天津地铁昆明路站基坑围护结构监测研究
 
浏览次数: 2910 发布日期:2012-3-6 18:44:01
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    【摘 要】针对城市地铁深基坑工程事故易发的现状,结合天津地铁3号线昆明路站深基坑监测方案,通过大量实测数据对基坑的围护体结构定向位移和支撑轴力进行了研究,分析墙体变形及钢支撑轴力变化的原因。通过监测分析表明:围护结构随着支撑的架设,水平位移部位下移;钢支撑内力变化不是单调递增,呈现反复变化的现象,底板浇注完成后,基坑变形趋于稳定。昆明路站基坑工程的现场施工监测是安全施工的重要保证,可为类似城市地下工程的安全施工提供有益的借鉴和参考。
    【关键词】地铁;深基坑;支撑;监测
 
研究背景
    随着城市的发展,城市人口极度膨胀,交通环境日益恶化,修建城市地铁是缓解路面交通拥挤现状,改善城市交通状况的重要途径。地铁工程的建设首先面临的是地铁车站深基坑工程的开挖[1]。在基坑工程施工过程中,由于地质条件复杂,地下管线密集,地铁工程周边建筑物、道路众多等自然或者外部环境等,基坑工程的风险性通常较大,因此极易发生基坑事故[2]。因此地铁深基坑开挖的过程中,对基坑施工期间基坑(及支护体)变形和其影响范围内的环境变形、被保护对象以及其它与施工项目有关的内容进行监测,以便及时全面地反映基坑围护体的变化情况,是判断基坑安全和环境安全的主要依据[3]。本文通过对天津地铁3号线昆明路站基坑围护体定向位移和支撑轴力的实测数据分析,研究其变形规律,有利于控制围护结构的变形及其周围建筑和地下管线的安全,从而达到避免重大事故发生目的。
项目概况
2.1 设计概况
    天津地铁3号线昆明路站位于营口道的路面下,与昆明路斜交,车站沿营口道东西走向。昆明路站设计车站起点里程DK11+57.5,车站终点里程DK11+368.5,昆明路站及站后停车场全长311m。车站主体最宽为33m,为地下二层侧式站台车站。车站主体采用现浇钢筋混凝土箱型结构形式,围护结构采用800mm 厚地下连续墙围护结构。标准段基坑开挖深度约17.3m,地连墙深35~36.5m,控制周边地面最大沉降量≤0.1%H,地下连续墙最大水平位移≤0.14% H(H为基坑开挖深度),且不大于30mm。明挖顺作法施工。
2.2 地质水概况
    根据图纸及地质报告提供的资料,站区地表普遍分布第四系全新统人工填土层(Qm1),岩性为杂填土,土质不均,结构松散,密实程度差。本车站主体结构基底位于(⑥1)粉质粘土。基坑开挖范围内土体主要为填土、粘性土、粉土及淤泥质土,土质松软,直立性差。
    本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水,其地下水位埋深较浅,勘测期间水位埋深1.3~2.1m(高程-0.3~0.4m),赋存于第Ⅱ陆相层及以下粉砂及粉土中的地下水具有微承压性,为微承压水。微承压水以⑤1粉质粘土⑥1粉质粘土为隔水顶板,⑥2、⑥4、⑦2为主要含水层,该层微承压水接受上层潜水补给,以地下径流方式排泄,同时以渗透方式补给深层地下水。其顶板最浅埋深为18.20m。勘测期间22.35~24.35m 层微承压水稳定水位埋深约为2.5m。
2.3 周围环境
    天津地铁3号线昆明路站北侧包括迎新里、竞业里、天兴楼共九栋居民楼,最近处距基坑仅5.9m,最远处为11.4m。居民楼基础为条形基础,埋深为1.5m,结构为砖混结构,结构形式及基础形式均较差。车站南侧为地矿大厦和市政设计院。地矿大厦距离基坑9.8m,五层砖混结构,局部六层;地矿大厦砌筑砂浆出现粉化现象,现状安全系数较小,满足相关规范要求。市政设计院距基坑约18m,基础形式为条形基础,基础埋深2.2m,基本满足地基承载力的要求,但基础砌筑砂浆出现了不同程度的粉化现象,安全储备小。车站范围内的地下管线,主要有天然气、电讯、排水管及电力等管线。
围护及监测方案
3.1 围护结构
    围护结构采用800mm 厚地下连续墙,明挖顺作法施工。西端头井基坑开挖深度约19.2m,地连墙深36.5m,设置五道支撑,第1道为混凝土支撑,其余为钢支撑;东端头井基坑开挖深度为18.6m,地连墙深35.5m,设置五道支撑,第1道为混凝土支撑,其余为钢支撑;标准段基坑开挖深度为17.3m,地连墙深35.5m,设置五道支撑,第1道为混凝土支撑,其余为钢支撑。
3.2 监测内容
    对基坑施工期间基坑(及支护体)变形和其影响范围内的环境变形、被保护对象以及其它与施工项目有关的内容进行监测,以便及时全面地反映基坑围护体的变化情况,实现基坑围护主体工程的信息化施工。为施工参数、预估发展趋势、确保工程质量及周边管线的安全使用提供实时数据,为优化施工方案提供依据,同时积累区域性设计、施工、监测的经验。因此,根据昆明路站基坑的实际工程情况及《建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)》和基坑设计施工说明相关规定,需进行以下项目[4]的监测,具体监测布置图如图1所示。
    (1) 墙顶水平位移、沉降监测:测钉49个;
    (2) 围护体定向水平位移监测(测斜):测斜管18根;
    (3) 钢支撑轴力监测:15个断面,每个断面五个(端头井处增加3个),轴力计共78个;
    (4) 地下水位监测:观测井11口,微井承压六口;
    (5) 地下孔隙水压力、土压力监测:水压力和土压力计共24个;
    (6) 基坑周围地表沉降监测:圆头测钉约110个;
    (7) 基坑隆起监测:回弹管39根;
    (8) 基