城市地鐵車站深基坑施工監(jiān)測(cè)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(cè)方案設(shè)計(jì)研究監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)研究 西安科技大學(xué)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(cè)方案設(shè)計(jì)研究監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)研究w1 1 概述概述w2 2 工程概況工程概況w3 3 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)w4 4 結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ)1 1 概述概述w國(guó)內(nèi)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(shè)面臨的問(wèn)題w地鐵車站基坑工程中監(jiān)測(cè)的重要性國(guó)內(nèi)地鐵基坑工程現(xiàn)狀與前景 20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)城市地鐵建設(shè)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(shí)，重慶、武漢、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、大連、杭州、成都、西安等城市都在積極申報(bào)或者已經(jīng)開始建設(shè)地鐵。西安

2、地鐵w 開工典禮施工現(xiàn)場(chǎng)成都地鐵 成都地鐵規(guī)劃成都某地鐵車站施工現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)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(lái)一系列復(fù)雜的問(wèn)題，如：基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和穩(wěn)定、施工中對(duì)相鄰環(huán)境、地下管線、地面交通所帶來(lái)的影響等問(wèn)題得到地鐵建設(shè)及設(shè)計(jì)單位的廣泛關(guān)注。而這些問(wèn)題甚至有可能引發(fā)安全事故。車站深基坑工程面臨的問(wèn)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(fù)雜北京地鐵十號(hào)線基坑坍塌現(xiàn)場(chǎng)北京地鐵十號(hào)線基坑坍塌現(xiàn)場(chǎng) 監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為地鐵車站基坑施工中重要環(huán)節(jié)之一，基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的重

3、要性主要體現(xiàn)在：（1）為施筑開展提供及時(shí)的反饋信息；（2）作為設(shè)計(jì)與施工的重要補(bǔ)充手段 ；（3）作為施工開挖方案修改的依據(jù)；（4）積累經(jīng)驗(yàn)以提高基坑工程的設(shè)計(jì)和施工水平。隨著現(xiàn)代工程施工環(huán)境的不斷復(fù)雜化，地鐵車站必須采用信息化施工。要實(shí)現(xiàn)信息化施工，首要的任務(wù)就是做好監(jiān)測(cè)工作，它可為信息化施工提供重要依據(jù)?？梢姡_展復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站深基坑施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究對(duì)指導(dǎo)施工意義重大，合理的監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)。本文結(jié)合北京地鐵奧運(yùn)支線森林公園車站南站深基坑具體情況完成了其監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)研究。地鐵車站基坑工程中監(jiān)測(cè)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

4、設(shè)概況工程建設(shè)概況 工程圍護(hù)概況工程圍護(hù)概況w2.2 2.2 工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)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(shè)概況工程建設(shè)概況場(chǎng)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(wú)障礙物。 車站為地下二層三跨島式站臺(tái)，主體結(jié)構(gòu)呈南北走向。 主體結(jié)構(gòu)南北長(zhǎng)179.40m，其中南段長(zhǎng)約57.60m，寬33.00m(即本文提到的森林公園南站)；中間段長(zhǎng)為57.40m，寬為23.10m；北段長(zhǎng)約65.40m，寬42.70m。森林公園站基坑平面示意圖工程圍護(hù)概況工程圍護(hù)概況w森林公園南站基坑開挖采用二級(jí)放坡，土釘墻和噴射混凝土支護(hù)，第三

5、級(jí)為垂直開挖，采用鉆孔灌注樁和鋼支撐的防護(hù)形式,樁間土的支護(hù)形式采用土工格柵和噴射混凝土。在冠梁上架設(shè)第一道鋼支撐，開挖基坑至第二道鋼支撐中心標(biāo)高下0.5m處，架設(shè)鋼圍檁及第二道鋼支撐。2.22.2工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件巖土概況巖土概況w 本工程場(chǎng)地位于永定河沖洪積扇的北部邊緣地帶，由于人類活動(dòng)原始地貌形態(tài)已人為改觀，地勢(shì)較平坦。開挖層主要由：人工堆積層和第四紀(jì)沖洪積層構(gòu)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(jì)沖洪積層主要由粉土、粉質(zhì)粘土、粘土、粉細(xì)砂、卵石、中粗砂等土層構(gòu)成，為中高壓縮性土層?；映至游挥冢悍弁?、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂土層上。水文概況水文概況w場(chǎng)地地下水埋深3.5

6、0m-36.90m，場(chǎng)地含水層大致可劃分為四層：第一層，粉土層及粉細(xì)砂層的上層滯水；第二層，粉質(zhì)粘土層、粉土及粉細(xì)砂層的潛水層；第三層，粉土層、細(xì)中砂層、卵石層、中粗砂層和粉細(xì)砂層的承壓水層；第四層，細(xì)中砂層和粉細(xì)砂層承壓水層。在開挖基坑時(shí)，主要受第一、第二層含水層影響。3 3 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)w3.13.1監(jiān)測(cè)任務(wù)監(jiān)測(cè)任務(wù)w3.23.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制標(biāo)準(zhǔn)w3.33.3監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)方法w3.4 3.4 監(jiān)測(cè)信息反饋程序監(jiān)測(cè)信息反饋程序3.13.1監(jiān)測(cè)任務(wù)監(jiān)測(cè)任務(wù)w深基坑工程中，為達(dá)到施工安全、穩(wěn)步推進(jìn)的目的，除了采用更為安全、詳盡的設(shè)計(jì)、預(yù)估及更先進(jìn)的施工方法之外，另

7、一個(gè)必不可少的工作就是要進(jìn)行嚴(yán)密的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)測(cè)量得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將信息反饋到施工中，與工程安全標(biāo)準(zhǔn)及允許變形對(duì)比得出分析結(jié)果，為驗(yàn)證、修改施工方案提供可靠依據(jù)，最終達(dá)到使工程安全、穩(wěn)步推進(jìn)的目的。這就是監(jiān)測(cè)工作的根本任務(wù)。3 32 2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及控制標(biāo)準(zhǔn)w3.2.13.2.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)項(xiàng)目w3.2.23.2.2監(jiān)測(cè)控制表監(jiān)測(cè)控制表3.2.13.2.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)項(xiàng)目序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)目的1基坑水位水位管掌握基坑開挖過(guò)程中水位變化情況2圍護(hù)樁水平位移經(jīng)緯儀掌握開挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形情況3樁體變形（側(cè)向位移）cx系列測(cè)斜儀掌握基坑開挖過(guò)程中，樁墻深層撓曲情

8、況4樁內(nèi)鋼筋應(yīng)力鋼弦式鋼筋應(yīng)力計(jì)掌握隨著工期的延續(xù)，鋼筋軸力變化情況5鋼支撐軸力支撐軸力計(jì)掌握開挖過(guò)程中隨著深度的變化，鋼支撐的受力情況6邊坡土體頂部水平位移高精度經(jīng)緯儀掌握結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，外側(cè)土體移動(dòng)情況7基坑內(nèi)外觀察現(xiàn)場(chǎng)人工觀測(cè)掌握開挖過(guò)程中土體頂部及樁體頂部的水平位移及其影響表表2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制表監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制表項(xiàng)目基坑水位樁頂水平位移樁體變形樁內(nèi)鋼筋應(yīng)力鋼支撐軸力地表沉降監(jiān)控極限值1000mm0.8設(shè)計(jì)軸力/實(shí)測(cè)軸力0.860mm預(yù)警值 報(bào)警值： 80%的監(jiān)控極限值3.3監(jiān)測(cè)實(shí)施監(jiān)測(cè)實(shí)施w具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程包括： 1）儀器選擇 2）測(cè)點(diǎn)布置 3）測(cè)試方法 4）數(shù)據(jù)處理 3.3.1樁體變

9、形監(jiān)測(cè)樁體變形監(jiān)測(cè)1）儀器設(shè)備采用cx系列鉆孔測(cè)斜儀。(如下圖) 圖2所示為測(cè)斜儀量測(cè)的原理圖，圖中探頭下滑動(dòng)輪作用點(diǎn)相對(duì)于上滑動(dòng)輪作用點(diǎn)的水平偏差可以通過(guò)儀器測(cè)得的傾角計(jì)算得到，計(jì)算公式(1)：w (1)w式中：w 第i量測(cè)段的相對(duì)水平偏w 差增量值； w 第i量測(cè)段的垂直長(zhǎng)度，w 取為1m；w 第i量測(cè)段的相對(duì)傾角w 增量值。 (2)siniiliil圖圖2 測(cè)斜儀量測(cè)原理圖測(cè)斜儀量測(cè)原理圖iniilsin102）測(cè)點(diǎn)布置w樁墻測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般布置在維護(hù)結(jié)構(gòu)的各邊跨跨中，對(duì)于較短的邊線也可不布設(shè)，而對(duì)于較大的邊線可增至23個(gè)。據(jù)此，在森林公園南站各長(zhǎng)邊選定3個(gè)護(hù)坡樁作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，各短邊選定1

10、個(gè)護(hù)坡樁作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，共8個(gè)測(cè)點(diǎn)（見圖3），以了解基坑不同側(cè)壁的側(cè)向變形情況。圖圖3 樁墻測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖樁墻測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖3）導(dǎo)管埋設(shè)w在測(cè)管位置所對(duì)應(yīng)護(hù)坡樁鋼筋籠吊裝前，將導(dǎo)管固定在該鋼筋籠上，導(dǎo)管底部與鋼筋底部齊平，頂部高出地面40cm。導(dǎo)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(dǎo)管與護(hù)坡樁樁體共同變形。 測(cè)斜管綁扎測(cè)斜管綁扎測(cè)斜管位置圖測(cè)斜管位置圖 4）測(cè)試方法w在護(hù)坡樁帽梁施工完成后，土方開挖前，將測(cè)斜探頭放入導(dǎo)管，每1.0m作為一個(gè)采樣點(diǎn)，采集導(dǎo)管各點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)，并根據(jù)施工進(jìn)度，對(duì)各點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行采集。測(cè)量時(shí)，將滾輪卡在導(dǎo)槽上，緩慢下至孔底，測(cè)量自孔底開始，自

11、下而上沿導(dǎo)槽全長(zhǎng)每隔1.0m測(cè)讀一次，每次測(cè)量時(shí)，應(yīng)將測(cè)頭穩(wěn)定在某一位置上。測(cè)量完畢后，將測(cè)頭旋轉(zhuǎn)插入同一對(duì)導(dǎo)槽，按以上方法重復(fù)測(cè)量。兩次測(cè)量的各測(cè)點(diǎn)應(yīng)在同一位置上，此時(shí)各測(cè)點(diǎn)的兩個(gè)讀數(shù)應(yīng)是數(shù)值接近、符號(hào)相反。如果測(cè)量數(shù)據(jù)有較大差異，應(yīng)及時(shí)復(fù)測(cè)。監(jiān)測(cè)從基坑開挖到主體結(jié)構(gòu)施工到0.0標(biāo)高的全過(guò)程；監(jiān)測(cè)頻率：每天一次。3.3.2 護(hù)坡樁樁身內(nèi)力監(jiān)測(cè)護(hù)坡樁樁身內(nèi)力監(jiān)測(cè)1）儀器設(shè)備 采用jxg-1型鋼弦式鋼筋應(yīng)力傳感器，ss- ii型頻率計(jì)數(shù)器。 鋼弦式鋼筋應(yīng)力傳感器鋼弦式鋼筋應(yīng)力傳感器 ss-ii型頻率計(jì)數(shù)器型頻率計(jì)數(shù)器 2）測(cè)點(diǎn)布置 一般布置在維護(hù)結(jié)構(gòu)的各邊跨跨中，對(duì)于較短的邊線也可不布設(shè)，而對(duì)于

12、較大的邊線可增至23個(gè)。森林公園站布置8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)6個(gè)鋼筋計(jì)，共48個(gè)鋼筋計(jì)（測(cè)點(diǎn)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(duì)鋼筋應(yīng)力計(jì)，分兩排，一排在基坑臨空面一側(cè)，另一排在樁后土體一側(cè)。鋼筋計(jì)連接桿與鋼筋籠鋼筋應(yīng)進(jìn)行綁焊，綁條鋼筋直徑為16或18，長(zhǎng)20cm，采用雙面焊，要求焊縫必須飽滿，焊條強(qiáng)度應(yīng)接近連接桿與鋼筋籠主筋強(qiáng)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(jì)必須同心。w在安裝前，采集鋼筋計(jì)初始值。樁體混凝土澆注后但未達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采集鋼筋計(jì)變化值。樁體混凝土達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度后再次采集鋼筋計(jì)讀數(shù)值，作為樁體應(yīng)力初值的計(jì)算依據(jù)。根

13、據(jù)施工進(jìn)度，定期采集鋼筋計(jì)數(shù)值，以便了解護(hù)坡樁樁體內(nèi)的應(yīng)力變化。監(jiān)測(cè)頻率：基坑開挖全過(guò)程監(jiān)測(cè)，每天一次。 4）測(cè)試方法）測(cè)試方法5）數(shù)據(jù)處理w每次測(cè)量數(shù)據(jù)得到鋼筋應(yīng)力值，并匯總成護(hù)坡樁鋼筋應(yīng)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(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置時(shí)，首先應(yīng)該選擇一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇可通過(guò)國(guó)家或地區(qū)控制坐標(biāo)進(jìn)行放樣。一般通過(guò)選擇兩個(gè)控制點(diǎn)，通過(guò)三角放樣方法確定三個(gè)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)（以防止監(jiān)測(cè)過(guò)程中基準(zhǔn)點(diǎn)失效）。基準(zhǔn)點(diǎn)一般應(yīng)選在距離基坑大約3 5倍的基坑深度。1 1）監(jiān)測(cè)儀器）監(jiān)測(cè)儀器 2）測(cè)點(diǎn)布置w在邊坡土體頂部（或樁頂部）每隔15m

14、選定一個(gè)測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)坐標(biāo)點(diǎn)，待混凝土凝固后可與土坡（或樁頂）共同變形。3）測(cè)定方法 w采用平面導(dǎo)線測(cè)量，以基點(diǎn)1為坐標(biāo)原點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量距離與方位角，求出各點(diǎn)位的坐標(biāo)，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(biāo)點(diǎn)初始值，開挖全過(guò)程監(jiān)測(cè)，每?jī)商煊^測(cè)一次 ?；?點(diǎn) 1測(cè) 點(diǎn) 1變 位 后 的 測(cè) 點(diǎn) 1測(cè) 點(diǎn) 3測(cè) 點(diǎn) 2基 點(diǎn) 2變 位 后 的 測(cè) 點(diǎn) 3變 位 后 的 測(cè) 點(diǎn)2基 點(diǎn) 3圖4 圍護(hù)樁頂水平位移測(cè)試 點(diǎn)布置方法與量測(cè)示意圖4）數(shù)據(jù)處理w由每次測(cè)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(cè)井監(jiān)測(cè)，觀測(cè)井布置在基坑四角和長(zhǎng)短邊

15、中點(diǎn)。設(shè)井時(shí)，先在土體內(nèi)鉆孔至設(shè)計(jì)深度，然后將帶有進(jìn)水孔的水位管放入孔中，于管外回填中粗砂至進(jìn)水段上方30cm，再在管外用粘土回填至地面高度。管口設(shè)必要的保護(hù)裝置。監(jiān)測(cè)頻率：從開挖至抵達(dá)基坑底，每三天觀測(cè)一次。 3.3.5鋼支撐軸力鋼支撐軸力 1）儀器設(shè)備）儀器設(shè)備 采用鋼弦式軸力計(jì) （如圖） 鋼弦式軸力計(jì)鋼弦式軸力計(jì) 2）測(cè)點(diǎn)布置在森林公園站基坑的兩道鋼支撐上布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置如圖 第一層鋼支撐監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置 第二層鋼支撐監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置 3）傳感器安裝w在鋼支撐的一端安裝鋼弦式軸力計(jì)監(jiān)測(cè)支撐軸力，在監(jiān)測(cè)斷面處每道支撐各安裝一個(gè)，軸力計(jì)安裝在鋼支撐管與圍護(hù)墻間（軸力計(jì)安裝見下圖）。軸力計(jì)的量程需要滿

16、足設(shè)計(jì)軸力的要求。在需要埋設(shè)軸力計(jì)的鋼支撐架設(shè)前，將軸力計(jì)焊接在支撐的非 加力端的中心，在軸 力計(jì)與鋼圍檁、鋼支 撐之間要墊設(shè)鋼板， 以免軸力過(guò)大使圍檁 變形，導(dǎo)致支撐失去 作用。4）測(cè)試方法 w支撐加力后，即可進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻率為：從設(shè)置鋼支撐到拆除，每天觀測(cè)一次。3.4 3.4 監(jiān)測(cè)信息反饋程序 w完整的信息反饋系統(tǒng)對(duì)于保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理有效利用，為施工方案的調(diào)整提供可靠依據(jù)具有重要意義。具體監(jiān)測(cè)信息反饋流程如下圖所示： 施工施工采取技術(shù)措施采取技術(shù)措施施工監(jiān)測(cè)施工監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)變形量預(yù)測(cè)變形量反饋分析反饋分析與基準(zhǔn)值比較與基準(zhǔn)值比較調(diào)整施工參數(shù)調(diào)整施工參數(shù)是否安全是否安全是是否否監(jiān)測(cè)信息反饋流程圖監(jiān)測(cè)信息反饋流程圖4 4 結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ) w復(fù)雜環(huán)境下城市地鐵車站深基坑施工監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)研究是一項(xiàng)非常重