某高鐵支線隧道基坑監測分析

鄒宏偉

(中鐵二局，四川成都610031)

1 工程概況

某高鐵支線隧道由都江堰市二環路沿迎賓大道和太平街行進，終點為水文化廣場，全長3 241.1m。區間隧道標準段共有7種斷面，寬度11.2～12.2m。隧道全段采用明挖順做法施工，基坑開挖深度約14.5m，地面以下1～3m采用放坡開挖，坡率采用1∶0.5，下部支護采用排樁加內支撐結構，排樁徑1.2m，樁間距2.4m，內支撐采用609鋼管支撐，支撐豎向布置兩道，豎向間距6.0m，水平間距4m，樁間采用錨網噴防護。

隧道區段上覆第四系全新統()人工填土，上更新統冰水－流水堆積層)粉質黏土及卵石土及中更新統冰水－流水對堆積層)的粉質黏土、卵石土夾中細砂透鏡體漂石。場地各土層的組成及主要物理力學參數見表1。

表1 各土層組成及主要物理力學參數

2 基坑監測方案

依據相關規范[1、2］并結合基坑特點確定監測主要內容如下(圖1)。

(1)樁身水平位移監測。隧道基坑共布置了94根樁的測斜管作為樁身水平位移量測點(CX1～CX94)，測斜管安裝在基坑靠土體側。

(2)冠梁的水平、豎向位移監測。沿著基坑走向，在冠梁內側共布置了314個水平、豎向位移量測點(M1～M94)。

(3)鋼筋應力監測。共選取86根圍護樁進行鋼筋應力監測(GJ1～GJ86)，在圍護樁靠基坑側和土體側的主筋上各焊接5個鋼筋計，同一主筋上鋼筋計豎向間距3m。

(4)鋼支撐軸力監測。隧道基坑內選取69個斷面對支撐軸力進行監測(ZL1～ZL69)，每個斷面上下兩道鋼支撐各布置1個軸力計。

(5)地下水位觀測。在基坑內及地表建筑物周邊布設129個水位觀測孔(JS1～JS129)，對地下水位進行觀測。

圖1 圍護結構與監測點平面布置示意

3 實測結果及分析

限于篇幅，本文選取某一區段具有代表性的點進行樁身水平位移、冠梁位移、鋼支撐軸力、樁身鋼筋應力及彎矩的實測數據進行分析。

3.1 樁身水平位移

測點CX01、CX02樁身水平位移沿深度的變化曲線如圖2所示，測點CX01、CX02樁身水平位移隨時間的變化曲線如圖3、圖4所示，從圖中可以看到:樁身位移隨著開挖深度的增大呈逐步增大的趨勢，樁身最大水平位移為10mm(在8m處);在架設第一道鋼支撐之前，樁身水平位移近似呈前傾型，這是由于在架設第一道鋼支撐之前，基坑已經開挖至一定深度，致使開挖面以上的樁體呈懸臂狀態，故形成了樁頂位移大而樁身位移小的變形模式;在架設第二道鋼支撐之前，樁身水平位移有中部大、兩端小的發展趨勢，這說明了樁體端部位移受到了明顯的約束作用;在架設第一、二道鋼支撐之后，支撐處的樁身水平位移有明顯減小的趨勢;底板澆筑完成后，樁身水平位移的發展基本穩定，隨著中板的澆筑位移基本不再增大。以樁身水平位移指向基坑內側為正，指向基坑外側為負。

圖2 樁身水平位移曲線(左為CX01、右為CX02)

圖3 CX01樁身水平位移隨時間變化曲線

圖4 CX02樁身水平位移隨時間變化曲線

3.2 冠梁位移

冠梁水平位移、豎向位移隨時間的變化曲線如圖5、圖6所示。從圖中可以看出:冠梁的水平位移、豎向位移隨時間都呈逐步增大的趨勢，最大水平位移發生在M03點，僅為8mm左右，最大豎向位移發生在M01點，僅為3mm左右，遠小于0.002H(及規范規定的容許值30mm);以冠梁水平位移指向基坑內側為正，指向基坑外側為負;冠梁豎向位移正為上升，負為下沉。

3.3 鋼筋應力

圖5 冠梁水平位移隨時間變化曲線

圖6 冠梁豎向位移隨時間變化曲線

圖7 GJ02樁身鋼筋應力(左為土體側、右為基坑側)

測點GJ02樁身鋼筋應力沿深度的變化曲線如圖7所示，從圖中可以看出:基坑在整個施工過程中，從開始開挖到底板澆筑完成以前，鋼筋應力的變化較大，底板澆筑完成以后鋼筋應力的變化較小;鋼筋的最大拉應力為25.09MPa、最大壓應力21.13MPa，鋼筋受力遠遠小于其設計強度值300MPa，且鋼筋受力最大值僅為設計強度值的8.36%。

3.4 鋼支撐軸力

測點ZL1、ZL3支撐軸力隨時間變化曲線如圖8、圖9所示，從曲線圖中可以看出:第一道支撐軸力的最大值為512kN，第二道支撐軸力的最大值為461kN，均遠遠小于鋼支撐的設計容許值2 500kN;第一道鋼支撐架設以后，支撐軸力有一個明顯的快速上升階段，這個階段反映了鋼支撐預應力的施加過程，以及鋼支撐端部附近土體的回彈變形過程;隨著基坑土體的開挖，支撐軸力也越來越大，開挖速率越快支撐軸力增長越快;第二道鋼支撐架設后，第一道鋼支撐的軸力增長速度減慢，基坑底板澆筑完成后，鋼支撐的軸力變化基本趨于穩定，特別是在中板澆筑以后，支撐軸力略有減小的發展趨勢;

圖8 測點ZL1支撐軸力隨時間變化曲線

圖9 測點ZL3支撐軸力隨時間變化曲線

5 結論

本工程基坑開挖深度為14.5m，樁身的最大水平位移僅為10.3mm，遠遠小于0.002H(及規范規定的容許值30mm)，冠梁水平、豎向位移變化比較平緩，樁身鋼筋應力最大值僅為設計強度值的8.36%，鋼支撐對于減小支護結構的變形有明顯的控制作用。工程實踐表明，該深基坑圍護結構設計方案可行，但偏于安全。

[1]DBJFFl5－20－97建筑基坑支護工程技術規程[S］

[2]GB50497－2009建筑基坑工程監測技術規范[S］