摘要:目前,在大多数地铁车站的深部地下矿山施工中,地下连续墙作为一种支护结构。在深基坑开挖中,地下洞壁会发生变形,其变形规律和程度直接影响到整个施工的安全。因此,我们需要详细研究地下连续墙的结构变形。在此背景下,以哈尔滨市轨道交通2号线为例,本文通过地下连续墙在不同深度监测点的交替以及基坑周围荷载的影响,检验了深基坑地下连续墙设计变形识别的结果。结果表明,地下连续墙的位移随着坑穴深度的增加而增加,且在开挖初期变化率最大。基坑中心位置显示最大变形。无支撑部分的暴露时间、土方工程的首次开挖量以及基坑周围的应力对连续墙的变形有重要影响。希望本文能对工程实践有一定的参考价值。
关键词: 地下连续墙; 变形监测; 变形分析; 地铁车站
1、前言
随着中国城市建设的发展和人口的增长,人口密集,地价上涨,土地价格下跌,地下开发越来越多。此时,地铁施工技术的飞速发展应运而生。一般来说,地下矿山相对较深,为了减少对环境的影响,我们将使用地下连续墙来保护地基,这一建设项目的安全性和稳定性也引起了生活各个领域的高度关注。从基础施工的角度来看,深基础施工在地铁车站的施工中起着重要的作用。作为深基础的重要组成部分,确保基础的安全和质量。因此,基坑开挖时应考虑支护结构的可行性,不同数值区域应符合标准。结合哈尔滨市轨道交通2号线的实际识别数据,分析了深基坑开挖过程中地下连续墙的变形特性。
2、地铁站工程概况
哈尔滨市轨道交通2号线车站主体为地下岛式车站,中间为两层暗挖,两端为两层明挖。车站主体为现浇钢混凝土箱形结构。一层为接待大厅,二层为站台层。车站全长252.0m,宽18.3、18.95、20.3、20.6、24.9和25.45m。车站基坑明挖排段采用明挖顺法,暗排段采用PBA工法。车站两端为盾构区间,小里程端为盾构初始位置,大里程端为盾构接收段。基地标准段群深20.5m,沿基地深度方向布置一个钢支架+三个钢支架+一个置换支架;基坑最终井深22.00m。一个钢支架(砼支架)+三个钢支架+一个替换支架必须沿底部坑的深度方向放置。两端井和标准剖面的保护结构主要由地下连续墙建造,墙深分别为29.3m和31.85m。车站基地开挖深度范围内的内层为自上而下,包括人工填土、粉质粘土和砂土。人工填土厚度约1~3m,结构松散,均匀性差,不利于地基的稳定;粉质粘土,厚约16~23m,以塑性为主,局部软塑或硬塑。整层稳定均匀,技术性能好;砂土,饱和,密实,均匀,具有良好的技术性能。由于场地下管线数量多、复杂、年代久远,局部地下管线漏水等因素产生上层滞水。一般来说,水量小,但这是常见的。地下水类型为孔隙水,主要赋存于6-2层细砂和中砂、6-3层粗砂和6-4层粗砂中。
3、深基坑施工方案
开挖前,应先对深基坑内的土体进行加固,再进行排水,必须严格遵循时空效应原则。
3.1地下连续墙、冠梁、混凝土支撑达到结构强度,钢支架搭设完毕后,矿井水位下降至开挖面以下1~2m方可开挖。
3.2应采用倒退式阶梯拉槽的方法。土方采用挖掘机分层开挖。分段开挖两端的边坡严格控,。纵向倾角应根据具体情况确定,且不得陡于1:1,以确保土壤的稳定性。每段长度10~20m,严禁挖成圆弧状;每开挖一小段(6~8m)后,必须及时支护。
3.3土方开挖必须严格按照”垂直分层、垂直分段、中心沉降、水平邊缘延伸、开挖前支护、不超挖”的原则进行。土方是一层层开挖的,土方开挖和运输过程中,连地墙面清理、砂浆翻新和支撑系统施工交替进行。如果在下层附近拆除土方,则应提供0.2m厚的土方由人工清理。
3.4每个钢支架下0.5m后,及时挖掘钢支架,并按设计要求使用夹具。在对下部支架施加预电压后,有必要对所有上部支架施加预电压。应在施加第一个预电压后的12小时内观察墙壁的预电压损失和水平位移,并将预电压添加到设计值。
3.5挖掘机和车辆不得通过支撑结构。开挖期间,必须保护支架、立柱、支撑墙和固定柱,以避免损坏。
4、深基坑地下连续墙支护结构变形特性分析
监测信息建设的全过程是针对该站的基地矿山进行的。主要基础矿山监测包括建筑物沉降和倾斜、地表沉降、地下管线站、墙体位移、水平墙施工、钢支架轴力、混凝土支架轴力、水位,在基坑开挖过程中,必须严格监控基坑状况,在及时确认所有数据后,接管信息设计并进行系统分析。根据深坑的大小,测斜管以10~20m的间隔放置在深坑周围。一般情况下,25个监测点可根据此设置如ZQT1等样式的编号,必须保持日常监测的频率。在排气过程中,有必要改善施工条件和变形监测的波动率,以确保全面施工。
4.1施工变形
根据监测结果,设计中可选择不同厚度的代表性连续墙。D11为800mm厚的地连墙,D22为600mm厚的地连墙。在不同的设计条件下,对两个地连墙的变形进行了研究。分析结果表明,在相同的设计条件下,D22的变形速率明显高于D11,D11的变形曲线相对平滑,而D22的变形曲线波动较大。可以看出,变形程度与地下连续墙的刚度有关。深基坑开挖上层土体时,地下连续墙的变形相对较弱。三层土以下开挖时,受基坑外冲击和开挖预压时间的影响,变形速率加快,表现出明显的时空效应。因此,应限制开挖的时间和数量。一旦安装钢支架,墙体的变形率将显著降低,直到底板完成,墙体变形逐渐稳定。地下连续墙的变形在第二个钢支架下方的监测点达到最高值。D11的最大位移距离为27.9mm,D22的最大位移距离为32.4mm。经施工中实测,基坑深度达10m时变形最明显。当基坑开挖时,当起重机和钢支架长时间堆放在同一侧时,一侧的荷载将明显高于另一侧,导致基础矿山一侧的墙体总位移大于另一侧。因此,在基坑施工中必须充分考虑影响基坑周边墙体的因素。此外,坑的深度也在逐渐增加。无论采取何种保护措施,上部仍然会有一些变形,这也表明支架之间的相互作用和钢支架预张力的损失将导致地下连续墙变形。
4.2不同测点见底后的变形特性
对所有监测点进行了监测,统计数据分析表明,地下连续墙的变形值相对离散,这也表明深基坑开挖非常复杂,存在许多与计划变形不同的不确定性。
4.3墙体最大位移与时间的关系
车站工程的施工必须考虑影响施工的因素。最后的监视目标是从D3到D10的第二个支撑。变形从基坑开挖前5天开始,一直持续到基坑底板的混凝土覆盖层。一般监测周期约为30天,然后监测地下连续墙的最大位移。监测结果表明,即使在开挖之前,深基坑第二层土壤的墙体稳定性也很强。开挖后,地下连续墙的变形逐渐增大。随着开挖时间的延长,承重墙的暴露时间直接影响地下连续墙的变形,这也表明在地下连续墙的变形过程中时空效应仍然存在。
4.3.1关于时空效应:在施工过程中,有必要严格控制整个排气时间,在看到低后立即加固地板结构,并尽量减少接地连接墙的暴露时间。在开挖过程中,控制开挖后的开挖面积大小,降低变形速度,分步进行开挖设计,交替安装支架,施加预压。
4.3.2在峰值不断变换时,将地连墙厚度增加到600mm以上,以控制变形。
4.3.3根据离散变形监测数据,建筑因素对地连墙具有重要影响,因此必须优化设计技术和施工管理,以控制地连墙的变形。
5、结论
基于以上分析,地连墙的现场监测对于地下矿山的建设非常重要。通过对现场的监测,比较和检查监测信息是否与预期设计值存在较大差距,严格评估结果,然后通过对结果的评估进一步推测项目下一部分可能存在的问题,以时空效应为重点,为方案设计提供可靠的信息。考虑最大变形与开挖位置的关系,优化施工,降低地连墙的变形要求。如发现异常情况,应立即采取一定措施,解决初期出现的问题,确保施工安全。
参考文献
[1]金晓飞.新型接头超深地下连续墙施工过程分析及工程应用研究[D].东南大学,2016.
[2]庄旭 .葫芦形基坑地下连续墙施工监测与数值分析 [D].长沙理工大学,2015.