武汉首义广场隧道基坑支护与监测

武汉首义广场隧道基坑支护与监测 技术 C0NSTRUCT10NTECHN0L0GY 2011年5月下 第4O卷第341期 武汉首义广场隧道基坑支护与监测 池秀文,付涛,潘杰麟,林驰,汪淑平,蔡光煌 (1.武汉理工大学资源与环境学院,湖北武汉430070;2.武汉城市建设投资开发集团有限公司, 湖北武汉430050;3.武汉市政建设集团机械化公司,湖北武汉430012) [摘要]武汉首义广场运用挡土墙,排桩,预应力钢支撑,悬臂桩,桩锚,喷锚等支护体系对基坑进行安全围护.运 用各种监测仪器和手段对基坑及重点文物保护单位红楼进行安全监测,对桩顶位移,相对沉降位移,速率和轴力等 参数进行观测,通过监测结果分析施工可能对红楼的影响并采取相应措施,从而确保基坑顺利施工及红楼的安全, 预测效果良好. [关键词]基坑;支护体系;安全监测;监测预报 [中图分类号]U456.3[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2011)10-0064-03 SupportingandMonitoringofTunnelFoundation ExcavationinWuhanShouyiSquare ChiXiuwen,FuTao,PanJielin,LinChi,WangShuping,CaiGuanghuang (1.SchoolofResource&EnvironmentEngineering,WuhanUniversityofTechnology, Wuhan,Hubei430070,China; 2.WuhanUrbanConstructionInvestment&Development(Group)Co.,Ltd.,Wuhan,H ubei430050,China; 3.MechanizationCompanyofWuhanMunicipalCroup,Wuhan,Hubei430012,China) Abstract:Aseriesofsupportingsystemssuchasrubbleretainingwall,pilesandsteelsupports, cantileverpiles,pile— anchors,sprayanchorsareadoptedinWuhanShouyiSquare.Meanwhile,safety monitoringiscarriedoutusingadvancedmonitoringinstrumentsandmethodswithemphasisonthekey culturalrelicofHonglou.Parametersincludingdisplacementofpiletop,relativesettlement,settlespeed andaxialstressaremonitored.Basedontheresultofmonitoring,correspondingmeasuresareappliedto ensurethesafeofHonglou.Theresultshowsthatconstructioneffectisverywel1. Keywords:foundationexcavation;supporting~ystem;safetymonitoring;monitoringprediction l工程概况 武汉首义广场隧道工程采取直行下穿隧道为主 体的立交.上下长江大桥的主车道在红楼前人 地下隧道穿过首义文化园,出口在黄鹤楼下方,为双 向四车道,人车分流.同时,在三医院旁打通一条穿 城大道,连通民主路与彭刘杨路,在长江大桥右转接 彭刘杨路的下桥匝道,在红楼北侧,蛇山南侧新建两 车道上桥匝道,并将拓宽古楼洞.首义广场隧道全 长1.39km,施工采用明挖法.隧道西起长江大桥引 桥黄鹤楼下,东至武珞路中南财大门口14]. 2隧道基坑支护体系 根据施工期间交通组织及场地条件,在隧道基 坑施工放坡段,基坑每开挖3m,边坡面层挂钢筋网 [收稿日期]2010-10-l2 [基金项目]湖北省建设科技计划项目(K200620) 【作者简介]池秀文,武汉理工大学资源与环境工程学院副教授,湖 北武汉珞狮路122号430070,电话:(027)87669750,E.mail:xwchi @mail.whut.edu.C/I 喷射混凝土.在无法进行放坡地段,根据基坑深度, 地质条件,交通状况及周围建筑物情况采用不同的 支护方案.其复合支护体系主要包括以下几种. 1)毛石混凝土挡土墙支护. +钢支撑支护省重点文物保护单位 2)排桩 红楼距基坑坡顶最近距离只有3.2m,为确保红楼的 安全,采用此种支护,施工时采用粉喷桩施工工艺. 3)悬臂式排桩挡墙支护剖主要分为两种: 一 种作为永久结构;另一种作为临时支护结构. 4)采用支护结构和永久结构相结合的桩锚挡 墙结构名胜古迹黄鹤楼位于西引道桩号K0+ 280一K0+380段左侧,采用桩锚支护结构. 5)喷锚支护. 3基坑监测 首义广场隧道工程施工采用明挖法,地下隧道 基坑沿线两侧有红楼,住宅楼等重要建筑物,为确保 基坑及周边建筑物安全,除支护方案外,还对整个施 池秀文等:武汉首义广场隧道基坑支护与监测65 工过程实施安全监测,监测范围为K0+120一K1+ 380.红楼位于主通道K0+565一K0+605段,基坑 开挖深度为7.8,10.5m,采用排桩+钢支撑支护. 由于在基坑施工期间道路交通不能中断,基坑开挖 过程中对红楼进行重点监测,确保红楼安全. 3.1监测 监i见0内容包括:?建筑物变形监测用水准仪 观测建筑物的沉降;?顶部变形监测用全站仪测 量支护桩和边坡土体顶部的水平位移;用精密水准 仪及配套精密水准尺量测支护桩和边坡土体顶部沉 降;?深层水平位移监测利用测斜仪监测支护桩 和土体的深层水平位移;?钢支撑轴力监测采用 轴力计监测钢支撑的受力;?支护结构和锚杆受力 监测布置钢筋计监测内排桩,锚杆等支护结构的 受力状况;?土压力监测在挡土墙,U形槽,喷锚 墙和排桩后土体内不同深度布置土压力计,监测土 体土压力变化;?孔隙水压力监测采用孔隙水压 力计监测不同深度水压力变化;?人工巡视和观察 周边建筑物和土体表面裂缝等. 3.2监测结果及分析 3.2.1位移监测 图1为基坑支护桩桩顶位移的监测结果,其中 1B06,1B07,1B08,1B10为红楼侧测斜孔.从基坑 开挖起,位移开始增大,当基坑开挖到底后,位移增 长趋势变缓,并逐渐稳定. g 乓 趟 霞 08l62432404856 时间/d 图1桩顶相对位移一时间曲线 Fig.1Curvesofrelativedisplacementsto timeofpilestop 孔 由图1可知,该段最大位移变化为17mm,而该 段位移预警值为30ram,因此位移安全. 图2所示为1B07孔(K0+590)测得的桩体相 对位移与深度的曲线,可以看出:桩体水平位移呈弓 字形,出现这种弓字形曲线的原因是加了预应力支 撑;桩身水平他移于2006年9月17日在6m处出现 最大位移l1.55mm,桩顶水平位移总体没有很大变 化,较为平稳,最大值只有7mm,桩体水平位移最后 有回弹趋势,总体来说监测所得数据的最大值都没 有超过预警值. - Jj—lU一7.5-5-2.,U2) 相对位移/mm 图21B07子L相对位移 Fig.2Relativedisplacementathole1B07 图3为在悬臂桩支护段1B12孔(K40+410), 桩体位移随深度变化的典型直线形曲线,曲线的最 大位移出现在桩顶,偏移量为6.71film,2006年l0 月23—29目桩体趋于稳定. 相对位移/mm 图31B12子L相对位移 Fig.3RelativedisplacementatholeIB12 3.2.2沉降监测 由图4,5可以看出,红楼段(K0+565一K0+ 605)观测点累计沉降最大值为10mm,相对变形均 在8mm内,开挖初期沉降变化速率较大,但8月20 日完成垫层后变化速率基本维持在1mm/d,说明该 段基坑在开挖施工过程中,红楼沉降安全,图中S1 , s4为红楼周围沉降观测点. 3.2.3轴力监测 K0+565段第1道轴力计在基坑开挖4m后安 装,安装时预加500kN预应力.钢支撑在安装初 期,轴力变化较大,以较快的速度增大到最大值后迅 速回落,然后在一个较小范围内波动(见图6);由于 施工原因,第2道支撑安装发生在基坑开挖完毕,故 受力较小,结构封闭后,支承轴力趋于平稳无明显变 化.该段钢支撑最大轴力为20MPa,预警值为 200MPa,故该段轴力监测安全. 3.2.4其他监测项目 除测斜及轴力监测外,还进行了其他项目监测, 珈0 施工技术第4O卷 l5 l加 鑫5 篓. 噫-5 — 10 15 l 奏 蒌-5 . 15 日期/(月.日) a累积沉降.时间曲线 08-【608-2008一Z珥08-2809-0109—05 日期/(月一日) b相对沉降.时间曲线 图4各沉降观测点沉降 Fig.4Settlementcurvesofeachsettlementpoint 具体监测结果如下:?支护桩受力:25MPa;?挠曲 变形:23mm;?红楼周围沉降:6.5ram;?红楼周围 水平位移监测:4.6ram;?土压力:32MPa;?孔隙水 压力:27MPa;?裂缝观测:3.7ram.监测工作并始 于基坑开挖,终于闭合框架结构浇筑,监测结果显示 该段基坑在开挖施工过程中,基坑及红楼是安全的. 4时间位移曲线监测预报 4.1预测模型 指数平滑法能够充分利用时间序列的全部数据 信息和对参与运算的?个数据等权看待,并能在整 个预测过程中,运用误差反馈原理对预测值不断修 正,在预测方面得到广泛利用.本工程采用指数平 滑法进行预测. 一 l608—2008.2408-2809-0t09105 日期/(月.日) 图5各沉降点沉降速率-时间曲线 Fig.5Curvesofsettlement speedtotime 26 20 c葛l4 室8 2 .4 — 1O 4.2红楼段位移预测 选取红楼段测点1B08孔深度0.5m处的位移 预测来说明指数平滑预测的良好适用性,如图7所 示,采用Excel的求解得值为0.551379.实 测值和预测值的方差和最小为253.930972. 由图7可知,指数平滑法对这种曲线变动趋势 的时间序列预测十分接近实测值,预测效果良好. 5结语 武汉首义广场隧道工程运用毛石混凝土挡土 墙,排桩+钢支撑,悬臂桩,桩锚及喷锚等多种支护 体系,通过监测结果的分析证明了此复合支护体系 在本工程中的应用是成功的,保证了基坑及重点建 筑物在工程施工中的安全.对支护结构的监测监 控,使支护结构及周边建筑物的受力,变形,沉降控 制在安全范围内,实现了信息化施工.此外,在监测 预报分析中,总结出指数平滑法对时间序列的预测 十分接近实测值,预测效果良好. 参考文献: [1]赵伟,刘玉波,王云宝.深基坑支护方案选择与施工技术 [J].黑龙江水利科技,2006,34(3):22-23. 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