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基于地下连续墙与混合支撑体系的基坑施工监测建筑工程管理分析

论文编号:lw202007192336041807 所属栏目:建筑工程管理论文 发布日期:2020年07月28日 论文作者:无忧论文网

本文是一篇建筑工程管理论文,本文结合工程实际,对地下明挖车站基坑开挖期间各监测项目进行分析,主要得到以下结论:(1)基坑周边地表的最大沉降位置,不在靠近围护结构地下连续墙处,而是在距离地下连续墙 5m 处。在距离地下连续墙 5m~45m 间,随着与地下连续墙距离的增大,监测点的沉降值逐渐变小至趋于稳定。(2)地下连续墙墙顶向基坑内侧的位移值、地下连续墙墙顶和立柱桩竖向位移上抬量等监测结果均在合理范围内,这验证了混合支撑体系能很好地控制基坑变形。(3)基坑开挖过程中,从整体上看,混凝土支撑实测轴力值占控制值的百分比较钢支撑实测轴力值占控制值的百分比要大,且混凝土支撑的报警频率大于钢支撑的报警频率。(4)在开挖到基坑设计底标高前,地下连续墙的深层水平位移值总体上随基坑开挖深度的增大而增大,在基坑设计底标高以下,深层水平位移值总体上随基坑深度的增大而减小。地下连续墙的变形呈现“弓形”。


第 1 章  绪论


1.1  研究背景及意义

截至 2018 年末,我国有 41 个城市开通了地铁建设,其中 33 个城市已经有建成的地铁线路并投入运营,运营里程数总和将近 4600 公里。比如北京,目前投入运营的地铁线路有 20 条,总运营里程达到 617 公里;广州目前投入运营的地铁线路有 14 条,总运营里程达到 474 公里;深圳目前投入运营的地铁线路有 8 条,总运营里程达到 286 公里。还有像上海、武汉、南京等城市均有已投入运营的地铁线路,像南通、绍兴、洛阳等城市正在进行地铁的建造,建成后也将投入运营。

总体而言,我国的地铁建设已经进入了繁荣阶段,但是在专业人才的数量和质量、施工技术的保证等方面还稍显欠缺。一个地铁项目综合了多个危险性较大的分部分项工程,并且工序繁多,项目管理和风险控制的任务繁重,一旦某个环节出现重大疏漏,就容易造成伤亡事故。在我国的地铁建设历程中,已经有不少因管理不到位、施工不规范而导致的基坑坍塌事故。为了降低事故发生的风险,在地铁施工中要高度重视深基坑开挖过程的监控量测和支撑体系的架设工作,及时发现基坑的异常变化并判断变化趋势,进而采取措施妥善处理。

我国已经有数十年的地铁施工积累,在明挖法、盖挖法、盾构法等各类施工技术上是成熟的,出现这么多安全事故,究其原因主要还是管理上的问题。比如人员和机械协调不到位、不按图施工、工序间的衔接不及时或不合理、对出现的可能发展为事故的隐患麻痹大意等等。当然也不排除自然因素导致的事故,比如地质勘察报告中未探明的地质条件、出现暴雨天气导致地下水位急剧上升等引起的事故。但是由自然因素引起的事故,在发生前或多或少有一些征兆,可以通过监测工作提前获知。比如安排专人动态监测地下水位,就可以降低因地下水引起深基坑坍塌的可能性;通过实时监测盾构隧道经过路线上方的地表沉降值,可以减少盾构施工过程中遇到不良地质条件而引起危险的可能性;通过实时监测围护结构的水平位移和支撑体系的轴力,就可以降低深基坑变形的风险。

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1.2  国内外研究现状

1.2.1  深基坑监测国内外研究现状

国外学者对深基坑监测的研究现状:

Gordon 等[1]研究认为,使用常规的土体模型在软土地质环境下研究地铁基坑周边地表沉降以及围护结构的水平位移会存在较大的误差。通过对理论和众多实际工程的分析,Gordon 等提出了新的简化半经验软土模型,并用实际工程验证了该模型的可靠性。

Long 等[2]分析了地铁基坑围护结构和基坑周边土体变形的影响因素,认为基坑开挖的深度和方式、支护体系的组成和数量、支撑作用点的位置等是重要原因。此外,围护结构本身的强度和刚度、基坑周边土体自身的性质也不可忽视,应当考虑在内

 Bryson 等[3]提出了“相对系统刚度”的概念。他在综合了支撑体系的刚度和地质土体等因素的前提下,利用半经验公式对地铁基坑的围护结构做了整体分析。

Blackburn 等[4]借助 PLAXIS 软件建立基坑模型,分别对基坑的宽度和长度、基坑的开挖深度以及支撑体系的刚度等参数进行单一设置与分析,并将模拟结果与实际工程监测情况进行比对,得出在基坑长度与基坑深度的比值大于 6 的情况下,模型模拟的结果与工程实际较为符合。

D.E.Ong 等[5]研究认为,处于黏土地层中的地铁基坑,其围护结构及周边土体的变形不仅在开挖期间发生,在开挖结束后也会持续。因为土体的蠕变性影响,这种变形的长时间作用会影响到基坑的稳定。

Paul  Morrison[6]通过深层地下室的拆除工程与隧道变形规律进行对比的方法,来验证监测的可靠性。

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第 2 章  地下车站主体基坑监测


2.1  基坑监测概述

在地下车站主体基坑开挖期间,随着基坑内的土体被逐渐挖出,基坑内外土体的应力状态会发生变化。伴随着土体应力状态发生变化的,是土体的位移变化,或使土体产生位移的趋势,作用在围护结构上,就表现为围护结构水平和竖向位移等。如果基坑周边有密集的建(构)筑物或地下管线,则建(构)筑物或地下管线正常状态也会受到影响。同时,建(构)筑物本身就相当于一个较大的集中荷载,当其受力状态发生改变时又会反作用并体现在土体上,增大基坑的不稳定性。因此,在地铁主体基坑开挖期间对其各方面进行有效的监测,具有重要意义。

2.1.1  监测的目的

对基坑进行监测,主要有以下几个目的:

(1)保证围护结构及周边建(构)筑物的安全。基坑开挖过程中土体应力的变化经过长时间的累积,就容易威胁到基坑的安全稳定。通过合理的方法对围护结构等进行监测,可以间接地反映出土体的变化情况,对于出现的风险预兆,可以及时采取措施消除。

(2)根据监测结果指导后续施工。现场实测结果可以为阶段性施工的总结和评价提供依据,优化施工方法,改进管理方式等。

(3)验证勘察报告、结构设计等的可靠性。由于对土体压力的计算大多采用经典土压力理论,并且经过了一定的理想化处理,在我国不同地区不同地质条件下,其施工效果未必相同。对于这种理论不足以完全指导施工的情况,就需要结合现场实际监测结果,与理论进行比较,在必要的时候对勘察报告、设计方案、施工方案等进行调整,确保基坑开挖及主体结构施工正常开展。

(4)总结工程经验,为设计提供参考。在当前岩土理论还不是很成熟的情况下,积累完整和可靠的基坑监测结果,对完善设计理论和总结工程经验都具有重要意义。

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2.2  监测点布设的范围及规定

对地下车站主体基坑进行监测点布设,首先应当确定监测范围,在监测范围内依据相关规定及实际需要埋设对应的监测仪器,来获取监测数据以了解基坑内外土体及围护结构的应力变化规律和位移变化规律,再作为分析前一阶段施工情况和下一阶段施工安排的依据。其次,监测点的位置应根据理论预测的分布规律确定,在受力复杂或靠近基坑,以及有地下管线的部位,应增加监测点的数量。此外,为了弥补理论分析的不足,在布设监测点时还需要结合工程的实际情况,比如基坑周边,在土体特别软弱或是靠近河道的部位,应适当地对监测点进行加密处理。

对于监测点的布设范围,应按照设计单位给出的方案及相关规范规定进行确定,通常情况下,地下车站可以选定主体结构基坑开挖深度的 2~4 倍作为监测范围,同时可根据工程性质、周边环境和水文地质条件进行调整。

图 4-2  振兴路站工程地质纵剖面图

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第 3 章  基于地下连续墙的基坑支护体系分析 .............................. 13

3.1  基坑围护结构地下连续墙简介 ...................................... 13

3.1.1  地下连续墙的应用及特点 .............................. 13

3.1.2  地下连续墙的破坏机理 ................................ 13

第 4 章  源于工程实际的现场监测方法与监测数据分析 ........................... 19

4.1  工程及监测内容简介 .................................... 19

4.1.1  工程概况 ................................ 19

4.1.2  工程地质条件 ........................ 20


第 4 章  源于工程实际的现场监测方法与监测数据分析


4.1  工程及监测内容简介

为完善城市基础设施建设,提高南通人民的出行质量,南通市当前共在建两条地铁线路,振兴路站是 1 号线的终点车站。

本章主要论述由混凝土支撑与钢支撑组合而成的混合支撑体系,对振兴路站车站主体结构施工阶段在地下连续墙水平和竖向位移、周边管线沉降等九个方面的连续监测情况,并通过一定的统计方法将实际监测得到的数据进行整理、比较与分析,进而得出采用混合支撑体系对车站主体结构施工阶段基坑的稳定性的影响。

4.1.1  工程概况

振兴路站位于南通市通盛大道与振兴路交叉口,为 11 米岛式站台地下二层车站,站中心底板埋深 16.5 米,车站净长约 470.0 米,净宽 18.3 米。车站主体结构标准段基坑开挖深度约 16.7 米,端头井基坑开挖深度约 18.4 米。站点周边建筑物较为密集,站点西北侧为中港翡翠城,西南侧为通盛花苑小区,东北侧为南通市天星湖中学,并存在一处军用设施,东

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