某地鐵車站基坑施工信息反饋與施工控制

1、某地鐵車站基坑施工信息反饋與施工控制        摘要詳細(xì)闡述了上海地鐵黃興綠地站基坑和結(jié)構(gòu)、環(huán)境的安全監(jiān)測過程、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn);了地鐵車站施工中安全監(jiān)測的必要性,及其對(duì)施工安全、方案選定、施工設(shè)計(jì)等的重要性。關(guān)鍵詞地鐵車站安全監(jiān)控信息反饋時(shí)空效應(yīng)支撐1 工程概況西側(cè)是黃興綠地公園,東側(cè)為住宅和廠房車站全長1. 1 簡介242m 。主體為淺埋地下一層(局部一層半) 側(cè)式站臺(tái)站,內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆單柱框架結(jié)構(gòu)。采用明挖上海市軌道楊浦線(M8 線) 黃興綠地站工順筑法分段施工。平面布置見圖1 。程位于佳木斯路與國順東路之間的

2、營口路上。車站  圖1 黃興綠地站平面圖車站基本由南北端頭井、標(biāo)準(zhǔn)段、東西兩個(gè)出入口和南北風(fēng)井組成。1. 2 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及周圍環(huán)境條件車站場地深度為30. 60m 以上的地基土主要為上海地區(qū)吳凇江故道地層沉積組合,車站底板位于第 層淤泥質(zhì)土中,下臥層第1 層粘性土。各土層自上而下依次為: 1雜填土; 1 褐黃色粉質(zhì)粘土; 3 -1 灰色粘質(zhì)粉土; 3 -2 灰色砂質(zhì)粉土; 灰色淤泥質(zhì)粘土; 1 灰色粘土; 暗綠色粉質(zhì)粘土。車站范圍內(nèi)潛水主要賦存于第2 層砂質(zhì)粉土中,承壓水埋藏于砂質(zhì)粉土中?；娱_挖范圍內(nèi)第2 層土為粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土,較松散,具有較強(qiáng)滲透性。在地下水

3、的作用下易產(chǎn)生流砂、管涌現(xiàn)象; 第 層淤泥質(zhì)粘土(局部) 屬低滲透性、高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度、高靈敏軟土,具明顯的觸變和流變特性。車站的西側(cè)是黃興綠地公園,人流較為集中。東側(cè)為商住房、破舊廠房及工地。商住房為6 層,距離車站8m12m 。沿車站縱軸方向還有一定數(shù)量的市政地下管線。2 監(jiān)測的目的、方案和設(shè)備2. 1 監(jiān)測的目的      監(jiān)測總體目的是圍繞工程施工建立起高效的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),要求系統(tǒng)內(nèi)外部各部分之間保持高度協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,及時(shí)獲取準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)資料,確保工程本身及周邊環(huán)境的安全。2. 2 監(jiān)測工作的內(nèi)容和項(xiàng)目 基坑及結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

4、 環(huán)境安全(施工對(duì)鄰近建筑物、地下管線的影響) 。b. 監(jiān)測項(xiàng)目a. 主要內(nèi)容 圍護(hù)體(內(nèi)部) 水平位移監(jiān)測(測斜); 圍護(hù)墻頂部水平位移監(jiān)測; 圍護(hù)墻頂部垂直位移(沉降) 監(jiān)測; 支撐軸力監(jiān)測; 地下水位監(jiān)測; 基坑周圍地表沉降監(jiān)測; 周圍建筑物沉降監(jiān)測。 立柱隆沉監(jiān)測。2. 3 觀測頻率及報(bào)警值現(xiàn)場監(jiān)測的時(shí)間間隔按下表執(zhí)行;當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警范圍,或若遇到特殊情況,如暴雨、臺(tái)風(fēng)或大潮汛等惡劣天氣以及其它意外工程事件,適當(dāng)加密觀測、直至24 小時(shí)不間斷的跟蹤監(jiān)測。表1 現(xiàn)場監(jiān)測時(shí)間間隔表1         報(bào)警值

5、即監(jiān)測的數(shù)值達(dá)將產(chǎn)生不可接受的負(fù)面影響時(shí)的值。報(bào)警值執(zhí)行“上海地鐵基坑工程施工規(guī)程(SZ -08 -2000) ”的規(guī)定,即具體為“ 圍護(hù)體最大位移端頭井40. 7mm , 標(biāo)準(zhǔn)段36. 8mm , 地面最大沉降端頭井27. 1mm , 標(biāo)準(zhǔn)段24. 5mm ?！?其它報(bào)警值研究后決定采取: 墻頂位移 20mm , 墻體最大位移40mm , 地面最大沉降量 20mm , 變化速率3mm/ d 。3 監(jiān)測成果分析3. 1 施工第一階段在開挖之前,基坑內(nèi)進(jìn)行了降水,利用地下水位降低后的土體固結(jié)來提高基坑被動(dòng)區(qū)土地強(qiáng)度,但是,北區(qū)施工場地外一房屋前后地表出現(xiàn)了明顯地表裂縫,可能原因是,地下墻沒能形成

6、封閉的隔水帷幕,出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象,再有,坑內(nèi)降水出現(xiàn)了坑內(nèi)外水頭差后,坑內(nèi)的擋墻土壓力小于外側(cè)壓力,由此引發(fā)坑內(nèi)土體的側(cè)向固結(jié),表現(xiàn)為擋墻向坑內(nèi)移動(dòng)和坑外沉降,加上降水時(shí)間比較長,坑外建筑物超載大的緣故。隨基坑內(nèi)土體的減少,產(chǎn)生坑內(nèi)外土壓力的不平衡,該變化在地下連續(xù)墻的水平位移監(jiān)測中得到明顯體現(xiàn),現(xiàn)列舉位于標(biāo)準(zhǔn)段與端頭井相交處東側(cè)的DW2 孔加以分析。      因坑內(nèi)土體的減少,原內(nèi)外平衡的土壓力被破壞,坑外土壓力大于坑內(nèi)土壓力,故,壓力大的坑外土體必然向壓力較小的坑內(nèi)擠壓,這個(gè)擠壓過程由坑外土體通過將壓力作用于連續(xù)墻上,使連續(xù)墻變形來實(shí)現(xiàn)。開

7、始變形量比較小,隨著基坑開挖深入, 坑外土壓力差繼續(xù)增加,連續(xù)墻變形量隨之增大,最大變形部位也隨之下移。至第一階段施工結(jié)束,基坑四周墻體變形明顯,而且都符合上海地區(qū)軟土最大變形位于開挖面以下數(shù)米這一變化特征。在所有墻體變形中,唯DW2 孔處累計(jì)變形最大,為-72. 37mm 。原因在于該孔所處位置的特殊性:它位于標(biāo)準(zhǔn)段與端頭井的交接處,端頭井中挖土放坡必須通過此處;再者,由于采用液壓挖掘機(jī)水平挖掘、吊車垂直運(yùn)輸?shù)姆椒?在實(shí)際施工過程中,DW2 測斜孔旁邊約8m 處有一寬20m 、高24m 、長約60m 的平行于基坑方向的6 層、4 層建筑物,尤其是當(dāng)挖土挖到4m -6m 深時(shí),DW2 處墻體水

8、平位移變形較大, 日變化速率> 3mm/ d , 累計(jì)為32. 65mm , 房屋靠近基坑的一邊也出現(xiàn)了沉降速率過大的信息,地表出現(xiàn)了裂縫(1cm 寬) 。主要原因可能是:一、臨近建筑物的基礎(chǔ)比較淺,只有2m 左右,隨著基坑內(nèi)挖土深度的增加,2m 以下的墻體會(huì)不同程度的受到建筑物靜荷載的影響;二、挖土深度到第三道支撐時(shí),由于施工等原因,第三道支撐沒能及時(shí)撐上,無支撐暴露時(shí)間超過了施工參數(shù)(24 小時(shí)),每步開挖寬度過大,以致該部分連續(xù)墻在過長時(shí)間內(nèi)承受較大的外側(cè)土壓力,產(chǎn)生了不應(yīng)有的變形。隨后,施工方按監(jiān)測反饋信息,優(yōu)化施工參數(shù)的同時(shí),精心實(shí)施了以下措施,針對(duì)此種不利局勢,隨即在建筑物和

9、基坑之間進(jìn)行了坑周補(bǔ)償注漿。由于采取合理的監(jiān)控措施和有效的控制措施,并結(jié)合量測精心施工,到基坑施工完成,位移和沉降得以合理控制。3. 2 施工第二、三階段      此階段,由于合理控制了施工步序和參數(shù),周圍又沒有建筑物,施工條件比較理想,施工進(jìn)展比較順利。所有一切在監(jiān)控范圍之內(nèi)。4 結(jié)束語本工程施工全過程中,施工單位及時(shí)掌握監(jiān)測信息,并將信息反饋用以指導(dǎo)施工,及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)和施工工藝(比如第一階段坑周補(bǔ)償注漿施工工藝的采用),協(xié)調(diào)減少了基坑和周圍環(huán)境的相互影響,保障了結(jié)構(gòu)本身和周圍環(huán)境的安全。通過本工程的監(jiān)測,我們認(rèn)為: 支撐是基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,支撐與豎向圍護(hù)構(gòu)件共同為基坑施工提供一個(gè)可靠的結(jié)構(gòu)空間。在本例工程中,曾因支撐剛度不夠,造成支撐軸力和墻體變形超標(biāo),雖僅是局部現(xiàn)象,但亦應(yīng)引起警惕并加以充分重視。 施工過程中,必要時(shí),要調(diào)整施工步序和參數(shù),采取一些可靠的方法來控制保護(hù)對(duì)象,有利于減少基坑變形和四周地面沉降,從而既能保證周邊環(huán)境的安全,也能保證基坑內(nèi)施工的安全。 在施工開挖過程中,“ 時(shí)空效應(yīng)”十分顯著(比如第一階段中有先挖后撐現(xiàn)象,造成墻體不必要變形的增大) 。因此任何違背“ 時(shí)空效應(yīng)”規(guī)律的做法都應(yīng)避免。 1 上海市工