地鐵明挖車站軍便梁變形監(jiān)測(cè)

馬曉暉

1 工程概況

北京地鐵大興線黃村西大街站位于現(xiàn)興華大街和黃村西大街交叉路口下，車站總長度為232.2 m，總寬度為20.9 m，頂板覆土厚度為3 m，車站為地下2層 3跨箱形框架結(jié)構(gòu)、島式車站，車站采用明挖法施工。站后設(shè)小交路折返線，與車站合槽施工，折返線結(jié)構(gòu)為多跨單層箱涵結(jié)構(gòu)，頂板覆土8.8 m，總寬度20.9 m，總長度251.65 m，總建筑面積18 466 m2。

興華大街與黃村西大街為大興區(qū)主干道路，商業(yè)繁華路段，地面交通十分繁忙，車流量大，車站施工采用明挖法施工，交叉路口處采用鋪蓋法施工。

軍用梁架設(shè)施工段為交叉路口鋪蓋法施工段，此段先期施行交通導(dǎo)改，施作圍護(hù)樁及冠梁，待開挖第一層土方并架設(shè)第一道鋼支撐完畢后，架設(shè)軍用梁，恢復(fù)路面交通。

2 車站臨時(shí)鋪蓋工程施工設(shè)計(jì)總說明

為了最大限度減小車站施工對(duì)地面交通的影響，同時(shí)滿足車站工期要求，結(jié)合車站范圍內(nèi)的地質(zhì)資料，黃村西大街站路口站位處采用滿足城市A級(jí)道路荷載和交通能力要求的軍用梁等構(gòu)件快速形成臨時(shí)路面系統(tǒng)，保證東西向15 m寬(四車道)通行能力。

車站鋪蓋段基坑?xùn)|西寬22.5 m，南北長30 m，擬采用24.48 m的加強(qiáng)型六四式鐵路軍用梁鋪設(shè)。

3 橋體監(jiān)測(cè)方法及控制

3.1 目的和意義

1)通過準(zhǔn)確地了解本車站主體基坑的各項(xiàng)變形監(jiān)測(cè)成果和結(jié)構(gòu)安全性能分析、變化及發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)把握施工安全狀態(tài)。2)通過對(duì)變形監(jiān)測(cè)成果的分析和研究在預(yù)報(bào)下一施工步驟地層、支護(hù)的穩(wěn)定、受力情況和地表沉降等，并對(duì)施工措施提出相關(guān)建議，保證能夠正確監(jiān)控施工，并為設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。3)通過對(duì)軍用梁變形監(jiān)測(cè)成果的分析和研究，保證軍便梁安全使用，施工正常進(jìn)行，對(duì)今后相關(guān)工程提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

表1 軍便梁監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、內(nèi)容一覽表

3.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容及監(jiān)測(cè)點(diǎn)示意圖

軍便梁監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、內(nèi)容一覽表見表 1。

3.3 各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

3.3.1 軍便梁周邊地表沉降監(jiān)測(cè)

采用本單位既有施工控制水準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，并且進(jìn)行周期性連續(xù)監(jiān)測(cè)。工作點(diǎn)的測(cè)設(shè)，用二等水準(zhǔn)測(cè)量要求，將基準(zhǔn)點(diǎn)的高程引測(cè)到軍便梁附近。

1)監(jiān)測(cè)目的。監(jiān)測(cè)車站基坑開挖和軍便梁使用過程中坑邊土體的穩(wěn)定性。

2)監(jiān)測(cè)方法及精度要求。采用精密水準(zhǔn)儀及銦鋼尺測(cè)讀地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程，量測(cè)精度為0.3 mm。

3)沉降值計(jì)算。地表監(jiān)測(cè)基點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)(高程已知)，監(jiān)測(cè)時(shí)通過測(cè)得各測(cè)點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)(基點(diǎn))的高程差ΔH，可得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)高程Δht，然后與上次測(cè)得高程進(jìn)行比較，差值 Δh即為該測(cè)點(diǎn)的沉降值。即:

4)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及歷時(shí)曲線分析。圖表具有較好的視覺效果，可方便查看數(shù)據(jù)的差異、圖形和預(yù)測(cè)趨勢(shì)。在沉降量曲線圖中，可以直接查看到最小沉降點(diǎn)和最大沉降點(diǎn)。當(dāng)沉降趨勢(shì)較明顯時(shí)，可引起關(guān)注(見表2，圖1)。

表2 軍便梁周邊地表沉降量統(tǒng)計(jì)表(選取6個(gè)測(cè)點(diǎn)的5期數(shù)據(jù))

3.3.2 承臺(tái)(冠梁)垂直及水平位移監(jiān)測(cè)

1)監(jiān)測(cè)目的。軍便梁架設(shè)在車站冠梁上，自身重力加之過往車輛的重力對(duì)承臺(tái)(冠梁)造成垂直位移。監(jiān)測(cè)車站基坑開挖和軍便梁使用過程中樁墻背后土壓力和圍護(hù)樁的穩(wěn)定性，以便及時(shí)調(diào)整施工工藝參數(shù)，保證施工安全、順利。2)監(jiān)測(cè)方法及精度要求。用檳得R-322NX型全站儀從施工控制點(diǎn)引測(cè)到軍用梁附近的施工作用點(diǎn)上，采用前方交會(huì)法觀測(cè)水平位移測(cè)點(diǎn)，量測(cè)精度為±2″。3)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及歷時(shí)曲線分析(見表3，圖2)。

表3 承臺(tái)(冠梁)水平位移累計(jì)位移量統(tǒng)計(jì)表(選取8個(gè)測(cè)點(diǎn) Y坐標(biāo)軸的5期數(shù)據(jù))

3.3.3 軍便梁水平位移監(jiān)測(cè)

1)監(jiān)測(cè)目的。監(jiān)測(cè)軍便梁使用過程中自身位移，以便及時(shí)調(diào)整施工工藝參數(shù)，保證施工安全、順利。2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置與埋設(shè)。在橋的兩側(cè)做六個(gè)測(cè)點(diǎn)，一邊各做三個(gè)，應(yīng)布設(shè)在鋪蓋橋下斜撐著力點(diǎn)上，均勻布設(shè)，兩邊各做四個(gè)控制基點(diǎn)，以保證測(cè)站點(diǎn)穩(wěn)定和數(shù)據(jù)的可靠性，因測(cè)站點(diǎn)離基坑太近容易變動(dòng)，控制起來比較困難，根據(jù)大基坑位移監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)采取多點(diǎn)后視觀測(cè)法來推算出測(cè)站點(diǎn)的變動(dòng)量，再比較距離值和方向值的變化，以獲取真實(shí)值來保證測(cè)量的真實(shí)性。3)監(jiān)測(cè)方法及精度要求。采用了連續(xù)跟蹤反射法進(jìn)行觀測(cè)，鋪蓋橋側(cè)面有我們布設(shè)的三個(gè)著力點(diǎn)反射片，在儀器瞄準(zhǔn)反射片后把儀器連續(xù)跟蹤測(cè)量打開，測(cè)量后儀器會(huì)自動(dòng)保存，連續(xù)測(cè)量的意義就是觀察車輛在橋面行走時(shí)橋體的變化，因軍便橋在行車時(shí)是振動(dòng)的，在測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)變化比較明顯，因此我們選擇了連續(xù)跟蹤測(cè)量法實(shí)用性，經(jīng)過多次測(cè)量此法比較可靠，比較能真實(shí)的反映出鋪蓋橋位移量來保證橋體和行車安全。

根據(jù)地鐵車站淺埋暗挖法施工控制值控制標(biāo)準(zhǔn)，車站位移量應(yīng)控制在30 mm，但鑒于鋪蓋橋的特殊性和安全考慮，經(jīng)多位專家和本項(xiàng)目技術(shù)人員的多次討論，最后定出的控制值應(yīng)保證在10 mm。

監(jiān)測(cè)儀器:檳得R-322NX型全站儀，其精度為±2″，±(2 mm+2 ppm)。

3.3.4 鋪蓋橋下樁體變形監(jiān)測(cè)

1)監(jiān)測(cè)目的。在鋪蓋橋架成后，下邊開始開挖土方。在這種情況下橋體處在懸空的狀態(tài)。加之橋體支撐著力點(diǎn)在基坑兩側(cè)冠梁上，跨度較大。夏季雨水比較多，雨水對(duì)基坑的沖刷比較嚴(yán)重。橋上與兩側(cè)行車比較多，會(huì)引起基坑兩側(cè)土體相對(duì)基坑內(nèi)側(cè)移動(dòng)，因此樁體測(cè)斜是最能及早反映出樁體整體移動(dòng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置與埋設(shè)。選取監(jiān)測(cè)樁時(shí)注意測(cè)斜管布設(shè)在鋪蓋橋兩側(cè)的著力點(diǎn)位置上，基坑?xùn)|西對(duì)應(yīng)布設(shè)，測(cè)斜管應(yīng)埋設(shè)在維護(hù)樁體內(nèi)，并應(yīng)采用綁扎方法固定在鋼筋籠上與其一起沉入孔(槽)中。測(cè)斜管應(yīng)在基坑開挖前2個(gè)～4個(gè)星期埋設(shè)完畢，在開挖前的3 d～5 d內(nèi)重復(fù)測(cè)量2次～3次，待判明側(cè)斜管已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)后，將其作為初始值，開始正式監(jiān)測(cè)工作。3)監(jiān)測(cè)方法及精度要求。測(cè)試時(shí)把探頭放在預(yù)先埋好的測(cè)斜管內(nèi)導(dǎo)槽自下而上每隔0.5 m或1 m測(cè)讀一次直至頂端(即探頭方向與預(yù)計(jì)變形的方向一致，記為A+讀數(shù)，旋轉(zhuǎn) 180°后為反方向，記為A-讀數(shù))。HCX-2B型智能數(shù)顯測(cè)斜儀和配套測(cè)斜管。監(jiān)測(cè)精度為0.02 mm/0.5 m(允許位移量 30 mm)。

3.3.5 鋪蓋橋下樁體應(yīng)力監(jiān)測(cè)及鋼支撐軸力

1)監(jiān)測(cè)目的。了解車站明挖基坑在開挖過程中圍護(hù)樁支護(hù)體系的穩(wěn)定性(保證軍便梁使用安全)，以便及時(shí)調(diào)整施工工藝參數(shù)，保證施工安全、順利。

2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置與埋設(shè)。軸力計(jì)安裝在工字鋼圍檁與圍護(hù)樁墻間，有專用的支持器以保證安裝了軸力計(jì)工字鋼圍檁的正常工作，起到應(yīng)有的支撐作用。軸力計(jì)埋設(shè)與安裝見圖3。a.軸力計(jì)安裝架與軸力計(jì)一起與立柱及臨時(shí)鋼支撐固定在一起，安裝架圓形鋼筒沒有開槽的一端與支撐的牛腿(活絡(luò)頭)上的鋼板點(diǎn)焊焊接牢固，點(diǎn)焊時(shí)必須與鋼支撐中心軸線和安裝中心點(diǎn)對(duì)齊。b.冷卻后把軸力計(jì)推入焊好的安裝架圓形鋼筒內(nèi)，并用圓形鋼筒上的4個(gè)M10螺絲把軸力計(jì)牢固地固定在安裝架內(nèi)，使支撐吊裝時(shí)軸力計(jì)不滑落即可。c.測(cè)讀軸力計(jì)的初始頻率是否與出廠時(shí)頻率相符(≤±20 Hz)，然后把軸力計(jì)的電纜妥善地綁在安裝架的兩翅膀內(nèi)側(cè)，使鋼支撐吊裝過程中不損傷電纜。d.吊裝到位后與結(jié)構(gòu)上的鋼板對(duì)上，最好在軸力計(jì)與墻體間增加一塊鋼板，防止鋼支撐受力后軸力計(jì)陷入墻體，測(cè)值不準(zhǔn)。e.引線并保護(hù)，施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后開始量測(cè)。

4 結(jié)語

地鐵工程施工難度較大，對(duì)于本工程而言軍便梁架設(shè)在車站冠梁上，對(duì)車站基坑、車輛、行人有一定危險(xiǎn)性。因此，須有針對(duì)性地對(duì)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)觀測(cè)，及時(shí)反饋，同步甚至超前指導(dǎo)施工，起到施工監(jiān)測(cè)與施工的互動(dòng)，并預(yù)測(cè)施工對(duì)環(huán)境的影響。

[1] GB 50308-2008，地下鐵道、輕軌交通工程測(cè)量規(guī)范[S].

[2] GB 50299-1999，地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] DB 11/489-2007，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] DB 11/490-2007，地鐵工程監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].