论文部分内容阅读
伍家赞
广州地铁设计研究院有限公司 广东广州 510010
摘要：本文主要针对地铁车站基坑施工的变形监测及控制措施展开了分析，通过结合具体的工程实例，对监测项目及变形分析作了详细的阐述，并给出了相应的控制措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：地铁车站；变形监测；控制措施
1 概述
随着我国城市轨道交通的不断建设发展，地铁基坑的施工也得到了相应的重视。而由于各种因素的影响，地铁基坑存在着变形的问题，因此，对基坑施工进行变形监测尤为重要。我们不仅要做好变形监测的工作，还需要及时采取措施控制好基坑变形的问题。基于此，本文就地铁车站基坑施工的变形监测及控制措施进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
2 工程及地质概况
某地铁明挖段兼盾构始发井起点里程GDK38+359.000，终点里程GDK38+505.000，总长度146m，基坑分为南北两个基坑，深度约为19.6～21.7m，对称布置。围护结构采用800mm厚地下连续墙及直径1000mm钻孔灌注桩，设四道支撑，加一道倒撑，其中第一道支撑为1200mm×800mm的钢筋混凝土支撑，第二、三、四道及倒撑为直径Φ600，t=16的钢管支撑。结构采用双层单跨结构。
车站范围内上覆第四系全新统人工堆积层、第四系冲积层、第四系残积层，下伏基岩为下古生界混合片麻岩。主要地层情况由上至下依次为：素填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粉质粘土、细砂、中砂、砾砂、粉质粘土、混合片麻岩。地下水主要补给来源为大气降水，地下水位常年埋深1.5～5.0m，具体岩土物理力学指标設计参数见表1。
表1 岩土物理力学指标设计值
3 监测项目
（1）围护结构桩顶水平及竖向位移。测点布设：本工程桩顶水平位移及竖向位移共用同一监测点，各测点纵向间距约为15m，共布置46个位移观测点，水平位移点编号为SPi（i=1-46），沉降点编号为SXi（i=1-46）。
（2）围护结构深层水平位移。测点布设：在基坑开挖区范围围护结构内共埋设58根测斜管，各测点纵向间距约为10～15m，编号为CXi（i=1-58）。
（3）周边地表沉降。测点布设：在基坑周围距离坑边3、6、11、16m处布设沉降观测点，纵向间距为30m左右。初步设计74个沉降点，编号为DBi-j（i=1-30，表示测点位置；j=1-4表示测点编号）。
（4）基坑外地下水位。测点布设：基坑范围沿围护结构外侧共布设26个水位观测孔，编号为SW01-SW26，间距为30m，水位孔深延伸到坑底以下1～3m。
（5）支撑轴力。测点布设：根据设计文件要求，在基坑典型断面处，埋设钢筋应力计或者轴力计监测支撑轴力，每道支撑设3对钢筋应力计，分别设于支撑左右两侧；或者1个轴力计安装于钢支撑端部，工程范围内共设24个观测断面，测点编号分别为ZLi-*（i代表监测断面，i=1-24，*代表断面上的测点，数值1-4）。各类测点布置见图1。
图1 基坑监测剖面图
（6）明挖基坑监测要求。
基坑开挖过程中应根据监测数据进行信息化施工，及时对开挖方案进行调整；基坑监测以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主，以现场目测为辅；各监测项目在基坑施工影响前应测得稳定的初始值，且不应少于三次；测点及测量设备埋设应符合要求；基坑开挖期间监测频率如表2所示。
表2 基坑开挖期间监测频率
4 变形分析
⑴ 监测数据分析
从2013年12月的监测结果来看，各项监测数据分析如下：
围护结构桩顶水平及竖向位移中，水平位移变化最大的是SP15，向坑内位移0.8mm，变化速率为0.032mm/d，测点SP04的累计变化最大，向坑内位移6.8mm。本月水平位移日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值均小于设计报警值基坑开挖深度的0.2%（44mm）。本月竖向位移变化最大的是SX08，下沉7.9mm，变化速率为0.28mm/d，测点SX15的累计变化最大，下沉13.8mm。本月竖向位移日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值均小于设计报警值基坑开挖深度的0.2%（44mm）。
围护结构深层水平位移中，测斜变化最大的是CX37-11，向坑外位移14.8mm，变化速率为0.42mm/d；测点CX40-11变化最大，向坑内位移57.2mm，本月测斜日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值大于设计报警值基坑开挖深度的0.2%（44mm）。
周边地表沉降变化最大的是DB06-1，下沉11.9mm，变化速率为0.43mm/d，测点DB20-3累计变化最大，下沉36.1mm。地表日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值DB20-3大于设计报警值20mm。
基坑外地下水位变化最大的是SW06，下降0.686m，变化速率为0.274m/d，测点SW25累计变化最大，下沉4.203m，地下水位累计变化值均小于设计报警值8m。
混凝土支撑钢筋应力变化最大的是ZL08-1，变化值为8.4MPa压应力，变化速率为0.30MPa/d，测点ZL08-1累计变化最大，变化值为25.6MPa压应力，混凝土支撑钢筋应力累计变化值均小于设计报警值248MPa。
从上述分析可以看出部分侧移变形、周边地表沉降监测值超过了警戒值，地下工程的施工引起侧移变形、地表沉降是多方面的，各种因素之间也是相互影响的，施工中各种影响因素的相互叠加和因素之间的相互影响加剧了侧移变形和地表沉降等。造成了监测值出现超过警戒值的现象。
⑵影响变形因素分析：
地下水位常年埋深1.5～5.0m，基坑开挖深度19.6～21.7m，水位下降达14.6～20.2m。在基坑开挖的如此短时间中水位下降如此之大，土层在排水固结的过程中地面沉降过大。
第四系全新统冲积层有4.5～20.4m的砂层，稍密且级配较差。基坑降水使地下水位下降，细颗粒物被带走，孔隙逐渐增大，在密实的过程中沉降侧移的超过允许范围。
在施工过程中未按技术要求的施工方法和施工工序也是造成变形过大的一个重要因素，如机械振动、开挖和降水等。
5 变形控制措施
基坑工程周边环境复杂，施工时必须采取必要的技术措施及应急方案方能在既保证正常、顺利施工外，还能确保其周边管线及建筑物的安全。地下水位埋藏较浅，含砂层较厚等因素，使得连续墙向基坑内侧发生较
广州地铁设计研究院有限公司 广东广州 510010
摘要：本文主要针对地铁车站基坑施工的变形监测及控制措施展开了分析，通过结合具体的工程实例，对监测项目及变形分析作了详细的阐述，并给出了相应的控制措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：地铁车站；变形监测；控制措施
1 概述
随着我国城市轨道交通的不断建设发展，地铁基坑的施工也得到了相应的重视。而由于各种因素的影响，地铁基坑存在着变形的问题，因此，对基坑施工进行变形监测尤为重要。我们不仅要做好变形监测的工作，还需要及时采取措施控制好基坑变形的问题。基于此，本文就地铁车站基坑施工的变形监测及控制措施进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
2 工程及地质概况
某地铁明挖段兼盾构始发井起点里程GDK38+359.000，终点里程GDK38+505.000，总长度146m，基坑分为南北两个基坑，深度约为19.6～21.7m，对称布置。围护结构采用800mm厚地下连续墙及直径1000mm钻孔灌注桩，设四道支撑，加一道倒撑，其中第一道支撑为1200mm×800mm的钢筋混凝土支撑，第二、三、四道及倒撑为直径Φ600，t=16的钢管支撑。结构采用双层单跨结构。
车站范围内上覆第四系全新统人工堆积层、第四系冲积层、第四系残积层，下伏基岩为下古生界混合片麻岩。主要地层情况由上至下依次为：素填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粉质粘土、细砂、中砂、砾砂、粉质粘土、混合片麻岩。地下水主要补给来源为大气降水，地下水位常年埋深1.5～5.0m，具体岩土物理力学指标設计参数见表1。
表1 岩土物理力学指标设计值
3 监测项目
（1）围护结构桩顶水平及竖向位移。测点布设：本工程桩顶水平位移及竖向位移共用同一监测点，各测点纵向间距约为15m，共布置46个位移观测点，水平位移点编号为SPi（i=1-46），沉降点编号为SXi（i=1-46）。
（2）围护结构深层水平位移。测点布设：在基坑开挖区范围围护结构内共埋设58根测斜管，各测点纵向间距约为10～15m，编号为CXi（i=1-58）。
（3）周边地表沉降。测点布设：在基坑周围距离坑边3、6、11、16m处布设沉降观测点，纵向间距为30m左右。初步设计74个沉降点，编号为DBi-j（i=1-30，表示测点位置；j=1-4表示测点编号）。
（4）基坑外地下水位。测点布设：基坑范围沿围护结构外侧共布设26个水位观测孔，编号为SW01-SW26，间距为30m，水位孔深延伸到坑底以下1～3m。
（5）支撑轴力。测点布设：根据设计文件要求，在基坑典型断面处，埋设钢筋应力计或者轴力计监测支撑轴力，每道支撑设3对钢筋应力计，分别设于支撑左右两侧；或者1个轴力计安装于钢支撑端部，工程范围内共设24个观测断面，测点编号分别为ZLi-*（i代表监测断面，i=1-24，*代表断面上的测点，数值1-4）。各类测点布置见图1。
图1 基坑监测剖面图
（6）明挖基坑监测要求。
基坑开挖过程中应根据监测数据进行信息化施工，及时对开挖方案进行调整；基坑监测以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主，以现场目测为辅；各监测项目在基坑施工影响前应测得稳定的初始值，且不应少于三次；测点及测量设备埋设应符合要求；基坑开挖期间监测频率如表2所示。
表2 基坑开挖期间监测频率
4 变形分析
⑴ 监测数据分析
从2013年12月的监测结果来看，各项监测数据分析如下：
围护结构桩顶水平及竖向位移中，水平位移变化最大的是SP15，向坑内位移0.8mm，变化速率为0.032mm/d，测点SP04的累计变化最大，向坑内位移6.8mm。本月水平位移日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值均小于设计报警值基坑开挖深度的0.2%（44mm）。本月竖向位移变化最大的是SX08，下沉7.9mm，变化速率为0.28mm/d，测点SX15的累计变化最大，下沉13.8mm。本月竖向位移日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值均小于设计报警值基坑开挖深度的0.2%（44mm）。
围护结构深层水平位移中，测斜变化最大的是CX37-11，向坑外位移14.8mm，变化速率为0.42mm/d；测点CX40-11变化最大，向坑内位移57.2mm，本月测斜日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值大于设计报警值基坑开挖深度的0.2%（44mm）。
周边地表沉降变化最大的是DB06-1，下沉11.9mm，变化速率为0.43mm/d，测点DB20-3累计变化最大，下沉36.1mm。地表日变化均小于日报警值（2mm/d），累计值DB20-3大于设计报警值20mm。
基坑外地下水位变化最大的是SW06，下降0.686m，变化速率为0.274m/d，测点SW25累计变化最大，下沉4.203m，地下水位累计变化值均小于设计报警值8m。
混凝土支撑钢筋应力变化最大的是ZL08-1，变化值为8.4MPa压应力，变化速率为0.30MPa/d，测点ZL08-1累计变化最大，变化值为25.6MPa压应力，混凝土支撑钢筋应力累计变化值均小于设计报警值248MPa。
从上述分析可以看出部分侧移变形、周边地表沉降监测值超过了警戒值，地下工程的施工引起侧移变形、地表沉降是多方面的，各种因素之间也是相互影响的，施工中各种影响因素的相互叠加和因素之间的相互影响加剧了侧移变形和地表沉降等。造成了监测值出现超过警戒值的现象。
⑵影响变形因素分析：
地下水位常年埋深1.5～5.0m，基坑开挖深度19.6～21.7m，水位下降达14.6～20.2m。在基坑开挖的如此短时间中水位下降如此之大，土层在排水固结的过程中地面沉降过大。
第四系全新统冲积层有4.5～20.4m的砂层，稍密且级配较差。基坑降水使地下水位下降，细颗粒物被带走，孔隙逐渐增大，在密实的过程中沉降侧移的超过允许范围。
在施工过程中未按技术要求的施工方法和施工工序也是造成变形过大的一个重要因素，如机械振动、开挖和降水等。
5 变形控制措施
基坑工程周边环境复杂，施工时必须采取必要的技术措施及应急方案方能在既保证正常、顺利施工外，还能确保其周边管线及建筑物的安全。地下水位埋藏较浅，含砂层较厚等因素，使得连续墙向基坑内侧发生较