深基坑围护结构力学变形监测技术

ｌ２　・北京测绘・　２００８年第２期　深基坑围护结构力学变形监测技术　王暖堂　（中铁十六局集团计量测试中心，北京１０００１８）　［摘要］主要介绍了北京地铁五号线和平西桥车站施工期间的力学变形监测技术，阐述了力学变形监测工　作在城市松散含水地层深基坑围护桩施工时的一些技术要求和措施，文章系统地总结了本工程中的力学变形监　测技术，为今后类似工程变形监测工作积累了宝贵的经验。　［关键词］地铁；深基坑；围４Ｐ￣ｇ；力学变形；监测技术　［中图分类号］Ｐ２５８　［文献标识码］Ａ　［文章编号］　１００７—３０００（２００８）０２＿４　随着城市地下空间的不断开发和利用，在地　内钢筋的应力应变、钢（管）支撑的轴力及周围土　铁车站、高层建筑等施工中大规模采用的是深基　体压力。监测的重点桩为ｌ０＃、７９＃、１４６＃、　坑围护结构技术，为确保施工期问对周边环境的　２２１＃四根围护桩，其中１０＃、１４６＃围护桩位于　影响和施工安全，深基坑围护桩施工中力学变形　基坑东西两侧的长边中间，７９＃、２２１＃桩位于基　监测工作是必不可少的重要内容之一。　坑两端短边中问。测点的布设为：测斜管绑扎在　１工程概况　钢筋笼外侧主钢筋上。钢筋应力计串接在钢筋笼　北京地铁五号线和平西桥站总长１５５ｍ，宽　内外两侧主钢筋上（同一高度截面）。轴力计设在　３２．２ｍ，站区属第四系覆盖层，厚度约为７０ｍ，表　斜撑和围护结构不连续处的支撑上（如转折处）。　层为人工填土，其下为第四纪全新世地层，第四　土压力盒采用布廉法（幕布法）布设。在预制钢筋　纪晚更新世冲洪积层。水文地质为：上层滞水，潜　笼时，按照设计要求在桩的迎土侧每５ｍ布置一　水，承雁水，水位标高分别３１２ｍ～３８．１　ｍ、２４．４ｍ～　个，采用棉布在钢筋笼对应位置松散包裹，并在　２６．７　ｍ和１５．６　ｍ～１７．９　ｍ。车站为双层三跨拱形　布的外表面缝制布口袋以固定土压力盒，使其膜　结构，采用明挖顺做法施工，围护结构采用间隔　片向外，在灌注桩身混凝土时，使灌注的混凝土　钻孔灌注桩，桩径为０．８ｍ，桩距为１．２ｍ，桩问在　将压力盒贴靠在桩孔内表面的土层，监测内容及　开挖时采用挂网喷射混凝土挡土，钻孔灌注桩桩　监测周期见下表，测点布置见图１。　顶距地面下２ｍ，底板下插入深度为４．５ｍ。桩顶以　表１监测内容及监测周期表　上部分放坡开挖，开挖后采用砖砌保护墙挡土。　序号　１　２　３　４　基坑开挖时采用三道水平支撑，垂直问距第一～　桩身变　桩内钢　支撑　桩侧土　第二道间距为５．４８　ｍ，第二～第三道间距为６．６３　监测项目　形　筋应力　轴力　压力　ｍ，监测支撑平面布置水平问距不大于１５ｍ。在基　应变　坑端头采用斜撑和东北风道部分采用水平支撑。　监测仪器　测斜仪　钢筋应　轴力计　土压力　变计　合　桩顶处有现浇冠梁。第一道支撑支点在冠梁上，　测点位置　如图　第二、三道支撑支点在围囹上。　测试精度　０．０２ｍｍ　０．１Ｍｐａ　＜ｌ％Ｆ．Ｓ　＜ｌ％Ｆ．Ｓ　２监测项目及测点布置　１—１５ｄ　１ｄ　１ｄ　１ｄ　１ｄ　根据基坑设计方案和有关规范要求实施监　间隔　１５—３０ｄ　２ｄ　２ｄ　２ｄ　２ｄ　测，监测的主要项目有：桩体水平方向的变形、桩　＞３０ｄ　３ｄ　３ｄ　３ｄ　３ｄ　【收稿日期］２００７—１２—２Ｏ　［ｆ乍者简介］王暖堂（１９６０一），男，高级工程师，长期从事工程测量和变形监测工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第２期　・北京测绘・　１３　图１测点布置剖面示意图　３　监测方法　３．１桩体变形　桩体变形主要监测的是水平位移，采用　ＣＸ－－０１测斜仪测量，测斜管选用ｑｂ７０的ＰＶＣ　管，在钢筋笼绑扎过程中，将测斜管绑扎于主筋　上，位于基坑外侧，成桩后进行变形观测。　３．２钢筋计　桩内钢筋的应力应变选取的桩与桩身变形　观测所选取的桩位相同钢筋计选用　２８钢弦式　测力计，在钢筋笼绑扎过程中，按照设计要求（如　图１）每５ｍ选取截面将桩身主筋截断，与钢筋应　力计串联焊接到主筋上，每个截面布置两只（内、　外对称）钢筋应力计，采用Ｖｗ一１振弦频率仪进　行观测。　３－３轴力计　支撑轴力测点设置在支撑的端点，在支撑钢　管端头焊接轴力计支架，将轴力计按规定固定在　支架上。选取的支撑断面根据设计要求确定，具　体位置在施工过程中可进行微调，采用ｖｗ一１　振弦频率仪进行观测。　３．４侧土压力　采用土压力盒监测基坑开挖过程中周边土　压的变化情况，选在桩身变形监测的桩上。在预　制钢筋笼时，按照设计要求在桩的外侧（迎土侧）　每５ｍ布置一个土压力盒（０．４Ｍｐａ），采用布廉法　（幕布法）布设。用棉布将钢筋笼对应位置松散包　裹，并在布的外表面缝制口袋以固定土压力盒，　使其膜片向外，在灌注混凝土时，将土压力盒贴　靠于桩孔外表面的土层上，采用Ｖｗ～１振弦频　率仪进行观测。　４监测实例分析　４．１监测程序　从基坑开挖至底板浇筑完毕每天监测一次，　底板浇筑完每隔２～３天一次。根据实际施工的　工序，底板浇筑后，拆卸第三道支撑。此时边墙二　衬未浇筑，第一、二道钢支撑受力变化略有波动。　考虑基坑施工的安全，每天监测一次，顶板施工　浇筑完毕后，每隔２～３天监测一次，持续观测两　周以上，各监测项目（钢筋应力、侧土压力、支撑　轴力、桩体变形）趋于稳定后（变化在一定值范围　内缓变波动），监测工作结束。　４．２　监测结果　桩体变形、钢筋应力、土压力、支撑轴力的最　大值均未超过设计的预警值，其桩体变形、钢筋　应力、土压力、支撑轴力的最大值分析对比如下：　４．２．１围护桩桩体深层位移最大值见下表，位移　时程曲线如图２、３、４所示。　表２围护桩深层位移最大值表　最大位　最大速率　ｆ桩号　移值　深度（ｆｍⅡｌ１　ｍ）　（ｍｍ／ｄ）　最大位移时间　ｌ０＃　１０．４２　８　０．０５　０４年ｌ２月１８日　７９＃　２０．８９　６　０．１４　０５年０５月２１日　１４６＃　１４．５６　７　０．０７　０４年ｌ２月１８日　—◆＿ｏ４年６月１２日　—蛩＿０４年７月１７日　—－　０４年８月２９日　—一ｏ４年９月２５日　—　ｏ４年１Ｏ月９日　＋０４年１１月２０日　—一ｏ４年ｌ２月１８日　一ｏ４年１２月２５日　图２　鬻一２日　１】日　１２日　日　日　６日　２日　９日　１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　１１　１２　１３　１４　图３　言邑渗　他ｍ　８　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｈ他　８　６　４　２　Ｏ　・北京测绘・　２００８年第２期　冒　基　ｌ４６＃闱护桩深层位移时程曲线　趟　图４　４．２．２　围护桩钢筋受力最大值见下表，钢筋受　力时程曲线如图５、６所示。　表３围护桩深层钢筋受力最大值表　桩号　最大受　深度（ｍ）　最大速率　最大位移时间　力值（ｆ）　ｄ）　１０＃　－３．９６　８　０．０３　０５年０１月０１日　７９＃　３．６９　１８　０．０２　０５年０６月２５日　３　３　１０＃围护桩深层钢筋受力时程曲线　２　＋Ｇ１　３ｍ　ｌ　＋Ｇ２　３ｍ　０　＋Ｇ３　８ｍ　１　—＊一Ｇ４　８ｍ　－２　＋Ｇ５　１３ｍ　－３　＋Ｇ６　１３ｍ　４　＋Ｇ８　１８ｍ　－５　图５　７９＃围护桩深层钢筋受力Ｈ　程曲线　４　３　２　＋Ｇ１　３ｍ　１　—－－一Ｇ３　８ｍ　０　＋Ｇ５　１３ｍ　÷÷一Ｇ７　ｌ８ｍ　１　—２　３　图６　４．２．３　围护桩深层土压力最大值见下表，土压　力时程曲线如图５—１、图５—２所示。　表４围护桩深层侧土最大值表　最大受　最大速率　桩号　力值　深度（（ＫＰａ）　ｍ）　（ＫＰ￣ｄ）　最大受力时间　１０＃　１５９．０８　８　３．００　０４年１０月０９日　１４６＃　５９．５１　４　１．８０　ｏ４年０７月１７日　言　邕　ｌ０＃围护桩深层侧土受力时程曲线　似　Ｔ１　３ｍ　Ｔ２　８ｍ　Ｔ３　１３ｍ　Ｔ４　１８ｍ　图７　＋Ｔ１　３ｍ　＋Ｔ２　８ｍ　＋Ｔ３　１３ｍ　—÷÷一Ｔ４　１８ｍ　图８　４．２．４　钢支撑受力最大值见下表，时程曲线如图　６—１、图６—２、图６—３、图６—４所示。　表５钢支撑受力最大值表　支撑　测点　最大　最大　最大　部位　受力（ｔ）　速率（　ｄ）　受力时间　０４年０７月　Ｎ．５　２９＿５９　０＿３５　１１日　第二道　０４年ｌ０月　Ｎ．６　４０．８６　０＿３６　支撑　０４日　０４年１１月　Ｎ．８　３９．９５　０ｌ４１　１２日　第二道钢支撑（Ｎ　５）受力时程曲线　图９　第二道支撑（Ｎ．６）受力时程曲线　图１０　第二道钢支撑（Ｎ．８）受力时程曲线　图１ｌ　５结束语　该基坑在整个开挖到底板施工建筑和钢　支撑拆除前，除个别测点的围护桩桩体变形　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年第２期　・北京测绘・　参考文献　『１］王义等．超深基坑信息化施工实例分析　岩土力学，　２００４，２５（１０）：１６４７－１６５０　『２］张成、贺跃光．基坑信息化施工中的工程监测技术　测绘工程　２０００　９ｆ４１：４３—４５　达到预警值外，其余监测项目（围护桩的钢　筋应力、围护桩的深层桩体变形、基坑的侧　土压力和钢支撑的支撑轴力）的监测值均未　达到预警值。说明基坑施工是安全的，施工　方法是可行的。但在施工工序过程中，未及　时支护致使个别测点的值偏大，反映施工做　得不是很理想，这一认识值得以后类似工程　吸取。　『３］曹国金等．信息化施工技术在地下工程中的应用　岩　土力学，２００２　（６）：７９５—７９９　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｘｔｅｒｉｏｒ。・－　ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｄｅｅｐ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｄｉｔｃｈ　ＷＡＮＧ　Ｎｕａｎ——ｔａｎｇ　Ｔｈｅ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｔｅｓｔｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　１６ｔｈ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，１０００１８　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｈａｔ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　５ｔｈ　ｌｉｎｅ　ｓｕｂｗａｙ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　Ｈｅｐｉｎｇｘｉ　ｂｒｉｄｇｅ　ｓｔａｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｅｓｔｓ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｈｅｎ　ｙｏｕ　ｕｎｄｅｒｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅｓｅ　ｗｏｒｋｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｒｉｏｒ——ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｉｔｃｈ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｑｕｉｆｅｒ　ｗａｔｅｒ—ｂｅａｒｉｎｇ　ｓｔｒａｔｕｍ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ａｌｌ　ｔｈｅｓｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｐｒｅｃｉｏｕｓ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｕｂｗａｙ；Ｄｅｅｐ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｄｉｔｃｈ；Ｆｅｎｄｅｒ　Ｐｏｓｔ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　（上接第８页）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｍｕｌｔｉｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｃｒｅａｔｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　ＤＥＭ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤｉｒｅｃｔＸ　ＷＡＮＧ　Ｋｅ—ｋｅ　．ＺＨＡＮＧ　Ｌｉ－ｃｈａｏ　ＰＡＮ　Ｚｈｅｎ２，ＷＡＮＧ　Ｑｉｎｇ－ｓｈａｎ１，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｉ－ｑｕａｎ　１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｎａｎ，４５００５２；　２．Ｆｉｒｓｔ　ｔｈｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　Ｈｉｇｈ＆Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｚｏｎｅ　ｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｌ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｌ　Ｈｅｎａｒ￣４５０００１　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｔｏ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｒｅａｔｅ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｆｏｒ　ＤＥＭ　ｂａｓｉｎｇ　ｏｎ　ＤｉｒｅｅｔＸ　ａｎｄ　ＬＯＤ．Ｔｈｉｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｑｕａｄｔｒｅｅｓ　ｔｏ　ｓａｖｅ　ＤＥＭ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｕｓｅｓ　ＬＯＤ　ｔｏ　ｓｉｍｐｌｉｆｙ　ｔｈｅ　ｔｒｉａｎｇｌｅｓ　ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ　ａｎｄ　ｃｒｅａｔｅ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ　ｆｏｒ　ＤＥＭ．Ｔｈｉｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｎ　ｓｉｍｐｌｉｆｙ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｄａｔａ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ａｎｄ　ｉｔ　ｄｅｌｅｔｅｓ　ａｎｄ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｄｕｎｄａｎｔ　ｔｒｉａｎｇｌｅｓ　ｂａｓｉｎｇ　ｏｎ　ｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄ　ｏｆ　ｒｅａｌｉｔｙ．　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｓｈｏｗｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｃｒｅｅｎ　ｃｒｅａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｎ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｉｎ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　Ｄｅｔａｉｌ；Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌ；Ｑｕａｄｔｒｅｅｓ；Ｃｒｅａｔｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ；Ｒｅａｌ　Ｔ；ｍＰ