黃土地區(qū)地鐵車站深基坑變形監(jiān)測與分析

黃土地區(qū)地鐵車站深基坑變形監(jiān)測與分析黃土地區(qū)地鐵車站深基坑變形監(jiān)測與分析LiuJunred:xi'anuniversityofscienceandtechnologyinstituteofarchitectureandcivilengineering,assistantengineer,xi'an,710054Chenxian:xi'anuniversityofscienceandtechnologyinstituteofarchitectureandcivilengineering,master'sgraduatestudents,xi'an,710054摘要：針對黃土地區(qū)地鐵車站深基坑的工程環(huán)境和施工要求，制定深基坑圍護和變形的監(jiān)測方案，對變形規(guī)律進行現(xiàn)場監(jiān)測，確保地鐵車站的安全施工。重點分析圍護樁體的水平變形鋼支撐軸力的變化規(guī)律、基坑周圍地表沉降以及地下水位變化情況，為以后類似工程的信息化施工提供參考。關(guān)鍵詞：地鐵車站；深基坑；圍護結(jié)構(gòu)；變形規(guī)律；現(xiàn)場監(jiān)測城市地鐵建設(shè)的全面鋪開帶來了深基坑工程的飛速發(fā)展。地鐵車站深基坑工程是一個復雜的綜合性巖土工程，在施工過程中基坑內(nèi)外土體應(yīng)力狀態(tài)的改變不可避免地引起土體的變形。深基坑工程監(jiān)測不僅可以保證基坑支護和相鄰建筑物的安全，還可以驗證支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，指導基坑開挖和圍護結(jié)構(gòu)的信息化施工，為完善設(shè)計分析提供必要的依據(jù)。下面結(jié)合陜西省西安市地鐵南門車站深基坑工程具體情況，制定監(jiān)測方案，并研究深基坑的變形規(guī)律。1工程概況及工程環(huán)境1．1工程概況地鐵車站位于南門古城墻外綠化廣場與南關(guān)正街正下方，沿南北向路中布置，北端跨南門外綠化廣場，臨近護城河，南端跨南關(guān)正街，處于市交通要道，為地下二層島式站臺車站。標準段結(jié)構(gòu)寬20．50m，高12．86m，頂部覆土3．60m左右，有效站臺的中心里程為YDKl4+611．962，中心軌面高程為390．22m，長度為188．00m。車站主體圍護結(jié)構(gòu)范圍總長190．20m，寬22．50m，基坑的開挖深度為軌排段17．50～18．50m，其余部分16．50～17．00m。按設(shè)計要求，車站軌排段及標準段圍護結(jié)構(gòu)安全等級為特級，加寬段為一級。1．2水文地質(zhì)條件地鐵車站位于黃土梁洼的黃土梁區(qū)，根據(jù)場地土的地層巖性、時代成因及工程特性，地表分布著厚薄不均的全新統(tǒng)人工填土(Q4m1)，其下為上更新統(tǒng)風積(Q3e01)新黃土(局部為飽和軟黃土)及殘積(Q3e1)古土壤，再下為中更新統(tǒng)風積(Q2e01)老黃土、殘積(Q2e1)古土壤、沖積(Q2a1)粉質(zhì)黏土、粉土、細砂、中砂及粗砂等。車站內(nèi)區(qū)域?qū)ㄔO(shè)有直接影響的是地下潛水，埋深8．80～13．30m，勘察階段建立的長期觀測孔水位高程為398．29m，地下水年變化幅度為1．50～2．00m，抗浮設(shè)計水位為404．00m。2深基坑圍護結(jié)構(gòu)方案2．1圍護結(jié)構(gòu)形式該車站采用明挖順做法+局部(軍用梁下部分)蓋挖順做法施工，圍護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+旋噴止水帷幕+內(nèi)支撐方案，支撐系統(tǒng)采用鋼管內(nèi)支撐。2．2圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計車站標準段鉆孔灌注樁直徑1000mm，樁心距1200mm，軌排段鉆孔灌注樁直徑1200mm，樁,C,IE1400mm，局部略有調(diào)整。主體部分標準段鉆孔灌注樁嵌固深度為7m，加深段分別為8m和10m。車站主體標準斷面及加寬斷面自上而下設(shè)置三道鋼支撐，軌排段設(shè)四道鋼支撐。標準段第一道支撐水平間距為8m，其余為4m；加寬段第一道支撐水平間距為6m，其余為3m；軌排段支撐水平間距為2．5m，局部略有調(diào)整。第一道支撐均采用驢600，16mm厚鋼管內(nèi)支撐，鋼管支撐設(shè)活動端頭，以便施加預應(yīng)力，預加應(yīng)力不大干支撐設(shè)計軸力的40％～60％。車站蓋挖順筑范圍內(nèi)施作臨時路面，臨時路面采用“加強型六四鐵路軍用梁”+“預應(yīng)力鋼筋混凝土路面板”的形式，為控制基坑變形，在軍用梁下弦桿下設(shè)置第一道鋼支撐，第一道鋼支撐在平面內(nèi)與軍用梁錯位布置，以避讓軍用梁下弦桿。3監(jiān)測方案3．1監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測周期根據(jù)基坑周邊環(huán)境特點和基本監(jiān)測方法、原理，確定基坑監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測周期，如表1所示。圖1中，7—7斷面的圍護樁體變形、鋼支撐軸力變化規(guī)律、基坑東側(cè)周圍地表沉降和地下水位變化情況的數(shù)據(jù)較為完整，下面以其為例，對監(jiān)測情況進行說明。3．2測點布置(1)為確保安裝成活率不低于80％，圍護樁體變形監(jiān)測共設(shè)31個測斜孔，布置見圖1。(2)軸力監(jiān)測分別在車站主體指定截面的每道鋼支撐及軍用梁上進行，共布置90個軸力計(應(yīng)變計)。(3)地表沉降觀測按要求在基坑東、西兩側(cè)各布設(shè)8個截面，每個截面布點6個。從圍護樁外側(cè)起算各點間距分別為3m，5m，5m，5m，10m。在基坑南北兩側(cè)，各設(shè)一個截面，從圍護樁外側(cè)起算各點間距分別為3m，5m，5m，5m，10m，共計108個觀測點。(4)水位觀測井布設(shè)在基坑的兩長邊外及北側(cè)的土體中，距圍護墻體1～2m。井深度設(shè)計為20m(從自然地面起計)，共計7個觀測井。3．3監(jiān)測儀器(1)圍護樁體變形監(jiān)測的儀器設(shè)備采用CX系列鉆孔測斜儀：(2)支撐軸力變化的測試采用JXG一1型鋼弦式應(yīng)力傳感器，SS一¨型頻率計數(shù)器；(3)基坑周圍地表沉降觀測采用DSZ2／FSl型精密水準儀：(4)地下水位觀測采用HBHV一10水位計。4監(jiān)測結(jié)果分析4．1樁身水平位移變化規(guī)律分析現(xiàn)分析CX8測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)。2008年3月3日，CX8測點初始量測，基坑開挖至冠梁底以下0．5m：3月12日基坑開挖至冠梁底以下1．0m，施作第一道鋼支撐；4月4日，基坑開挖至冠梁底6．5m，在距冠梁底6m處施作第二道鋼支撐：4月30日基坑開挖至冠梁底11．5m，在距冠梁底11m處施作第三道鋼支撐；5月28日土方開挖完畢，開始進行底板施工；到8月5日陸續(xù)拆除了第三、二道鋼支撐。各關(guān)鍵階段的水平變化規(guī)律如圖3所示。分析可知，基坑水平位移基本向坑內(nèi)方向發(fā)展，但鋼支撐的施作對水平位移的發(fā)展起到一定限制作用，且使其稍向基坑外回復?；娱_挖過程中，圍護樁的最大水平位移與開挖深度和時間關(guān)系密切，在開挖到一定深度而未架設(shè)鋼支撐時，圍護樁呈向坑內(nèi)變形的前傾型曲線，樁項水平位移最大。隨著基坑的開挖和支撐的施加，圍護樁變形曲線由前傾型逐漸向弓形變化，最大水平位移發(fā)生的部位也隨之下降，基坑中部的水平位移發(fā)4．2鋼支撐軸力變化規(guī)律分析以7—7斷面第二道鋼支撐J一02—05為例，對該基坑的鋼支撐受力變化規(guī)律進行分析，如圖4所示?；娱_挖階段，鋼支撐的軸力隨著開挖深度的增加而增加。待到開挖完成后，各支撐點的增長速率下降，并趨于穩(wěn)定。原因是隨著土方的開挖，土體卸載，被動土壓力減小，導致樁身水平位移有向基坑內(nèi)側(cè)發(fā)展的趨勢，鋼支撐軸力逐漸增大；在第80天之后，鋼支撐的軸力變化曲線波動較為明顯是因為拆除第三道鋼支撐的緣故。結(jié)果表明：基坑施工過程中每層土開挖完畢到施加該層鋼支撐這段時間以及鋼支撐拆除過程是最不利時期，為保證基坑穩(wěn)定，應(yīng)盡量減少基坑無支撐暴露的時間。4．3基坑周圍地表沉降分析基坑東側(cè)的地表土體的豎向沉降變化曲線如圖5所示。基坑開挖過程中，最大沉降點始終發(fā)生在距基坑邊8m的位置上，整體沉降形狀類似于勺形。隨著開挖的進行，該處豎向沉降逐漸增大，最大的值達到1O．5mm。當監(jiān)測點與基坑邊的距離不斷地增加時，沉降逐漸趨于穩(wěn)定，并且隨著基坑開挖到設(shè)計標高，樁頂?shù)某两盗恳仓饾u增大，最大達到5．5mm。4．4地下水位監(jiān)測結(jié)果分析各觀測井水位隨時間變化曲線如圖6所示。均不蓋量莖蓍挈淼姜麓淼。鬈排90d蠹5結(jié)束語均不同程度的下降很快，隨后逐漸趨于穩(wěn)定。在第65～期間，水位上升明顯，這是因為遇到了該地區(qū)的雨季，持續(xù)時間25d左右。雨季結(jié)束，水位回復。另外由于觀測井SWl位于基坑北側(cè)，較其他井距離護城河近，所以SWl的水位高于其他觀測井1m左右。結(jié)束語均不同程度的下降很快，隨后逐漸趨于穩(wěn)定。在第65～期間，水位上升明顯，這是因為遇到了該地區(qū)的雨季，持續(xù)時間(1)基坑開挖初期圍護樁體變形、鋼支撐25d左右。雨季結(jié)束，水位回復。另外由于觀測井SWl位于基軸力以及地下水位變化速率都較為明顯，隨著開挖深度的增加，這一趨勢開始減弱，當?shù)竭_一定程度時趨于穩(wěn)定。影響深基坑穩(wěn)定性的因素包括工程環(huán)境、圍護結(jié)構(gòu)方案和施工組織設(shè)計等。(2)鋼支撐對基坑變形有明顯的限制作用，減緩基坑變形向內(nèi)側(cè)發(fā)展的速率，保證了基坑的穩(wěn)定。同時受圍護樁變形影響，鋼支撐的軸力隨著圍護樁變形的增大而增大。(3)整個開挖過程周圍地表豎向沉降沿坑邊水平方向呈曲線分布，距坑邊一定距離的范圍內(nèi)沉降最大，隨后沿遠離坑壁方向逐漸減小，距離坑壁越遠變化幅度越小，最終逐漸穩(wěn)定，每開挖一步，坑后地表都有一定量沉降的增加，每步形成的沉降分布曲線形狀相似。(4)監(jiān)控量測是保證深基坑施工安全的關(guān)鍵。合理的監(jiān)測方案、準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及及時的信息反饋是施工決策和信息化施工的重要保障。參考文獻【1】LiuJunred,ZhangBaoyuanandfeng.Subwaystationdeepfoundationpitdewateringdesign[J].Railwaysurvey,2009,55(I):85-85【2】PanHong,leafmodel.Thefieldmonitoringofdeepfoundationpitconstruction[J].Sichuanbuildingscience,2001,27(2):30【3】edgeof.【J】deepfoundationpitengineeringmonitoringandcontrol.Ingeotechnicalengineering,2001,4(7):45【4】ShiYongishigh,thepartywinsbo,liuto,etc.Themonitoringanalysisofdeepfoundationpitengineeringmethod[J].Journalofxi'anuniversityoftechnology,2007,27(1):88-2007【5】XiaCaichu,LiYong.Undergroundengineeringtesttheoryandmonitoringtechnology[M].Shanghai:tongjiuniversitypress,1999ThesubwaystationinloessareaDeepfoundationpitdeformationmonitoringandanalysisLiuJunred:xi'anuniversityofscienceandtechnologyinstituteofarchitectureandcivilengineering,assistantengineer,xi'an,710054Chenxian:xi'anuniversityofscienceandtechnologyinstituteofarchitectureandcivilengineering,master'sgraduatestudents,xi'an,710054Abstract:inviewoftheloessarea,thesubwaystationdeepfoundationpitengineeringenvironmentandtheconstructionrequirements,workoutschemesfordeepfoundationpitretaininganddeformationmonitoring,deformationlawforfieldmonitoring,ensurethesafetyofthesubwaystationconstruction.Mainlyanalyzesthelevelofretainingpiledeformationofsteelsupportaxialforces,thechangeruleofsurfacesettlementaroundthefoundationpitandtheundergroundwaterlevelchanges,provideareferencefortheinformatizationconstructionofsimilarprojectsinthefuture.Keywords:subwaystation;Deepfoundationpit;Retainingstructure;Deformationlaw;FieldmonitoringUrbansubwayconstructionoffull-scalebroughtabouttherapiddevelopmentofdeepfoundationpitengineering.Subwaystationdeepfoundationpitengineeringisacomplexcomprehensivegeotechnicalengineering,bothinsideandoutsidetheconstructionprocessoffoundationpitsoilmassstressstatechangeinevitablycausesthesoildeformation.Deepfoundationpitengineeringmonitoringcannotonlyensurethesafetyoffoundationpitandadjacentbuildingcanalsoverifysupportingstructuredesign,guidetheinformatizationconstructionoffoundationpitexcavationandretainingstructure,providesthenecessarybasisfortheperfectdesignandanalysis.Southgateinshaanxixi'ansubwaystationdeepfoundationpitengineeringunderthespecificconditions,formulatemonitoringsolution,andstudiedthedeformationofdeepfoundationpit.1projectprofilesandengineeringenvironment1.1projectsummarySubwaystationislocatedatthesouthgateoutsidetheancientcitywallgreeningplazaandsalesmainstreet,alongthenorthandsouthroadinthearrangement,northacrossthesouthdoorgreensquare,nearthemoat,southerncrosssales,mainstreet,inthecityroads,undergroundislandplatformstationonthesecondfloor.Standardparagraphstructurewidth20.50m,1,2.86mhigh,thetopcovering3.60morso,effectiveatthecenterofthemileageforYDKl4+611.962platform,centerrailsurfaceelevationof390.22m,lengthis188.00m.Thestationmainbodyscopeofpalisadestructureoveralllength190.20m,22.50mwide,foundationpitexcavationdepthofsectionoftracksectionof17.50~18.50m,therestofthe16.50~17.00m.Accordingtothedesignrequirements,thestationsectionoftracksegmentsandthestandardsectionoftheenclosurestructuresafetyforpremiumgrade,widenedsectionforlevel1.1.2hydrogeologicalconditionsSubwaystationislocatedintheloessLiangWabeamloessarea,accordingtothefieldofsoilstratalithology,ageandengineeringproperties,thesurfacedistributionofthethicknessunevenofholoceneartificialfilledsoil(Q4m1),whichforthepleistoceneserieswind(Q3e01)new(local)saturatedsoftloessandloesseluvialQ3e1paleosol,isnexttopleistoceneseriesinthewind-blown(Q2e01)oldloess,residual(Q2e1)ancientsoil,alluvial(Q2a1)siltyclay,siltandfinesand,mediumsandandcoarsesand,etc.Stationwithintheareahasadirectinfluenceonconstructionofundergrounddiving,burieddepthof8.803.30m~1,investigationphaseofthelong-termobservationofporewaterlevelheightis398.29m,variationsingroundwaterin1.50~2.00m,anti-floatingdesignwaterlevelis404.00m.2deepfoundationpitretainingstructurescheme2.1palisadestructureformApproachthestationadoptsMingshun+local(militarybeamsection)undercoverdugalongtheconstruction,palisadestructureusingboredpiles+rotaryspraywaterstopcurtain+insidethesupport,supportsystemadoptssteelpipesupport.2.2retainingstructuredesignAdiameterof1000mm,pilestationstandardperiodof1200mmpitch,sectionoftracksectionof1200mmdiameterboredpiles,pile,C,400mmIE1,localadjustslightly.Mainpartofthestandardsectionoftheboredpilesembeddedindepth7m,deepeningperiodof8mand10m,respectively.Stationmainbodystandardsectionandwidenedsectionfromtoptobottomsetthreesteelsupport,setfoursectionoftracksectionsteelsupport.Standardhorizontalspacingofthefirstlineofsupportfor8m,therestis4m;Widenthehorizontalspacingofthefirstlineofsupportforthe6m,fortherestof3m;Sectionoftracksectionsupportthehorizontalspacingof2.5m,slightlyadjusted.Firstlinesupportallusedonkeys600mmthicksteelpipesupport,pipesupportsetmobileend,sothattheprestress,prestressingnotgetssupportdesignoftheaxialforceof40%~60%.Stationbuiltrangeappliedfortemporarycoverdugalongtheroads,temporaryroadUSESthe"enhancedmilitaryrailwaybeamsJune"+"prestressedconcretepavementplate"form,tocontrolthedeformation,undermilitarybeambottomchordsetthefirstlineofthesteelsupport,thefirstlineofthesteelsupportsintheplaneandmilitarybeamdislocationarrangement,inordertoavoidmilitarybeambottomchord.3monitoringprogramme3.1monitoringcontentandmonitoringcycleAccordingtothecharacteristicsoffoundationpitsurroundingenvironmentandthebasicmethods,principle,determinethefoundationpitmonitoringcontentandmonitoringcycle,asshownintable1.Infigure1,7,7sectionofretainingpiledeformation,steelsupportaxialforcevariationlaw,ontheeastsidethegroundsettlementaroundthefoundationpitandtheundergroundwaterlevelchangesofdataisrelativelycomplete,belowit,forexample,themonitoringofthesituation.3.2measuringpointlayout(1)toensurethattheinstallationofnolessthan80%survivalrate,retainingpiledeformationmonitoringhave31surveyholes,arrangedasshowninfigure1.(2)axialforcemonitoringsectionarespecifiedinthestationmainbodyrespectivelyofeachsteelsupportandmilitarybeam,decorate90axialforcemeter(straingauge).(3)thesurfacesettlementobservationintheeastandwestonbothsidesofthefoundationpitlayoutaccordingtotherequirementofeightsections,eachsectionstationing6.Calculateeachpointsinceretainingpilelateralspacingrespectivelyfor3m,5m,5m,5m,10目錄摘要: iAbstract: ii引言 11.系統(tǒng)規(guī)劃 11.1項目背景 11.2技術(shù)背景 21.2.1ASP.NET技術(shù)簡介 21.2.2SQLServer2008數(shù)據(jù)庫概述 21.2.3IIS5.1管理器 31.2.4VisualStudio2008 41.3開發(fā)方法 42.系統(tǒng)分析 62.1可行性分析 62.1.1經(jīng)濟可行性分析 62.1.2技術(shù)可行性分析 72.1.3操作可行性分析 82.2需求分析 82.2.1需求概述 82.2.2業(yè)務(wù)流程 92.3數(shù)據(jù)分析 102.3.1數(shù)據(jù)流圖 102.3.2數(shù)據(jù)字典 123.系統(tǒng)設(shè)計 133.1系統(tǒng)功能設(shè)計 133.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計 153.2.1數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計 153.2.2關(guān)系模型轉(zhuǎn)化 153.2.3數(shù)據(jù)庫表設(shè)計 164.系統(tǒng)實現(xiàn) 174.1數(shù)據(jù)庫的連接 174.2網(wǎng)站前臺首頁設(shè)計 174.3用戶登錄注冊頁面首頁設(shè)計 184.4網(wǎng)站購物車的設(shè)計 204.5網(wǎng)站后臺管理功能設(shè)計 214.5.1網(wǎng)站后臺登陸功能設(shè)計 214.5.2網(wǎng)站商品管理模塊設(shè)計 224.6系統(tǒng)測試 234.6