轨道交通基坑开挖施工方法和监测监控研究文献综述
2020-04-24 09:57:59
随着城市现代化建设的不断发展,城市建设用地日益减少,并且越来越多的人涌入城市,有限的城市地面空间己不能满足人们日益增长的生活和工作需要,使得我们更多地向高度上寻找发展空间。目前,各类地下工程诸如越江隧道、地铁车站和区间隧道、地下车库、地下商场、地下街道、地下医院、地下仓库、地下民防工事及包括地下车道的高架、立交交通网已到处可见。国外著名的地下工程有法国巴黎的中央商场,美国明尼苏达大学土木与采矿工程系的办公大楼和实验室,日本东京八重洲的地下街等。这些工程的共同特点之一是都需进行大规模地下开挖,其中主要手段之一是基坑工程施工。
20世纪是地上工程发展的世纪,而21世纪则是地下工程的世纪。随着生产力的发展和技术理论的日趋建立与成熟,地下工程的发展也日新月异。无论是在国内还是国外,特别是在近10年中,基坑工程工程发展步伐更是加快。例如天津和黄地铁广场工程建筑物总高度240.6m,建筑面积32.52万平方米,是天津市南京路沿线上的地标建筑。基坑开挖长度为180m,宽90m,深度20m。该工程基坑支护形式采用地下连续墙,与结构楼板内连接。连续墙施工厚度为1000mm,施工深度为34.4m,施工长度567.987m,共98槽。轨道交通亦庄线肖村桥车站基坑开挖深度16.7m,基坑长192.4,宽19.7,总建筑面积10200平方米。国外深基坑工程多采用地下连续墙,其技术成熟可靠,能挡土阻水,并可作为永久性承重结构,其厚度1.0m--1.5m,深40m--50m。
意大利成功研制出一种名为Romill的碾磨机,依靠传感器的数据采集系统对施工过程实时反馈并指导施工。同时利用废土处理技术实现文明施工。国外注重对施工过程实时监测,利用电脑数据采集系统跟踪反馈相关技术参数变化,不断完善设计或施工方案。近年来,复合锚喷支护、SMW工法、双(多)排桩、围筒支护、高压喷射注浆法等施工技术都取得了重大发展。基坑工程是为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和上方开挖与回填,包括勘察,设计、施工、监测和检测等。基坑工程是一个综合性的岩土工程,既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题,又涉及土与支护结构的相互作用问题。
基坑的支护是基坑开挖的一大挑战,深基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素,做到因地制宜、因时制宜、合理设计、精心施工、严格监控。
降水是基坑开挖的又一挑战,建筑基坑工程土方开挖一般要求无水的工作面,要求将基坑区地下水位降至基坑底以下0.5--1.0m。交通和水利工程中有时基坑工程土方开挖采用水下开挖,通过水下浇注混凝土底板封底,然后抽排水,创造地下结构作业条件。为了在基坑开挖和地下室施工过程中,保证基坑相邻建筑物、构筑物和地下管线的安全及正常使用,要求基坑围护体系能限制周围土体的变形,使其不会对相邻建筑物、构筑物和地下管线,以及主体结构基础产生损害。
基坑工程是一项古老又有时代特点的岩土工程课题。而且随着人们探索研究的不断深入,基坑工程发挥的效益也越来越凸显,但我们在看到它进步的同时也要关注那些惨痛基坑垮塌的例子。这也就要求人们在保证安全的前提下优化设计,精心施工,严格把关,如何进行基坑支护降水的设计,使其在施工期间不发生安全事故且最经济实惠是基坑开挖的一个重要问题,是一个降低造价减少施工成本的重要解决途径。因此,如何安全且合理地根据基坑工程的特点和土质特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。这既能取得良好的经济效益和社会效益,更是基坑工程健康良性发展的基础与动力。
本文主要对武汉市地铁五号线建设二路站建造过程中基坑开挖的施工方法和监控监测进行研究,主要监测任务及监测目的如下:
(1)了解围护结构变形情况,为施工日常管理提供信息,保证施工安全。围护结构和周围土体的变形及应力状态和其稳定情况密切相关,围护结构和周围土体各种破坏形式产生之前通常有大的位移、变形、受力异常等,监测数据和成果是现场施工管理和技术人员判断工程是否安全的重要依据。因此,在施工过程中,通常依据观测结果来验证施工方案的正确性,调整施工参数,必要时采取辅助工程措施,以此达到信息化施工目的。
(2) 优化工程设计。监测除表明工程的“健康状况”外,通过研究监测成果,判断结构的安全稳定性,有助于对工程设计进行修改,并通过监测数据与理论上的工程特性指标进行比较,以便了解设计的合理程度。
(3) 保证施工影响范围内建筑物、地下管线的正常使用,为合理制定保护措施提供依据。