地鐵車站風(fēng)道明挖基坑監(jiān)控量測(cè)

1地鐵1號(hào)風(fēng)道及地下暗挖法施工監(jiān)控量測(cè)北京地鐵四號(hào)線關(guān)中站位于測(cè)定街與北四環(huán)路交叉口南側(cè)。西關(guān)街以下呈南北走向。車站為地下兩層三跨島式站臺(tái)車站,車站中心里程K21+391.898,全長(zhǎng)179.9m,標(biāo)準(zhǔn)段總寬22.5m,高14.65m,頂板埋深2.3~2.7m,地下一層為站廳層,地下二層為站臺(tái)層。車站共設(shè)兩個(gè)風(fēng)道和四個(gè)出入口,車站主體結(jié)構(gòu)采用蓋挖逆作法施工,1號(hào)風(fēng)道及2、3號(hào)出入口采用明挖法施工,2號(hào)風(fēng)道及1、4號(hào)出入口采用暗挖法施工。各明挖基坑中以1號(hào)風(fēng)道結(jié)構(gòu)跨度最大,開挖深度最深,距高層建筑物海龍大廈最近而作為重點(diǎn)監(jiān)控,本文以1號(hào)風(fēng)道明挖法施工基坑的監(jiān)控量測(cè)為例,對(duì)地鐵明挖法施工的監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行了全面介紹。中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道基坑開挖的深度為13.4m,周邊的高大建筑物主要是海龍大廈。海龍大廈與1號(hào)風(fēng)道結(jié)構(gòu)的最近距離為16.2m(圖1中關(guān)村站平面圖)。根據(jù)《北京地鐵四號(hào)線工程中關(guān)村站巖土工程勘察報(bào)告》提供地質(zhì)情況,中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道穿越地層從上到下為:人工堆積層、第四紀(jì)全新世沖洪積層和第四紀(jì)晚更新世沖洪積層。2監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)和監(jiān)測(cè)根據(jù)中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道的結(jié)構(gòu)埋深、地質(zhì)及地面建筑物、管線情況和施工方法,布設(shè)了較密集、合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全面的地表沉降、樁頂位移、樁體變形、建筑物沉降等監(jiān)測(cè),以保證在施工時(shí)及時(shí)反饋數(shù)據(jù),確保基坑開挖和周邊建筑物的安全。2.1量測(cè)頻率的確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見表1。明挖基坑施工監(jiān)控量測(cè)的頻率與基坑開挖深度、施工狀況等有關(guān)。基坑開挖期間監(jiān)測(cè)頻率見表2,基坑開挖完成后監(jiān)測(cè)頻率見表3。2.2監(jiān)控量表4的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)3施工監(jiān)控量研究及點(diǎn)的配置3.1力點(diǎn)布設(shè)方案地表沉降點(diǎn)、樁頂位移點(diǎn)、樁頂變形點(diǎn)和支撐軸力點(diǎn)的布設(shè)是根據(jù)基坑斷面、基坑周邊的建筑物和降水效果綜合考慮的。中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道的地表沉降點(diǎn)、樁頂位移點(diǎn)、樁頂變形點(diǎn)的布設(shè)見圖2。3.2建筑物的變形觀測(cè)中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道基坑開挖和降水時(shí),為了保證周邊建筑物的安全,因此對(duì)建筑物進(jìn)行變形觀測(cè)。經(jīng)過對(duì)建筑物的形狀分析,針對(duì)1號(hào)風(fēng)道開挖在海龍大廈樓頂?shù)慕巧喜贾?個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。4量測(cè)點(diǎn)的記錄4.1地面沉降點(diǎn)的布設(shè)1)根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求、施工特點(diǎn)及周邊環(huán)境等綜合因素確定監(jiān)測(cè)對(duì)象。2)所有觀測(cè)點(diǎn)必須預(yù)先埋設(shè)穩(wěn)固,初始值在確認(rèn)點(diǎn)位已穩(wěn)定后采集兩次穩(wěn)定值使用。3)地面沉降點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)考慮點(diǎn)位位置能反映監(jiān)測(cè)對(duì)象的變化特征并有利于保護(hù)和不易受破壞的地方;4)如果觀測(cè)點(diǎn)在施工中受破壞,應(yīng)盡快在原來位置或距原來較近位置補(bǔ)設(shè)測(cè)點(diǎn),以保證該測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的連續(xù)性。4.2量測(cè)點(diǎn)的記錄4.2.1挖深0.5mm的坑布點(diǎn)時(shí)點(diǎn)位盡量不布在回填土、綠化帶和管線周圍的地方,如果必須要埋點(diǎn)時(shí),埋設(shè)時(shí)要選擇不易積水地方,人工開挖直徑500mm、深800~1000mm的坑,用混凝土楔子夯實(shí)底部,并設(shè)400mm×400mm方磚底盤,插入ue78820mm圓鋼并用混凝土把坑回填密實(shí)(圖3)。路面測(cè)點(diǎn)埋設(shè)采用ue788103mm電鉆在地面鉆孔,隨即打入作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的鋼筋,使鋼筋與土體結(jié)為整體,可隨土體變化而變化(圖4)。4.2.2預(yù)應(yīng)力管道測(cè)量變形點(diǎn)采用彎鉤式,其直徑不小于18mm,長(zhǎng)不小于250mm。用電錘在建筑物的墻上打孔,然后將變形點(diǎn)打入孔洞內(nèi)并灌入高強(qiáng)度等級(jí)水泥,使變形點(diǎn)與建筑物成為一個(gè)整體。安好測(cè)點(diǎn)后,作好明顯標(biāo)志,并按順序編號(hào)(圖5)。4.2.3地表樁間接監(jiān)測(cè)地下管線監(jiān)測(cè)是在管線所在覆蓋土的正上方挖孔至管線布置觀測(cè)點(diǎn)后引出地面,也可利用檢查井直接布在管線上,困難時(shí)在管線上方埋設(shè)地表樁間接監(jiān)測(cè),按規(guī)定變形測(cè)量精度等級(jí)用精密水準(zhǔn)儀,銦鋼尺進(jìn)行量測(cè)。4.2.4測(cè)點(diǎn)的豎向布置鋼筋應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中選擇受力有代表性的樁布置測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)在豎向位置布置在各土層分界面、結(jié)構(gòu)或配筋截面變化處。在平面位置上選擇長(zhǎng)短邊的中點(diǎn)。鋼筋應(yīng)力計(jì)焊接在樁體主筋上。埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)后要在后續(xù)工序中特別注意保護(hù)好應(yīng)力傳感腳線。4.2.5稱重樁底板位移的監(jiān)測(cè)點(diǎn)樁頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)于冠梁上。在灌注冠梁混凝土?xí)r預(yù)埋ue7886mm的膨脹螺栓,外露3~5cm,經(jīng)檢查合格后施測(cè)取得初始值。4.2.6測(cè)斜管的安裝測(cè)斜管應(yīng)在圍護(hù)樁施工時(shí)埋設(shè)在樁體內(nèi),開挖前3~5d重復(fù)測(cè)2~3次,判明測(cè)斜管處于穩(wěn)定狀態(tài)后,將其作為初始值,開始正式監(jiān)測(cè)工作。先將測(cè)斜管裝上管底蓋,用螺絲或膠固定。測(cè)斜管與測(cè)斜管之間有接管連接,測(cè)斜管與接管之間必須用螺絲固定。測(cè)斜管采用綁扎法固定在鋼筋籠上與其一起沉入孔中,沉入時(shí)應(yīng)注意測(cè)斜管應(yīng)位于基坑內(nèi)側(cè)方向。由于混凝土的浮力作用以及振搗機(jī)械的影響,測(cè)斜管的綁扎定位一定要牢固可靠,以免混凝土澆筑時(shí),使其發(fā)生上浮或側(cè)向移動(dòng),影響測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測(cè)斜管高出冠梁15cm,利用測(cè)斜儀測(cè)出樁體不同深度范圍的水平位移,從而可以得到樁體的變形情況。由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)較深,測(cè)斜管較長(zhǎng),測(cè)斜管在安裝中應(yīng)注意導(dǎo)槽的方向,導(dǎo)槽方向必須與設(shè)計(jì)要求定準(zhǔn)的方向一致。同時(shí)要避免測(cè)斜管自身的軸向旋轉(zhuǎn),以保證測(cè)出的數(shù)據(jù)真實(shí)反映在基坑邊緣垂直面內(nèi)的撓曲。在測(cè)斜管連接時(shí),必須將上、下管段的滑槽相互對(duì)準(zhǔn),使測(cè)斜儀的探頭能在管內(nèi)平滑運(yùn)行。測(cè)斜管埋設(shè)詳見圖6。5沉降變化監(jiān)測(cè)根據(jù)施工進(jìn)度和監(jiān)控量測(cè)的頻率進(jìn)行野外測(cè)量,并將野外記錄數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi),打印測(cè)量成果表,并對(duì)沉降變化分析,繪制變化曲線圖。監(jiān)測(cè)成果累積沉降值接近極限值時(shí),則及時(shí)分析原因,以便及時(shí)采取補(bǔ)救措施。監(jiān)測(cè)工作全部結(jié)束后,要編寫沉降監(jiān)測(cè)竣工報(bào)告,報(bào)告內(nèi)容包括變形觀測(cè)成果表,監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖,變形時(shí)態(tài)曲線圖和變形分析報(bào)告。5.1基坑開挖的地表及內(nèi)出的基本情況分析中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道基坑開挖深度為13.4m,從地表沉降曲線(圖7)可以看出:在2005年11月6日基坑開挖完成。在2005年10月6日基坑開挖完成3m,一直到10月10日第一道鋼支撐架設(shè)完成,地表呈下降趨勢(shì),沉降的最大速率為0.245mm/d<2mm/d。從2005年10月10日至10月23日,基坑開挖深度達(dá)到7m,并架設(shè)完成第二道鋼支撐,地表沉降的最大速率為0.194mm/d<2mm/d。從2005年10月23日至10月30日基坑開挖的過程中,地表呈回升趨勢(shì),主要是對(duì)架設(shè)的鋼支撐施加軸力。從2005年10月30日至12月9日期間,1F7和1F11點(diǎn)變化比較大,從施工現(xiàn)場(chǎng)情況來看,1F7變化較大是當(dāng)時(shí)在管線改移時(shí),施工單位沒有按要求進(jìn)行回填,沉降的最大速率為0.159mm/d<2mm/d;1F11變化較大是施工時(shí)在其周圍堆放鋼筋。從2005年12月9日結(jié)構(gòu)底板施工完成,沉降呈平穩(wěn)趨勢(shì)。由此分析應(yīng)注意:基坑開挖深度與鋼支撐架設(shè)要緊密;基坑開挖完成后盡早施工結(jié)構(gòu)底板;基坑周邊嚴(yán)禁堆載;基坑四周的原狀土是否被擾動(dòng)。5.2風(fēng)道和龍道的運(yùn)行從海龍大廈觀測(cè)點(diǎn)沉降曲線(圖8)可以看出:在10月30日1號(hào)風(fēng)道基坑基本開挖完成,海龍大廈每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都有較小的變化。1號(hào)風(fēng)道在12月22日完成結(jié)構(gòu)底板混凝土澆筑之后觀測(cè)點(diǎn)沉降呈穩(wěn)定趨勢(shì),而從10月30日至12月22日期間,觀測(cè)點(diǎn)的沉降有較小的波動(dòng)。5.3樁頂位移分析從中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道樁頂位移曲線(圖9)可以看出:1FW7、1FW45、1FW65、1FW81和1FW104樁頂位移基本為正值,ZW8、1FW22和1FW93樁頂位移基本為負(fù)值。分析成因是1FW7、1FW45、1FW65、1FW81和1FW104樁架設(shè)鋼支撐并施加軸力和樁頂設(shè)冠梁;ZW8、1FW22和1FW93樁沒有架設(shè)鋼支撐而只依靠冠梁支護(hù)。根據(jù)圖形分析的結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)加大監(jiān)測(cè)頻率,由于樁頂位移的管理值為12mm,從1號(hào)風(fēng)道觀測(cè)的情況來看都是安全的。5.4樁體變形測(cè)讀將測(cè)斜儀置入測(cè)斜管內(nèi),并使導(dǎo)向輪完全進(jìn)入導(dǎo)向槽內(nèi)。方向應(yīng)為導(dǎo)向輪的正向與被測(cè)位移座標(biāo)(+X)一致時(shí)測(cè)值為正,相反為負(fù)。之后根據(jù)電纜上標(biāo)明的記號(hào),每基長(zhǎng)(測(cè)點(diǎn)間距)單位長(zhǎng)度測(cè)讀一次測(cè)斜管軸線相對(duì)鉛垂線的傾角。測(cè)斜儀測(cè)量時(shí)先將測(cè)斜儀放入管底,自下而上測(cè)量。測(cè)斜儀在測(cè)斜管中是每基長(zhǎng)(測(cè)點(diǎn)間距)單位長(zhǎng)度測(cè)讀一次。方法:測(cè)斜儀運(yùn)動(dòng)到位后,停留3s左右,當(dāng)讀數(shù)儀上的讀數(shù)穩(wěn)定后,按一下儀表面板上的存貯鍵或手持存貯按鈕,實(shí)時(shí)測(cè)量值將被存貯在讀數(shù)儀中。根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行整理,繪制樁體變形曲線見圖10。圖10描述的是中關(guān)村站1號(hào)風(fēng)道基坑開挖完成時(shí)圍護(hù)樁樁體累計(jì)變形曲線。從圖10中可以看出:在樁體深度為4m時(shí),ZW8號(hào)樁累計(jì)變形較大,分析原因是在ZW8號(hào)樁只有鋼圍檁支撐,兩側(cè)是斜撐,且斜撐沒有施加軸力;在樁體深度為10m時(shí),1FW93號(hào)樁累計(jì)變形較大,分析原因是有滲水情況,且地層為粉質(zhì)黏土,而第三