天津地铁二号线咸阳路站基坑开挖安全监控与实施
 
浏览次数: 3267 发布日期:2012-2-17 23:18:48
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    【摘  要】天津地铁二号线咸阳路站地处南开区黄河道交通干道,基坑开挖深17.71m,长463.1m。道路两侧建筑物较近,地下土质多为淤泥质粘土,深基坑开挖存在周围建筑物安全和基坑支护稳定等安全隐患。施工中采用安全监控的方法对地下水位变化、周围建筑变形沉降、支护结构位移等过程进行数据描述和报警控制,起到了预防预控的作用,从而保证的深基坑开挖施工安全,收到了良好的技术经济效益和广泛的社会效益。
    【关键词】软土地基;深基坑开挖;周围建筑物;支护稳定;安全监控
 
工程简介
    地铁二号线第4标段咸阳路站位于天津市南开区黄河道与咸阳路交口往西,车站起点里程DK5+371.843,终点里程DK5+834.943,本站为单柱双跨地下二层岛式车站。车站基坑围护采用钢筋混凝土地下连续墙结构,基坑长463.1m,标准段宽20.7m,深17.71m,东西端设有盾构井,车站顶板覆土厚度2.52m~3.61m,总建筑面积为26747.59m2。支撑结构采用钢管水平对撑。
安全风险分析
    天津市地铁二号线第4标段咸阳路站地处黄河道交通干道地段,具有现场周边环境复杂、施工难度大、技术要求高、工期长等特点。施工过程中有很大的不确定因素。地铁站两侧原有建筑物距离较近,常因基坑开挖导致开裂和沉降;地下管线因土体变形而被破坏;地下水位高又是软土地基,支护结构的稳定不可忽视。考虑以上因素,地铁施工中必然存在周围建筑物的安全、地下设施安全和基坑开挖安全等风险。
地质水文因素
    地质条件:本工程地下土质主要为淤泥质粘土,含水率高。
    -2.75m~-10.09m为淤泥质粉质粘土,为主要含水层。
    -10.43m~-17.71m,粉质粘土—粉砂,底板处于隔水层,以下存在微承压水。
基坑开挖方案
    地铁二号线咸阳路站基坑开挖长度463.1m,开挖深度17.71m,两端各有一个盾构井(如图1所示),设计为明开挖。针对开挖线路长和深度较深、地下水位高和淤泥质粘土土质等情况,研究制定了超长基坑坝式分段开挖法。先将基坑划分为四个施工段,在二、三施工段中间设置一道高压旋喷水泥坝,将基坑分为东区和西区两部分,即起到临时支撑的作用,又能使两边的施工互不干扰。
    基坑深度方向设置有四道水平支撑,水平方向支撑间距3.0m,为满足随挖随撑的设计要求,按支撑纵向位置分四步退行开挖。第一步挖至第一道支撑以下,安装第一道支撑,第二步挖至第二道支撑以下,安装第二道支撑,以此类推。第四步挖到基底时,形成三阶四机接力倒土作业。挖土过程中先开挖支撑作业面,及时安装支撑再进行下道挖土工序。直至挖到基底标高,完成深基坑土方工程。
安全风险监控措施
    根据安全风险因分析,我们把重点放在保护周围建筑物安全、保护地下跨基坑管道的安全、确保围护结构的稳定和地下水、承压水的控制等方面。针对分析出的问题进行危险源辩识做出具体化、时空化、动态化的应急控制预案,然后制定详细的监控程序。
5.1 本工程监控的主要项目
    (1) 墙顶沉降及水平位移;
    (2) 地下水位观测;
    (3) 墙体水平位移;
    (4) 支撑系统轴向应力;
    (5) 临近建筑物变形(如表1)。
5.2 基坑开挖监控方案
    (1) 墙顶沉降及水平位移。
    由于施工场地内环境条件一般较差,考虑现场情况,监测点水平位移观测一般采用极坐标法,使用工作基点为起算点,采用极坐标法测定各监测点坐标,计算围护墙顶测点的变形量。按测回法依次测定各监测点与测站连线的角度、距离,计算监测点坐标,根据各测次与初始值的坐标,计算桩顶水平位移矢量。
    (2) 地下水位监测。
    监测点按施工监测图布置,每轴线基坑两侧各布设2个监测点,地下水位监测采用钢尺水位计,通过讯响器,读取测量钢尺读数,根据管顶高程、管顶与地面的高差,即可计算地下水位的高程和埋深。
    (3) 墙体水平位移。
    监测点共布设44个