明挖地铁车站基于监测的安全性分析.doc

1、1明挖地铁车站基于监测的安全性分析摘要： 本文以石家庄市城市轨道交通某明挖地铁车站为工程实例，通过对明挖深基坑车站在无水砂性地层施工过程中各项监测项目的实施结果进行分析，并与规范允许数值进行比对，对该车站自身和周边环境的安全性进行了评价，认为在类似地层中采用该设计方案偏于保守，可考虑适当进行优化。 Abstract： Taking an open-cut metro station project in the urban railway system of Shijiazhuang for example， this article analyzes the implementation r

2、esult of the monitoring items in the construction process in waterless sandy stratum of an open-cut deep excavation station， compares with the allowable value in the specification， and evaluates the safety of the station itself and the surrounding environment. It is considered that the designed sche

3、me is conservative， and appropriate optimization can be taken. 关键词： 明挖深基坑；无水砂层开挖；监测；分析 Key words： open-cut deep foundation pit；waterless sand excavation；monitoring；analysis 中图分类号：TU94 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）03-0050-03 20 引言 随着城市地铁网建设日趋完善，车站深基坑的开挖深度越来越深，工程规模越来越大，所面临的风险也在逐渐增加。而施工监测无疑是动态观测、评价车站施工安

4、全性最有效的手段。本文总结了某地铁车站整个施工周期内所有监测项目的成果，可用于对车站安全性的评价，也可作为设计单位对设计成果的一种检验，为后续类似工程的设计提供实践依据。 1 工程介绍 1.1 工程概况 石家庄地铁某车站位于石家庄市中华北大街与宁安路交口处，沿中华北大街布置，车站全长 522.62m，采用钻孔桩+桩间挂网喷锚支护结构，支撑采用一道混凝土支撑+三道钢支撑结合的形式，其中第一道支撑为混凝土支撑，第二四道支撑为钢支撑。水平支撑中心间距约为 3m。结构标准段总宽度 21.1m，端头井宽度为 25.3m。基坑采用明挖法施工，开挖深度标准段为 18.18m，端头井开挖深度为 19.78m。

5、支撑布置图详见图1、2。 1.2 地质水文情况 石家庄市地铁某车站基坑开挖深度范围内土层依次为1 杂填土、厚度 03.9m，2 素填土、厚度 05.5m，以粉质黏土或新黄土为主，1黄土状粉质黏土、层厚 2.46.1m，3233 粉细砂、层厚4.37m，2 粉质黏土层、层厚 0.48.2m，5354 细砂层、层厚1.110.6m。地下水在地表以下 40m 左右，车站施工不会遭遇地下水。3地层分布详见图 3。 1.3 施工情况简介 明挖基坑共设置 4 道支撑，在施工时，采用分层分段开挖、开挖至下道支撑位置时立即安装支撑，直至开挖结束。然后施工底板结构，拆除第四道支撑；后施工部分负二层侧墙，安装倒换

6、支撑；在拆除第三道支撑，施工剩余负二层侧墙及中板；拆除第二道支撑，施工顶板后，拆除第一、三道支撑。 2 监测的目的和意义 实施监测，为业主方、设计方等相关部门提供及时、可靠的用以评定地铁施工对周边环境影响的监测数据和信息，并对可能发生的安全隐患或事故进行及时、准确的预报，让有关方面有时间做出决策，避免重大事故的发生。 为基坑周边环境中的建筑、各种设施的保护提供依据。通过对基坑周边的建筑物、管线、道路等的现场监测，验证基坑工程环境保护方案的正确性，及时分析出现的问题并采取有效措施，以保证周边环境的安全。 3 工程实例 3.1 监测内容 根据规范及设计要求，本工程监测内容包括以下几个方面：基坑内外

7、观察；支撑轴力；围护桩体水平位移；围护桩顶水平及垂直位移；相邻建筑物的沉降和变形；基坑周围地表沉降；地下管线的沉降及位移，主要对基坑本身及周边环境进行监测。 43.2 监测点布设原则 测点布设应沿基坑四边布置，每边中部、阳角处应布置监测点，支撑的测点不少于 3 处，各层支撑的监测点位置在竖向保持一致。钢支撑的监测截面选择在两支点间 1/3 部位或支撑的端头，混凝土支撑的监测截面选择在两支点间 1/3 部位，监测点与维护结构变形监测点处于同一断面。地表沉降不小于两排监测点，排距 38m，测点间距 20m 设监测断面，第一排距离坑边不宜大于 2m，布点距离坑边由密变疏。基坑开挖深度约 12 倍的距

8、离范围内的重要管线节点、转角点和变形曲率较大的部位布置测点。 3.3 监测数据分析 选取端头井 1 个典型断面，标准段 2 个典型断面进行监测数据汇总，整理了支撑轴力、桩顶沉降、桩顶水平位移、地表沉降、管线沉降和桩体水平位移最大变形量。 地面沉降。 选取 DB01 断面、DB33 断面、DB34 断面，其所有监测点最终监测数据见图 4。 从图 4 中可以看出 DB01 断面中最大沉降 3.98mm，DB33 断面最大沉降 3.08mm，DB34 断面最大沉降 3.56mm。远小于设计及规范允许的30mm。 管线沉降。 选取 GXC01 管线、GXC02 管线、GXC03 管线，其所有监测点最终

9、监测数据见图 5。 从图 5 中可以看出 GXC01 管线最大沉降 4.49mm，GXC01 管线最大沉5降 3.4mm，GXC01 管线最大沉降 3.1mm。远小于设计及规范允许的 20mm。 桩顶沉降。 选取 ZQ01、ZQ02、ZQ34、ZQ35、ZQ36 五个监测点，其所有监测点最终监测数据见图 6。 由图 6 可以看出五个监测点最大的是 2.2mm，远小于 10mm 的允许范围。 桩顶水平位移。 选取 ZQS01、ZQS02、ZQS34、ZQS35、ZQS36 五个监测点，其所有监测点最终监测数据见图 7。 由图 7 可以看出五个监测点最大的是 3.95mm，远小于 30mm 的允许

10、范围。 混凝土支撑应力。 选取 ZL01-1、ZL02-1、ZL03-1 三个监测点，其所有监测点最终监测数据见图 8。 由图 8 可以看出五个监测点最大的是-918.2kN，远小于-3000kN3000kN 的允许范围。 钢支撑轴力。 选取 ZL01、ZL02、ZL03 三个监测点，其所有监测点最终监测数据见图 9。 由图 9 可以看出五个监测点最大的是 682.5kN，远小于 1800kN 的允许范围。 桩体水平位移。 6选取 ZQT01、ZQT02、ZQT20、ZQT21、ZQT22 五个监测点，其所有监测点最终监测数据见图 10。 由图 10 可以看出五个监测点最大的是 10mm，远小

11、于 30mm 的允许范围。 4 石家庄地铁某车站监测汇总分析 通过以上监测数据的统计可以发现，所有监测项目的累计数据均远远小于设计及规范允许范围，在日常监测时，本车站从未出现过单次报警的情况。日常巡视也未发现有异常情况发生。由此可以断定在严格遵守设计要求进行施工的前提下，该车站的设计是十分安全的。但从监测情况上看，该设计在一定程度上过于保守。 5 结语 采用该设计方案进行施工，施工安全能得到很好的保证。从以上监测数据可以看出，地表沉降、管线沉降、桩顶沉降及位移偏小，受基坑施工影响小。但支撑轴力、桩体侧斜数据偏大，且受基坑开挖影响变化较大。总体来看，在石家庄无水地区采用该设计方案，基坑监测数据及周边环境变化远小于设计及规范要求。从监测数据来看，基坑设计方案偏于保守，可能是设计选取的土体力学参数过于保守所致，建议在后续设计方案时可以借鉴实际施工的监测情况进行一定程度的优化，可以起到节约大量费用的作用。 参考文献： 1魏嵩?.兰州地铁车站深基坑开挖及降水对周边管道影响的数值分析研究D.兰州理工大学，2014. 72王勰.地铁车站深基坑工程施工风险评价研究D.石家庄铁道大学，2012. 3刘涛.基于数据挖掘的基坑工程安全评估与变形预测研究D.同济大学，2007. 4秦玉宾.富水软弱地层地铁车站深基坑监测与仿真分析D.大连交通大学，2013.