地铁车站基坑施工监测方案

武汉轨道交通二期工程范湖车站基坑施工监测方案总参南京科技创新工作站2006.12武汉地铁范湖车站基坑施工监测方案第1页1工程背景1.1工程概况武汉地铁范湖车站位于青年路下，沿青年路路线布置。车站为标准地下两层车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。车站总长184.00m，标准段宽18.5m，两端风亭的宽度分别为24.5米，站台为10米有柱岛式站台，主体建筑面积为7000.0㎡，车站总建筑面积为11500㎡。车站共设置4个人行通道和4个出入口，分别设置于青年路的东西两侧。风道设置在车站两端，风亭均设置于青年路的西侧，共设置2组，车站的平面位置见图1-1。Ⅰ号出入口Ⅱ号出入口Ⅲ号出入口Ⅳ号出入口车站终点里程车站起点里程1号风亭（低矮敞口）（战时人员出入口）（预留与规划建筑接口）预留接口（预留与规划建筑接口）预留接口道路红线图1-1主体结构平面布置图主体结构标准段的挖深约15.9米，宽度18.5米，地下连续墙的入土深度为25.8米；两端盾构加深加宽段明挖基坑挖深17.2米，宽度22.9米,地下连续墙的入土深度为27.5米。1.2基坑工程地质情况及水文地质条件场区地势平坦，地面高程在20.86～21.62m之间，原始地貌属长江、汉江冲积一阶地。工程范围地层自上而下依次为：第四系人工填土、第四系全新冲积、白垩～下第三系岩层、志留系岩层。岩性以粉质粘土、粉土、粉砂为主，土质松软，围岩分类以Ⅱ类为主。场地地下水有上层滞水和孔隙承压水两种类型，上层滞水主要赋存于(1)层杂填土中，接受大气降水及地表散水的渗补给，水量有限而不稳定；孔隙承压水主要存于场地(4)单元砂土中，与长江、汉江水系联系密切，(3-5)单元互层土体中赋存过渡型弱孔隙承压水。场地地下水混合静水位在地面下0.8～1.6m，相当于高程19.62-20.08米，水文地质实验观测显示，承压水头离地面距离3.74m，相当于高程17.76m.由于承压水与长江、汉江水系相联，因此其混合静水位与承压水头水位亦随长江、汉江水位变化而变化。根据区域水文资料反映，汉口一级阶地承压水头最高标高约20.0米左右，年变化幅度3至4米地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。各岩层的工程地质特征及分布情况描述见表1-1：武汉地铁范湖车站基坑施工监测方案第2页表1-1地层岩性性能表地层代号地层名称垂直渗透系数(cm/s)颜色状态特征描述层厚1杂填土由碎石、砖渣、煤渣及少许粘性土组成，连续分布。0.9～3.2m3-1粉质粘土8．0E-8黄褐色、灰褐色可塑，中压缩性含铁锰氧化物，连续分布。0.5～2.8m3-3淤泥质粉质粘土1.2E-6黄褐色、灰色软～流塑，高压缩性含少许有机及粉粒，连续分布。3.3～7.6m3-4淤泥质粉质粘土夹粉土灰色软～流塑，中压缩性中部多夹粉土及粉质薄层，连续分布。2.4～8.6m3-5粘质粉砂、粉土、粉砂互层灰色中压缩性含云母、石英等、腐植物，分布不连续。5.1m4-1粉砂夹粉土灰色稍～中密，中压缩性层中多夹粉土、粉质粘土薄层，含长石、石英、云母等，分布不连续。6.7m4-2粉砂灰色中密、中压缩性少夹粉质粘土薄层，含长石、石英、云母等，连续分布。6.4～12.3m4-2a粉质粘土灰褐色中压缩性夹粉质薄层，呈透镜体状分布于4-2层中，分布不连续2.0m4-2b粉砂褐灰色松散，可塑含腐植质，分布不连续0.9m4-3粉砂灰色中密、中压缩性中下部夹粉质粘土薄层，含长石、石英、云母等，连续分布。7.1～11.1m4-3a粉质粘土夹粉土褐灰色软塑、高压缩性层面上夹有粉土、粉砂薄层。该层分布不连续，最大揭露厚度4.6m4-3b粉砂灰色松散稍密中压缩性。含长石、石英、云母等，连续分布。0.8m4-4粉细砂灰色中密密实中低压缩性由上往下砂土颗粒逐渐增大，底部少数孔有粒径多在2-8cm，呈次圆状砾卵石，分布不连续。10.8m4-4a粉质粘土褐灰色可塑，中压缩性层中夹有粉砂、粉土薄层，分布不连续。2.1m5-1强风化细砂岩灰绿坚硬，低压缩性砂质结构，块状构造，为半成岩，连续分布。0.7～5.0m5-2中风化细～中砂岩灰绿坚硬砂粒状结构，块状结构，岩石较完整，连续分布。2.6～7.1m6-1强风化粉砂质泥岩与泥质粉砂岩互层灰色坚硬，低压缩性基本风化砂土状、原岩结构，连续分布。0.8～4.3m6-2中风化粉砂质泥岩与泥质粉砂岩互层灰色坚硬，裂隙发育、岩层较破碎。含粉砂泥状结构，块状结构，连续分布。3.0～5.1m武汉地铁范湖车站基坑施工监测方案第3页1.3结构形式与施工方法车站主体、出入口及风道工程均采用明挖顺作法施工。主体结构基坑围护结构采用地下连续墙，墙厚800mm，标准段内支撑设置三道钢管支撑，两端头井设四道钢管支撑，钢管支撑水平间距2.5-3.5m左右。车站主体盾构井外转角处地基加固采用深层搅拌桩，加固范围为地面下3m至基底以下4m。车站标准段纵向柱距一般为8.0米。出入口、风道基坑围护采用SMW水泥土搅拌桩，桩径850mm，桩间咬合200mm，支撑采用钢管及围檩，水平间距3-4m左右。出入口及风道地基加固采用粉喷桩，抗拔桩采用φ800桩径、C30、S8、深15m钻孔灌注桩。本工程基坑降水采用坑内降水井减压降水。根据工程特点及周边实际施工条件，将整个工程分为三个区段、四个施工阶段进行，其中三个区段是指：车站主体结构及Ⅲ、Ⅳ号出入口为施工区段1，Ⅰ号出入口和1号风道为施工区段2，Ⅱ号出入口及2号风道施工区段3。而四个施工阶段是指：第一阶段：按照主体结构施工所需占地范围，对青年路东侧部分绿化地、房屋进行迁移，并进行道路改造。同时对部分非机动车道、人行道进行改造；第二阶段：正式进入主体结构施工。该阶段完成长约180米主体及III、IV号出入口施工；第三阶段：拆除第二阶段施工围挡，根据第三阶段施工交通疏导需要，恢复路面后再行施工西侧I、II号风亭及I、II号出入口；第四阶段：待车站土建结构全部施工完毕后，再恢复现状道路及绿化。于是整个工程的施工流程见图1-2。武汉地铁范湖车站基坑施工监测方案第4页图1-2车站的施工流程标准段的施工流程为：交通疏解→迁改管线→地下连续墙、地基加固→坑内降水→基坑开挖至第一道支撑位置，架设第一道支撑→开挖至第二道支撑位置，架设第二道支撑→开挖工程竣工工程开工编制施组，材料、设备进场地下连续墙施工主体结构基坑土方开挖挖、支撑主体结构钢筋混凝土施工主体结构顶板覆土主体结构顶路面恢复出入口及风道土方开挖出入口及风道主体结构施工清场、验收临建施工四通一平搅拌桩、旋喷桩施工基坑降水SMW水泥搅拌桩施工粉喷桩施工、箱涵改移基坑降水顶板覆土，恢复路面武汉地铁范湖车站基坑施工监测方案第5页至第三道支撑位置，架设第三道支撑→开挖至基坑底面，施作接地网、垫层、防水层，浇筑底板结构→拆除第三道支撑，施做地下二层侧墙防水层，浇筑地下二层侧墙、中柱及中板结构→拆除第二道支撑，施做地下一层侧墙防水层，浇筑地下一层侧墙、中柱及顶板结构→拆除第一道支撑，施作顶板防水层，覆土回填，恢复路面。1.4周边建筑物及管线情况目前计划施工区域东侧由北向南依次为：中国银行（2层，砖混）、加油站、黎明酒店（4层，砖混）、中国联通（3层，砖混）、皇城俱乐部（3层，砖混）。见图1-3。施工区域西侧为开阔地，无建筑物。图1-3施工区域东侧建筑物照片施工区域内沿青年路纵向共有各种管线9根，其中4根位于路西侧；5根位于路东侧，排水箱涵1条,分别是：1、东侧Φ600铸铁给水管贯穿主结构，在主体结构施工时临时改移至施工范围外平行于东侧电信线路布置；2、东侧Φ250铸铁给水管贯穿主结构，在主体结构施工时临时改移至施工范围外平行于东侧电信线路布置；3、东侧Φ500砼排水管部分贯穿主结构，随交通疏解道路进行改移平行于东侧电信线路布置；4、DLBH700×600贯穿主结构，施工期间进行悬吊保护；5、DX铜/光BH500×36012/9贯穿主结构，施工期间进行悬吊保护；6、Φ500砼排水管沿路线西侧，随交通疏解道路进行改移；7、GT光纤BH300×3008/7沿路线西侧，施工期间进行悬吊保护；8、DX光纤BH800×30024/2，沿路线西侧，施工期间进行悬吊保护；9、DL铜BH700×6002根10KV，沿路线西侧，施工期间进行悬吊保护；10、GT光纤BH400×30010/1，沿路线西侧，施工期间进行悬吊保护；11、排水箱涵10.7×2.7m，沿路线西侧，施工期基本不需要迁移。武汉地铁范湖车站基坑施工监测方案第6页2监测目的基坑开挖过程导致周围土体应力状态产生较大变化，在深基坑开挖的动态过程中，与之有关的土体稳定和周边环境状态也处于动态变化过程中。围护结构、周围土体以及周边建筑物各种破坏形式产生之前，通常有大的位移、变形或受力变化等异常情况发生，因此加强在施工过程中的监测，有助于快速反馈施工信息，以便及时发现问题并有针对性地改进施工工艺和施工参数，减小地表和土体变形，以达到信息化施工目的，保证工程安全。本工程的监测意义在于：（1）监测开挖过程中基坑的状态及其对周边环境的影响，预防工程破坏事故和环境事故的发生。（2）将现场监测结果与工程计算预测值相比较，判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工。（3）量测结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷。（4）为确保基坑安全及周边地下管线的安全提供实测数据，是设计和施工的重要补充手段。（5）检查施工引起的地表沉降和对建(构)筑物的影响是否超过允许范围，并在发生环境事故时提供仲裁依据。图2-1信息化反馈优化设计3监测方法的设计依据(1)武汉城市地铁范湖车站工程的有关设计资料。(2)中华人民共和国国家标准《地下铁道、轨道交通工程测量规范》（GB50308-1999）。(3)中华人民共和国国家标准《地下铁道设计规范》（GB50157-92）。(4)中华人民共和国国家标准《工程测量规范》（GB50026-93）。(5)中华人民共和国国家标准《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-97）(6)中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）4基坑监测系统4.1监测内容及布置原则根据施工组织计划，该工程在地域上分为两阶段进行施工，因此监测点的布置也分阶段有重点地进行布置和量测。由施工组织计划书中有关基坑开挖与降水施工过程中的监测要求，本跟踪加密监测调整工程预算调整施工参数变更设计施工结束下一阶段施工优化施工参数提交监测报告为类比工程设计与施工总结经验环境安全否施工计划施工设计优化施工参数监测监测方案武汉地铁范湖车站基坑施工监测方案第7页项目的监测点内容及布置原则见表4-1，详细布置图见附图1、2、3、4。表4-1各测点布置原则表项目测点布置原则基坑周围地表沉降按每25m布设一个断面基坑周围建筑物沉降及倾斜基坑外85m范围内，测点间距10m建筑物裂缝监测描绘基坑外85m围内所有建筑物外墙基坑周围地下管线沉降基坑外85m范围内管线，监测断面间距10m围护墙顶水平位移及竖向沉降每个围护结构拐点，其余按10m布置一点基坑底回弹每50m设一断面，每断面至少3个监测点墙体水平位移每25m布置一孔，并保证基坑四周均有监测孔地下水位量测坑内四角点，长短边中点，坑外每50m设一孔钢管支撑轴力沿基坑每50m设一断面围护结构内力监测沿基坑每50m设一断面深层土体垂直位移纵向25m一个量测断面墙背侧向土压力沿基坑每边25m设监测断面，测点竖向间距5m墙背水压力车站两端头井与车站部各设一个断面，间距同土压力4.2监测原理与监测点布设4.2.1基坑周围地表沉降监测（35点）测点布置：由于基坑的开挖，使得基坑外侧土体由于应力场的改变而产生变形，大致显著影响区域在2-3倍基坑开挖深度范围内。为此，本次坑周地表沉降监测点在横断面上布置在距离基坑边缘85m范围内，在监测区间内共设置7个地表沉降监测断面，每个断面在基坑东侧设置一个测点，西侧根据近密远蔬的原则设置4个测点，共35测点，测点编号为DM-x-y(DM表示是地表沉降监