成都地鐵沙河堡站深大基坑支護動態(tài)監(jiān)測控施工工法1．前言隨著現(xiàn)代化車站建設(shè)發(fā)展，城市之間無縫鏈接，實現(xiàn)“零”距離換乘的設(shè)計理念，地鐵車站與火車站合建項目越來越多。該類工程顯著特點是基坑開挖較深較大，基坑事故也時有發(fā)生，基坑的穩(wěn)定性除滿足工程施工要求外還需滿足臨近建筑物變形要求，選擇合理的監(jiān)測控手段進行數(shù)據(jù)分析掌握基坑動態(tài)，便于及時采取有效基坑加固措施，是十分必要的。擬建成都樞紐——成都東客站位于成都市東南方向成昆線的沙河堡車站，是擬新建成成綿樂/成西/成渝/成貴/成蘭客運專線、成昆線、達成線和成都地鐵二號線、七號線的換乘站。地鐵二號線車站位于成昆線地下，為地下兩層島式車站，車站基坑長約500米，寬約30米，最深處約28米。地鐵七號線位于二號線之下，與其呈“十”型交叉，長約195米，寬約30.6米，深約36米。2．工法特點地鐵車站地下一層結(jié)合國鐵地下站場同步開挖，地下二層設(shè)備層及地下三層站臺層基坑坑槽深約18.0m垂直開挖。基坑支護結(jié)構(gòu)采用泥漿護壁鉆孔樁加內(nèi)支撐的支護結(jié)構(gòu)型式。泥漿護壁鉆孔樁直徑為1.2m，根據(jù)地質(zhì)和支撐變化情況，樁間距分為1.8m和2.0m。圍護樁的嵌入深度為3.5m；支護結(jié)構(gòu)豎向設(shè)兩道鋼支撐。鋼管支撐平均水平間距3.0m（2.4m～3.5m），支撐采用φ600（t=16mm）的鋼管。圍檁采用雙拼I56a工字鋼。支護樁之間加以網(wǎng)噴混凝土?；娱_挖深大，地下作業(yè)時間周期長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜施工人員多，基坑施工影響范圍大，情況復(fù)雜，屬于復(fù)雜條件下深大基坑工程。該工程的安全等級為一級。綜上所述，本項目場地土質(zhì)工程性質(zhì)不良、地下水位高、深大基坑開挖影響范圍大，且運營中的成昆鐵路從基坑中部橫穿而過，情況復(fù)雜。該工程安全等級應(yīng)為最高等級，屬于復(fù)雜工程條件下的深大基坑工程；需要進行全方位、全時段的監(jiān)測。3．適用范圍本工法適用于深度大于10m，臨近既有鐵路線的大中型客站基坑施工監(jiān)測或環(huán)境要求嚴格的基坑施工監(jiān)測。4．工藝原理4.1既有線路邊坡監(jiān)測控項目土體側(cè)向變形、孔隙水壓力、地面沉降、地下水位和基底回彈。4.2地鐵7號線深大基坑有圍護結(jié)構(gòu)基坑監(jiān)測控項目圍護結(jié)構(gòu)水平位移、土體側(cè)向變形、圍護結(jié)構(gòu)變形、孔隙水壓力、圍護結(jié)構(gòu)側(cè)土壓力、地面沉降、地下水位、支撐軸力（含支撐變形）、鋼筋應(yīng)力和基底回彈。4.3按照規(guī)定的頻率及時進行監(jiān)測，對數(shù)據(jù)進行分析整理，與相應(yīng)規(guī)范和設(shè)計值進行對比，對基坑安全作出結(jié)論，及時采取相應(yīng)措施。基坑監(jiān)測原理示意圖15．施工工藝流程及操作要點5.1工藝流程圍護結(jié)構(gòu)施工圍護結(jié)構(gòu)施工土方開挖第一道鋼支撐施工土方開挖第二道鋼支撐施工基坑開挖完畢土壓力計、空隙水壓力計、鋼筋計、測斜管等預(yù)埋應(yīng)變儀、鋼筋計、傳感器安裝應(yīng)變儀、鋼筋計、傳感器安裝既有線路及沉降、裂縫觀測點設(shè)置監(jiān)測數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)的分析處理邊坡或支護體系調(diào)整施工工藝流程圖25.2元件安裝及操作要點測斜管測斜管對基坑邊坡土體和支護樁本身的水平位移進行監(jiān)測。監(jiān)測儀器為高精度測斜探頭，測點為沿測斜管0.5m間距一個測點。操作要點：埋入測斜管，應(yīng)保持垂直，埋在樁體測斜管與鋼筋籠應(yīng)綁牢；測斜管有兩對方向互相垂直的定向槽，其中一對要與基坑邊線垂直；測量時，必須保證測斜儀與管內(nèi)溫度基本一致，顯示儀讀數(shù)穩(wěn)定才開始測量；由于測斜儀測得的是兩滑輪之間的相對位移，所以必須選擇測斜管中的不動點為基準點，一般以管底端點為基準點，各點的實際位移是測點到基準點相對位移的累加。鋼筋計鋼筋計的安裝鋼筋計焊接在鋼筋籠主筋上，當作主筋的一段，焊接面積不應(yīng)少于鋼筋的有效面積。在焊接鋼筋計時，為避免熱傳導(dǎo)使鋼筋計零漂增加，需采取冷卻措施，用濕毛巾或流水冷卻。在開挖側(cè)與擋土側(cè)的主筋對應(yīng)位置都安裝鋼筋計，鋼筋計布置的間距一般為2-4m。鋼筋計操作要點：做好鋼筋計傳感部分和信號線的防水處理；"儀器安裝前必須做好信號線與鋼筋計的編號，做到一一對應(yīng)；鋼筋計焊接必須保證質(zhì)量；鋼筋計安裝好后，澆混凝土前測一次初值，基坑開挖前測一次初值；測數(shù)時，同時用溫度計測量氣溫，考慮溫度補償。土壓力計土壓力計的安裝測量側(cè)壓力時，綁扎于鋼筋上，接觸面緊貼土體一側(cè)。土壓力計安裝要點：根據(jù)施工經(jīng)驗，土壓力計綁扎在圍護結(jié)構(gòu)的鋼筋上，成功的機會不是很大，因為在澆混凝土?xí)r，難以保證混凝土不包裹土壓力計。最好的安裝方法還是在圍護結(jié)構(gòu)的外面鉆孔埋設(shè)土壓力計，并在孔中注入與土體性質(zhì)基本一致的物質(zhì)，填實空隙。5.2.4空隙水壓計孔隙水壓計的安裝采用鉆孔埋設(shè)法。安裝儀器前，在選定的位置鉆孔至所需測的深度，再將用砂網(wǎng)、中砂裹好的孔隙水壓計放到測點位置，然后孔內(nèi)注入中砂，以高出孔隙水壓計30～50cm為宜，最后在孔內(nèi)填入粘土，將孔封堵好。水準儀和全站儀水準儀：在基坑施工中觀測基坑圍護結(jié)構(gòu)的沉降；基坑周圍地表、地下管線、四周建筑物的沉降；基坑支撐結(jié)構(gòu)的差異沉降；確定分層沉降管、地下水位觀測孔、測斜管的管頂標高。全站儀：在基坑監(jiān)測中觀測臨近既有線路、地下管線的水平位移；圍護結(jié)構(gòu)頂面及各層支撐的水平位移；測斜管頂?shù)慕^對水平位移。設(shè)置要點：測量控制點要安全，其位置不要設(shè)在變形、位移區(qū)內(nèi)。軸力計樁身測斜管土體測斜管樁身測斜管土體測斜管軸力計5.3監(jiān)測時間和頻率監(jiān)測時間基坑開挖前開始進行初讀數(shù)監(jiān)測，直至基坑回填完畢、主題結(jié)構(gòu)滿足抗浮和穩(wěn)定要求時為止。監(jiān)測頻率各元器件的監(jiān)測頻率如下表。監(jiān)測項目監(jiān)測頻率圍護結(jié)構(gòu)水平位移移開挖及回筑過程中中每天一至兩兩次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次土體側(cè)向變形圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次圍護結(jié)構(gòu)變形圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次孔隙水壓力圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次圍護結(jié)構(gòu)側(cè)土壓力力圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次地面沉降圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每周兩次地下水位圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次支撐軸力圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次支撐變形圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每周兩次鋼筋應(yīng)力圍護結(jié)構(gòu)施工及基基坑開挖期間間每一至二天天一次，主體結(jié)構(gòu)施工期間間每三至七天天一次既有線沉降變形1-2次一天5.4監(jiān)測點平面布置圖5.5部分監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計及階段分析東側(cè)靠既有線路邊坡位移和沉降七號線東側(cè)各測點垂直于基坑坡面走向位移變化曲線七號線東側(cè)各測點沿基坑坡面走向位移變化曲線七號線東側(cè)各測點沉降曲線監(jiān)測過程中各測點最大位移量為17mm，最大沉降為13mm，皆在安全范圍內(nèi)。TY7-1為例分析地鐵7號線北面邊坡土體位移各深度土壓力時程曲線監(jiān)測期間各點土壓力皆在一定范圍內(nèi)波動，多由降水及施工引起的土體情況改變影響，監(jiān)測期內(nèi)土壓穩(wěn)定土體安全。5.5.3地鐵7號線支承軸力監(jiān)測及分析支撐軸力時程曲線各支撐變化趨勢基本一致；由于每根鋼支撐在調(diào)整預(yù)加力過程中會造成整個維護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布；所有鋼橫撐軸力實測值均在設(shè)計值之內(nèi)，到目前為止實測最大軸力約為設(shè)計軸力的1/3；下層鋼支撐拆除后并未對上層支撐軸力造成明顯變化。各鋼橫撐工作正常，測值在安全范圍內(nèi)。5.6監(jiān)測結(jié)果總結(jié)各位移沉降監(jiān)測點普遍呈現(xiàn)前期測點變化幅度大、波動大，后期現(xiàn)對穩(wěn)定的趨勢,監(jiān)測過程中各測點最大位移量為24mm，最大沉降為17mm，皆在安全范圍內(nèi)；各測斜測點水平位移值與當?shù)氐貏荩馏w條件，施工情況，氣候多方面原因有關(guān)系，表現(xiàn)出不同的位移發(fā)展趨勢；七號線維護樁最大水平位移13.4mm。鋼支撐施作后，各維護樁體水平位移基本穩(wěn)定，維護樁在工作中與鋼支撐形成整體受力體系，安全可靠；各土壓力及孔隙水壓力測點測值變化不大，多與降水引起的水位升降及施工開挖土體變化有關(guān)，為正?，F(xiàn)象，可認為測點所在地土體穩(wěn)定安全；監(jiān)測過程中，七號線基坑鋼支撐軸力上層最大測值906kN，為設(shè)計值的30.2%，下層支撐最大測值為1104，為設(shè)計值的31.4%。各鋼支撐正常工作，安全可靠；綜合檢測結(jié)果顯示，臨近既有線路基坑采用1：1.5放坡開挖，1.5m深二級16間距200釘墻加Φ8間距200網(wǎng)噴混凝土支護?；邮苡昙居绊戄^大。邊坡坑-12.15m以上成都黏土（Q3eol）、黏土、圓礫土（Q2fgl+al）、粉土（Q2fgl+al）、全風(fēng)化泥巖層受雨季影響較大，含水性強，透水性差，邊坡容易垮塌，施工采取錨桿加固可有效阻止邊坡垮塌。-12.15m以下為弱風(fēng)化泥巖，設(shè)計主要以土壓力為依據(jù)采用圍護樁加兩層鋼支撐設(shè)計，基坑設(shè)計偏于保守，以后類似施工可適當減少圍護樁和鋼支撐數(shù)量。6．材料與設(shè)備6.1監(jiān)測材料設(shè)備表監(jiān)測項目監(jiān)測材料用量數(shù)量說明圍護結(jié)構(gòu)水平位移移監(jiān)測點（個）34土體側(cè)向變形測斜管（m）40010*40m圍護結(jié)構(gòu)變形測斜管（m）28014根，每根長20mm孔隙水壓力水壓力計（個）8010組，每組8個圍護結(jié)構(gòu)側(cè)土壓力力土壓力計（個）8010組，每組8個地面沉降監(jiān)測點（個）88地下水位水位管（m）41020根，每根長20..5m支撐軸力（含支撐撐變形）軸力計（個）1542層，每層77個鋼筋應(yīng)力鋼筋計（個）19614組，每組14個基地回彈監(jiān)測監(jiān)測點（個）5說明：由全站儀、精密水準儀進行監(jiān)測的沉降、水平位移、高程。由振弦式讀數(shù)儀、測斜儀、地下水位儀進行監(jiān)測的應(yīng)力、應(yīng)變、軸力、地下水位、降水試驗。7．質(zhì)量控制7.1參照規(guī)范《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)7.2監(jiān)測警戒值根據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程、計算資料及類似工程經(jīng)驗制定本工程監(jiān)測警戒值如下：1）位移報警值：位移≤40mm（周邊無建筑物、支撐和地下管線）；位移≤20mm（周邊有建筑物、支撐和地下管線）；2）沉降報警值：沉降≤30mm（周邊無建筑物、支撐和地下管線）；沉降≤20mm（周邊有建筑物、支撐和地下管線）；3）土壓力報警值為設(shè)計土壓力值的2倍（考慮到因支護橫撐作用產(chǎn)生的局部壓力集中現(xiàn)象）；4）孔隙水壓力報警值為該處地下水位所產(chǎn)生的靜水壓力理論值的1.1～1.2倍；5）鋼筋應(yīng)力報警值為設(shè)計最大彎矩換算的鋼筋應(yīng)變值；6）土體及樁身側(cè)向變形頂部水平位移報警值為4cm（周邊無建筑物、支撐和地下管線等）和2cm（周邊有建筑物、支撐和地下管線等）；7）水平位移速率和沉降速率報警值為lcm/d。當監(jiān)測數(shù)據(jù)為預(yù)警值的90%時，應(yīng)加強監(jiān)測頻率，注意測點及周邊情況。當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警值時，應(yīng)立即停止施工，在查明原因并采取必要的加固措施后方能繼續(xù)施工。8．安全措施8.1成立監(jiān)測小組根據(jù)工程大小設(shè)置人數(shù)，并設(shè)立組長，負責(zé)監(jiān)測控的全面管理。焊接鋼筋計時要有電焊工安裝土壓力計、孔隙水壓計要鉆孔時，需要成孔人員，各項配合活動必須符合項目統(tǒng)一安全管理，接受安全教育。8.2支撐軸力計加長引線有支護設(shè)計基坑一般多為二層以上支撐，每層設(shè)置軸力計，采集數(shù)據(jù)危險性大。現(xiàn)場采取加長引線全部采用在上部基坑邊進行監(jiān)測。9．環(huán)保措施9.1揚塵污染控制根據(jù)基坑進測控結(jié)果對基坑作動態(tài)評定，可以選擇合理加固方案，減少土方開挖、回填工程量。9.2水源循環(huán)利用根據(jù)地下水位監(jiān)測結(jié)果，地下水處于臨界值時及時采取基坑降水措施，基坑周圍設(shè)置集水坑。現(xiàn)場混凝土澆筑可以作為養(yǎng)護水使