城市地鐵車站深基坑施工監(jiān)測方案

1、城市地鐵車站深基坑施工城市地鐵車站深基坑施工 監(jiān)測方案設計研究監(jiān)測方案設計研究 西安科技大學城市地鐵車站深基坑施工城市地鐵車站深基坑施工監(jiān)測方案設計研究監(jiān)測方案設計研究w1 1 概述概述w2 2 工程概況工程概況w3 3 監(jiān)測方案設計監(jiān)測方案設計w4 4 結語結語1 1 概述概述w國內地鐵車站基坑工程現(xiàn)狀與前景w地鐵車站基坑工程建設面臨的問題w地鐵車站基坑工程中監(jiān)測的重要性國內地鐵基坑工程現(xiàn)狀與前景 20世紀80年代以來，我國城市地鐵建設發(fā)展迅速，已建成地鐵的城市有北京、天津、上海、廣州 、南京等，同時，重慶、武漢、長春、沈陽、大連、杭州、成都、西安等城市都在積極申報或者已經(jīng)開始建設地鐵。西安

2、地鐵w 開工典禮施工現(xiàn)場成都地鐵 成都地鐵規(guī)劃成都某地鐵車站施工現(xiàn)場杭州地鐵杭州地鐵規(guī)劃開工典禮車站深基坑工程面臨的問題 由于地鐵車站一般位于城市的繁華路段，車站附近建筑物密集，地鐵車站深基坑平面尺寸和開挖深度（一般為17米左右）的增大帶來一系列復雜的問題，如：基坑圍護結構的變形和穩(wěn)定、施工中對相鄰環(huán)境、地下管線、地面交通所帶來的影響等問題得到地鐵建設及設計單位的廣泛關注。而這些問題甚至有可能引發(fā)安全事故。車站深基坑工程面臨的問題地鐵車站基坑規(guī)模通常宏大地鐵車站周邊環(huán)境異常復雜北京地鐵十號線基坑坍塌現(xiàn)場北京地鐵十號線基坑坍塌現(xiàn)場 監(jiān)測已經(jīng)成為地鐵車站基坑施工中重要環(huán)節(jié) 之 一 ， 基 坑 工

3、程現(xiàn)場監(jiān)測的重要性主要體現(xiàn)在：（1）為施筑開展提供及時的反饋信息；（2）作為設計與施工的重要補充手段 ；（3）作為施工開挖方案修改的依據(jù)；（4）積累經(jīng)驗以提高基坑工程的設計和施工水平 。 隨 著 現(xiàn) 代 工 程 施 工 環(huán) 境 的 不 斷 復 雜 化 ， 地 鐵 車 站 必 須 采 用信 息 化 施 工 。 要 實 現(xiàn) 信 息 化 施 工 ， 首 要 的 任 務 就 是 做 好 監(jiān) 測 工作 ， 它 可 為 信 息 化 施 工 提 供 重 要 依 據(jù) 。 可 見 ， 開 展 復 雜 環(huán) 境 下地 鐵 車 站 深 基 坑 施 工 現(xiàn) 場 監(jiān) 測 設 計 與 實 踐 研 究 對 指 導 施 工 意

4、 義重 大 ， 合 理 的 監(jiān) 測 方 案 設 計 是 至 關 重 要 的 一 環(huán) 。 本 文 結 合 北 京地 鐵 奧 運 支 線 森 林 公 園 車 站 南 站 深 基 坑 具 體 情 況 完 成 了 其 監(jiān) 測方案的設計研究。地鐵車站基坑工程中監(jiān)測的重要性2 2工程概況工程概況w2.1 2.1 工程概況工程概況 工程建設概況工程建設概況 工程圍護概況工程圍護概況w2.2 2.2 工程地質條件工程地質條件 巖土概況巖土概況 水文概況水文概況2.1 2.1 工程概況工程概況工程建設概況工程建設概況w場區(qū)地下布置有電纜、光纜、熱力管線及各種管道和管溝，其它部位較平坦,無障礙物。 車站為地下二層

5、三跨島式站臺，主體結構呈南北走向。 主體結構南北長179.40m，其中南段長約57.60m，寬33.00m(即本文提到的森林公園南站)；中間段長為57.40m，寬為23.10m；北段長約65.40m，寬42.70m。森林公園站基坑平面示意圖工程圍護概況工程圍護概況w森林公園南站基坑開挖采用二級放坡，土釘墻和噴射混凝土支護，第三級為垂直開挖，采用鉆孔灌注樁和鋼支撐的防護形式,樁間土的支護形式采用土工格柵和噴射混凝土。在冠梁上架設第一道鋼支撐，開挖基坑至第二道鋼支撐中心標高下0.5m處，架設鋼圍檁及第二道鋼支撐。2.22.2工程地質條件工程地質條件巖土概況巖土概況w 本工程場地位于永定河沖洪積扇的

6、北部邊緣地帶，由于人類活動原始地貌形態(tài)已人為改觀，地勢較平坦。開挖層主要由：人工堆積層和第四紀沖洪積層構成。人工堆積土層主要為近期人工粉土填土和房渣土。第四紀沖洪積層主要由粉土、粉質粘土、粘土、粉細砂、卵石、中粗砂等土層構成，為中高壓縮性土層?；映至游挥冢悍弁?、粉質粘土、粉細砂土層上。水文概況水文概況w場地地下水埋深3.50m-36.90m，場地含水層大致可劃分為四層：第一層，粉土層及粉細砂層的上層滯水；第二層，粉質粘土層、粉土及粉細砂層的潛水層；第三層，粉土層、細中砂層、卵石層、中粗砂層和粉細砂層的承壓水層；第四層，細中砂層和粉細砂層承壓水層。在開挖基坑時，主要受第一、第二層含水層影響。

7、3 3 監(jiān)測方案設計監(jiān)測方案設計w3.13.1監(jiān)測任務監(jiān)測任務w3.23.2監(jiān)測項目及控制標準監(jiān)測項目及控制標準w3.33.3監(jiān)測方法監(jiān)測方法w3.4 3.4 監(jiān)測信息反饋程序監(jiān)測信息反饋程序3.13.1監(jiān)測任務監(jiān)測任務w深基坑工程中，為達到施工安全、穩(wěn)步推進的目的，除了采用更為安全、詳盡的設計、預估及更先進的施工方法之外，另一個必不可少的工作就是要進行嚴密的現(xiàn)場監(jiān)測。通過對測量得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，將信息反饋到施工中，與工程安全標準及允許變形對比得出分析結果，為驗證、修改施工方案提供可靠依據(jù)，最終達到使工程安全、穩(wěn)步推進的目的。這就是監(jiān)測工作的根本任務。3 32 2監(jiān)測項目及控制標準監(jiān)測項

8、目及控制標準w3.2.13.2.1監(jiān)測項目監(jiān)測項目w3.2.23.2.2監(jiān)測控制表監(jiān)測控制表3.2.13.2.1監(jiān)測項目監(jiān)測項目表表2監(jiān)測項目控制表監(jiān)測項目控制表3.3監(jiān)測實施監(jiān)測實施w具體監(jiān)測項目的實施過程包括： 1）儀器選擇 2）測點布置 3）測試方法 4）數(shù)據(jù)處理 3.3.1樁體變形監(jiān)測樁體變形監(jiān)測1）儀器設備采用CX系列鉆孔測斜儀。(如下圖) 圖2所示為測斜儀量測的原理圖，圖中探頭下滑動輪作用點相對于上滑動輪作用點的水平偏差可以通過儀器測得的傾角計算得到，計算公式(1)：w (1)w式中：w 第i量測段的相對水平偏w 差增量值； w 第i量測段的垂直長度，w 取為1m；w 第i量測段的

9、相對傾角w 增量值。 (2)siniiLiiL圖圖2 測斜儀量測原理圖測斜儀量測原理圖iniiLsin102）測點布置w樁墻測斜監(jiān)測點一般布置在維護結構的各邊跨跨中，對于較短的邊線也可不布設，而對于較大的邊線可增至23個。據(jù)此，在森林公園南站各長邊選定3個護坡樁作為監(jiān)測對象，各短邊選定1個護坡樁作為監(jiān)測對象，共8個測點（見圖3），以了解基坑不同側壁的側向變形情況。圖圖3 樁墻測斜監(jiān)測點布置示意圖樁墻測斜監(jiān)測點布置示意圖3）導管埋設w在測管位置所對應護坡樁鋼筋籠吊裝前，將導管固定在該鋼筋籠上，導管底部與鋼筋底部齊平，頂部高出地面40cm。導管和鋼筋籠一起吊裝就位，然后澆注混凝土，待混凝土凝固后導

10、管與護坡樁樁體共同變形。 測斜管綁扎測斜管綁扎測斜管位置圖測斜管位置圖 4）測試方法w在護坡樁帽梁施工完成后，土方開挖前，將測斜探頭放入導管，每1.0m作為一個采樣點，采集導管各點的初始數(shù)據(jù)，并根據(jù)施工進度，對各點的數(shù)值進行采集。測量時，將滾輪卡在導槽上，緩慢下至孔底，測量自孔底開始，自下而上沿導槽全長每隔1.0m測讀一次，每次測量時，應將測頭穩(wěn)定在某一位置上。測量完畢后，將測頭旋轉插入同一對導槽，按以上方法重復測量。兩次測量的各測點應在同一位置上，此時各測點的兩個讀數(shù)應是數(shù)值接近、符號相反。如果測量數(shù)據(jù)有較大差異，應及時復測。監(jiān)測從基坑開挖到主體結構施工到0.0標高的全過程；監(jiān)測頻率：每天一

11、次。3.3.2 護坡樁樁身內力監(jiān)測護坡樁樁身內力監(jiān)測1）儀器設備 采用JXG-1型鋼弦式鋼筋應力傳感器，SS- II型頻率計數(shù)器。 鋼弦式鋼筋應力傳感器鋼弦式鋼筋應力傳感器 SS-II型頻率計數(shù)器型頻率計數(shù)器 2）測點布置 一般布置在維護結構的各邊跨跨中，對于較短的邊線也可不布設，而對于較大的邊線可增至23個。森林公園站布置8個監(jiān)測點，一個監(jiān)測點6個鋼筋計，共48個鋼筋計（測點布置見下圖）。3）傳感器安裝）傳感器安裝w在每根樁的樁頂、樁中、柱底布置三對鋼筋應力計，分兩排，一排在基坑臨空面一側，另一排在樁后土體一側。鋼筋計連接桿與鋼筋籠鋼筋應進行綁焊，綁條鋼筋直徑為16或18，長20cm，采用雙

12、面焊，要求焊縫必須飽滿，焊條強度應接近連接桿與鋼筋籠主筋強度，焊接完成后，連接桿再與傳感器螺栓連接，要求主筋與鋼筋計必須同心。w在安裝前，采集鋼筋計初始值。樁體混凝土澆注后但未達到養(yǎng)護強度時，應采集鋼筋計變化值。樁體混凝土達到養(yǎng)護強度后再次采集鋼筋計讀數(shù)值，作為樁體應力初值的計算依據(jù)。根據(jù)施工進度，定期采集鋼筋計數(shù)值，以便了解護坡樁樁體內的應力變化。監(jiān)測頻率：基坑開挖全過程監(jiān)測，每天一次。 4）測試方法）測試方法5）數(shù)據(jù)處理w每次測量數(shù)據(jù)得到鋼筋應力值，并匯總成護坡樁鋼筋應力變化曲線。 3.3.3邊坡土體頂部水平位移及樁頂位移邊坡土體頂部水平位移及樁頂位移 w選用高精度經(jīng)緯儀。在進行測點布置時

13、，首先應該選擇一個基準點，基準點的選擇可通過國家或地區(qū)控制坐標進行放樣。一般通過選擇兩個控制點，通過三角放樣方法確定三個監(jiān)測基準點（以防止監(jiān)測過程中基準點失效）。基準點一般應選在距離基坑大約3 5倍的基坑深度。1 1）監(jiān)測儀器）監(jiān)測儀器 2）測點布置w在邊坡土體頂部（或樁頂部）每隔15m選定一個測點，埋設坐標點，待混凝土凝固后可與土坡（或樁頂）共同變形。3）測定方法 w采用平面導線測量，以基點1為坐標原點，通過測量距離與方位角，求出各點位的坐標，平差后推算得到樁頂水平位移值（如圖所示）。在開挖前采集坐標點初始值，開挖全過程監(jiān)測，每兩天觀測一次 。基點1測點1變位后的測點1測點3測點2基點2變位

14、后的測點3變位后的測點2基點3圖4 圍護樁頂水平位移測試 點布置方法與量測示意圖4）數(shù)據(jù)處理w由每次測量數(shù)據(jù)可以得到變形值，并匯總成位移變化曲線。3.3.4地下水位地下水位 w地下水位用水位觀測井監(jiān)測，觀測井布置在基坑四角和長短邊中點。設井時，先在土體內鉆孔至設計深度，然后將帶有進水孔的水位管放入孔中，于管外回填中粗砂至進水段上方30cm，再在管外用粘土回填至地面高度。管口設必要的保護裝置。監(jiān)測頻率：從開挖至抵達基坑底，每三天觀測一次。 3.3.5鋼支撐軸力鋼支撐軸力 1）儀器設備）儀器設備 采用鋼弦式軸力計 （如圖） 鋼弦式軸力計鋼弦式軸力計 2）測點布置在森林公園站基坑的兩道鋼支撐上布置監(jiān)

15、測點，測點布置如圖 第一層鋼支撐監(jiān)測點布置 第二層鋼支撐監(jiān)測點布置 3）傳感器安裝w在鋼支撐的一端安裝鋼弦式軸力計監(jiān)測支撐軸力，在監(jiān)測斷面處每道支撐各安裝一個，軸力計安裝在鋼支撐管與圍護墻間（軸力計安裝見下圖）。軸力計的量程需要滿足設計軸力的要求。在需要埋設軸力計的鋼支撐架設前，將軸力計焊接在支撐的非 加力端的中心，在軸 力計與鋼圍檁、鋼支 撐之間要墊設鋼板， 以免軸力過大使圍檁 變形，導致支撐失去 作用。4）測試方法 w支撐加力后，即可進行監(jiān)測。監(jiān)測頻率為：從設置鋼支撐到拆除，每天觀測一次。3.4 3.4 監(jiān)測信息反饋程序 w完整的信息反饋系統(tǒng)對于保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理有效利用，為施工方案的調整提供可靠依據(jù)具有重要意義。具體監(jiān)測信息反饋流程如下圖所示： 施工施工采取技術措施采取技術措施施工監(jiān)測施工監(jiān)測預測變形量預測變形量反饋分析反饋分析與基準值比較與基準值比較調整施工參數(shù)調整施工參數(shù)是否安全是否安全是是否否監(jiān)測信息反饋流程圖監(jiān)測信息反饋流程圖4 4 結語結語 w復雜環(huán)境下城市地鐵車站深基坑施工監(jiān)測方案設計研究是一項非常重要的工作,本文根據(jù)