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1、城市地鐵車站深基坑施工城市地鐵車站深基坑施工 監測方案設計研究監測方案設計研究 西安科技大學城市地鐵車站深基坑施工城市地鐵車站深基坑施工監測方案設計研究監測方案設計研究1 1 概述概述2 2 工程概況工程概況3 3 監測方案設計監測方案設計4 4 結語結語1 1 概述概述國內地鐵車站基坑工程現狀與前景地鐵車站基坑工程建設面臨的問題地鐵車站基坑工程中監測的重要性國內地鐵基坑工程現狀與前景 20世紀80年代以來，我國城市地鐵建設發展迅速，已建成地鐵的城市有北京、天津、上海、廣州 、南京等，同時，重慶、武漢、長春、沈陽、大連、杭州、成都、西安等城市都在積極申報或者已經開始建設地鐵。西安地鐵 開工典禮2、施工現場成都地鐵 成都地鐵規劃成都某地鐵車站施工現場杭州地鐵杭州地鐵規劃開工典禮車站深基坑工程面臨的問題 由于地鐵車站一般位于城市的繁華路段，車站附近建筑物密集，地鐵車站深基坑平面尺寸和開挖深度（一般為17米左右）的增大帶來一系列復雜的問題，如：基坑圍護結構的變形和穩定、施工中對相鄰環境、地下管線、地面交通所帶來的影響等問題得到地鐵建設及設計單位的廣泛關注。而這些問題甚至有可能引發安全事故。車站深基坑工程面臨的問題地鐵車站基坑規模通常宏大地鐵車站周邊環境異常復雜北京地鐵十號線基坑坍塌現場北京地鐵十號線基坑坍塌現場 監測已經成為地鐵車站基坑施工中重要環節之一，基坑工程現場監測的重要性主要體現在：3、（1）為施筑開展提供及時的反饋信息；（2） 作 為 設 計 與 施 工 的 重 要 補 充 手 段 ； （3） 作 為 施 工 開 挖 方案 修 改 的 依 據 ； （4） 積 累 經 驗 以 提 高 基 坑 工 程 的 設 計 和 施 工 水平 。 隨 著 現 代 工 程 施 工 環 境 的 不 斷 復 雜 化 ， 地 鐵 車 站 必 須 采 用信 息 化 施 工 。 要 實 現 信 息 化 施 工 ， 首 要 的 任 務 就 是 做 好 監 測 工作 ， 它 可 為 信 息 化 施 工 提 供 重 要 依 據 。 可 見 ， 開 展 復 雜 環 境 下地 鐵 車 站 深 基 坑 施 工 現4、 場 監 測 設 計 與 實 踐 研 究 對 指 導 施 工 意 義重 大 ， 合 理 的 監 測 方 案 設 計 是 至 關 重 要 的 一 環 。 本 文 結 合 北 京地 鐵 奧 運 支 線 森 林 公 園 車 站 南 站 深 基 坑 具 體 情 況 完 成 了 其 監 測方案的設計研究。地鐵車站基坑工程中監測的重要性2 2工程概況工程概況2.1 2.1 工程概況工程概況 工程建設概況工程建設概況 工程圍護概況工程圍護概況2.2 2.2 工程地質條件工程地質條件 巖土概況巖土概況 水文概況水文概況2.1 2.1 工程概況工程概況圖1 森林公園站所處位置工程建設概況工程建設概況場區地下布置5、有電纜、光纜、熱力管線及各種管道和管溝，其它部位較平坦,無障礙物。 車站為地下二層三跨島式站臺，主體結構呈南北走向。 主體結構南北長179.40m，其中南段長約57.60m，寬33.00m(即本文提到的森林公園南站)；中間段長為57.40m，寬為23.10m；北段長約65.40m，寬42.70m。森林公園站基坑平面示意圖工程圍護概況工程圍護概況森林公園南站基坑開挖采用二級放坡，土釘墻和噴射混凝土支護，第三級為垂直開挖，采用鉆孔灌注樁和鋼支撐的防護形式,樁間土的支護形式采用土工格柵和噴射混凝土。在冠梁上架設第一道鋼支撐，開挖基坑至第二道鋼支撐中心標高下0.5m處，架設鋼圍檁及第二道鋼支撐。2.26、2.2工程地質條件工程地質條件巖土概況巖土概況 本工程場地位于永定河沖洪積扇的北部邊緣地帶，由于人類活動原始地貌形態已人為改觀，地勢較平坦。開挖層主要由：人工堆積層和第四紀沖洪積層構成。人工堆積土層主要為近期人工粉土填土和房渣土。第四紀沖洪積層主要由粉土、粉質粘土、粘土、粉細砂、卵石、中粗砂等土層構成，為中高壓縮性土層。基坑持力層位于：粉土、粉質粘土、粉細砂土層上。水文概況水文概況場地地下水埋深3.50m-36.90m，場地含水層大致可劃分為四層：第一層，粉土層及粉細砂層的上層滯水；第二層，粉質粘土層、粉土及粉細砂層的潛水層；第三層，粉土層、細中砂層、卵石層、中粗砂層和粉細砂層的承壓水層；第四7、層，細中砂層和粉細砂層承壓水層。在開挖基坑時，主要受第一、第二層含水層影響。3 3 監測方案設計監測方案設計3.13.1監測任務監測任務3.23.2監測項目及控制標準監測項目及控制標準3.33.3監測方法監測方法3.4 3.4 監測信息反饋程序監測信息反饋程序3.13.1監測任務監測任務深基坑工程中，為達到施工安全、穩步推進的目的，除了采用更為安全、詳盡的設計、預估及更先進的施工方法之外，另一個必不可少的工作就是要進行嚴密的現場監測。通過對測量得到的監測數據進行分析，將信息反饋到施工中，與工程安全標準及允許變形對比得出分析結果，為驗證、修改施工方案提供可靠依據，最終達到使工程安全、穩步推進的目8、的。這就是監測工作的根本任務。3 32 2監測項目及控制標準監測項目及控制標準3.2.13.2.1監測項目監測項目3.2.23.2.2監測控制表監測控制表3.2.13.2.1監測項目監測項目表表2監測項目控制表監測項目控制表3.3監測實施監測實施具體監測項目的實施過程包括： 1）儀器選擇 2）測點布置 3）測試方法 4）數據處理 3.3.1樁體變形監測樁體變形監測1）儀器設備采用CX系列鉆孔測斜儀。(如下圖) 圖2所示為測斜儀量測的原理圖，圖中探頭下滑動輪作用點相對于上滑動輪作用點的水平偏差可以通過儀器測得的傾角計算得到，計算公式(1)： (1)式中： 第i量測段的相對水平偏 差增量值； 第i9、量測段的垂直長度， 取為1m； 第i量測段的相對傾角 增量值。 (2)圖圖2 測斜儀量測原理圖測斜儀量測原理圖2）測點布置樁墻測斜監測點一般布置在維護結構的各邊跨跨中，對于較短的邊線也可不布設，而對于較大的邊線可增至23個。據此，在森林公園南站各長邊選定3個護坡樁作為監測對象，各短邊選定1個護坡樁作為監測對象，共8個測點（見圖3），以了解基坑不同側壁的側向變形情況。圖圖3 樁墻測斜監測點布置示意圖樁墻測斜監測點布置示意圖3）導管埋設在測管位置所對應護坡樁鋼筋籠吊裝前，將導管固定在該鋼筋籠上，導管底部與鋼筋底部齊平，頂部高出地面40cm。導管和鋼筋籠一起吊裝就位，然后澆注混凝土，待混凝土凝固后導10、管與護坡樁樁體共同變形。 測斜管綁扎測斜管綁扎測斜管位置圖測斜管位置圖 4）測試方法在護坡樁帽梁施工完成后，土方開挖前，將測斜探頭放入導管，每1.0m作為一個采樣點，采集導管各點的初始數據，并根據施工進度，對各點的數值進行采集。測量時，將滾輪卡在導槽上，緩慢下至孔底，測量自孔底開始，自下而上沿導槽全長每隔1.0m測讀一次，每次測量時，應將測頭穩定在某一位置上。測量完畢后，將測頭旋轉插入同一對導槽，按以上方法重復測量。兩次測量的各測點應在同一位置上，此時各測點的兩個讀數應是數值接近、符號相反。如果測量數據有較大差異，應及時復測。監測從基坑開挖到主體結構施工到0.0標高的全過程；監測頻率：每天一次11、。3.3.2 護坡樁樁身內力監測護坡樁樁身內力監測1）儀器設備 采用JXG-1型鋼弦式鋼筋應力傳感器，SS- II型頻率計數器。 鋼弦式鋼筋應力傳感器鋼弦式鋼筋應力傳感器 SS-II型頻率計數器型頻率計數器 2）測點布置 一般布置在維護結構的各邊跨跨中，對于較短的邊線也可不布設，而對于較大的邊線可增至23個。森林公園站布置8個監測點，一個監測點6個鋼筋計，共48個鋼筋計（測點布置見下圖）。3）傳感器安裝）傳感器安裝在每根樁的樁頂、樁中、柱底布置三對鋼筋應力計，分兩排，一排在基坑臨空面一側，另一排在樁后土體一側。鋼筋計連接桿與鋼筋籠鋼筋應進行綁焊，綁條鋼筋直徑為16或18，長20cm，采用雙面焊12、，要求焊縫必須飽滿，焊條強度應接近連接桿與鋼筋籠主筋強度，焊接完成后，連接桿再與傳感器螺栓連接，要求主筋與鋼筋計必須同心。在安裝前，采集鋼筋計初始值。樁體混凝土澆注后但未達到養護強度時，應采集鋼筋計變化值。樁體混凝土達到養護強度后再次采集鋼筋計讀數值，作為樁體應力初值的計算依據。根據施工進度，定期采集鋼筋計數值，以便了解護坡樁樁體內的應力變化。監測頻率：基坑開挖全過程監測，每天一次。 4）測試方法）測試方法5）數據處理每次測量數據得到鋼筋應力值，并匯總成護坡樁鋼筋應力變化曲線。 3.3.3邊坡土體頂部水平位移及樁頂位移邊坡土體頂部水平位移及樁頂位移 選用高精度經緯儀。在進行測點布置時，首先應該13、選擇一個基準點，基準點的選擇可通過國家或地區控制坐標進行放樣。一般通過選擇兩個控制點，通過三角放樣方法確定三個監測基準點（以防止監測過程中基準點失效）。基準點一般應選在距離基坑大約35倍的基坑深度。1 1）監測儀器）監測儀器 2）測點布置在邊坡土體頂部（或樁頂部）每隔15m選定一個測點，埋設坐標點，待混凝土凝固后可與土坡（或樁頂）共同變形。3）測定方法 采用平面導線測量，以基點1為坐標原點，通過測量距離與方位角，求出各點位的坐標，平差后推算得到樁頂水平位移值（如圖所示）。在開挖前采集坐標點初始值，開挖全過程監測，每兩天觀測一次 。圖4 圍護樁頂水平位移測試 點布置方法與量測示意圖4）數據處理由14、每次測量數據可以得到變形值，并匯總成位移變化曲線。3.3.4地下水位地下水位 地下水位用水位觀測井監測，觀測井布置在基坑四角和長短邊中點。設井時，先在土體內鉆孔至設計深度，然后將帶有進水孔的水位管放入孔中，于管外回填中粗砂至進水段上方30cm，再在管外用粘土回填至地面高度。管口設必要的保護裝置。監測頻率：從開挖至抵達基坑底，每三天觀測一次。 3.3.5鋼支撐軸力鋼支撐軸力 1）儀器設備）儀器設備 采用鋼弦式軸力計 （如圖） 鋼弦式軸力計鋼弦式軸力計 2）測點布置在森林公園站基坑的兩道鋼支撐上布置監測點，測點布置如圖 第一層鋼支撐監測點布置 第二層鋼支撐監測點布置 3）傳感器安裝在鋼支撐的一端安15、裝鋼弦式軸力計監測支撐軸力，在監測斷面處每道支撐各安裝一個，軸力計安裝在鋼支撐管與圍護墻間（軸力計安裝見下圖）。軸力計的量程需要滿足設計軸力的要求。在需要埋設軸力計的鋼支撐架設前，將軸力計焊接在支撐的非 加力端的中心，在軸 力計與鋼圍檁、鋼支 撐之間要墊設鋼板， 以免軸力過大使圍檁 變形，導致支撐失去 作用。4）測試方法 支撐加力后，即可進行監測。監測頻率為：從設置鋼支撐到拆除，每天觀測一次。3.4 3.4 監測信息反饋程序 完整的信息反饋系統對于保證監測數據的合理有效利用，為施工方案的調整提供可靠依據具有重要意義。具體監測信息反饋流程如下圖所示： 施工施工采取技術措施采取技術措施施工監測施工16、監測預測變形量預測變形量反饋分析反饋分析與基準值比較與基準值比較調整施工參數調整施工參數是否安全是否安全是是否否監測信息反饋流程圖監測信息反饋流程圖4 4 結語結語 復雜環境下城市地鐵車站深基坑施工監測方案設計研究是一項非常重要的工作,本文根據巖土工程監測設計理論，按照北京地鐵奧運支線森林公園南站深基坑工程的實際情況，完成了包括地鐵車站深基坑維護樁樁身變形、樁身主筋的內力變化規律、地表變形、地下水位、鋼支撐軸力等項目的監測方案總體設計。闡述了每一項監測項目的具體實施方法，給出了監測數據用于信息化施工的方法。2006年8月本工程已經施工完畢,實踐證明本文給出的監測方案和合理可行的。本文完成的工作對其他地鐵車站基坑安全施工具有重要的價值，監測方案的設計方法對西安地鐵車站深基坑的信息化施工具有一定的參考價值。 講解完畢，謝謝觀賞！