理论教育 佛山市城市轨道交通三号线基坑施工对邻近建筑物影响的监测与分析

佛山市城市轨道交通三号线基坑施工对邻近建筑物影响的监测与分析

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:在地铁深大基坑施工过程中,均会对其周边建(构)筑物有影响,基于该基坑周边建筑状况的实际分析,周边建筑因距离基坑侧壁近,极易受到基坑开挖导致的坑壁侧向变形的影响以及基坑地层土质的影响。东城花园二期地下停车场主体基坑西北侧,侵入基坑约0.54 m,基坑开挖期间加强周边建筑物的监测及巡视。袖阀管对建(构)筑物监测及保护如图7.14所示。② 重点监测基坑围护结构变形、周边建(构)筑物沉降及地下管线沉降。

佛山市城市轨道交通三号线基坑施工对邻近建筑物影响的监测与分析

地铁深大基坑施工过程中,均会对其周边建(构)筑物有影响,基于该基坑周边建筑状况的实际分析,周边建筑因距离基坑侧壁近,极易受到基坑开挖导致的坑壁侧向变形的影响以及基坑地层土质的影响。

一、工程概况

东乐路站设计起点里程YDK17+164.010,设计终点里程YDK17+688.810,有效站台中心里程YDK17+583.710,车站总长度约为524.8 m,标准段宽度22.7 m,站台为14 m岛式站台,车站为明挖(路口段盖挖)两层(局部三层)双跨/三跨钢筋混凝土箱型框架结构。

东乐路站位于东乐中路,车站横跨环市东路与碧溪路,东西走向设置于东乐中路下。东乐路站车站主体基坑标准段深约16.9 m,开挖最大深度为25.1 m(节点换乘处),基坑工程自身风险等级为一级,周边环境风险等级为一级,工程所在区域地质条件复杂,工程监测等级为一级。

本车站主体围护结构采用地下连续墙。地下连续墙厚度取为800 mm(换乘段1 000 mm)。车站长度较长,标准段内支撑采用竖向3道支撑:第一、二道米字撑为700 mm×900 mm的钢筋混凝土支撑,水平间距9 m;第三道为Φ609,t=16 mm钢管支撑,水平间距3.0 m。基坑大小里程盾构井端头段采用竖向3道支撑,基坑端头段采用混凝土斜撑,第一道采用700×900的砼撑,第二、三道采用700×1 000的砼撑;车站换乘段明挖采用四道支撑+一道换撑,前三道支撑同标准段,第四道支撑及换撑均采用700×1 000的钢筋混凝土撑。

根据详勘资料显示,东乐路站勘察深度范围内主要分布的地层有:第四系全新统人工堆积层素填土;第四系全新统海陆交互相沉积层淤泥质土、淤泥质粉细砂、粉细砂、淤泥质中粗砂、粉质黏土;第四系上更新统—全新统冲积—洪积层粉细砂、中粗砂;第四系残积层(Qel)粉质黏土;下伏白垩系百足山组(K1b)泥质粉砂岩、粉砂岩。地质剖面及地层统计详见图7.10、图7.11。

地表水及地下水:车站处于珠江三角洲冲积平原,上覆海陆交互相沉积及冲洪积地层,地下水位一般埋深较浅,勘察期间测得钻孔混合稳定水位埋深为1.70~3.50 m,标高为-0.66~1.54 m。根据抽水试验所测量的地下水位,第四系松散含水层与基岩裂隙含水层地下水稳定水位基本一致,水位埋深为1.80~2.70 m。站区场地内的地下水主要为第四系地层中的潜水和基岩裂隙水。地下水的补给主要靠大气降雨。

图7.10 东乐路站地质剖面图

图7.11 东乐路站地层统计图

二、周边环境概况

基坑周边受影响的建构筑物主要为车站南侧兴荣楼、百合酒店、恒基楼、东乐楼、昌发楼及基坑50 m范围内的建构筑物,东乐路站周边建构筑物详见图7.12、表7.3所示。

图7.12 东乐路站周边建构筑物平面图

表7.3 东乐路站周边建筑物概况表

续表

三、工程风险分析及处理措施

(一)工程风险点分析

(1)基坑开挖深度为16.9~25.1 m,属于深基坑。基坑深度范围主要为<1-1>素填土、<2-1B>淤泥质土、<3-1>粉细砂、<3-2>中粗砂中,基底主要位于<2-2>淤泥质粉细砂层,以及<3-2>中粗砂,地质条件差。

(2)基坑周边建(构)筑物多,且距离基坑较近。东城花园二期地下停车场主体基坑西北侧,侵入基坑约0.54 m,基坑开挖期间加强周边建筑物的监测及巡视。

(二)施工前期预控措施

针对基坑地质情况,周边环境复杂情况,在基坑开挖施工前期,对基坑内部进行三轴搅拌加固措施,三轴搅拌桩加固施工范围为东乐路主体基坑,桩体从基底穿透淤泥层下1 m。另有基坑外南侧2~3 m位置。每间隔20 m钻有回灌井防控措施。三轴搅拌桩及回灌井布置情况如图7.13所示。

图7.13 东乐路站三轴搅拌桩加固、回灌井位置示意图

东乐路站建(构)筑物监测范围为基坑周边50 m范围内的建(构)筑物,并对1倍基坑深度范围内的建(构)筑物预埋注浆袖阀管。根据现场实际情况对周边建(构)筑进行注浆保护,外侧(远离基坑)袖阀管加固标高为中粗砂层中部,内侧(靠近基坑)袖阀管加固标高为中粗砂层与粉砂岩分界面,且袖阀管注浆位置与建(构)筑物桩基距离不小于0.5 m。根据设计要求,注浆孔分为两排,距离围挡边线分别为1 m和2 m,孔间距离为2 m,梅花形布置。施工时根据现场情况,适当调整袖阀管布置位置、角度及深度。袖阀管对建(构)筑物监测及保护如图7.14所示。

图7.14 袖阀管对建筑物监测及保护剖面图

(三)第三方监测重点及措施

(1)综合本工程及深基坑施工特点分析,本车站应重点关注:

① 基坑围护结构的变形情况。

② 基坑周边建(构)筑物的变形情况。

③ 基坑周边地下管线的变形情况。

④ 基坑周边地下水位的变化情况。

(2)监测措施:

① 在围护结构施工前布设完建筑物监测点,并取得初始值。

② 重点监测基坑围护结构变形、周边建(构)筑物沉降及地下管线沉降。

③ 在基坑边或建筑物附近设置地下水位监测断面,监测地下水位漏斗,以判断地下水的来源、走向,有利于堵漏、抢险工作的开展。

四、监测布点原则

测点位置和数量应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等综合考虑,监测点布设原则如表7.4所示。

表7.4 各监测项目的监测点布设原则

五、监测数据分析

根据《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497—2019)和中铁二院工程集团有限责任公司《佛山市城市轨道交通三号线工程施工图设计—— 东乐路站车站工程围护结构设计图》各监测项目的控制标准详见表7.5所示。

表7.5 基坑围护结构与周边环境监测项目控制值统计

续表(www.daowen.com)

东乐路站周边建(构)筑物超出橙色预警值有2个监测点,超出黄色预警值有5个监测点,以预警点位JGC-233沉降变化曲线图为例,说明基坑施工对临近重要建(构)筑物影响,如图7.15所示。从沉降变化曲线图中可以看出,至2019年10月份建(构)筑物下沉趋势开始较大,接近设计预警值[建(构)筑物沉降控制标准累计-10 mm、速率±2 mm/d]。JGC-233于2019年11月8日累计值超出设计黄色预警值,累计值为-6.95 mm,速率为-2.77 mm。JGC-233位于东乐路站基坑第十一段27-29轴南侧,施工工况为:第十一段第三层土方开挖。分析原因有基坑土方开挖,第三道钢支撑未及时架设,基坑暴露时间较长,引起周边建(构)筑物及其他监测项目变化较大,如图7.16、7.17所示。

JGC-233附近墙体深层水平位移ZQT-24在2019年11月8日累计变形44.99 mm,本次变形16.07 mm,变化速率8.04 mm。累计变形、速率变形有较大变化,均已达到红色预警(墙体深层水平位移沉降控制标准累计30 mm、速率±2 mm/d)。分析原因为第十段开挖第四层土方开挖完成,底板绑扎钢筋施工,底板未封闭,第十一段第三层土方开挖,第三道钢支撑未及时架设,基坑暴露时间较长。

JGC-233附近地表沉降监测点位在2019年11月8日,DBC13-1累计沉降-17.40 mm,速率沉降-2.57 mm。DBC13-2累计沉降-21.21 mm,速率沉降-5.48 mm,地表速率超出橙色预警(地表沉降控制标准累计-25 mm、速率±2 mm/d)。

图7.15 东乐路站周边建(构)筑物沉降JGC-233沉降监测曲线图

图7.16 东乐路墙体深层水平位移ZQT-24曲线图

图7.17 东乐路周边地表DBC13-1、DBC13-2沉降监测曲线图

六、基坑涌水涌泥处置

2019年7月21日上午7时左右,西侧基坑第二十一段土方开挖至底板时,发现53轴位置地下连续墙BQ91与BQ92接头距离基底以上约1.7 m和基底以下约0.3 m位置处涌水涌泥(涌出方量约6 m³)。

(一)基坑涌水涌砂情况

在西侧基坑开挖之前,施工单位已经将接头处进行双重管高压旋喷加固;涌水涌泥处距离东城酒店地下停车场较近,平面位置如图7.18、7.19所示。

图7.18 涌水涌泥位置与东城酒店地下停车场平面位置图

图7.19 现场涌水涌泥实体照片

BQ91和BQ92接头涌水涌泥处地质依次为淤泥质土、淤泥质粉细砂、粉质黏土、粉细砂、中粗砂、全风化泥质粉砂岩(基底为粉质黏土、粉细砂),如图7.20所示。

图7.20 涌水涌泥位置示意图

监测情况:在发生涌水涌泥期间,加大此处监测频率,2019年7月21日上午7:50监测墙体深层水平位移0.96 mm(深度在2.0 m处),11:00监测墙体深层水平位移为-1.32 mm(深度在墙体顶部;向基坑内侧移取正值),下午15:00监测墙体深层水平位移为-0.86 mm(深度在11.5 m处);2019年7月22日上午9:00监测墙体深层水平位移1.47 mm(深度在11.5 m处)。

经过现场初步分析判断,涌水涌泥的主要原因是地连墙接头质量问题,该车站地连墙采用两期施工,一期地连墙BQ92施工时由于受东城酒店地下停车库单轴桩影响,在成槽过程中(7 m位置)出现偏孔现象,二期地连墙BQ91施工时未能及时将接头清理干净,导致在开挖时接头出现大量回填的砂袋,开挖施工前施工单位提前在BQ92与BQ91接头位置施工3根高压旋喷桩进行加固(桩深22 m),由于墙体垂直度偏差过大未能有效止水,导致基坑出现涌水涌泥。

(二)基坑涌水涌砂处置

发现此处涌水涌泥后,立即启动应急预案,应急小组人员第一时间到达现场,制订封堵方案如下:

(1)采用后贴钢板将渗漏点进行封堵,后贴钢板与墙体间间隙采用快干水泥填堵密实,如图7.21所示。

图7.21 现场安装后贴钢板

(2)采用吨袋+砂袋等形式将渗漏点进行反压回填,如图7.22所示。

图7.22 现场采用吨袋和砂袋反压

(3)墙体外侧进行应急注浆(水泥浆+水玻璃),水灰比为1 1∶、水玻璃与水的比重为1 1∶,用量水泥约4.5 t,水玻璃约4.5 t,注浆压力为0.1 MPa,现场测试水泥浆凝固时间为25 s,注浆深度约20 m(即基底以下3~4 m),如图7.23所示。

(4)加快第二十一段底板垫层施工,使基底快速封闭。

图7.23 现场墙体外侧应急注浆加固

(三)后续预防措施

(1)再次对未开挖处地连墙施工质量缺陷进行排查并处理。

(2)加强对渗漏点处地表、水位及轴力等监测力度,及时报送监测数据。

(3)严格落实值班巡查制度,加大夜间基坑巡查力度,安排专职人员每隔1小时对基坑进行巡查并拍照发至微信群。

(4)对有质量缺陷的墙体开挖施工前,制订好开挖方案和应急预案,提前在有质量缺陷的墙体外侧进行引孔,缩短应急注浆的时间,对施工人员进行交底,开挖过程中派专人盯守。

(5)安排专人对应急物资的梳理和应急设备的保养。

(6)合理安排工序,加快主体结构施工。

(四)监测情况

受基坑涌水涌泥影响,附近地表沉降最大点为DBC25-1,本次沉降-6.49 mm,附近地下水位下降最大点为DSW-47,本次沉降-655 mm,应急加固措施处理之后,附近地下水位有所回升并保持平稳。

基坑涌水涌泥发生后,立即对附近墙体深层水平位移ZQT-47进行加密监测,直至应急措施处理完成,底板垫层浇筑完成,附近墙体深层水平位移变化未出现明显变化,说明此次基坑涌水涌泥应急措施处理及时,堵漏及注浆措施效果良好,未对围护结构造成影响。

七、小 结

在土方开挖期间,因受到基坑荷载力卸载、支撑未及时架设、基底未及时封闭等原因,会对周边建(构)筑物有一定影响,现场监测确有一部分监测点位超出设计预警值,沉降速率略大,大部分监测点位量值较小,对周边建(构)筑物影响可控。分析原因如下:① 东乐路站基坑范围内存在深厚的淤泥软土地层,施工方按设计图纸对基坑内进行了三轴搅拌抽条加固,加固深度为桩体从基底穿透淤泥层下1 m;② 原设计支护为一层混凝土撑加两层钢支撑,后变更为两层混凝土撑加一层钢支撑;③ 距离基坑较近周边建(构)筑物均有桩基础,且桩长深度为25~30 m,超出基坑开挖深度,对建(构)筑物有一定保护作用;④ 其次施工单位对较近建(构)筑物有袖阀管及回灌井预防措施。

对于在东乐路基坑工程施工过程中,出现的基底涌水涌泥突发现象,因施工单位及时发现,及时应急响应处置,对基坑底部涌水涌泥位置封堵、基底吨袋反压、基坑外注浆加固等措施,监测单位及时加密监测,并加大现场巡视,除周边地下水位下降较大之外,其他监测项目未出现明显变化,未对基坑围护结构造成较大影响。

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