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铁路客站・
京沪高速铁路济南西站站房深基础施工的信息化监测
陈文捷
(京沪高速铁路济南高速站工程建设指挥部,济南250117)
摘要:济南西站站房基础施工属于超大深基础施工,整个基坑面积42 000m ,挖深最深到18 m,基坑采用多重支
护体系,且基坑紧邻正线路基,基坑降水势必要影响到路基沉降。如何保证深基坑的安全以及正线路基在深基坑
施工期间的稳定是一大课题。采用先进的信息化监测技术,对深基坑及路基进行全方位、全过程监测,根据实时监
测结果判断是否采取措施以保证基坑和路基稳定。实施结果非常理想,整个基础施工过程除基坑周边地表沉降局
部接近报警之外,其余观测部位均保持稳定。证明了基坑施工方案的合理,同时证明采用信息化监测手段对保证
深基坑的施工安全非常有效。
关键词:深基坑;信息化监测;降水和支护;路基沉降;监测
中图分类号:TU248.1 文献标识码:B 文章编号:1004—2954(2011)12—0062—05
IT-based Monitoring for Deep Foundation Construction of Ji’nan West
Railway Station Building in Beijing—Shanghai High Speed Railway
Chen Wenjie
(Construction Headquaters of Ji’nan West Railway Station on Beijing—Shanghai High-speed Railway,Ji’nan 2501 17)
Abstract:Ji’nan west railway station building foundation pit was super large and deep,with an area of
42 000 m and the maximum depth of 1 8 m.The foundation pit adopted multiple support systems.Since
the pit is close to the main line subgrade,foundation pit dewatering is bound to affect the subgrade
settlement.How to ensure the safety of deep foundation pit and the stability of the main line during the
deep foundation pit construction is a serious subject.This project adopted advanced IT—based monitoring
technology with omnibearing and whole—process monitoring,according to real—time monitoring results to
determine whether or not to take measures to ensure the stability of the foundation pit and the subgrade.
Results of implemention were very ideal,during the construction process the whole foundation pit kept
stable except for a portion of peripheral surface settlements closing to alarm.It has been proved that the
foundation pit construction scheme is reasonable,and that IT—based monitoring is highly effective to
guarantee construction safety.
Key words:Deep foundation pit;IT—based monitoring;Dewatering and support;Subgrade settlement;
Monitoring
1 概述
下通廊主体结构的施工。
2施工难点分析
京沪高速铁路济南西站站房工程于2009年6月
开工,总建筑面积10万m ,地下部分建筑面积 由于增加的市政预留地铁1号线的结构横穿整个
主站房和地下通廊下方且要同步施工,致使该部位施
工是整个站房范围内难度最大的。
32 500 m ,其中主站房部分含地下1层,高架部分含地
下2层(通廊部分和预留地铁1号线),整个基坑面积
42 000 m ,地铁1号线埋深到地下18 m,基础工程结
(1)结构埋深深,因各部位埋深不同,需设置多级
基坑,且降水深度大:站房及地铁1号线基坑分2级,
站房为I级基坑,地铁1号线为Ⅱ级基坑。其中主站
房I级基坑开挖深度为10.8 m,采用两级放坡,需降
水到高程一12 m左右;地下通廊I级基坑在承台下最
构工程量占到整个站房的40%。到2010年5月底完
成地铁1号线主体结构的施工,2010年7月底完成地
收稿日期:2011—10—20
作者简介:陈文捷(1968一),男,高级工程师,1990年毕业于同济大学
工学学士。
62
大开挖深度为8.87 m,筏板下开挖深度为4.1 m,地铁
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陈文捷一京沪高速铁路济南西站站房深基础施工的信息化监测
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1号线基坑为Ⅱ级基坑,开挖深度为自然地坪下
l7.7 m,自I级基坑下10.4 m,需降水到高程一19 m (3)第1级基坑通廊基坑南北两侧和主站房基坑西
左右。
支撑为钢筋混凝土支撑),中部设钢立柱。
侧为济南西站车场,已施工路基,其中正线处还有4 m
高高填预压土,路基距离通廊基坑南北上口开挖线约
7 m,距离主站房西侧基坑开挖线约9 m,因此,不仅正线
处高填预压土会大幅度增加对该部位基坑边坡的侧压
力,而且站房基坑开挖和基坑降水势必还要对该部分路
(2)采用多种基坑防护方式:I级基坑护壁采用放坡
开挖,坡率1:1,放坡坡体采用C20网喷混凝土面层处
理形式。地铁1号线Ⅱ级基坑内设计采用18 m长的钻
孑L灌注桩(悬臂长度超过lO m)结合高压旋喷桩双层止
水帷幕护壁,同时设置2道内支撑体系,第1道采用钢
筋混凝土支撑,第2道采用钢管支撑(其中由于在正线
基的沉降造成影响。另外,Ⅱ级基坑(地铁1号线)处于
第1级基坑中部,周边为通廊和主站房c段,还需考虑坑
桥南北两端临近正线路基高填预压土,该部位的第2道
壁位移的不利影响。基坑平面关系见图1。
图1 基坑平面关系(单位:m)
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eSW1 0SW2 W4
Wl (:X1W2 W3CX2
W5
多级基坑和不同形式边坡支护的设置、
边坡附近存在的高填土、Ⅱ级基坑深降水等
因素,给深基坑施工的安全和已施工完路基
的稳定带来了很多不确定因素,施工过程中
CX6 IV区 【 X3
SW60 WI2 SWI5e W67 W52 ●SW18 W6
W68 WSOW51
簿=缀 坑
11x8 TX7
WI3 W66 W53 W7
CXI 8 【 X1S
0SW3
保证基坑支护的安全及周边土体的稳定是
济南西站站房深基坑施工的首要问题。除
京沪高铁 o 第坝臻坑
TX2 I聪 CX16 TXl
W14 W8
了要编制详细、安全可靠的土方开挖、边坡
支护、基坑内支撑体系及降水方案以外,本
工程采用了信息化综合监测方法,对基坑及
周边进行全方位、全过程监测,为基础施工
。SW7 Wl6 rx4
S
SW160 W65 W54
( X19 eSWl9
CX5 (:X4 ●SW4
Wl5 W64 W55 W9
W63 W56 W10 0SW8 o
提供周边环境、基坑本身的沉降及水平位移
等多项变形参数,及时掌握周边环境的位 SW1
W17 X7Wl8 W19 W20 W21 W22CX8 W23
W34 W35 W62 % 7 C W37 W24
CX/4
(:X17 ( X2(}
移、沉降等多项变形规律,并在监测过程中
的变形总量达到报警值时,立即通知施工方
和监理以便采取有效措施,控制变形量的发
展,真正做到信息化施工,确保周边环境安
全和基础工程的顺利完成。
3 工程实施过程中监测内容、范围和方法
经研究,将地铁Ⅱ级基坑的内支撑体 SW
系、基坑降水以及基坑周边土体(含正线路
基)作为监测重点。整个监控范围分为基坑
和周边两部分。
3.1 基坑部分
3.1.1 围护桩顶的沉降和水平位移监测
第域糕坑 SW170 0SW2()
il
W61 W58
W33 W36 C W38
W29
W32 W31 W30 W28 W27 W26
W60 W
0SW22 ●SW23
o 0 w39 o W49 W
0 eSW24
SW21自
。 W74
CX/3 燧W8— X】0
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嗍
w4o始 }坑
W8l{ l
,
W48 &6
W47 W41
图例:oW1一W86:为维护桩顶沉降及水平位移监测点oTx1~TX8:为土体测斜孔
0( x1~(iX26:为维护桩体测斜孔 0SWl~SW26:为坑外水位观测孔
图2围护桩顶测点布置
本部分主要是监测在Ⅱ级基坑开挖、结
构施工中围护桩顶的沉降和水平位移,为围护桩体测
斜控制孔口位移提供改正参数。实施过程中沿基坑周
3.1.3 Ⅱ级基坑支撑轴力监测
由于Ⅱ级基坑围护支撑体系处于动态平衡之中,
随着基坑施工工况的变化随时建立新的平衡,通过监
边围护桩顶布设38个观测点,在钻孔灌注桩顶圈梁浇
筑时,同步埋设桩顶垂直及位移监测点,并采用精密测
量仪器测量沉降和位移。见图2。
3.1.2 围护桩体和坑外土体的位移监测(桩体和土
体测斜)
这是监测的重点部分,主要是了解Ⅱ级基坑内随
测Ⅱ级基坑2道内支撑的轴力,可及时了解支撑受力
及其变化情况,准确判断基坑围护支撑体系稳定情况
和安全性,以指导基坑的施工程序和方法,确保基坑施
工安全。
测点布置采用预埋钢筋应力计的方法,即混凝土
支撑施工时,在绑扎钢筋过程中同步将钢筋应力计焊
基坑开挖深度的增加,围护桩体和坑外土体在不同深
度的水平位移变化情况,从而了解围护桩体和内支撑
体系的受力状况。
接在支撑主筋上(钢支撑则直接将钢筋应力计焊在钢
结构上),并引出导线,开挖前7 d测试其初始值。每
次监测时将导线和频率接收仪连接,用来接收各个钢
筋应力计的频率。实施过程中在第1道支撑上布设
17个测点,在第2道支撑上布设16个测点。
3.1.4基坑外水位监测
测点的布置采用在支护桩和坑外土体内埋设
PVC测斜管。其中支护桩的测斜管随桩体灌注埋设
在桩体中,管长和灌注桩相当,沿围护桩体布设10个
测斜孔;土体的测斜管采用成空埋设,埋深16 in,沿基
坑外深层土体布设4个测斜孔。监测时在测斜管内使
用带有探头的测斜仪进行监测记录,由于它是假定孔
顶为不动点,故每次测量的数据为相对的,还需要通过
水位监测是通过测量I级基坑外地下水位在基坑
降水和基坑开挖过程中的变化情况,了解基坑围护结
构的止水效果,以及时发现和防止围护结构渗漏、基坑
外水土向坑内流失,是判断基坑周边环境安全性的主
同部位围护桩顶的水平位移值进行修正。测点布置见
图3
64 铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 201J(J2)
要依据之一。
实施过程中沿I级基坑外布设10个地下水位监
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析。监测采取Et报制,即检测员每天进行观
测并编制日报表,再由监测工程师分析监测
数据并在当天形成正式监测日报告。监测日
报告第二天早晨报监理单位,每周形成周报
告报建设指挥部。指挥部在认为必要时组织
进行阶段性观测总结评估(实施过程中指挥
部在Ⅱ级基坑土方完成以及地铁侧墙结构完
成后组织了2次总结评估)。
(2)监测过程中如果有监测结果超过预
, 一
先设定的的报警值,现场监测工程师要立即
向指挥部、监理方发出书面通报,以提请各单
位注意。出现严重偏离的,指挥部要立即组
织各方进行研究,根据事先编制的各种不利
情况应急预案采取相应措施,消除安全隐患。
。。
” 例如,如发现围护桩和土体测斜异常,则考虑
采取坑体周围卸载或增加内支撑数量;如发
现支撑轴力超标则采用增加临时支撑的措
施;如发现因基坑降水使路基产生异常沉降,
o O
aJSI6—5 :Js1—5
a
则立即在基坑周边的预留回灌井中进行地下
图例:・JHl JH16:为京沪高铁路基沉降及水平位移监测点
o JS1—1一JS17—5:为周边地表沉降监测点
水回灌,以阻止路基继续下沉。
图3 围护桩体和坑外土体测点布置
(3)严格执行监测人员资格审查制度,测
测孑L,II级基坑外布设6个水位监测孔。在地铁护壁
量仪器的“三检”制度(正式监测前全面检查、
的钻孔灌注桩灌注完成后,用水位监测孑L钻机成孔,孔
重要部位监测设备每天检查、一般监测设备定期检
内埋设PVC透水管,将水位管插入孔内至设计深度,
查),以及同一观测部位人员和监测设备的固定制度,
利用钢尺水位仪测试管内的水位深度。根据基坑的深
以保证监测精度。
度,确定通廊基坑周边的6个水位监测孔深为10 m,
5监测结果分析
主站房基坑周边的4个水位监测孔深为13 m,lI级基
济南西站站房基础施工的信息化监测自2009年
坑周边的6个水位监测孔深为20 m。降水完成且在
9月21日基础土方工程开始,至2010年6月11日地
土方开挖前2 d测试其初始值。
铁1号线结构施工完成监测结束,通过对各监测部位
3.2周边环境部分
实施的不间断监测的数据收集及分析,做到了实时掌
基坑周边地表沉降以及路基沉降和水平位移观
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水位最大累计变化量一40 cnl,1I级基坑外侧6个观测
后4个月左右,基坑周边地表变形基本完成,6月份以
后随着施工降水开始部分停止,部分观测点的地表已
经出现回升。
点水位最大累计变化量一9 cm,均低于报警值
(一100 ClTI),I级基坑护壁及Ⅱ级基坑维护未出现大
(2)II级基坑:这是基坑监测的重点,因此在该部
量渗水现象,证明有效降水量稳定,止水帷幕质量
可靠。
6 结论
位设置了围护桩体和坑外土体的位移(桩体和土体测
斜)以及内支撑轴力3个观测项目。监测结果显示:
第1道支撑的轴力最大累计变化量为3 135.3 kN(设
置报警值为4 679 kN),第2道支撑的轴力最大累计变
化量为2 323.7 kN(设置报警值为6 794 kN),坑外土体 部的密切配合,本工程的基础施工信息化监测顺利实
位移最大累计变化量20.34 mm(设定报警值30 mm), 施完成,整个过程监测资料连续、准确,整个深基坑施
围护桩体位移最大累计变化量20.33 mm(设定报警值 工对周边环境和基坑围护的影响确保在可控范围以
30 mm)。各观测指标变化均在允许范围之内。
同时通过监测发现,内支撑轴力最大处位于正线 出结论:对于济南西站这种大型公共建筑中较为复杂
通过施工单位(包括监测单位)、监理单位和指挥
内,从而保证了基坑和既有路基的安全。同时可以得
的深基坑施工,信息化监测非常重要和可靠。本工程
已取得的监测成果资料,验证了其基坑支护和降水方 较近的缘故,因此该区域设置了2道钢筋混凝土支撑
桥位置,这是由于该区域距离正线路基的高填预压土
用以加强;同时还观察到,自二级基坑以下5~6 m范 案的合理性,对于以后同类工程具有借鉴和参考作用。
围内(即地表下14~15 ln范围内)支护桩以及土体的
测斜变化最大,而支护方案设计在一14 m高程设置了
参考文献:
[1] 雷崇.杭州地铁彭埠站基坑计算与监测结果分析[J].铁道标准
设计,2011(5).
Ⅱ级基坑第2道内支撑(钢管支撑),以控制该区域支
护桩以及土体测斜变化的发展。观测结果和方案设计
完全吻合,证明Ⅱ级基坑的支护方案非常合理。
(3)基坑外水位监测:I级基坑外侧10个观测点
●111●1}◆●●◆ 4m" ◆ ◆●lil●一● ●il●iii◆◆
[2] 李正涛.管井井点降水在夹层地质地铁区间的应用[J].铁道标准
设计,2009(7).
[3] 琚国金,漆泰岳,刘传利.明挖地铁车站深基坑施工监测方案设计
研究『J].铁道标准设计,2008(8).
(上接第52页)
进行人员培训,如:召开座谈会,请专家与我部技术人
员进行座谈沟通,回答技术人员不明白的问题,提高他
们对科技创新工作的认识。除此之外,项目部还派出
果。根据这一成果编制的《移动式钢筋存料棚设计与
施工》获得了中铁十二局集团公司三级工法,获山西
省建设厅第12届省级工法,获铁道部2009年度部级 人员去国家级工法编制学习班参加培训等,为今后的
工法。
科技创新工作打下基础。
4 结语
3.2 重视与外单位合作进行科研课题研究
针对高速铁路路基沉降控制严格的特点,结合这
一
工程特点,项目部与北京交通大学合作,研究多线站 从济南西站的工程实践中,我们充分认识到,科技
创新源自于施工生产对施工技术需求的原动力,只有 场路基大面积堆载条件下的沉降规律;与铁道第五勘
察设计院共同试验,研究不同填料E 检测控制指标 深入解析工程特性,积极发动广大工作者为工程施工
特性对比情况,为施工提供科学指导。 开动脑筋贡献智慧,工程才能又快又好的顺利施展。
3.3 重视专家咨询及人才培养
科技创新为工程施工提供技术支持,为单位创造可观
的经济效益、良好的社会效益及和谐的环保效益,应给
予高度重视。 工作认识相对不足,针对这一情况,在项目部日常科研
参考文献:
[1] 邝健政,等.岩土注浆理论与工程实践[M].北京:科学出版
社.2001.
项目部科研力量相对薄弱,技术人员对科技创新
工作中,积极邀请公司专家及集团公司专家到项目部
指导工作。在旋切截桩机与脱泥器的专利申请,《CFG
桩复合地基土模旋切截桩现浇桩帽施工工法》与《移
动式钢筋存料棚设计与施工》的编制撰写中,项目部
得到了公司工程技术部与集团公司科技部的大力支
[2] 中华人民共和国铁道部.铁建设[2007]47号新建时速300~
350 km客运专线铁路设计暂行规定[S].北京:中国铁道出版
社.2007.
持,为专利申请与工法编制的顺利实施提供了便利
条件。
在专家到项目部指导工作时,项目部不惜时机地
[3] 文魁,吴冬梅.经济与管理研究[M].中文科技期刊数据库:经
济与管理研究,2006(1).
66
铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2011(12)
本文发布于:2023-11-22 04:39:45,感谢您对本站的认可!
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