摘 要 详细阐述了上海地铁黄兴绿地站基坑和结构、环境的安全监测过程、经验教训;总结了地铁车站施工中安全监测的必要性,及其对施工安全、方案选定、施工设计等的重要性。关键词 地铁车站 安全监控 信息反馈 时空效应 支撑
1 工程概况西侧是黄兴绿地公园,东侧为住宅和厂房车站全长
1. 1 简介242m 。主体为浅埋地下一层(局部一层半) 侧式站台站,内部结构采用现浇单柱框架结构。采用明挖上海市轨道交通杨浦线(M8 线) 黄兴绿地站工顺筑法分段施工。平面布置见图1 。程位于佳木斯路与国顺东路之间的营口路上。车站
图1 黄兴绿地站平面图
车站基本由南北端头井、标准段、东西两个出入口和南北风井组成。
1. 2 工程地质、水文地质及周围环境条件车站场地深度为30. 60m 以上的地基土主要为上海地区吴凇江故道地层沉积组合,车站底板位于第④ 层淤泥质土中,下卧层第⑤1 层粘性土。各土层自上而下依次为: ①1杂填土; ②1 褐黄色粉质粘土; ②3 -1 灰色粘质粉土; ②3 -2 灰色砂质粉土; ④ 灰色淤泥质粘土; ⑤1 灰色粘土; ⑥ 暗绿色粉质粘土。车站范围内潜水主要赋存于第②2 层砂质粉土中,承压水埋藏于砂质粉土中。基坑开挖范围内第②2 层土为粘质粉土、砂质粉土,较松散,具有较强渗透性。在地下水的作用下易产生流砂、管涌现象; 第④ 层淤泥质粘土(局部) 属低渗透性、高含水量、高压缩性、低强度、高灵敏软土,具明显的触变和流变特性。车站的西侧是黄兴绿地公园,人流较为集中。东侧为商住房、破旧厂房及工地。商住房为6 层,距离车站8m～12m 。沿车站纵轴方向还有一定数量的市政地下管线。
2 监测的目的、方案和设备
2. 1 监测的目的
监测总体目的是围绕工程施工建立起高效的环境监测系统,要求系统内外部各部分之间保持高度协调和统一,及时获取准确可靠的数据资料,确保工程本身及周边环境的安全。
2. 2 监测工作的内容和项目
① 基坑及结构的安全稳定。② 环境安全(施工对邻近建筑物、地下管线的影响) 。
b. 监测项目a. 主要内容
① 围护体(内部) 水平位移监测(测斜);
② 围护墙顶部水平位移监测;
③ 围护墙顶部垂直位移(沉降) 监测;
④ 支撑轴力监测;
⑤ 地下水位监测;
⑥ 基坑周围地表沉降监测;
⑦ 周围建筑物沉降监测。
⑧ 立柱隆沉监测。
2. 3 观测频率及报警值现场监测的时间间隔按下表执行;当监测数据达到报警范围,或若遇到特殊情况,如暴雨、台风或大潮汛等恶劣天气以及其它意外工程事件,适当加密观测、直至24 小时不间断的跟踪监测。
表1 现场监测时间间隔表
报警值即监测的数值达将产生不可接受的负面影响时的值。报警值执行“上海地铁基坑工程施工规程(SZ -08 -2000) ”的规定,即具体为“ 围护体最大位移端头井40. 7mm , 标准段36. 8mm , 地面最大沉降端头井27. 1mm , 标准段24. 5mm 。” 其它报警值研究后决定采取: 墙顶位移≤ 20mm , 墙体最大位移≤40mm , 地面最大沉降量≤ 20mm , 变化速率≤3mm/ d 。
3 监测成果分析
3. 1 施工第一阶段在开挖之前,基坑内进行了降水,利用地下水位降低后的土体固结来提高基坑被动区土地强度,但是,北区施工场地外一房屋前后地表出现了明显地表裂缝,可能原因是,地下墙没能形成封闭的隔水帷幕,出现了漏水现象,再有,坑内降水出现了坑内外水头差后,坑内的挡墙土压力小于外侧压力,由此引
发坑内土体的侧向固结,表现为挡墙向坑内移动和坑外沉降,加上降水时间比较长,坑外建筑物超载大的缘故。随基坑内土体的减少,产生坑内外土压力的不平衡,该变化在地下连续墙的水平位移监测中得到明显体现,现列举位于标准段与端头井相交处东侧的DW2 孔加以分析。
因坑内土体的减少,原内外平衡的土压力被破坏,坑外土压力大于坑内土压力,故,压力大的坑外土体必然向压力较小的坑内挤压,这个挤压过程由坑外土体通过将压力作用于连续墙上,使连续墙变形来实现。开始变形量比较小,随着基坑开挖深入, 坑外土压力差继续增加,连续墙变形量随之增大,最大变形部位也随之下移。至第一阶段施工结束,基坑四周墙体变形明显,而且都符合上海地区软土最大变形位于开挖面以下数米这一变化特征。在所有墙体变形中,唯DW2 孔处累计变形最大,为-72. 37mm 。原因在于该孔所处位置的特殊性:它位于标准段与端头井的交接处,端头井中挖土放坡必须通过此处;再者,由于采用液压挖掘机水平挖掘、吊车垂直运输的方法,在实际施工过程中,DW2 测斜孔旁边约8m 处有一宽20m 、高24m 、长约60m 的平行于基坑方向的6 层、4 层建筑物,尤其是当挖土挖到4m -6m 深时,DW2 处墙体水平位移变形较大, 日变化速率> 3mm/ d , 累计为32. 65mm , 房屋靠近基坑的一边也出现了沉降速率过大的信息,地表出现了裂缝(1cm 宽) 。主要原因可能是:一、临近建筑物的基础比较浅,只有2m 左右,随着基坑内挖土深度的增加,2m 以下的墙体会不同程度的受到建筑物静荷载的影响;二、挖土深度到第三道支撑时,由于施工等原因,第三道支撑没能及时撑上,无支撑暴露时间超过了施工参数(24 小时),每步开挖宽度过大,以致该部分连续墙在过长时间内承受较大的外侧土压力,产生了不应有的变形。随后,施工方按监测反馈信息,优化施工参数的同时,精心实施了以下措施,针对此种不利局势,随即在建筑物和基坑之间进行了坑周补偿注浆。由于采取合理的监控措施和有效的控制措施,并结合量测精心施工,到基坑施工完成,位移和沉降得以合理控制。
3. 2 施工第二、三阶段
此阶段,由于合理控制了施工步序和参数,周围又没有建筑物,施工条件比较理想,施工进展比较顺利。所有一切在监控范围之内。
4 结束语本工程施工全过程中,施工单位及时掌握监测信息,并将信息反馈用以指导施工,及时调整施工参数和施工工艺(比如第一阶段坑周补偿注浆施工工艺的采用),协调减少了基坑和周围环境的相互影响,保障了结构本身和周围环境的安全。通过本工程的监测,我们认为:
① 支撑是基坑围护结构的重要组成部分,支撑与竖向围护构件共同为基坑施工提供一个可靠的结构空间。在本例工程中,曾因支撑刚度不够,造成支撑轴力和墙体变形超标,虽仅是局部现象,但亦应引起警惕并加以充分重视。
② 施工过程中,必要时,要调整施工步序和参数,采取一些可靠的方法来控制保护对象,有利于减少基坑变形和四周地面沉降,从而既能保证周边环境的安全,也能保证基坑内施工的安全。
③ 在施工开挖过程中,“ 时空效应”规律十分显
著(比如第一阶段中有先挖后撑现象,造成墙体不必要变形的增大) 。因此任何违背“ 时空效应”规律的做法都应避免。
参考文献
1 上海市工程建设规范. 地基基础设计规范(D GJ08 -11 1999) ,1999 年11 月出版。
2 上海市工程建设规范. 基坑工程设计规范(D GJ08 -61 1997) ,1997 年6 月出版。
3 上海市市政工程管理局. 上海市地铁基坑工程施工规范(S2 -08 -2000) ,2000 年8 月出版。
作者简介:李平安,男,石家庄铁道学院毕业,土木工程专业。
