加，直至开挖到预定标高，轴力趋于稳定。由图6可知，地铁围护体内的钢筋应力在较短的时间增大到稳定值，地连墙13m处外侧的钢筋应力最大，达到26.13mpa，同一时刻沿深度方向，钢筋应力先增大到峰值后逐渐减小。 3.4 水位及周边环境 由图7可知，基坑开挖期间，坑外水位未出现陡降，坑外水位与基坑开挖前基本持平，基坑止水帷幕止水效果明显，基坑开挖对坑外开挖影响较小。基坑周边环境土体深层水平位移最大累积不超过15mm，最大位移发生在地表，周边道路沉降基本不超过15mm，但基坑东北角与通江大道相连接的区域变化较到，达到17.5mm，虽然小于20mm的警戒值，但道路上

11、出现了明显的裂缝，但未造成严重损失和不良影响。高铁站台沉降很小，累计沉降量不到5mm，未达安全警戒值，但是，南端头井施工期间，水平位移变形较大，在2010年5月16号，围护外沪宁城际雨棚柱水平位移速率超过安全警报界限3mm/d，施工单位及时采取措施，监测单位及时加强监测，未对高铁运营产生不良影响。 4 结语 在监测过程中，土体，围护桩及地连墙变形处于安全可控状态，支撑及钢筋应力大小适中，坑外水位变化较小，周边土体变形较小，基坑未发生重大不良事故，保障了基坑的安全施工，基坑南侧的高铁正常运营及基坑东侧通江大道正常施工及使用。 现场监测数据表明，无锡市交通综合枢纽项目b2地块基坑支护形式经济有效，现场监测方案正确科学，能及时有效监测基坑变形并及提供监测数据，为施工单位提供了准确及时的预警信息，保障了基坑施工安全有序进行。施工过程中监测得到支护结构中深部土体位移、轴力、水位、周边环境变化等重要参数，能有效积累工程经验