地铁工程深基坑施工监测技术应用

地铁工程深基坑施工监测技术应用

2010年第5期

铁道建筑

RailwayEngineering53 文章编号:1003—1995(2010)05—0053—03

地铁工程深基坑施工监测技术应用

李瑞杰

(中铁二十局集团第四工程有限公司,山东青岛266061) 摘要:以地铁深基坑工

程为例,首先分析了深基坑的变形机理及影响因素,进而全

面深入地阐明了地铁

深基坑工程的监测技术及实际应用效果,同时还预测了此项监测技术的发展前景.

关键词:地铁工程深基坑监测技术应用

中图分类号:U455.45;U2314文献标识码:B

1工程概况

地铁二号线大学站位于中山路与中华街交叉口, 地处中山路上,基坑为地下两层,宽度不一,其中车站西段(A区)宽36I/1,长54m;东段(C区)宽3O.85m, 长43m;中段(B区)宽2t.1m,长85m;车站全长

182.90m.工程所在区域地质构造简单,未见断层;但地层复杂,厚度变化比较大,地面呈东低西高之势.地下水主要为地表潜水和基岩裂隙水两大类;而地表潜水主要赋存于第四系人工填土和冲,残积层中的粉细砂,粉土,粉质黏土的孔隙中,站区岩石富水性差,基岩裂隙水贫乏,地下水位为1.6,2.5ITI,主要补给为大气降水和生产用水.本车站采用明挖顺筑法施工,基坑支护主要采用人工挖孔桩加预应力锚杆支护形式, 另外在基坑四角及变截面处安设四道+600mm,壁厚

12mm的钢管内支撑.

2基坑变形机理

2.1基坑周围地层移动

1)坑底土体隆起

坑底隆起是垂直方向卸荷而改变坑底土体原始应力状态的反应.在开挖深度不大时,坑底土体在卸荷后发生垂直的弹性隆起;随着开挖深度的增加,基坑内外的土面高差不断增大,当开挖到一定深度时,基坑内外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用,就会使维护墙外侧土体产生向基坑内移动,使基坑坑底收稿日期:2009-1124;修回日期:2010~2—18 作者简介:李瑞杰(1979一),男,山西襄汾人,工程师,硕士. 产生向上的塑性隆起,同时在基坑周围产生较大的塑性区,并引起地面沉降.

2)围护墙位移

围护墙墙体变形是由水平方向改变基坑外雕土体的原始应力状态而引起的地层移动.事实上基坑开挖从一开始,围护墙便开始受力变形了.由于总是开挖在前支撑在后,所以围护墙在开挖过程巾安装每道支撑前已经发生了一定的先期变形.实践证明,挖到设计坑底高程时,墙体最大位移发生在坑底面下l,2nl 处.围护墙位移使墙体主动压力区和被动压力区的土体发生位移,从而产生塑性区及坑底局部塑性区.j. 墙体变形不仅使墙外侧发生地层损失而引起地面沉降,而且使墙外侧的塑性区扩大,从而增加了墒外土体向坑内的位移和相应的坑内隆起.

2.2周围地层移动的相关因素

1)支护结构系统的特征

墙体的刚度,支撑水平与垂直向的间距,墒体厚度

及插入深度,支撑预应力的大小及施加的及时程度,安装支撑的施工方法和质量等这些支护结构系统的特征参数都是影响地层位移的重要因素.

2)基坑开挖的分段,土坡坡度及开挖程序

长条形深基坑按限定长度分段开挖时,可利用基坑的空间作用,以提高基坑隆起的安全系数,减少周围地层的移动.

3)基坑内土体性能的改善

在基坑内外进行地基加固以提高土的强度和刚性,对治理基坑周围地层位移问题无疑是一个很好的方法.

4)开挖施工周期和基坑暴露时间的影响. 5)水,地面超载,振动荷载及围护墙接缝不良的影响.

54铁道建筑

3地铁深基坑工程监测

3.1支护结构的监测

1)支护结构桩顶位移监测

针对地铁二号线大学站深基坑支护方式,其挖孔桩顶的位移用经纬仪和全站仪进行监测.监测原理是应用水平角全圆方向观测法,测出各点的水平角度,然后计算出各点的水平位移.由于本车站所在区域地层复杂,厚度变化较大,所以在现场建立永久性测站,不动基准点设在便于观测且不受施工影响的场地内,基准点做成深埋式;基坑开挖期间,每隔2d监测一

次,当位移速率达到8mm/d时,每天监测2次. 2)支护结构倾斜监测

地铁大学站_更护结构沿基坑深度方向的倾斜用测

斜仪监测.具体方法是在挖孔桩身中埋设测斜管,测斜管底部插入桩底以下,使用测斜仪由底到顶逐段测量管的斜率,从而得到整个挖孔桩身的水平位移曲线. 基坑开挖期间,每隔3d监测一次,位移速率较大且呈增长趋势时,监测频率加密到了1次/d. 3)支护结构应力监测

本地铁车站基坑支护结构应力监测采用钢弦式钢筋计,其优点是测试方便简单,抗干扰能力强,性能稳定等.钢筋计比较合理的安装位置是根据支护设计弯矩包络图确定的,布置间距为2.5m;钢筋计焊接采用对接焊且符合钢筋焊接规范,在焊接

过程中采用流水冷却的方法.特别注意,在焊接钢筋计和吊装钢筋笼时,应避免造成钢筋计较大的初始应力,以免给监测带来不利的影响.

4)支撑结构应力监测

地铁车站在基坑四角及变截面处安设四道~b600 mm壁厚12mm的钢管内支撑,在施加预应力前,将钢筋应力计焊接在钢管外壁.在基坑开挖期间,每隔3d 监测一次,支护结构变形速率较大时,每隔2d监测一次.

5)预应力锚杆锚固力监测

人工挖孔桩加预应力锚杆为某市地铁基坑的主要支护方式,这类锚杆采用的是多束钢绞线.为了保证锚杆张拉达到设计的预应力值,必须进行超张拉,通过在锚头位置安放锚固力传感器,用钢弦式测力计测定锚杆锁定时的锚固力及开挖过程中的锚固力变化,从而确定锚杆是否处于正常的工作状态及是否达到了极限破坏状态.

6)土及土体孔隙水压力测试

挖孔桩桩侧土压力采用沿挡土桩侧壁土体中埋设的土压力传感器进行测试;而土体孔隙水压力则采用振弦式孔隙水压力计测试,用数字式钢弦频率接收仪测读数据.

3.2周边环境的监测

1)邻近建筑物的沉降观测

在地铁深基坑开挖过程中,为了掌握邻近建筑物的沉降情况,应进行沉降观测.在大学站邻近的高层建筑的首层柱上设置测点,在开挖影响范围外的几个小型建