地铁车站地下连续墙施工变形监测与结果分析

王　娜,杨益军,王永刚,李文鹏

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明　650093;2.昆明理工金图科技有限公司,云南 昆明　650093;

3.云南省测绘工程院,云南 昆明　650093)



地铁车站地下连续墙施工变形监测与结果分析

王娜1,杨益军2,王永刚3,李文鹏2

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明650093;2.昆明理工金图科技有限公司,云南 昆明650093;

3.云南省测绘工程院,云南 昆明650093)

摘要通过对某城市轨道交通地铁车站地下连续墙监测结果进行分析,研究了地下连续墙在各个深度监测点的变化规律,以及基坑周围荷载对地下连续墙的影响。结果表明,连续墙位移随开挖深度的增加而增加,变化速率最大处位于开挖面附近,累计最大变形位于基坑中部附近;未支撑部分暴露时间和土方开挖量以及基坑周围的荷载大小对地下连续墙的变形有很大影响。

关键词地下连续墙;变形监测;变形分析;地铁车站

随着城市建设的发展、人口的增多,形成地窄人稠、地价上涨的现状,地面面积越来越少,向地下发展成为趋势。由于地铁车站基坑一般开挖较深,为了减小基坑开挖对周边坏境的影响,基坑的围护结构一般选用地下连续墙,为了确保基坑开挖的安全和质量,地下连续墙的变形控制便成为研究的重点。在基坑开挖的施工过程中,应力状态的改变引起围护结构承受荷载变化并导致围护结构的变形,围护结构的内力和变形中的任一量超过允许的范围,将造成基坑的失稳或对周边环境造成不利影响。因此地下连续墙的变形监测已成为基坑工程建设必不可少的重要环节。

1工程概况

某城市地铁站为地下车站,位于彩云南路与规划路交叉口上,沿彩云南路布置。主体为双层两跨箱形结构,总建筑面积为10 461.95 m2。车站主体为地下双层双跨的岛式站台车站,有效站台宽度11 m,长度118 m,标准段总宽度19.7 m,基坑深度16.89 m(盾构井段18.56 m),覆土厚度3.88 m。主体结构采用明挖法施工。围护结构采用800 mm厚连续墙+内支撑支护体系,基坑设三道支撑,第一道为800 mm×800 mm混凝土支撑,第二、三道支撑采用φ609 mm×16 mm钢支撑,其中第二道钢支撑采用双拼,主体结构采用钢筋混凝土箱形框架结构,纵向标准段柱跨为8.0 m。主体结构外侧设全外包防水层,与连续墙组成复合墙体系。

2地下连续墙施工变形监测

2.1地下连续墙监测点埋设

(1)基本原则采用测斜管对地下连续墙变形进行监测时,测斜管埋设在基坑四周围护结构墙内,在短边区段,测斜孔布置在结构中间点处,在长边处,沿长边按间距25 m进行布置,深度方向上每间隔0.5 m布置1个测点。

(2)布点方法围护结构变形监测采用测斜仪进行测量。测斜仪器由测斜管(软质)、测斜探头、数字式测读仪三部份组成。将测斜管在现场组装后埋设安装,并注意测斜管的一对凹槽与欲测量的位移方向一致(通常为与基坑边缘相垂直的方向),管底与围护结构底高程一致,顶部到达地面。封好管底底盖并在测斜管内注满清水。埋设过程中要避免测斜管的纵向旋转,在管节连接时必须将上、下管节的滑槽严格对准,以免导槽不畅通。由于测斜仪的探头是贵重仪器,在未确认导槽畅通可用时,先用探头模型放入测斜管内,沿导槽上下滑行一遍,待检查导槽是正常可用时,方可用实际探头进行测试。埋设好测斜管后,需测量测斜管十字导槽的方位、管口坐标及高程,要及时做好保护工作,如测斜管外局部设置金属套管保护,测斜管管口处砌筑窨井,并加盖。

2.2地下连续墙监测方案

地下连续墙各深度侧向位移的监测,采用北京航天CX03测斜仪。观测时,将测斜探头插入测斜管,使滚轮卡在导槽上,缓导下至孔底,测量自孔底开始,自下而上沿导槽全长每隔0.5 m测读一次,每次测量时,应将测头稳定在某一位置上,待数据稳定后才能进行记录。测量完毕后,将测头旋转180°插入同一对导槽,按以上方法重复测量。两次测量的各测点必须在同一位置上,如果测量数据有疑问,应及时复测。测斜管孔口需布设地表水平位移测点,以便必要时根据孔口水平位移量对围护结构深层侧向位移量进行校正。测斜仪的系统精度不低于0.25 mm/m,分辨率不低于0.02 mm/500 mm。监测点布置如图1所示。

图1　监测点布置Fig.1　Layout of monitoring point

2.3地下连续墙监测频率与预报警控制

监测工作自基坑开挖到顶板浇筑完成为止。在进行观测点的首次观测时,必须观测三次,取其平均值为初始值,在基坑开挖深度为0~15 m时保持每天1次,基坑开挖深度为15 m至垫层浇筑完成期间保持每天2次,垫层浇筑完成至底板浇筑完成7天内保持每天1次,底板浇筑完成7~30天保持两天1次,底板浇筑完成30天至顶板施工完成期间保持7天1次,如遇特殊情况加密监测频率。基坑施工时,应及时了解施工的进度,并重点关注土方开挖和地质情况比较复杂的地区,及时做到第一时间掌握变化情况,做到根据数据配合施工进度。在监测项目超出设计值和监测预警报值(如墙体侧向位移累计超过30 mm,位移速率大于3 mm/d)时,迅速启动预报警制度,及时分析原因,并采取必要的措施。

3地下连续墙监测结果分析

由于车站共布设了10个监测横断面,特别选取具有代表性的第三个断面来进行分析。图2为东端头井测斜(CX-04)不同开挖阶段地下连续墙的位移情况,墙体侧向变形整体呈现“两边小、中间大”的趋势,由于在开挖上部土方的过程中,采用分层开挖,在第一阶段随着开挖深度的不断增加,墙体侧向位移变化速率最大处位于开挖面附近。第二阶段在安装好第二道钢支撑到第三道钢支撑安装完成这个阶段,墙体位移迅速增加约16 mm,主要原因是这个阶段施工方没有及时安装第三道钢支撑,使墙体没有得到及时支撑,基坑暴露时间较长,这也验证了基坑时空效应原理,因此,开挖一定要限时限量。当第三道钢支撑安装完成后,墙体变形速率明显下降,直至地板施工完成后墙体变形才开始趋于稳定。

图2　不同开挖阶段墙体侧向位移变形量Fig.2　 Lateral displacement deformations ofwalls at different excavation phases

图3为不同监测点墙体侧向位移累计变形量曲线图。虽然CX-04与CX-05、CX-02与CX-03位于基坑对称的两个位置,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(基坑南侧)同一侧的另外两点也比相应CX-03、CX-05(基坑北侧)一侧的两点位移分别大12 mm、10 mm。其主要原因是基坑开挖所挖取的土方长期堆压在基坑南侧致使基坑南侧荷载远大于基坑北侧,因而引起基坑南侧的墙体侧向位移整体大于基坑北侧。因此,在对基坑开挖进行安全设计时一定要考虑基坑周围荷载对墙体的影响。

图3　不同监测点墙体侧向位移累计变形量Fig.3　Cumulative deformation of lateral displacementof walls at different monitoring points

4结语

地下连续墙的现场监测是深基坑施工中的关键环节。通过现场监测,可以根据监测信息及时比较勘察、设计所预期的性状与监测结构的差异,对原设计成果进行评价,判断事故方案的合理性,并通过分析方法,预测下一段工程实践可能出现的新行为、新动态,为施工期间进行设计优化和合理组织施工提供可靠的信息,对后续的开挖方案与开挖步骤提出建议,对施工过程中可能出现的险情进行及时预报,当有异常情况时立即采取必要的措施,将问题抑制在萌芽状态,确保工程安全。

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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

中图分类号:U231.3

文献标志码:A

文章编号:1004-0366(2016)01-0120-03

作者简介:王娜(1990-)，女，山东济宁人，硕士研究生，研究方向为地图制图学与地理信息工程.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,杨益军,王永刚,等.地铁车站地下连续墙施工变形监测与结果分析[J].甘肃科学学报,2016,28(1):120-122.]