深基坑变形实时监控系统设计与应用

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1、深基坑变形实时监控系统设计与应用 【摘 要】上海衡山路12#地块的基坑工程紧邻运行中的地铁车站结构，施工对变形控制要求极高。由此，通过应用基坑变形实时监控系统新技术，解决了紧邻地铁车站结构的深基坑施工要求的苛刻变形控制难题，该技术先进可靠并经济安全，具有推广和使用价值。【关键词】深基坑工程地铁结构基坑变形控制实时监控系统 1工程概况     衡山路12#地块宾馆项目位于上海市徐汇区衡山路12号，属于上海市衡山路—复兴路风貌保护区核心地段。本项目建筑总高度为23.95m，地上5层，地下3层；总建筑面积为53193m2，地上建筑面积为27756m2，地下建筑面积为25437m2。基坑贴近轨交1号

2、线衡山路车站，对变形控制十分严格。     本工程基坑工程总体分两区顺做施工，以衡山路车站侧地下室外墙以左约19m位置为分界，分界线以左为Ⅰ区基坑，分界线以右为Ⅱ区基坑。分区交界处临时隔断采用厚800mm的地下连续墙（图1）。     本工程土方开挖分为Ⅰ区和Ⅱ区两部分进行施工，先施工Ⅰ区再施工Ⅱ区。具体施工方法如下：     （1）Ⅰ区在垂直方向分为4层进行开挖。第一层挖土方向由西向东至分隔地下连续墙；第二、第三层挖土均采用分块开挖（支撑、垫层分块随即形成）的方式，垫层、底板施工紧随挖土进行；第四层挖土为地下通道区域土方开挖。     （2）Ⅱ区在垂直向分5层进行开挖。第一层由中间向两侧开

3、挖；第二、第三、第四层均为两侧向中间开挖，垫层、底板施工紧随挖土进行；第五层土为地下通道区域土方开挖。本工程基坑为地下3层，土方开挖深度为11.45m。     本工程Ⅰ区基坑竖向设置2道钢筋混凝土水平支撑，工程隧道上方设置1道φ609mm的钢管支撑，地下通道处设置1道型钢支撑。Ⅱ区基坑竖向设置4道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第二、三、四道为φ609mm的钢管支撑，具体支撑布置见表1、图2、图3示意。     由于本工程基坑紧邻轨交1号线，故对基坑变形控制的要求极为严格，钢支撑系统拟设计采用实时监控系统，以始终保持轴力在设计值和控制围护结构变形，来保证轨交运营的安全。 2实时监控系统的

4、工程设计2.1设计及施工要求     根据有关部门的要求，在Ⅱ区基坑开挖期间，连续墙的水平位移变形应≤20mm，轨交1号线衡山路地铁结构平面位移变形值要小于10mm，如果超标，则无条件注浆加固。其设计轴力及加载要求如   下：     （1）设计轴力     ①部位:第二、第三、第四道钢支撑（包括边上角撑）；     ②数量：14（第二道）+22（第二道）+22（第三道）=58根。     （2）加载要求     ①加载力：第二道钢支撑轴力补偿值为1500kN；第三道钢支撑轴力补偿值为2000kN；第三道钢支撑轴力补偿值为2100kN；角撑处钢支撑轴力补偿值为500kN；     ②加载方式

5、：多级逐级加载（分3次逐级加载）。2.2实时监控系统设备安装调试     （1）现场设备安装调试     本工程实时监控系统应用于基坑的第二、三、四道钢支撑上，平面布置见图4、图5；竖向布置见图6。     （2）监控系统调试     图7为衡山路12#地块基坑工程实时监控系统调试完后监控系统主画面。图8为衡山路12#地块基坑工程实时监控成果表。图9为衡山路12#地块基坑工程实时监控曲线图。2.3实时监控系统应用监测效果     （1）地铁结构监测点平面布置基坑距离轨交1号线车站结构边线10.05m，其沿线共设置了20个监测点，监测点轴向间隔5m。     （2）地铁结构监测结果     根

6、据2011年5月14日和15日两天的最大变形值监测结果：最大变形值在CX8和CX11点处，累计最大变形值为4.7mm（图10）。这远远小于有关部门要求的地下连续墙水平变形≤2cm、地铁结构位移变形≤10mm的变形控制要求。由此可见，本工程深基坑钢支撑轴力实时监控系统，有效地控制了基坑位移变形，确保了地铁结构的使用安全。3结语     自2010年12月25日～2011年5月25日，我们研制的深基坑钢支撑轴力实时监控系统在上海衡山路12#地块深基坑工程中应用并获得成功。对深基坑施工的变形控制，实时监控系统实现了动态、24h不间断地监测与控制，完全避免了因钢支撑轴力衰减以及其它因素引起的地下连续

7、墙的位移变形，从而有效控制了地下轨交结构的位移变形，确保了地下轨交运营的安全。 参考文献[1]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.[2]刘国彬,黄院雄,侯学渊.基坑工程下已运行地铁区间隧道上抬变形的控制研究与实践[J].岩土力学与工程学报,2001,20(2):202-207.[3]黄效国.一种高精度大惯性液压伺服控制系统及其控制方法[J].液压与气动,2003（8）：37