隧道施工监控量测方案.doc

第19章监控量测与信息化施工
施工工况动态分析
施工工况动态分析,其主要目的,是在施工之前了解车站明挖深基坑与暗挖隧道施工过程中所可能产生地层变位和应力的影响,明确这种影响的大小量级和范围,明确危险可能发生的部位、方式及应采取的施工对策,同时为现场监控量测提供管理基准和依据。
东单站明挖基坑围护结构内力及位移计算
1、工程概况
东单站所处地形基本平坦,现地表为沥青混凝土路面,自上而下分布有人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层。地下水主要为上层滞水、潜水和承压水。车站主体、风道底板结构位于潜水层范围内,潜水对底板结构施工有一定影响。车站两端采用明挖法施工,围护结构采用钻孔桩。
2、计算模型及计算参数
根据上述地质条件及施工情况,共分4步计算模拟施工开挖,计算模型如图19-1所示。基坑开挖范围内共有4层地层,各地层计算参数如表19-1所示。

图19-1 计算模型
各土层计算参数表19-1
土层号
厚度
(m)
重度
(kN/m3)
粘聚力
(kPa)
内摩擦角
(度)
锚固体与土
摩阻力(kPa)
1





2





3





4
6




3、基坑围护桩内力及变形计算结果分析
(1)第一步施工
第一步施工只开挖第一层土,计算得到了土压力、桩的弯矩、剪力和位移,结果如图19-2所示。图中蓝线(或蓝色数字)表示采用弹性法计算的结果,红线(或红色数字)表示采用经典法计算的结果。
图19-2 第一步开挖后的计算结果
(2)第二步施工
第二步施工施做第一道横撑同时开挖下一层土,计算得到了土压力、桩的弯矩、剪力和位移结,果如图19-3所示。图中表示的意义与上同。
图19-3 第二步施工后的计算结果
(3)第三步施工
第三步施工施做第二道横撑,同时开挖下一层土,计算得到了土压力、桩的弯矩、剪力和位移,结果如图19-4所示。图中表示的意义与上同。
图19-4 第二步施工后的计算结果
(4)第四步施工
第四步施工施做第三道横撑,同时开挖下一层土,计算得到了土压力、桩的弯矩、剪力和位移结,果如图19-5所示。并绘出了剪力和弯矩的包络图图19-6所示。图中表示的意义与上同。
图19-5 第二步施工后的计算结果
图19-6 桩的内力包络图
(5)第五步施工
向上依次修筑各层楼板、拆支撑的施工步序进行,施工步序见图19-7。经分析计算,支护桩的最大内力和最大变型出现在基坑的回筑阶段,即修筑底板后,拆除底板以上、中楼板以下的临时支撑时。
包络图
深度(m) 深度(m) 深度(m)
水平位移(mm) 弯矩(kN*m) 剪力(Km)
Max:15 -~ -~
采用同济大学的启明星软件进行计算,桩的最大内力和最大变型如图所示。
图19-7第五步施工桩的内力包络图
(6)计算要点
①围护桩体总的变形趋势为向基坑内移动,桩体最大水平变位发生在基坑的回筑阶段,即修筑底板后,拆除地板以上中板以下的临时支撑时。施工第三阶段围护桩结构的顶部,数值为9mm,小于其安全控制值(安全控制值≤ ,H为基坑开挖深度),基坑围护结构体系满足施工要求。
②围护结构背后地表沉降的最大影响范围约为15~20m(约1H左右),地表的最大沉降约为25mm,基本在控制值范围内,地表沉降曲线呈典型的正态分布,距基坑边0~4m范围,为沉降主要区段,这部分沉降占总沉降量的70~80% ,距基坑边4m~20m,为次沉降分布区段,这一区段沉降很小,地铁东单站邻近地下管线、地面建筑等构筑物基本分布在这一区段内甚至离基坑更远,因而基坑施工对这些构筑物的影响很小。
③基坑第三步施工阶段,桩体变形曲线呈近似梯形分布,桩底位移10mm,桩顶位移20mm,说明桩体在强度和刚度足够的情况下,由于入土深度原因,桩底稍有走动,底板应及时施做。
④随着基坑的开挖,桩后土体塑性区不断下移,最大塑性区出现在基坑深度10~12m处,即基坑的下层支撑施作处。因此,及时施作下层支撑对控制围护结构变形有重要意义。
基坑围护结构稳定性、底部抗隆起计算
明挖支护型式为多支点桩结构,采用同济大学“启明星”软件进行内力变型及稳定计算、北京大学“SAP84”软件进行内力校核。即采用弹性支点杆系有限元法计算,被动土压力按弹性地基梁考虑,其水平抗力系数分别采用m法(启明星软件)、K法(SAP84软件)。
1、整体稳定性验算(见图19-