南昌地铁一号线珠江路施工监测技术

摘要:以南昌市轨道交通1号线珠江路站深基坑施工为背景,根据深基坑工程施工监测基本方法和原理,结合该深基坑工程周围建筑物和地质条件,对其进行总体监测方案设计,获得了较好的监测效果。

关键词:地铁 车站 基坑 监测

1、工程概况

南昌市轨道交通1号线是线网中一条L形的骨干线,珠江路站位于昌北凤凰洲丰和大道与珠江路交叉处,起讫里程为SK5+246.257～SK5+711.857,总长度465.6m,设计为地下二层的岛式站台车站。本工程主要包含1个车站、4个出入口,3组风亭。车站主体结构型式为地下二层单柱双跨、双柱三跨的现浇钢筋混凝土箱形框架结构。内部结构横断面为板式箱形框架,纵向设连续梁式框架。车站建筑面积约23624m2。

车站采用明挖顺筑法施工,车站标准段基坑深度约为15.51～17.8米,南端头井基坑深度约为16.8米,北端头井基坑深度约为17.8米,围护结构采用Φ1000@1200mm钻孔灌注桩+Φ850@600mm的三轴搅拌桩止水帷幕,钻孔桩与搅拌桩间隙采用双液注浆加强止水。

2、施工监测目的

车站深基坑开挖施工过程中,对围护结构、周围环境的土体、建（构）筑物、道路、地下管线的应力、位移、倾斜、沉降、裂缝及对地下水的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测,并根据监测信息,及时比较勘察、设计所预期的内容与监测结果的差别,判断分析现行施工方案的合理性,通过反分析预测下阶段施工过程中可能出现的情况,为调整和优化施工提供可靠信息,对后期开挖方案与开挖步骤提出建议,对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报。

监测内容主要包括深层土体的水平位移（测斜）、土体的分层沉降、深井降水引起坑内外的水位差、地表沉降、钻孔桩的桩顶位移、坑底土体回弹、支撑轴力、立柱隆沉、周围建（构）筑物的不均匀沉降和倾斜及周边地下管线位移。

本工程周边环境重点监测对象主要为丰和大道两侧管线、东侧居民楼等相邻建、构筑物。

3、监测项目及方法

3.1 主要监测项目

3.1.1 地表沉降监测

施工期间应对车站周围的道路、环境、地面等进行监测,监测频率在施工过程中每二天至少一次,测点布置一般在20m左右,遇特殊要求时,可适当提高监测频率和加密测点布置。

3.1.2 围护结构监测

在基坑开挖施工过程中,应对围护结构的桩体水平、垂直位移进行监测,监测频率至少每天两次,测点布置一般在10～20m范围,当周边建筑物较近时,应适当加密测点,提高监测频率。

3.1.3 支撑监测

在施工过程中应对基坑的支撑系统进行全方位的监测,监测内容包括支撑轴力、变形及稳定等,监测频率至少每天两次。

3.1.4 地下水位及土压力监测

在车站施工的全过程中应对地下水位进行全方位的监测,监测频率至少两天一次。车站施工时应选择1～2个点进行土压力的监测,监测频率一般两天一次,也可根据试验需要作适当调整。

3.1.5 地下管线监测

施工期间应对车站基坑施工影响范围的所有地下管线进行监测,检测频率和控制标准根据各管线权属单位的要求进行。

3.1.6 周边建筑物的监测

在车站施工过程中,应对施工影响范围内的所有建筑物进行变形、沉降、裂缝以及倾斜等监测。监测频率在基坑施工过程中至少每天一次,在内部结构施工过程中每两天一次,遇重点或特殊保护的建筑物,监测频率应适当提高。

3.2 沉降监测

沉降监测包括地表沉降、管线沉降、建筑物沉降、及桩顶沉降。观测仪器采用WILD-N3精密水准仪和铟钢尺,观测精度按《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999第17章中划分的Ⅱ等变形测量要求进行观测,技术要求及指标按该规范第17章的有关要求执行。在车站基坑开挖前,应在地形变形影响范围外,便于长期保护的稳定位置,埋设基准点,进行水准网布设,首次观测时,应适当增加测回数,一般取2-3次的数据作为测点的初始读数。

3.2.1 支护结构水平位移监测

在基坑开挖前,采用TC1800全站仪在其周围地层变形影响范围外,便于长期保护的稳定位置,埋设基准点,作为水平位移监测的基本依据,测量测点与基点的边长和方位角,确定支护结构的水平位移。观测精度按《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999第17章中划分的Ⅱ等变形测量要求进行观测,技术要求及指标按该规范第17章的有关要求执行。

3.2.2 支护结构内力监测

根据监测点应力计算值,选择钢筋计的量程。在安装前对钢筋计进行拉和压两种受力状态的标定,将钢筋应力计串联焊接在被测主筋上,安装时应注意尽可能使钢筋应力计处于不受力状态,特别不应处于受弯状态。将应力计上的导线逐段捆在邻近的钢筋上,引到地面的测试匣中,支护结构砼浇注后,检查应力计的电阻值和绝缘情况,做好引出线和测试匣的保护措施。

基坑开挖前或初期支护完成后,对应力计进行2-3次稳定测试,作为监测应力变化的初始值。测试一直进行到最上一层支撑拆除为止。

3.2.3 地下水位、土压力监测

(1)地下水位监测。采用电测水位计测量水位距孔口的距离,用水准测量方法测出孔口标高,从而确定水位标高,进一步计算水位变化情况。施工前,应对所有观测井统一联测静水位,统一编号。

(2)土压力监测。土压力的监测用埋设土压力盒的方法进行测试,压力盒埋设前,根据压力变化幅度确定压力计的量程,并进行稳定性和防水密封性检验及压力和温度标定。埋设后经过多次测量确定压力初始值。

在基坑开挖前,观测压力传感器的安装受力状态,检验传感器的稳定性。隔2-3天观测一次,每次观测3-5次稳定读数,当一周前后压力数值基本稳定后,该数值作为基坑开挖前土体土压力的初始值。开挖过程中,根据土方开挖及内支撑的施工阶段确定观测周期。

3.2.4 孔桩桩变形监测

采用测斜管直接埋设在桩身砼中,安装和埋设时,检查测斜管内的一对导槽,其指向应与欲测位移一致,及时修正。在未确认导槽畅通时,不得放入真实的测头。埋设结束后,量测导槽方位、管口坐标及高程,及时做好孔口保护装置,并做好记录。

测试时,联接测头和测度仪,检查密封装置,电池充电量、仪器是否工作正常,将测头放入测斜管内进行测试,测试应从孔底开始,自下而上沿导管全长每一个测段固定位置测读一次,测段长度为500MM,每个测段测试一次数据后,将测头提转180°插入同一对导槽重复测试,两次读数应数值接近,符号相反,取数字平均值,作为该次监测值,在基坑开挖前,以连续三次测试无明显差异读数的平均值作为初始值。观测间隔根据位移的绝对值或位移增长速率而定。当位移增大时,应加密观测次数,并向监理报告。

4、监测信息化施工

完整的信息反馈系统对于保证监测数据的合理有效利用,为施工方案的调整提供可靠依据具有重要意义。首先,采集监测数据时,要保证数据的真实可靠;其次,对取得的数据,应用数理统计的方法和各种表格及曲线对数据进行整理和分析;最后,将整理后的数据汇总成周报表和月报表,定时交付监理方。另外,对于监测中发现的例外情况要特别对待处理,并及时向监理方汇报及提出建议。

根据监测内容,车站选用围护结构水平位移、钢支撑轴力、地表沉降和建筑物测斜等四项设定预警值,作为围护结构施工安全判别标准,其安全性判别标准如下:

F=容许值/实测值

围护结桩水平位移容许值:第二步开挖,10mm;第三步开挖,20mm;第四步开挖,25mm;第五步开挖,25mm。

根据设计提供钢支撑轴力允许值。

F＞1:安全;1＞F＞0.8:注意;F＜0.8:危险。

当安全性为“注意”时,要加密观测次数;当安全性为“危险”时,要每天观测,且如何设计、施工及监测等单位进行会诊,对可能出现的各种情况做出估计和决策,并采取有效措施,不断完善与优化下一步的设计与施工。

明挖基坑安全性判别标准如表1所示。

监测指标超过允许值时的临时应对措施如表2所示。

表2 监测指标超过允许值时的临时应对措施

5、结语

复杂环境下城市地铁车站深基坑施工监测方案设计研究是一项非常重要的工作,本文根据岩土工程监测设计理论,按照南昌地铁1号线珠江路站深基坑工程的实际情况,完成了包括地铁车站深基坑支护的监测方案总体设计,阐述了每一项监测项目的具体实施方法,给出了监测数据指导安全施工的方法,且本工程监测实践表明,本文设计的监测方案是合理可行的,也为其它类似工程的施工监测提供指导。