地铁站工程深基坑的施工监测方法
[ 摘 要] 某地铁站工程基坑开挖深度23 m , 采用地下连续墙加内支撑的支护方法,为保证基坑开挖及结构施工安全, 采用信息法施工,本文介绍其监测方法、监测设施、数据处理与反馈。
[ 关键词] 基坑开挖;信息法施工;监测方法;监测设施;数据处理与反馈
1 概述
某地铁站工程基坑长14812 m , 宽28175 m , 开挖深度23 m , 采用地下连续墙加内支撑的支护方法。按设计要求, 为保证基坑开挖及结构施工安全,基坑施工应与现场监测相结合,根据现场所得的信息进行分析,及时反馈并通知有关人员,以便及时调整设计、改进施工方法、达到动态设计与信息化施工的目的。
该基坑的监测内容主要有:基坑壁(地下连续墙) 的水平位移观测(测斜);地下连续墙顶水平位移监测;混凝土内支撑梁的轴力测试;钢管支撑梁的轴力测试。通过基坑位移与支撑梁的内力监测,基本上可以了解基坑的稳定情况。
该工程通过信息化施工,监测小组与驻地监理、设计、业主及相关各方建立良性的互动关系,积极进行资料的交流和信息的反馈,优化设计,调整方案,保证了工程施工的顺利进行。
2 监测组织
按该工程的特点和要求,施工单位与勘察研究机构合作,组建专业监测小组,负责该工程监测的计划、组织和质量审核。
制定如下组织措施: a) 监测小组由经验丰富的专业技术人员组成; b) 做好基准点和监测点的保护工作; c) 采用专门的测量仪器进行监测,并定期标定; d) 测量仪器由专人使用,专人保养,定期检验; e) 测量数据在现场检验,室内复核后才上报,并建立审核制度,对采集的数据及其处理结果经过校验审核后方可提交; f) 严格按现行《建筑基坑支护技术规程》等规范与有关细则操作; g) 根据测量及分析的结果,及时调整监测方案的实施; h) 测量数据的储存、计算与管理,由专人采用计算机及专用软件进行; i) 定期开展相应的QC 小组活动,交流信息和经验。
3 测点布置及监测方法
3.1 测点布置
按设计要求,在基坑周边共布置8 个测斜孔、19 个墙顶水平位移监测点、每层11 根钢筋混凝土支撑梁、23 根钢支撑梁进行应力监测。
3.2 测斜方法
测斜采用CX201 型测斜仪对土体进行监测, 精度0.01 mm 。测斜管埋设时,在现场组装后绑扎固定于钢筋笼上,校正导向槽的方向,使导向槽垂直或平行于基坑边线方向,随钢筋笼一起沉放到槽内,并将其浇灌在混凝土中。浇灌混凝土前,封好管底底盖,并在测斜管内注满清水,防止测斜管在浇灌时浮起和防止水泥浆渗入管内。测斜管露出冠梁顶部约10～20 cm 。测斜管孔口的保护措施:用<100 镀锌钢管将测斜管顶部约1 m 套住,焊接在钢筋笼上,并用堵头封住。镀锌管与测斜管之间用水泥砂浆填塞。
在基坑开挖及地下结构施工过程中实施测斜,以了解地下连续墙的变形情况。测试时保证测试仪导轮在导槽内,轻轻滑入管底待稳定后每隔50 cm 测读一次,直至管口;然后测斜仪反转180 度,重新测试一遍,以消除仪器的误差。第一次(基坑开挖前) 测试时,每个测斜孔至少测试2 次,取平均值作为初始值。
3.3 支撑梁轴力监测方法
对钢筋混凝土支撑梁,采用钢筋应力计测试混凝土内支撑梁的轴力。施工时在支撑梁每个测试断面的上下主筋上各焊接一只钢筋应力计,将导线引出。基坑开挖时由频率计测试其轴力变化情况。对钢管支撑梁,钢支撑安装好以后,将钢弦式表面应变计粘贴固定在钢支撑的表面,并把导线引出。测试时用频率仪测试钢支撑的应变,再用弹性原理即可计算支撑的轴力。
3.4 地下连续墙顶观测方法
将各测点设置在压顶梁上,将基准点设置在基坑开挖深度5 倍距离以外的稳定地方。采用小角度法或视准线法观测围护墙顶的水平位移。
4 主要监测设备(见表1)
5 监测频率与预警位
监测频率根据施工进度确定,在基坑开挖阶段,每天一次,其余可每隔3～5 天1 次。当监测结果超过预警值时应加密观测,当有危险事故征兆时连续观测,并及时通知有关人员立即采取应急措施。为确保基坑安全,设计要求加强基坑监测,将监测数据及时反馈给有关人员,实行信息化施工,对各监测项目按规范要求设置预警值,超出预警值时迅速报有关部门处理(见表2) 。
表2 基坑监测设计预警值
6 监测数据处理及反馈
6.1 成果整理每次量测后,将原始数据及时整理成正式记录,并对每一个量测断面内每一种量测项目,均进行以下资料整理: a) 原始记录表及实际测点图; b) 位移(应力) 值随时间及随开挖面距离的变化图; c) 位移速度、位移(应力) 加速度随时间以及随开挖面变化图。
6.2 数据处理
每次量测后,对量测面内的每个量测点(线) 分别进行回归分析,求出各自精度最高的回归方程,并进行相关分析和预测,推算出最终位移(应力) 和掌握位移(应力) 变化规律, 并由此判断基坑的稳定性。
利用已经得到的量测信息进行反分析计算,提供维护结构和周围建筑物的状态,预测未来动态,以便提前采取技术措施,验证设计参数和施工方法。
6.3 反馈方式
监测数据全部输入计算机,由计算机计算并描绘出各测量对象的变化曲线,然后反馈给有关单位和人员。由于该工程监测中采用的仪器大多数是传感式的,其零漂移或温度补偿等都在计算机中设置,并由计算机处理。
参考文献
1 广州地区建筑基坑支护技术规定(GJB0221998)
2 建筑基坑支护技术规程(J GJ12021999)
3 建筑变形测量规范(J GJΠT821997)
