杨文平
包神铁路集团有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯 017000
摘要:包神铁路上湾专用线隧道设计采用明挖法施工,地层主要为人工堆积素填土及风积层细砂,VI级围岩。施工过程将基坑监测作为重要工序。本文根据该隧道特殊的地理位置、工程地质、水文地质条件以及明挖法施工技术的特点等,确定基坑监测的内容、测点布置、监测频率、报警值以及监测重点。对施工过程进行动态控制,及时反馈监测结果,确保建筑基坑安全,同时保护基坑周边环境。本文总结的内容可为同类基坑工程的建设和监测提供借鉴和参考。
关键词:隧道;基坑;监测
1工程概况
包神铁路集团公司上湾装车站改造工程的上湾隧道进出口里程为改DK2+590~改DK2+890,全长300m。单洞双线隧道,最大埋深为3.7m,隧道上方为上湾煤矿工业广场。场地内地层主要为第四系全新统人工堆积素填土及风积层细砂。隧道区地下水为第四系孔隙潜水,埋深5.4~6.8m。隧道围岩级别为VI级。
隧道采用明挖法施工,明挖平顶直墙框架结构。基坑侧壁安全等级为二级,采用Φ800@1000钻孔灌注桩+钢管支撑围护型式,左右两侧各300根围护桩。
监控量测是复杂基坑施工中的重要环节之一,通过对基坑施工过程的动态控制,验证支护结构设计,保护基坑支护的安全,掌握地层、地下水、围护结构与支撑体系的状态,及施工对既有建筑物的影响。通过对量测数据的整理和分析,及时确定相应的施工措施,做到信息化施工,确保施工工期和既有建筑的安全,同时积累工程经验[1]。
2监控量测内容和测点布置
根据《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009),本项目基坑类别为二级基坑,主要的监测内容有:
1)围护结构水平位移和沉降;
2)地表沉降;
3)地下水位观测;
4)支撑轴力监测;
5)围护结构倾斜变形监测;
6)桩身内力监测;
7)基底变形观测;
8)周围建筑物的沉降监测;
基坑监测类型和数量的确定应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑。为验证设计数据而设的测点应布设在设计中最不利位置和断面上,为结合施工而设的测点要布设在相同工况下最先施工的部位,其目的是及时反馈信息、指导施工。各类测点的布置在时间和空间上应有机结合,力求使同一监测部位能同时反映不同的物理变化量,找出其内在的联系和变化规律。监测项目初始值在相关工序之间测定,并取至少连续观测3次的稳定值得平均值[1] [2]。
结合本工程特殊的地理位置、工程地质、水文地质条件以及明挖法施工技术的特点等,确定监控量测的重点:
1)地面沉降。明挖段由于基坑周边及底部以细砂土为主,直立性差,且该图层在动力作用下容易造成砂土液化,土体强度极易降低,使基坑发生侧向位移,基坑支撑不及时或维护结构漏水均可使基坑变形,进而引发地表变形。为防止地表变形,应控制降水规模及强度,挖土深度,及时支撑基坑。同时加强监控量测,并根据量测结果采取加强围护措施。
2)施工降水引起的地下水位的下降,一方面减少了水的浮托力,增加了土的有效压力,使土体产生附加沉降变形;另一方面,产生的动力水压力可能使砂层产生流砂、潜蚀现象,使砂土产生“流砂”现象,从而引起局部地层被掏空,造成基坑周围建筑物下沉,周围底面产生塌陷。
图2.1 测点布置平面图
图2.2 围护结构及地表沉降监测点布置图(单位:m)
3监测频率和报警
监测项目的监测频率综合考虑基坑类别、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化和当地经验而确定。实际监测过程中,按照既定频率实施,当施工有较大变动或监测结果和巡查结果有异常时,现场监测人员则根据现场施工情况调整监测频率。
监测数据应及时处理并及时反馈,以便指导施工,做到信息化施工。当发现有异常情况应立即采取措施,防止发生事故。
基坑监测报警值应满足基坑工程设计、地下结构设计以及周边环境中被保护的控制要求。本工程基坑监测报警值根据土质特征、设计结果及当地经验等因素如表3.1。
4监测结果
4.1施工概况
基坑工程一般是分阶段分部施工,监测过程与施工同步。截止2014年9月,已开挖DK2+680~DK2+802段,深度10.19m,该段冠梁顶高程1108.00,基坑底面高程1097.67~1097.96,钻孔灌注桩长度18.1m。DK2+802~DK2+890段,已开挖深度5米。底板累计浇筑100米,累计垫层施工120米。上层累计安装37根钢支撑,下层累计安装31根钢支撑。
限于篇幅,本文重点对已开挖DK2+680~DK2+802段施工过程的监测过程进行研究。
4.2监测点布设情况
已布设的监测点:9个围护桩的54个钢筋应力计和27个压力盒,14根测斜管。DK2+675大里程方向钢筋应力计、压力盒,测斜管等预埋元件全部完成。
布置基坑周边5排,DK2+680、DK2+710、DK2+740、DK2+770、DK2+800共16个土体地表沉降测点;冠梁顶部左右两侧各15个、共30个沉降、位移监测点。4根水位管和4根分层沉降管也已完成布设。
临近房屋19个监测点,其中井口房屋5个,安保亭1个,项目部4个,材料库4个,锅炉房5个。
DK2+740处上、下两层钢支撑上各安装6个钢筋应力计;DK2+790处上、下两层钢支撑上各安装6个钢筋应力计;DK2+670处上层钢支撑上安装6个钢筋应力计,DK2+870处下层钢支撑上安装6个钢筋应力计,共计安装钢筋应力计36个。
4.3各监测项目结果
1)桩顶冠梁竖向位移:本阶段所监控桩顶16个沉降观测点中,DK2+689左侧冠梁GZ7累计沉降最大-6.6mm,本周沉降-0.2mm,沉降速度为-0.03mm/d;DK2+764右侧冠梁GY12沉降速度最大为-0.09mm/d,本周沉降-0.6mm,累计沉降-4.4mm。
图4.1 基坑右侧冠梁随时间累积下沉变化曲线
图4.2 基坑右侧冠梁随时间累积下沉变化曲线
2)周边房屋沉降:所监控临近建筑物,项目部4个沉降观测点中,监测点X1本周下沉-0.8mm,下沉速度为-0.11mm/d,累计-5.1mm;材料库3个沉降观测点中,监测点C2本周下沉-0.9mm,下沉速度为-0.13mm/d,累计-3.6mm。
3)周边地表沉降:所监控地表16个沉降观测点中。DK2+710右侧地表D55,本周沉降-0.9mm,沉降速度为-0.14mm/d,累计沉降-1.4mm。
4)深层水平位移:DK2+750左侧冠梁的013号测孔反应,深度9m位置,本周水平位移最大3.55mm,平均速度为0.51mm/d,累计5.68mm;DK2+750右侧冠梁的014号测孔,深度9m位置,深层水平位移累计最大,累计5.01mm[3]。
图4.3 DK2+750里程左侧和右侧测斜孔深层水平位移随深度变化曲线
5)地下水位:水位监测点SZ3水位下降速度最快,本周下降12cm,下降速度为-3.4cm/d,累计下降-471.9cm[4]。
图4.4 各水位监测孔随时间累积下沉变化曲线
6)钢支撑内力:DK2+670上层钢支撑应力为-0.72MPa;DK2+740上层钢支撑应力为-3.38MPa;DK2+740下层钢支撑应力为-2.84MPa;DK2+790上层钢支撑应力为-7.29MPa。
图4.5 DK2+740里程钻孔灌注桩钢筋应力变化曲线
5总结
基坑监测是基坑施工的重要工序,本工程根据上湾隧道特殊的地理位置、工程地质、水文地质条件以及明挖法施工技术的特点等,确定监控量测的重点,在监测过程对施工过程的动态控制,及时反馈监测结果,确保建筑基坑安全并保护基坑周边环境。目前,上湾隧道基坑工程开挖顺利。本文总结的内容可为同类基坑工程的建设和监测提供借鉴和参考。
参考文献:
[1]《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009);
[2]安关峰.广州地铁公园前地下空间深基坑综合支护监测分析.岩土工程学报 2007,(6):45-47
[3]蔡干序.基坑监测工程测斜技术的探讨.建筑科学.2009,(11):86-88
[4]雷崇.杭州地铁彭埠站基坑计算与监测结果分析.铁道标准设计.2011,(5):65-68.
论文作者:杨文平
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第18期
论文发表时间:2019/6/26
标签:基坑论文; 隧道论文; 位移论文; 应力论文; 地表论文; 工程论文; 钢筋论文; 《建筑模拟》2019年第18期论文;