地下连续墙围护基坑施工监测与分析

地下连续墙围护基坑施工监测与分析

常州康苑岩土工程有限公司

摘要:因墙体拥有优异的刚度、稳定性、防渗性以及适用性等性能,使地下连续墙的技术在建筑施工中得到极为广泛的应用。本文结合实际案例对地下连续墙围护基坑施工中的监测进行相关的分析。

关键词:地下连续墙;基坑施工;监测;分析

本文以我国某地铁工程中车站的施工监测为例,该车站以地下连续墙为主体围护结构,并且连续墙上的钢支撑构成的支护体系。工程中连续墙的厚度为85cm,深度为21.8~24.8m,基坑的入土深度为10m,入岩的最大深度为7m,部分墙段进入微、中风化的花岗岩层。车站附近的交通流量较大,在对车站施工期间可以设置临时疏解道路以此来降低施工现场周围交通封闭的影响。施工现场周围设有给水管、雨水管、煤气管、通讯电缆线、电力沟槽以及路灯电缆线等地下管线。选择的基坑开挖方法主要是使用挖掘机、吊车垂直运输两种措施相结合的方式,并采用分段分层的开挖方式进行,上面两层经由挖掘机直接挖出后装车拉走,下面三层则使用小型的挖掘机将挖出的土层直接装入吊斗,并由吊车吊出。此外,需要及时在挖出的支撑位置处安装钢管支撑,无支撑的基坑维护暴露的时间不应超过12小时。

1监测内容

监测的主要内容有:地下连续墙的墙顶水平垂直位移与墙体侧向位移、孔隙水压力等。

1.1地下连续墙墙顶水平位移监测

在墙顶设置20个观测点,并沿着地连墙的中轴线进行均匀的布置,全天进行监测。

1.2地下连续墙墙体侧向位移

在地下连续墙中埋设4组测斜管,其中每组测斜管的顶部标高为3.8m,底部标高为-20m,使用导轮式固定测斜仪进行测量整体施工过程当中墙体的位移与变形的相关情况。

1.3连续墙的墙顶沉降监测

连续墙墙顶的垂直沉降观测点基本设置在基坑开挖深度的3倍外的稳定位置,并沿中轴线均匀设置20个观测点,利用水准仪对基坑墙顶的沉降位置处进行水准路线观测。

1.4孔隙水压力监测

对孔隙的水压力进行监测时使用的仪器为振弦式孔隙水压力计,将其埋设在连续墙上的观测断面的外侧并分为4组,其中每组8个,此外,还需沿高度方向进行均匀布置。

1.5土压力监测

在对土压力进行监测的过程中,使用振弦式土压力计进行测量并将其沿着连续墙观测的段面外侧进行埋设,分为4组,每组9个,沿着高度方向进行均匀布置并与孔隙水压力计相邻布置。土压计的布置如图1所示。

图1土压计布置示意图

2监测结果分析

2.1墙顶水平位移监测结果分析

经过对设置在连续墙墙顶处的20个位点进行监测,得到以下结果:

(1)墙顶的位移大体的范围在于13mm以内,其中位移最大可达15mm,位移最小的为0mm;

(2)基坑在对第一层土进行开挖的过程中墙顶的位移量为最高,但在安装好第一道支撑之后,墙顶的位移趋势会降低,由此可知,第一道支撑的安装极为重要。

(3)已经开挖的基坑的总体位移会影响到尚未开挖的基坑,很有可能会在基坑方向上发生位移,但是这样产生的位移量对基坑的安全造成的影响很小。

2.2墙身及周围土体水平位移(倾斜)监测结果分析

通过对布置在连续墙与周围土体中的检测管的监测分析,可发现两者的最大位移可达12mm。选择其中某一槽段中的一斜测管进行分析,通过对其位移的情况进行分析,可得到以下结论:

(1)墙身与土体的位移变化情况基本由开挖的深度来决定,在对第一道支撑位置进行开挖时,最大的位移位于第一道支撑位置以下,并随着基坑开挖的继续进行,最大位移的位置也会随之下移;

(2)本次施工过程中的最大位移处位于第三道撑与第四道撑之间;

(3)在安装第四道撑结束之后,地下连续墙的整体会趋向于稳定。

2.3墙顶沉降监测结果分析

在使用水准仪对基坑墙顶沉降点进行观测,通过对所得数据进行分析,得到如下结果:

(1)地下连续墙墙顶的最大沉降数值为9mm,在主体构建结束之后,其值趋向于稳定;

(2)部分的墙顶呈现上升的趋势,经分析造成这种情况的大体原因是水位上升产生的上浮作用。

2.4建筑物的沉降监测结果分析

通过对施工现场周边的建筑进行监测,由测出的数据可得到以下结果:

(1)周边建筑物的沉降最大值为8mm,整体来说沉降较为均匀,在基坑位置附近沉降值略大;

(2)基坑的整体均较为稳定,导致建筑物发生沉降的重要原因是基坑降水。

2.5孔隙水压力监测结果分析

由隙水压力计测得的基坑外孔隙水压力的变化图如图2所示:

图2水压力-时间变化图

通过对图2进行分析,可以看到随着施工的进行孔隙水压力不断的降低,这主要是因随着工程的不断进行,地下水被大量的抽取使用,从而导致孔隙水压力逐渐的降低,可以判断出在主体的施工结束之后,水压力会逐渐回升。

2.6墙身迎土面与基坑侧的土压力监测结果分析

选择埋设好的某一槽段位置出的土压计进行分析,由得到的数据对基坑土压力变化进行分析后,可得到以下结果;

(1)在对基坑进行开挖之前,作用在连续墙上的土压力基本表现为静止土压力,在忽略土质影响的情况下,可得到这时土压力大体上呈三角形分布;

(2)在对基坑中的第一层土进行开挖的过程中,因开挖的量不多,这时的土压力无明显变化;

(3)在对第二层土进行开挖的过程中,随着开挖与降水的进行,土压力也随着水压力的降低而减小,在安装第一支撑结束之后,这一位置的降低趋势并不明显;

(4)因水位随着基坑开挖的继续进行而持续降低,同时还处于主动土压力状态,使得整体的土压力持续降低,相较来说,因支撑的作用,前面两道支撑位置上的土压力变化不明显,但是第一、第二这两道撑中间因该位置向基坑的位移增大,使得土体中的压力也随其加大,同时作用于墙体上的压力也随之降低;

(5)在第三道支撑安装结束之后,在不考虑土压力整体下降的情况,该处的土压力增加;

(6)在开挖土方完工之后,在第三、第四这两道支撑处的墙体土压力的变化是最大的,因而可得的结论为最大的位移位置就在该处。

3.结论

本文中所提及的工程主体结构设计主要使用的是地下连续墙围护并在结构内加入钢管作临时支撑的方式。地下连续墙的刚度、整体性、防水效果以及施工质量均较好,并严格按照开挖方案进行施工,同时对各个支撑位置安装钢管支撑来确保基坑整体支护系统的稳定性。在对监测的结果进行分析之后可知,发生的变形均未超出设计的允许范围,故而制定出恰当的施工方案,并严格按照相关工艺要求进行施工是保证基坑施工以及环境安全的关键所在。本文旨在为相关工程提供一些经验,期望能对读者有所帮助。

参考文献:

[1]孙文怀,裴成玉,邵旭.圆形基坑地下连续墙支护结构监测分析[J].施工技术,2006,35(11):15-17.

[2]陈铁骑.地下连续墙围护基坑施工监测与分析[J].铁道标准设计,2003(10):150-152.

[3]刘凤洲,谢雄耀.地铁基坑围护结构成槽施工对邻近建筑物沉降影响及监测数据分析[J].岩石力学与工程学报,2014(s1):2901-2907.

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