軌道交通地下車站深基坑工程圍護(hù)樁監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】地下車站及明挖區(qū)間基坑工程是軌道交通工程建設(shè)的重要組成部分 。 為使本工程的建設(shè)順利進(jìn)行 ， 讓基坑工程施工與監(jiān)測(cè)符 合 “安全可靠 、技 術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量”的原則，對(duì)濟(jì)南地鐵 R2線工程 車站基坑、 明挖車站的施工組織設(shè)計(jì)及施工過(guò)程 、 監(jiān)控量測(cè)的實(shí)施方案 和監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究 ，同時(shí)借鑒了國(guó)內(nèi)其它城市 地鐵車站基坑監(jiān)控量測(cè)的有關(guān) 經(jīng) 驗(yàn) 和 數(shù)據(jù) 。 ? 本技術(shù)可 適用于濟(jì)南 軌道交通 采用 明挖 法 施工的地下車站 、 區(qū)間工程的基坑 工程圍護(hù)的監(jiān)測(cè)。

【關(guān)鍵詞】軌道交通;深基坑;監(jiān)測(cè)

1、概況

車站概況：本車站為地下二層島式車站，車站中心里程SK22+370.551，主體規(guī)模189.75m×21.30m（內(nèi)徑），站臺(tái)中心處頂板覆土約5米，底板埋置深度約17.9米，站中心軌面標(biāo)高為12.950m。

基坑概況：本站基坑標(biāo)準(zhǔn)段深度約18.11m，東端頭井段深度約19.31m，西端頭井段深度18.76m，軌排井及中儲(chǔ)糧5層宿舍樓加強(qiáng)段深度約18.14～20.82?；又荛L(zhǎng)約440米，開(kāi)挖面積約4370平方米。

圍護(hù)體系：標(biāo)準(zhǔn)段采用900@1200，1000@1300的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)22.81米，沿基坑深度方向設(shè)置三道支撐，其中第一道為鋼筋混凝土支撐，第二道為φ800鋼管支撐，其余均采用φ609鋼管支撐;東、西端頭井1000@1300的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)25.34米，沿基坑深度方向設(shè)置四道支撐（第四道支撐為鋼支撐倒撐），其中第一道為鋼筋混凝土支撐，第二道為φ800鋼管支撐，其余均采用φ609鋼管支撐。

基坑影響分區(qū)：根據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》及類似工程經(jīng)驗(yàn)確定本項(xiàng)目主要影響區(qū)為1倍基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)，次要影響區(qū)為1～2倍基坑開(kāi)挖深度范圍，可能影響區(qū)為2～3倍基坑開(kāi)挖深度范圍。

施工方法及特點(diǎn)：明挖順做法施工，基坑分兩期施工，先施工東北側(cè)的一期基坑，一期基坑施工完畢后實(shí)施二期基坑施工部位的管線切改工作，后施工位于西南側(cè)的二期基坑。

監(jiān)測(cè)等級(jí)：由于本工程自身風(fēng)險(xiǎn)為二級(jí)，周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為二級(jí)，根據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50911-2013 得出工程監(jiān)測(cè)等級(jí)為二級(jí)。

2、監(jiān)測(cè)方案

2.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)、保護(hù)及監(jiān)測(cè)方法

2.1.1支撐軸力監(jiān)測(cè)

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

布點(diǎn)原則：①同一斷面在全部混凝土支撐及鋼支撐上均布設(shè)支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn);②沿基坑縱向每隔2～3根支撐布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn);③監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜與樁體變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于同一斷面。在支撐端部布置鋼支撐測(cè)點(diǎn)，在支撐1/3跨度位置布置砼支撐鋼筋應(yīng)力測(cè)點(diǎn);斷面間距約20m。一、二期共布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)15組（編號(hào)ZCL-1-1～ZCL-3-15），分別布設(shè)于第一道鋼筋砼支撐和第二、第三道鋼支撐），總計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位45個(gè)。

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及保護(hù)措施

在給支撐進(jìn)行綁扎鋼筋時(shí)埋設(shè)振弦式鋼筋計(jì)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)混凝土支撐。在每一個(gè)截面的四角均進(jìn)行布設(shè)，以便于能夠反映出支撐桿件真實(shí)的受力狀況。支撐的主筋和鋼筋計(jì)要盡量軸心相對(duì)連接，安裝可使用鋼筋套筒連接或焊接法。在使用焊接法安裝時(shí)要特別注意焊接時(shí)保證鋼筋計(jì)部位的溫度要小于80℃，當(dāng)溫度高于此限定溫度時(shí)易造成鋼筋計(jì)內(nèi)部的元件失靈，無(wú)法正常工作。因此，在工作時(shí)，可采用濕布進(jìn)行表面包裹、澆水降低表面溫度等措施。焊接工作完成后，要注意將導(dǎo)線分股標(biāo)識(shí)清楚，并進(jìn)行保護(hù)。

采用鋼弦式頻率軸力計(jì)進(jìn)行鋼支撐的軸力監(jiān)測(cè)，鋼支撐端頭和軸力計(jì)安裝架在安裝時(shí)要對(duì)中并且牢固焊接。為了防止鋼支撐受力后軸力計(jì)陷入鋼板，要在將安裝軸力計(jì)位置的樁體上預(yù)先焊接一塊250×250×25mm的加強(qiáng)墊板。等焊接件冷卻之后將軸力計(jì)推入安裝架并用螺絲固定好。安裝時(shí)要注意各接觸面均應(yīng)保持干凈平整，為了確保鋼支撐在受力狀態(tài)下通過(guò)軸力計(jì)正常傳遞到圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，要確保鋼支撐軸線和軸力計(jì)保持在同一直線上。

（3）監(jiān)測(cè)儀器

① GXR-1010型振弦式鋼筋測(cè)力計(jì);

② FXR-1040型振弦式軸力計(jì);

③ XP02頻率讀數(shù)儀。

（4）監(jiān)測(cè)方法

每次監(jiān)測(cè)時(shí)由頻率讀數(shù)儀測(cè)出每個(gè)鋼筋計(jì)的頻率讀數(shù)，并應(yīng)注意：

①在基坑開(kāi)挖前應(yīng)進(jìn)行2-3次穩(wěn)定值的測(cè)試，取平均值作為計(jì)算應(yīng)力變化的初始值。

②在進(jìn)行支撐軸力量的量測(cè)時(shí)，同一批支撐盡量在相同的時(shí)間或溫度下進(jìn)行量測(cè)，每次讀數(shù)均應(yīng)記錄溫度測(cè)量結(jié)果。

（5）數(shù)據(jù)處理及分析

鋼筋計(jì)測(cè)量軸力的計(jì)算公式為：

式中：

F混凝土支撐受力（kN）（計(jì)算結(jié)果精確至1 kN）

Fg鋼筋計(jì)受力（kN）（計(jì)算結(jié)果精確至1 kN）

As為鋼筋截面積（m2）

Ag為鋼筋計(jì)截面積（m2）

Ac為支撐混凝土截面積（m2）

fi為鋼筋計(jì)的本次頻率（Hz）

f0為鋼筋計(jì)的初始頻率（Hz）

K為鋼筋計(jì)的標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2）

Ec為混凝土彈性模量（MPa）

Eg為鋼筋彈性模量（MPa）

軸力計(jì)的工作原理是：當(dāng)軸力計(jì)受軸向力時(shí)，引起彈性鋼弦的張力變化，改變了鋼弦的振動(dòng)頻率，通過(guò)頻率儀測(cè)得鋼弦的頻率變化，即可測(cè)出所受作用力的大小。

式中：

P為支撐軸力（kN）

K為軸力計(jì)的標(biāo)定系數(shù)（kN/F）

ΔF為軸力計(jì)輸出頻率模數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量（F）

b為軸力計(jì)的溫度修正系數(shù)（kN/℃）

ΔT為軸力計(jì)的溫度實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量（℃）

B為軸力計(jì)的計(jì)算修正值（kN）

根據(jù)式（1-1）～（1-3）計(jì)算軸力值，并繪制軸力—時(shí)間變化曲線圖;根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的軸力限值和軸力—時(shí)間變化曲線圖分析支撐軸力是否處于安全范圍，并在監(jiān)測(cè)報(bào)告中給出監(jiān)測(cè)分析和建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50299-1999（2003版 ）.

[2]《工程測(cè)量規(guī)范》GB50026-2007.

[3]《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》GB50308-2008.

[4]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99.

[5]《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009.

[6]《建筑變形測(cè)量規(guī)范》JGJ8-2007.

作者簡(jiǎn)介：

王佳（出生年月：1982年8月），性別：女，民族：漢，籍貫：黑龍江，學(xué)歷：大學(xué)本科，現(xiàn)工作或?qū)W習(xí)單位：山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院及職稱：助教，研究方向：土木工程道橋方向。

尹茜（出生年月：1978年11月），性別：女，民族：漢，籍貫：山東，學(xué)歷：大學(xué)本科，現(xiàn)工作單位：山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院及職稱：講師，研究方向：建筑工程