地铁车站基坑监测数据处理与分析研究

2017-05-11张晓军

浙江建筑 2017年2期

关键词：粉质监测数据黏土

张晓军

(中铁十六局集团第三工程有限公司,浙江湖州 313000)

地铁车站基坑监测数据处理与分析研究

张晓军

(中铁十六局集团第三工程有限公司,浙江湖州 313000)

以宁波市某车站为例,研究了地连墙内测斜,和基坑周边主要影响区内的地表沉降以及管线沉降等监测数据,分析其变化和发展规律,验证了设计对于基坑主要影响区2H的推算,无支撑暴露时间是控制变形的关键因素,并根据数据提出了施工阶段控制变形情况的一点措施。

地铁;监测;地连墙;管线沉降

宁波地区属典型的软土地区,广泛分布厚层状软土,为了准确地反映基坑工程的各种变化,在理论分析指导下有计划地进行现场监测是十分必要的[1],是保证工程顺利完成的必需条件。为了确保施工期间周边建筑物和管线的安全,城市轨道交通基坑工程开挖均须对工程区域地表、周边建(构)筑物与地下管线以及工程本身进行监控量测[2],为此本项目对该车站基坑变形和受力进行了系统的监测。

1 工程概况

1.1 车站概况

该车站总长484.6 m,设2个风亭和6个出入口,车站采用明挖顺做法施工。车站标准段主体段结构宽度19.7～21.0 m,现状地面标高约为2.7～3.16 m,顶板标高为-0.754～0.216 m,顶板覆土2.5～3.4 m,开挖深度为16.2～17.12 m,采用地下单柱双跨钢筋混凝土框架结构,局部为双柱三跨钢筋混凝土结构；端头井范围宽度为23.8 m,开挖深度为17.8～18.7 m,采用地下二层双柱三跨钢筋混凝土框架结构；围护结构采用地下连续墙加内支撑体系,地下连续墙与内侧墙为复合墙亭位于车站东南侧。车站卫星图见图1。

1.2 地质情况

根据地质勘察报告，本车站地质土层从上至下依次为：①1层杂填土(平均厚度2.15 m)，①2层黏土(软塑,平均厚度0.98 m )，①3层淤泥质黏土(流塑,平均厚度1.96 m)，②1层黏土(软塑，平均厚度0.87 m)，②2b层淤泥质粉质黏土(流塑,平均厚度6.20 m)，③2层粉质黏土(流塑,平均厚度4.27 m)，④1层淤泥质黏土(流塑,平均厚度6.33 m)，④2层黏土(流塑，平均厚度8.15 m)，⑤1层粉质黏土(可塑,平均厚度2.02 m)，⑥2层粉质黏土(软塑,平均厚度5.87 m)，⑥3层粉质黏土(可塑,平均厚度5.77 m)。本车站底板基本位于③2粉质黏土层，地下墙墙趾插入⑥2层粉质黏土层中。

图1 车站卫星图

2 监测成果分析

本文中以标一单元、标六单元和标九单元(包括封堵墙)的各项监测数据为代表进行数据分析研究。标一单元位于基坑南侧进入标准段的第一个单元,在整个开挖过程中,南端头井的各项监测数据基本稳定；标六单元位于基坑中部，标九单元位于基坑北侧,包含了临时封堵墙,代表基坑变形的几个明显区域。因此选择这三个单元进行数据分析具有代表性。

2.1 测斜数据分析

图2 测斜原理示意图

测斜仪工作原理是测头以其导轮沿着测斜导管(PVC测斜管)的导槽沉降或提升,测头的传感器可以敏感地测到导管在每一个深度处的倾斜角度,输出一个电压信号在测读仪面板上显示出来。测斜原理示意图见图2。测头测出的信号是以测斜导管导槽为方向基准。在某一深度处,测头上下导轮标准间距L上的倾斜角的函数。该信号可换算成水平位移,而测斜仪的测斜原理是基于测头传感器加速度计重力矢量g在测头轴线垂直面上的分量大小,确定测头轴线相对水平面的倾斜角的原理[3]。加速度计敏感轴在水平面内时,矢量g在敏感轴上的投影为零,加速度计输出为零。当加速度计敏感轴与水平面存在一倾角θ时,加速度计输出一个电压信号：

Uout1=K0+K1gsinθ

(1)

为了消除K0的影响,可以将测头掉转180°,在该点进行第二次测量,得：

Uout2=K0-K1gsinθ

(2)

将偏差K0消去,得差数：

Uout1-Uout2=2K1gsinθ

(3)

从图2的测斜原理示意图可以看出：

sinθ=Δi/L

(4)

则可得：

i=(Uout1-Uout2)×L/2×K1g

(5)

用测头连续在任一深度I点上测试的总位移,即挠度为:

δ=∑ΔI

(6)

正常情况下用孔口为不动点进行深层位移计算,用测斜孔口的连续墙顶水平位移监测点的水平位移量来定期改正孔口的位移值后各点的水平位移量(mm)为：

δ=Δ孔口+∑ΔI

(7)

表1 测斜孔开挖至支撑的数据情况表

从表1中可以看出,测斜最大累积量都是随着开挖深度的增加而增加,最大累积量位置在一段时间内施工比较稳定,总体方向随着开挖深度,最大点位置在下移。

从开挖至底板的累积量来看,标一段西侧累积量较大,标六段东西两侧累积量差异不大,标九段基坑东侧累积量较大。基坑东侧为挖土作业区域,基坑西南侧为钢筋加工厂。车辆停放在基坑南北侧,中部只有挖土车辆荷载；基坑开挖变化量随着基坑深度增加而增加。综合数据来看,基坑周边重载对监测数据有较大影响；从最大累积量还可以看出,受“长边效应”的影响,基坑变形最大点位于基坑中部；监测数据变化量随着开挖深度增加。

从标九段数据来看,封堵墙对监测数据变化有所缓解,封堵墙本身变形比两侧基坑变形较小。