摘 要: 针对北京地铁 5 号线北土城站深基坑的地质情况和施工要求, 介绍了车站深基坑监控量测方案, 并对基坑围护结构水平位移和邻近建筑物沉降监测数据进行了分析整理, 还对该次工程实践归纳了几点认识。
关键词: 深基坑; 围护结构; 监控量测
1 工程概况
北京地铁 5 号线北土城东路站位于惠新西街与北土城东路交叉口处, 也是与地铁 10 号线的换乘车站。5 号线车站有效站台中心里程为 k15+500.2; 车站起点里程k15+401.1,终点里程 k15+601.3, 总长 200.2 m。车站顶覆土厚度为 4.1 m。南端与 10 号线交叉处宽36.9 m, 北端宽 24.7 m,车站总建筑面积 16 972 m2。车站主体结构及外轮廓均位于惠新西街道路下方, 水平方向距临街建筑较远, 但东北侧 1 号出入口临近交通部科技信息研究所, 西北侧出入口紧邻中国航空信息中心; 车站西南、东南 2 部分主体结构外轮廓及出入口位于太阳宫路附近的一片平房区及土城遗址公园内, 沿街主要为机关单位和一些小型商店、住宅建筑。
2 工程环境
2. 1 地质条件
拟建场地地形基本平坦, 流经场区的主要河流为南侧的小月河。勘探区地貌为冲积平原, 土层的第四纪地层组成如下:
(1) 人工填土层(qml)。WWW.11665.cOM粉土素填土①层、杂填土①1 层, γ=1.820 kn/m, 厚度为 5.3～9.0 m。
(2)第四纪全新世冲洪积层(q4al+pl)。粉土③层、粉质黏土③1、黏土③2 层、γ=20 kn/m , c=29 kpa, ф=24°,厚度为 0～2.5 m; 粉质黏土④层、黏土④1 层、粉土④2 层 , γ=20.6 kn/m, c=35 kpa, ф=24°厚 度 为 1.80～7.10 m。
(3)第四纪晚更新世冲洪积层(q3al+pl)。粉细砂⑤2层、粉质黏土⑥层、黏土⑥层、粉土⑥层, 粉细砂⑦2层、粉质黏土⑦4 层。
2. 2 水文条件
场区地下水自上而下分层为:
(1)上层滞水。主要赋存于人工填土底部, 含水层主要为粉土③层, 局部为粉土填土①层底部, 水位标高为 36.00～38.94 m( 水位埋深为 4.00～6.80 m); 主要为接受大气降水和绿地灌溉水垂直渗透补给和管沟渗透补给。
(2)潜水。含水层为粉土④2 层, 水位标高为 32.54～33.45 m(水位埋深为 9.52～10.50 m); 含水层为粉细砂④2 层, 地下水径流方向为自西向东, 与地铁 5 号线方向近于直交, 地下水对钢筋混凝土中的钢筋和钢结构具有弱腐蚀性。
(3) 承压水。含水层为粉土⑥2 层及粉细砂⑦2层, 该层水的承压性较小, 水位标高为 20.84～22.30 m(水位埋深为 21.50～22.40 m)。
拟建车站主体结构底板埋深约 18.4m, 地基持力层主要为粉质黏土④层、黏土④层、粉土④层, 车站主体主要处于上层滞水、潜水层, 结构底板未进入承压水层。
根据地质勘察资料显示, 该场区所在地地震基本烈度为八度。
3 深基坑支护概况
鉴于该工程地质及水文条件, 以及车站主体结构的基坑深为 18.9 m, 因此, 结构基础大部分采用ф900@1 500 mm 钻孔灌注桩加 2 排预应力锚索; 基坑南端用钻孔灌注桩加 ф609 mm 钢管斜撑; 桩间土经人工整修后, 在层面上设置钢筋网 ф6@200 mm, 随后进行湿喷作业。基坑降水采用大口井, 并沿基坑周围布置, 降水深度宜控制在基坑底以下 1 m。为防止邻近车站南侧的小月河向基坑内渗流, 基坑南侧的支护桩外设置 1 排ф600@400mm旋喷桩作为止水帷幕。
4 施工监控量测
4. 1 车站监控量测项目
车站监测主要项目包括: 基坑围护结构顶部水平位移和沉降, 地表沉降, 邻近建筑物(东北出入口附近的永 6 和永 9 两栋交通部科技信息研究所办公楼, 西北出入口紧邻航天部第六二八研究所的 3 栋永 8、永11 和永 8 彼此相连的办公楼以及三号风亭附近的新港海鲜大酒楼)沉降、倾斜和裂缝, 地下管线沉降等[1]。下面主要对基坑围护结构水平位移和邻近建筑物沉降做监测和分析。基坑监测点和周围建筑物的变形监测布置见图 1。
4. 2 监测结果及分析
(1)基坑围护结构水平位移
基坑围护结构水平位移监测采用 ?60 mmpvc测斜管。沿基坑周边布设 8 个测斜孔, 测斜管与围护墙体同深。测斜管预先固定在围护桩的钢筋笼上, 并随着钢筋笼浇注在混凝土中。测斜管布置于墙体中间且靠近基坑内侧方向。测试仪器采用伺服加速度计式基坑测斜仪[2]。下面以基坑西侧 qx3 测斜孔为例就其监测结果进行分析。见图 2、图 3。
根据图2 可知, 基坑围护桩的变形曲线形态大体呈弓型, 其顶点通常位于土方开挖面以上 1.0～2.0 m范围内, 并随开挖深度的增加, 最大水平位移点随之下移。出现这种现象的原因, 是由于锚索的设置。一般在开挖到一道锚索的底标高后才能安装该道锚索, 在这一过程中, 该锚索的拉力大部分将由上一道锚索及其以下被动土压力承担, 到该道锚索真正发挥作用时, 基坑围护桩已产生较大的拱出变形。由于围护桩刚度较大, 对锚索进一步施加预应力, 已难以改变基坑围护桩的水平变形方向, 在后续的基坑开挖工序下, 围护结构进一步朝基坑内方向变形。
根据图 3 可知, 基坑采用分层开挖时, 围护桩水平位移随着每一层土体的开挖, 呈现出阶段性的“加速变形- 减慢变形”的规律。底板施工完成后, 围护桩水平位移逐渐趋于稳定。
(2)建筑物沉降
用 dsz- 2 型精密水准仪, 按国家二等水准技术要求对建筑物沉降监测点施测。在基坑施工影响范围内的 4 个建筑物上共布置了 22 个测点。建筑物沉降总的特征是: 附属结构如台阶等沉降大于相应位置的结构主体的沉降; 结构主体靠近基坑一侧的沉降值大于远离基坑一侧的沉降值。
5 结语
通过北土城地铁车站的施工实践, 可以得出以下几点认识:
(1) 与其他基坑支护方式相比较而言, 预应力锚索对施工开挖的干扰少, 在适用的地质条件下, 可以保证基坑开挖的稳定性; 但也有施工操作复杂, 应力施加不及时, 以及无法回收钢绞线后制造了建筑垃圾等缺点。
(2) 对比基坑内降水, 基坑外井点降水可减小施工干扰, 也能取到较好的降水效果, 但是会引起地表较大面积的固结沉降, 对基坑外的环境影响较大。
(3)监控量测是保证深基坑施工安全的关键。监测数据要准确, 监测结果必须及时反馈相关信息, 为施工决策提供依据。
(4)底板施工完成后, 基坑测斜曲线已趋于稳定。原因是底板将两侧的围护结构联成一个整体, 有效地抵抗了基坑两侧土体的侧压。底板完成后, 车站周边环境受施工影响较小, 基本不变化。
参考文献:
[1] 中国建筑科学研究院. jgj120- 99 建筑基坑支护技术规程[s]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1999.
[2] 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.
