地铁车站深基坑围护结构变形规律监测研究.docx

?

?

地铁车站深基坑围护结构变形规律监测研究

?

?

摘要：研究目的：以北京地铁奥运支线森林公园地铁车站北区深基坑工程为依托，采用现场监测的方法研究深基坑围护结构变形规律，目的是为类似工程的信息化施工和围护结构优化设计提供帮助。钢筋轴力随着钢支撑的施加而减少，钢支撑可以有效控制围护桩水平位移和桩内钢筋内力的增大，气温对钢支撑的轴力变化有一定的影响。

关键词：地铁车站；深基坑；围护结构；变形规律；现场监测

目前，作为研究地铁车站深基坑围护结构变形特性的重要手段之一，现场监测工作已受到广泛重视。现场监测工作不仅有施工方的施工监测，第三方监测也在北京、西安等地的地铁施工过程中采用。监测是地铁车站信息化施工的重要环节[1-2]，开展地铁车站施工过程围护结构变形规律监测研究对安全施工和围护结构优化设计有重要价值。本文依托北京地铁奥运支线森林公园地铁车站北区深基坑工程，完成了监测方案设计，分析了监测数据，给出了地铁车站施工过程中深基坑围护结构中的围护桩、钢支撑等主要结构的变形及应力演化规律，目的是为北京地区类似车站的深基坑围护结构变形规律研究和围护结构设计优化分析提供参考。

1工程概况

森林公园站是北京地铁奥运支线上的第4座车站，位于中轴路与科荟路相交的十字路口下，车站中心里程为K4+1.956。车站北侧是森林公园，南侧是北京奥林匹克公园，西侧是奥运村。森林公园站为岛式站台车站，站台宽14.0m；车站南段与景观大道结合，结构标准断面宽23.0m、3层3跨框架结构；车站北段与景观平台结合，结构面宽为23.0m和25.1m，3跨框架结构，层数为4层～2层。车站主体结构南北长179.40m，其中南段长约57.60m，宽33.00m；中间段长为57.40m，宽为23.10m；北段长约65.40m，宽42.70m，深为17.114—17.564m左右。采用明挖法施工，科荟路下车站结构即中间段已经预埋完毕，本次施工车站基坑分为南区、北区2个独立基坑，本文以北区基坑为例，研究围护结构变形规律。

2围护方案

车站北区基坑分为上下两级进行施工，上级基坑采用放坡开挖，分两级放坡，坡比为1：1.25，开挖深度为7.7m，下级基坑采用钻孔灌注桩加钢支撑系统进行围护，开挖深度为9.7m，开挖宽度为24.7m，基坑总开挖深度为17.4m。桩长为15m，人土深度5.3m，第l层钢支撑的轴力设计值为382．3kN／m，第2层钢支撑的轴力设计值为876.5kN／m，这里的mm是钢支撑的水平间距。钻孔灌注桩桩间采用喷射混凝土封闭找平，桩顶设冠梁；内支撑采用钢管支撑，水平间距分别为2.80m、2.60m和2.65m；第1层钢支撑直径为600mm，壁厚t=12mm，第2层钢支撑直径为800mm，壁厚t=14mm。

3监测方案与数据分析

3.1监测方案

如图l所示，在基坑东西两长边中点的围护桩上各布置一个桩体水平位移监测点，编号为CX4和CX5。钢筋内力监测点与桩体水平位移监测点布置在同一根围护桩上，编号为L4和L5。钢支撑每15m布置一个轴力监测点，第l层监测点编号为z1—8～z1一14，第2层监测点编号为z2—8z～2—14，第3层监测点编号为z3，共15个监测点。桩体变形采用CX系列钻孔测斜仪测量。钢支撑轴力用钢弦式轴力计监测。桩体主钢筋内力监测采用JxG—l型钢弦式钢筋应力计测量。图2是剖面I—I剖面监测点布置图。图3是围护桩钢筋计布置图。该基坑在2006年完成施工，现重点分析围护结构上的钢支撑轴力、桩内钢筋应力和桩顶变形规律。

从图5可以看出，5月9日安装该处第l层钢支撑后，钢筋计Gl、G3、G6受拉，G4受压，这段时期内各钢筋计的内力增加缓慢。5月16日基坑开挖至基底，各钢筋计内力突然增加。从基坑开挖至基底到5月27日安装该处第2层钢支撑这段时间内，钢筋计G6由受拉变为受压。在安装该处的第2层钢支撑后，钢筋计Gl、G3和G4的受力明显减小，而G6却略有增加。在6月21日底板浇筑完毕后各钢筋计的变化不是很明显。在7月16日拆除该处的第2层钢支撑后，各钢筋计的受力都略有增加。由于7月20日L5测点遭到破坏，未能继续监测。分析监测数据可知，桩体钢筋受力均较小，围护桩配筋设计偏于保守。围护桩钢筋受力受到钢支撑施工的影响，在施加第2层钢支撑后钢筋计的受力有所减小，而拆除第2层钢支撑后钢筋计的受力有所增加。基坑施工过程中，从每层土开挖完毕到施加该层钢支撑这段时间以及钢支撑拆除过程为最不利时期，这时桩体钢筋受力较大。

3.4钢支撑轴力变化规律

现选取具有代表性的l一1剖面的钢支撑轴力变化规律进行分析。从图6（图上的横坐标代表监测日期，如2006—04—03代表2006年4月3日，其它类推）可知，在4月9日安装第l层钢支撑z1—8之前已经开挖至第2层钢支撑处，其轴力由于施工