某高鐵支線隧道基坑監(jiān)測分析

鄒宏偉

(中鐵二局，四川成都610031)

1 工程概況

某高鐵支線隧道由都江堰市二環(huán)路沿迎賓大道和太平街行進(jìn)，終點(diǎn)為水文化廣場，全長3 241.1m。區(qū)間隧道標(biāo)準(zhǔn)段共有7種斷面，寬度11.2～12.2m。隧道全段采用明挖順做法施工，基坑開挖深度約14.5m，地面以下1～3m采用放坡開挖，坡率采用1∶0.5，下部支護(hù)采用排樁加內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，排樁徑1.2m，樁間距2.4m，內(nèi)支撐采用609鋼管支撐，支撐豎向布置兩道，豎向間距6.0m，水平間距4m，樁間采用錨網(wǎng)噴防護(hù)。

隧道區(qū)段上覆第四系全新統(tǒng)()人工填土，上更新統(tǒng)冰水－流水堆積層)粉質(zhì)黏土及卵石土及中更新統(tǒng)冰水－流水對堆積層)的粉質(zhì)黏土、卵石土夾中細(xì)砂透鏡體漂石。場地各土層的組成及主要物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 各土層組成及主要物理力學(xué)參數(shù)

2 基坑監(jiān)測方案

依據(jù)相關(guān)規(guī)范[1、2］并結(jié)合基坑特點(diǎn)確定監(jiān)測主要內(nèi)容如下(圖1)。

(1)樁身水平位移監(jiān)測。隧道基坑共布置了94根樁的測斜管作為樁身水平位移量測點(diǎn)(CX1～CX94)，測斜管安裝在基坑靠土體側(cè)。

(2)冠梁的水平、豎向位移監(jiān)測。沿著基坑走向，在冠梁內(nèi)側(cè)共布置了314個水平、豎向位移量測點(diǎn)(M1～M94)。

(3)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測。共選取86根圍護(hù)樁進(jìn)行鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(GJ1～GJ86)，在圍護(hù)樁靠基坑側(cè)和土體側(cè)的主筋上各焊接5個鋼筋計(jì)，同一主筋上鋼筋計(jì)豎向間距3m。

(4)鋼支撐軸力監(jiān)測。隧道基坑內(nèi)選取69個斷面對支撐軸力進(jìn)行監(jiān)測(ZL1～ZL69)，每個斷面上下兩道鋼支撐各布置1個軸力計(jì)。

(5)地下水位觀測。在基坑內(nèi)及地表建筑物周邊布設(shè)129個水位觀測孔(JS1～JS129)，對地下水位進(jìn)行觀測。

圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)與監(jiān)測點(diǎn)平面布置示意

3 實(shí)測結(jié)果及分析

限于篇幅，本文選取某一區(qū)段具有代表性的點(diǎn)進(jìn)行樁身水平位移、冠梁位移、鋼支撐軸力、樁身鋼筋應(yīng)力及彎矩的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 樁身水平位移

測點(diǎn)CX01、CX02樁身水平位移沿深度的變化曲線如圖2所示，測點(diǎn)CX01、CX02樁身水平位移隨時間的變化曲線如圖3、圖4所示，從圖中可以看到:樁身位移隨著開挖深度的增大呈逐步增大的趨勢，樁身最大水平位移為10mm(在8m處);在架設(shè)第一道鋼支撐之前，樁身水平位移近似呈前傾型，這是由于在架設(shè)第一道鋼支撐之前，基坑已經(jīng)開挖至一定深度，致使開挖面以上的樁體呈懸臂狀態(tài)，故形成了樁頂位移大而樁身位移小的變形模式;在架設(shè)第二道鋼支撐之前，樁身水平位移有中部大、兩端小的發(fā)展趨勢，這說明了樁體端部位移受到了明顯的約束作用;在架設(shè)第一、二道鋼支撐之后，支撐處的樁身水平位移有明顯減小的趨勢;底板澆筑完成后，樁身水平位移的發(fā)展基本穩(wěn)定，隨著中板的澆筑位移基本不再增大。以樁身水平位移指向基坑內(nèi)側(cè)為正，指向基坑外側(cè)為負(fù)。

圖2 樁身水平位移曲線(左為CX01、右為CX02)

圖3 CX01樁身水平位移隨時間變化曲線

圖4 CX02樁身水平位移隨時間變化曲線

3.2 冠梁位移

冠梁水平位移、豎向位移隨時間的變化曲線如圖5、圖6所示。從圖中可以看出:冠梁的水平位移、豎向位移隨時間都呈逐步增大的趨勢，最大水平位移發(fā)生在M03點(diǎn)，僅為8mm左右，最大豎向位移發(fā)生在M01點(diǎn)，僅為3mm左右，遠(yuǎn)小于0.002H(及規(guī)范規(guī)定的容許值30mm);以冠梁水平位移指向基坑內(nèi)側(cè)為正，指向基坑外側(cè)為負(fù);冠梁豎向位移正為上升，負(fù)為下沉。

3.3 鋼筋應(yīng)力

圖5 冠梁水平位移隨時間變化曲線

圖6 冠梁豎向位移隨時間變化曲線

圖7 GJ02樁身鋼筋應(yīng)力(左為土體側(cè)、右為基坑側(cè))

測點(diǎn)GJ02樁身鋼筋應(yīng)力沿深度的變化曲線如圖7所示，從圖中可以看出:基坑在整個施工過程中，從開始開挖到底板澆筑完成以前，鋼筋應(yīng)力的變化較大，底板澆筑完成以后鋼筋應(yīng)力的變化較小;鋼筋的最大拉應(yīng)力為25.09MPa、最大壓應(yīng)力21.13MPa，鋼筋受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其設(shè)計(jì)強(qiáng)度值300MPa，且鋼筋受力最大值僅為設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的8.36%。

3.4 鋼支撐軸力

測點(diǎn)ZL1、ZL3支撐軸力隨時間變化曲線如圖8、圖9所示，從曲線圖中可以看出:第一道支撐軸力的最大值為512kN，第二道支撐軸力的最大值為461kN，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼支撐的設(shè)計(jì)容許值2 500kN;第一道鋼支撐架設(shè)以后，支撐軸力有一個明顯的快速上升階段，這個階段反映了鋼支撐預(yù)應(yīng)力的施加過程，以及鋼支撐端部附近土體的回彈變形過程;隨著基坑土體的開挖，支撐軸力也越來越大，開挖速率越快支撐軸力增長越快;第二道鋼支撐架設(shè)后，第一道鋼支撐的軸力增長速度減慢，基坑底板澆筑完成后，鋼支撐的軸力變化基本趨于穩(wěn)定，特別是在中板澆筑以后，支撐軸力略有減小的發(fā)展趨勢;

圖8 測點(diǎn)ZL1支撐軸力隨時間變化曲線

圖9 測點(diǎn)ZL3支撐軸力隨時間變化曲線

5 結(jié)論

本工程基坑開挖深度為14.5m，樁身的最大水平位移僅為10.3mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.002H(及規(guī)范規(guī)定的容許值30mm)，冠梁水平、豎向位移變化比較平緩，樁身鋼筋應(yīng)力最大值僅為設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的8.36%，鋼支撐對于減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形有明顯的控制作用。工程實(shí)踐表明，該深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案可行，但偏于安全。

[1]DBJFFl5－20－97建筑基坑支護(hù)工程技術(shù)規(guī)程[S］

[2]GB50497－2009建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S］