沈阳地铁黎明文化宫站后区间基坑施工钢支撑轴力监测与分析

第一篇：沈阳地铁黎明文化宫站后区间基坑施工钢支撑轴力监测与分析

沈阳地铁黎明文化宫站后区间基坑施工钢支撑轴力

监测与分析

摘要:沈阳黎明文化宫地铁站站后区间新开河区段按明挖法施工,基坑分三个施工段,采用排桩加钢支撑的支护 方法 ,桩顶用冠梁将排桩连接为整体。文章介绍了开挖阶段钢支撑的架设及轴力的监测和 分析 结果。关键词:地铁基坑 钢支撑 监测 工程概况

黎明文化宫站是沈阳市地铁一号线工程的城区段终点站。位于黎明五街东侧黎明文化宫环岛内,沿和睦路呈东西向展布,起讫里程DK21+712.03~DK21+862.43,车站长150.4m,结构宽度标准段46.65m。车站底板埋深约16.3m,顶板覆土约3.5m,采用双层地下侧式车站。黎明文化宫站—终点区间段落里程为DK21+862.43~DK22+243.3,全长380.87m,底板埋深约

12m,线路位于沈阳市大东区,沿和睦路走行,在DK21+980~DK22+027.9处穿越新开河。

地层岩性从上到下依次为:杂填土、粉质粘土、中粗砂、砾砂、圆砾。该工程地下水位在结构底板以上约8.3m,地下水赋存于圆砾、砾砂等强透水层中,按埋藏条件划分,属第四系孔隙潜水,含水层综合渗透系数为81.2m/d,地下水主要补给来源为浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给。钢支撑架设

该工程采用明挖法,根据施工工期及土方开挖施工工艺的要求,黎明文化宫站后区间新开河段共分为三个施工段,由东向西,各段长18、18、12m。新开河河道段基坑开挖深度为8.6m,河岸段为11.15m。基坑围护结构类型采用排桩、钢管支撑体系,桩顶用冠梁连接成整体。围护结构上部1.5m范围内采用 自然 放坡开挖,下部深基坑用排桩支护。排桩采用Φ800@1200钻孔桩,桩长过河段为11.5m,河岸段为14m,桩入土深度为5.2m。钢支撑采用Q235B型钢,直径为600mm的钢管,壁厚14mm,横撑水平间距为3.0m。腰梁采用2I45b工字钢加焊缀板和肋板,钢管支撑设活动端头以便施加预压力。

基坑开挖方式为分段分层开挖,每段土方开挖长度为18~25m。第一层土方开挖至冠梁顶面以下3.3m,然后挂网喷射混凝土,在冠梁下1.5m处安置钢围檩。第二层土方挖土深度为2m即冠梁以下5.3m,边挖边进行第一道钢支撑的架设施工,第三层改由小挖掘机挖掘,挖掘深度为2m即冠梁以下7.3m,开挖后进行第二道钢围檩施工,待第二道钢围檩施工完成后,进行第四层土方开挖,挖至距离基底标高300mm处,边挖边进行第一道钢支撑的架设施工,最后人工挖至基底标高。在围护桩与钢支撑的保护下,施工主体混凝土底板及防水层,其强度达到设计值的70%时,拆卸下道钢支撑,由底板替代钢支撑作用。然后绑筋、支模、浇筑侧墙及中墙混凝土,并完成主体顶板混凝土施工,以及相应防水措施,形成完整的主体结构。

第一施工段上层共安装7道钢支撑,下层共安装6道钢支撑,其中在22#桩位置处安设了两道带有轴力计钢支撑,上道钢支撑最大设计轴力为300.1kN,下道钢支撑最大设计轴力为525.2kN。

第二施工段在43#桩位置处也安设了两道带有轴力计钢支撑,上道钢支撑最大设计轴力为114.0kN,下道钢支撑最大设计轴力为339.7kN。钢支撑轴力监测方法

3.1 钢支撑轴力监测的作用

钢支撑轴力监测是整个地铁施工监测的主要 内容 之一。本车站站后折返线基坑的支撑体系采用的是上下两道横向钢支撑,使用支撑轴力计来量测其轴力变化,分析支撑体系的受力特点,及时比较设计所预期的性状与监测结果的差别。预测下一阶段施工过程中可能出现的新动态,为后期开挖方案与开挖步骤提出建议。从而保证围护基坑的稳定性,减小桩体的侧向位移,保证主体施工的尺寸空间。对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报,当有异常情况时,立即采取必要的工程措施,将 问题 消灭于萌芽状态,以确保工程安全。

3.2 测量原理

测量采用FLJ-40型振弦式反力计,又称轴力计,是一种振弦式载重传感器。振弦式传感器主要由振弦,夹紧装置,受力机构,电磁回路及信号处理等几部分组成。

振弦式传感器以张紧的钢弦作为敏感元件,其振弦的固有频率与张紧力有关。振弦式传感器正是利用振弦的固有频

率随受力的大小而改变的特性将被测力转换为频率信号输出的测量元件。振弦置于永久磁场中,通过产生脉冲电流,使磁场发生变化,从而激发振弦振动。当激发脉冲断开时,振弦在磁场中的运动使线圈产生感应电动势,其频率与振弦的振动频率相同。

测量过程中用ZXY-2型振弦读数仪测量出轴力计输出频率f,按下式求出支撑轴力P=K(F0-Fi)。式中K为轴力计标定系数(kN/F);F0为原始频率模数;Fi=f2×10-3即实测频率模数。

3.3 测点的布设

轴力计安装在钢支撑的端部,用配套的轴力计安装架固定。安装架圆形筒上设有开槽的端面与冠梁或腰梁上的钢板用电焊焊接牢固,电焊时钢支撑中心轴线与安装中心点对齐。待冷却后,把轴力计推入焊好的安装架圆形钢筒内并用钢筒上的4个M10螺丝把轴力计牢固的固定在安装架上,使支撑吊装时,不会把轴力计滑落下来即可。

平均每25m选择一个断面,选择有代表性的断面,在每个断面上支撑安放一组轴力计。具体布置见图1和图2。钢支撑轴力监测与数据 分析

本段工程从2006年1月12日开始进行基坑开挖,2月24日基坑开挖结束。在本区间两个断面设置4个轴力计来监测钢支撑的轴力。钢支撑自架设至拆除监测频率如下:横撑设置和拆除过程2次/d;开挖过程1~2d测1次;主体施工1次/3d。当出现应力变化异常情况下,应增加监测频率,同时结合测斜、桩顶位移及钢筋应力的检测数据进行综合分析,找出原因并及时解决。

每天的测量结果形成表格并与支撑轴力的设计值进行比较,连同其他的监测项目以日报的形式上报监理部门。

将测得数据汇总如表1(以22#桩为例),通过监测数据的统计与分析,轴力在施工过程中变化的下列几点要素,在施工过程中要加强监测,及时反馈监测信息,以保证施工质量安全。

1)开挖速度和钢支撑的架设速度,当开挖到钢支撑的架设位置后,架设好钢支撑,预加好轴力,而在以后几天的测量结果表明,支撑轴力有减小的趋势。这是因为支撑的预加轴力

使围护桩向基坑外的土层产生反作用力,土层被动压缩,桩体发生微小变形,使轴力短时间内有下降的趋势。

2)上道钢支撑随着开挖长度和深度的增加,轴力有所增大,直至下道钢支撑受预加力后,轴力基本趋于稳定。

3)底板没有浇注之前随着时间的增加支撑轴力会略有增大,在一定的范围内波动。这是由于外侧土层随时间而发生变形使围护桩的受力重新分布造成的。在底板强度达到要求后要撤掉下道钢支撑,由于支撑跨度的增大上道钢支撑的轴力又会小幅度增加。5 结语

通过对围护桩及钢支撑的轴力的监测结果分析表明:

1)钢支撑对维护基坑稳定性、减小基坑围护桩向内发生水平位移、保证主体施工的尺寸空间具有重要作用。基坑围护桩向内侧的水平位移在架设钢支撑后保持稳定。

2)随着本施工段和相近施工段基坑深度的加深和开挖长度的增加,钢支撑的轴力逐渐增加。

3)在主体钢筋混凝土底板施工完成后,拆掉下道钢支

撑。土侧压力由上道钢支撑与主体底板支撑围护桩来抵抗。支撑跨度比原来由上下两道钢支撑支撑时增大,使上道钢支撑轴力增大。

4)由于钢支撑架设时机与基础开挖过程和顺序有较好的衔接,从而保证了基坑的稳定与安全,又在一定程度上为基坑的开挖提供方便。

5)开挖速度与钢支撑的及时架设是 影响 轴力变化的主要因素,施工中能否很好控制该因素是施工安全的重要保障。

参考 文献

[1]GB50299—1999,地下铁道工程及验收规范[S].[2]张永谋,桌普周,李鹏.南京地铁许府巷站深基坑工程与监测[J].江苏地质,2002,26(1):42-48.[3]陈军.深基坑支护工程的设计、施工与监测[J].湖南

大学学报(自然 科学 版),2002,29(3):20-23.9

第二篇：地铁基坑支护与施工的研究分析

地铁基坑支护与施工的研究分析

[摘 要]随着城市生活水平的提高，许多城市都建立了地铁站，对于地铁的基坑土建施工工程，有三种地铁站的施工方式，有明挖掘法、暗挖掘法、以及盖挖掘法，这三种方法中，最为广泛被应用的是明挖法，因为这种方法施工较为方便，这种方法最注重基坑的安全性与稳定性能，在地铁站的建设过程中，涉及到的环节较为复杂，地铁基坑需要有一定的防护设施，需要一定的设备进行围护，与此同时，需要加大关注施工过程中土方开挖的要点，以及基坑工程环境等各种有关因素。

[关键词]深基坑；防护工程；渗透

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0229-01

一、基坑的支护与围护工程

地铁基坑工程设计的范围较为广泛，从图一中我们可以观察到，这项工程包括基坑的围护工程、基坑的支护体系，还有基坑开挖环节，关于基坑挖掘之后如何防止水的渗透、防止降水的破坏性等工作，对于基坑周围环境的保护工作也是较为重要的。基坑在挖掘之后，需要确保基坑地基的稳定性，许多技术性有难点，例如对土质的要求，周围环境的要求等。在施工过程中，需要认真了解有关土力学等方面有关的知识内容构架，在基坑设计上需要满足结构的要求、材料强度等要求。

基坑支护的设计内容包括以下几个方面：

（1）支护系统需要对墙体入土的程度进行深入的了解探究，支护系统对维护墙体稳定性能要求较高，需要保证一定的抗倾性。

（2）对支护墙体结构以及基坑防滑动性能进行比较核算。

（3）对基坑底部的隆起范围以及回弹程度进行核算比较。

（4）对基坑内部支护的结构进行布置，以及内部支架子的拆装性能进行合理的设计。

（5）对支护墙体的变形以及内力进行设计。

（6）对挡土机构和节点进行设计，同时需要控制基坑地面沉降、地层位移。

地铁基坑维护工作包括基坑止水工作，周围泥土的防护和降水的防止，挡土工作还包括周围墙体的防护以及支撑工作，挡墙的形式如下图所示一种情况（钻孔灌注桩挡墙）和套管咬合桩挡墙、SMW工法等。

其中，SMW工法又名为劲性水泥土搅拌连续墙，这种架构模式是将型钢或者其它类型的芯体材料放入水泥土搅拌机器之中，使用这种方式，其承压力以及防渗透功能较好，这种方式的效果非常好，而且这种方式在施工场地所占的面积较小，施工的周期性不长，效率较为明显，对周围的环境影响不大，不会产生废弃的泥浆等污染物。

对于插入钢材内部的物质也不做特殊的要求，依旧可以进行回收使用，比如H型钢以及槽钢等，都可以进行回收继续利用，钢材回收使用是通过在钢材四周围利用泡沫围住，然后注入水泥土，完成围挡工作后，就可以将内部的钢材重新拔出来再使用，SMW工法的桩体排布可以分为单排以及双排水泥土搅拌桩。

SMW工法在设计工艺上需要对围护的结构进行受力分析，受力分析公式为：

公式中，ECS所表示的是水泥土土搅拌桩型钢混合体弹性模量；ES所表示的是型钢的弹性模量；ICS所表示的是水泥土搅拌桩型钢混合体惯性矩；IS所表示的是型钢的惯性矩。

通过上述公式，对围护的结构受力进行分析，之后可以计算围护所需要的强度，验算的强度内容包括弯验算以及抗剪性能验算，只有这样，才能够确保在维护施工完成之后起到对基坑的维护作用。

二、基坑土挖方开挖施工工程

基坑土方开挖的施工要点主要是施工单位需要具备深基坑工程挖掘的施工技术，这个组织单位需要有一定的施工章程，有达到施工的条件，以及有关的施工管理规程等各方面硬件要求，对于施工工程所涉及到的各方面施工环节，施工单位需要有所规划，对于施工各个环节的平面布置工作，以及物资供应和企业施工成本规划工作有必要的控制。

基坑土方施工单位要重视基坑围护结构的质量，对于围护桩的质量以及使用的寿命都要有一定的了解，要注重对围护桩的后期养护工作，保证围护桩的使用强度和保障其寿命。要注意，禁止在基坑的四周放置施工材料等物件，施工有关安保围护人员要注意施工中设备车辆的行走路线，防止施工车辆在开挖过程对围护结构造成破坏。清楚调查开挖过程中，哪些是比较容易影响施工的环节，施工工程要严格遵循施工工程进行施工。

施工工程在施工过程中，要有一定的勘察部门进行施工各个环节的检测工作，这是一项非常重要的工作，可以保障施工工程的安全性，作为评价地铁基坑防护体系的安全系数的一个重要指标，勘察部门针对现场的实际情况进行有效的指导，对于突发性事件，进行应急处理，保障施工工期。

地铁基坑检测工作是保障施工围护体系稳定的必要工作，是确保施工能够正常运行的必要条件，检测的工作内容涵盖了建筑物是否沉降、建筑是否有移位的现象以及对建筑物倾斜的检测工作，通过有关单位的检测工作，可以对施工建筑的现状有一定的了解。施工防护工作不能因为施工周期而遭到破坏，施工的周期较长，被检测的频率也应该有所增长。对于采集的数据，要进行分析调查，要分析是由于何种因素所导致，通过调查的数据来规范施工工程，确保基坑的安全性能，保证地铁工程的完好性。

三、基坑工程环境

基坑周遭环境通过下面方面所体现：

（1）围护桩结构是否产生变形，开挖过程中出水降低所导致的地面活动，是否造成周边道路的破坏。

（2）在支?o工作和围护工作中，四周围环境是否由于挤土桩而造成毁坏。

（3）基坑工程施工后，是否对周围的交通、卫生所造成破坏。

（4）是否由于设计理念，勘察因素等造成围护体系被破坏，导致施工终止。

对于上述所描述的施工工程环境影响，需要采取一定的对策进行防治，需要在工程施工前期对施工周围的环境进行详细的调查，制定一系列特殊的处理方案，计算出地下管线可以允许的变形范围，对道路以及周围地面由于工程所造成的活动进行预估，避免恶意施工以及破坏性施工。

四、结语

在地铁基坑的防护工作中，技术人员要掌握较强的专业技能，在施工前期对周围施工环境有清楚的认知，基坑防护结构要足够安全可靠，经济性较为适用，施工过程便利性较强。

参考文献

[1] 李强.地铁基坑支护与施工的研究分析[J].信息记录材料，2018（03）

[2] 田勇.浅谈地铁深基坑支护与土方开挖施工技术[J].房地产导刊，2017（21）