地鐵車(chē)站地下連續(xù)墻施工變形監(jiān)測(cè)與結(jié)果分析

王　娜,楊益軍,王永剛,李文鵬

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院,云南 昆明　650093;2.昆明理工金圖科技有限公司,云南 昆明　650093;

3.云南省測(cè)繪工程院,云南 昆明　650093)

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地鐵車(chē)站地下連續(xù)墻施工變形監(jiān)測(cè)與結(jié)果分析

王娜1,楊益軍2,王永剛3,李文鵬2

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院,云南 昆明650093;2.昆明理工金圖科技有限公司,云南 昆明650093;

3.云南省測(cè)繪工程院,云南 昆明650093)

摘要通過(guò)對(duì)某城市軌道交通地鐵車(chē)站地下連續(xù)墻監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,研究了地下連續(xù)墻在各個(gè)深度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化規(guī)律,以及基坑周?chē)奢d對(duì)地下連續(xù)墻的影響。結(jié)果表明,連續(xù)墻位移隨開(kāi)挖深度的增加而增加,變化速率最大處位于開(kāi)挖面附近,累計(jì)最大變形位于基坑中部附近;未支撐部分暴露時(shí)間和土方開(kāi)挖量以及基坑周?chē)暮奢d大小對(duì)地下連續(xù)墻的變形有很大影響。

關(guān)鍵詞地下連續(xù)墻;變形監(jiān)測(cè);變形分析;地鐵車(chē)站

隨著城市建設(shè)的發(fā)展、人口的增多,形成地窄人稠、地價(jià)上漲的現(xiàn)狀,地面面積越來(lái)越少,向地下發(fā)展成為趨勢(shì)。由于地鐵車(chē)站基坑一般開(kāi)挖較深,為了減小基坑開(kāi)挖對(duì)周邊壞境的影響,基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般選用地下連續(xù)墻,為了確?；娱_(kāi)挖的安全和質(zhì)量,地下連續(xù)墻的變形控制便成為研究的重點(diǎn)。在基坑開(kāi)挖的施工過(guò)程中,應(yīng)力狀態(tài)的改變引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受荷載變化并導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形中的任一量超過(guò)允許的范圍,將造成基坑的失穩(wěn)或?qū)χ苓叚h(huán)境造成不利影響。因此地下連續(xù)墻的變形監(jiān)測(cè)已成為基坑工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。

1工程概況

某城市地鐵站為地下車(chē)站,位于彩云南路與規(guī)劃路交叉口上,沿彩云南路布置。主體為雙層兩跨箱形結(jié)構(gòu),總建筑面積為10 461.95 m2。車(chē)站主體為地下雙層雙跨的島式站臺(tái)車(chē)站,有效站臺(tái)寬度11 m,長(zhǎng)度118 m,標(biāo)準(zhǔn)段總寬度19.7 m,基坑深度16.89 m(盾構(gòu)井段18.56 m),覆土厚度3.88 m。主體結(jié)構(gòu)采用明挖法施工。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚連續(xù)墻+內(nèi)支撐支護(hù)體系,基坑設(shè)三道支撐,第一道為800 mm×800 mm混凝土支撐,第二、三道支撐采用φ609 mm×16 mm鋼支撐,其中第二道鋼支撐采用雙拼,主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土箱形框架結(jié)構(gòu),縱向標(biāo)準(zhǔn)段柱跨為8.0 m。主體結(jié)構(gòu)外側(cè)設(shè)全外包防水層,與連續(xù)墻組成復(fù)合墻體系。

2地下連續(xù)墻施工變形監(jiān)測(cè)

2.1地下連續(xù)墻監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

(1)基本原則采用測(cè)斜管對(duì)地下連續(xù)墻變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí),測(cè)斜管埋設(shè)在基坑四周?chē)o(hù)結(jié)構(gòu)墻內(nèi),在短邊區(qū)段,測(cè)斜孔布置在結(jié)構(gòu)中間點(diǎn)處,在長(zhǎng)邊處,沿長(zhǎng)邊按間距25 m進(jìn)行布置,深度方向上每間隔0.5 m布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)。

(2)布點(diǎn)方法圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)采用測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)量。測(cè)斜儀器由測(cè)斜管(軟質(zhì))、測(cè)斜探頭、數(shù)字式測(cè)讀儀三部份組成。將測(cè)斜管在現(xiàn)場(chǎng)組裝后埋設(shè)安裝,并注意測(cè)斜管的一對(duì)凹槽與欲測(cè)量的位移方向一致(通常為與基坑邊緣相垂直的方向),管底與圍護(hù)結(jié)構(gòu)底高程一致,頂部到達(dá)地面。封好管底底蓋并在測(cè)斜管內(nèi)注滿清水。埋設(shè)過(guò)程中要避免測(cè)斜管的縱向旋轉(zhuǎn),在管節(jié)連接時(shí)必須將上、下管節(jié)的滑槽嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn),以免導(dǎo)槽不暢通。由于測(cè)斜儀的探頭是貴重儀器,在未確認(rèn)導(dǎo)槽暢通可用時(shí),先用探頭模型放入測(cè)斜管內(nèi),沿導(dǎo)槽上下滑行一遍,待檢查導(dǎo)槽是正?？捎脮r(shí),方可用實(shí)際探頭進(jìn)行測(cè)試。埋設(shè)好測(cè)斜管后,需測(cè)量測(cè)斜管十字導(dǎo)槽的方位、管口坐標(biāo)及高程,要及時(shí)做好保護(hù)工作,如測(cè)斜管外局部設(shè)置金屬套管保護(hù),測(cè)斜管管口處砌筑窨井,并加蓋。

2.2地下連續(xù)墻監(jiān)測(cè)方案

地下連續(xù)墻各深度側(cè)向位移的監(jiān)測(cè),采用北京航天CX03測(cè)斜儀。觀測(cè)時(shí),將測(cè)斜探頭插入測(cè)斜管,使?jié)L輪卡在導(dǎo)槽上,緩導(dǎo)下至孔底,測(cè)量自孔底開(kāi)始,自下而上沿導(dǎo)槽全長(zhǎng)每隔0.5 m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,待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后才能進(jìn)行記錄。測(cè)量完畢后,將測(cè)頭旋轉(zhuǎn)180°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)必須在同一位置上,如果測(cè)量數(shù)據(jù)有疑問(wèn),應(yīng)及時(shí)復(fù)測(cè)。測(cè)斜管孔口需布設(shè)地表水平位移測(cè)點(diǎn),以便必要時(shí)根據(jù)孔口水平位移量對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層側(cè)向位移量進(jìn)行校正。測(cè)斜儀的系統(tǒng)精度不低于0.25 mm/m,分辨率不低于0.02 mm/500 mm。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1　監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置Fig.1　Layout of monitoring point

2.3地下連續(xù)墻監(jiān)測(cè)頻率與預(yù)報(bào)警控制

監(jiān)測(cè)工作自基坑開(kāi)挖到頂板澆筑完成為止。在進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的首次觀測(cè)時(shí),必須觀測(cè)三次,取其平均值為初始值,在基坑開(kāi)挖深度為0~15 m時(shí)保持每天1次,基坑開(kāi)挖深度為15 m至墊層澆筑完成期間保持每天2次,墊層澆筑完成至底板澆筑完成7天內(nèi)保持每天1次,底板澆筑完成7~30天保持兩天1次,底板澆筑完成30天至頂板施工完成期間保持7天1次,如遇特殊情況加密監(jiān)測(cè)頻率?；邮┕r(shí),應(yīng)及時(shí)了解施工的進(jìn)度,并重點(diǎn)關(guān)注土方開(kāi)挖和地質(zhì)情況比較復(fù)雜的地區(qū),及時(shí)做到第一時(shí)間掌握變化情況,做到根據(jù)數(shù)據(jù)配合施工進(jìn)度。在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目超出設(shè)計(jì)值和監(jiān)測(cè)預(yù)警報(bào)值(如墻體側(cè)向位移累計(jì)超過(guò)30 mm,位移速率大于3 mm/d)時(shí),迅速啟動(dòng)預(yù)報(bào)警制度,及時(shí)分析原因,并采取必要的措施。

3地下連續(xù)墻監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由于車(chē)站共布設(shè)了10個(gè)監(jiān)測(cè)橫斷面,特別選取具有代表性的第三個(gè)斷面來(lái)進(jìn)行分析。圖2為東端頭井測(cè)斜(CX-04)不同開(kāi)挖階段地下連續(xù)墻的位移情況,墻體側(cè)向變形整體呈現(xiàn)“兩邊小、中間大”的趨勢(shì),由于在開(kāi)挖上部土方的過(guò)程中,采用分層開(kāi)挖,在第一階段隨著開(kāi)挖深度的不斷增加,墻體側(cè)向位移變化速率最大處位于開(kāi)挖面附近。第二階段在安裝好第二道鋼支撐到第三道鋼支撐安裝完成這個(gè)階段,墻體位移迅速增加約16 mm,主要原因是這個(gè)階段施工方?jīng)]有及時(shí)安裝第三道鋼支撐,使墻體沒(méi)有得到及時(shí)支撐,基坑暴露時(shí)間較長(zhǎng),這也驗(yàn)證了基坑時(shí)空效應(yīng)原理,因此,開(kāi)挖一定要限時(shí)限量。當(dāng)?shù)谌冷撝伟惭b完成后,墻體變形速率明顯下降,直至地板施工完成后墻體變形才開(kāi)始趨于穩(wěn)定。

圖2　不同開(kāi)挖階段墻體側(cè)向位移變形量Fig.2　 Lateral displacement deformations ofwalls at different excavation phases

圖3為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)墻體側(cè)向位移累計(jì)變形量曲線圖。雖然CX-04與CX-05、CX-02與CX-03位于基坑對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)位置,但CX-04最大位移比CX-05大12 mm、CX-02最大位移比CX-03大11 mm,CX-02、CX-04(基坑南側(cè))同一側(cè)的另外兩點(diǎn)也比相應(yīng)CX-03、CX-05(基坑北側(cè))一側(cè)的兩點(diǎn)位移分別大12 mm、10 mm。其主要原因是基坑開(kāi)挖所挖取的土方長(zhǎng)期堆壓在基坑南側(cè)致使基坑南側(cè)荷載遠(yuǎn)大于基坑北側(cè),因而引起基坑南側(cè)的墻體側(cè)向位移整體大于基坑北側(cè)。因此,在對(duì)基坑開(kāi)挖進(jìn)行安全設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮基坑周?chē)奢d對(duì)墻體的影響。

圖3　不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)墻體側(cè)向位移累計(jì)變形量Fig.3　Cumulative deformation of lateral displacementof walls at different monitoring points

4結(jié)語(yǔ)

地下連續(xù)墻的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是深基坑施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),可以根據(jù)監(jiān)測(cè)信息及時(shí)比較勘察、設(shè)計(jì)所預(yù)期的性狀與監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的差異,對(duì)原設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià),判斷事故方案的合理性,并通過(guò)分析方法,預(yù)測(cè)下一段工程實(shí)踐可能出現(xiàn)的新行為、新動(dòng)態(tài),為施工期間進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和合理組織施工提供可靠的信息,對(duì)后續(xù)的開(kāi)挖方案與開(kāi)挖步驟提出建議,對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情進(jìn)行及時(shí)預(yù)報(bào),當(dāng)有異常情況時(shí)立即采取必要的措施,將問(wèn)題抑制在萌芽狀態(tài),確保工程安全。

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Construction Deformation Monitoring and Result Analysis of Diaphragm Wall Panel Trench in Subway Station

Wang Na1,Yang Yijun2,Wang Yonggang3,Li Wenpeng2

(1.EngineeringInstituteofLandandResources,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China;2.KunmingJintuScienceandTechnologyLtd,Kunming650093,China;3.InstituteofSurveyingandMappingEngineeringofYunnanProvince,Kunming650093,China)

AbstractBy means of analyzing the monitoring results of diaphragm wall panel trench of rail transit subway station in some city,The change rules of diaphragm wall panel trench at each depth monitoring point,and the impact of loads around the foundation pit on diaphragm wall panel trench were studied.Research results show that:the displacement of diaphragm wall panel trench increases with the increasing of excavation depth,with the largest change rate near the excavation face,and the cumulative maximum deformation near the central pit;the exposure time of unsupported part,earthwork excavation amount and the loading around foundation pit have great influence on the deformation of diaphragm wall panel trench.

Key wordsDiaphragm wall panel trench;Deformation monitoring;Deformation analysis;Subway station

中圖分類(lèi)號(hào):U231.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1004-0366(2016)01-0120-03

作者簡(jiǎn)介:王娜(1990-)，女，山東濟(jì)寧人，碩士研究生，研究方向?yàn)榈貓D制圖學(xué)與地理信息工程.E-mail:272087521@qq.com.

收稿日期:2014-09-17;修回日期:2014-11-05.

doi:10.16468/j.cnki.issn1004-0366.2016.01.026.

引用格式:Wang Na,Yang Yijun,Wang Yonggang,etal.Construction Deformation Monitoring and Result Analysis of Diaphragm Wall Panel Trench in Subway Station[J].Journal of Gansu Sciences,2016,28(1):120-122.[王娜,楊益軍,王永剛,等.地鐵車(chē)站地下連續(xù)墻施工變形監(jiān)測(cè)與結(jié)果分析[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào),2016,28(1):120-122.]