某鐵路明挖隧道基坑監(jiān)測優(yōu)化分析
2015-06-11
1 工程概述
某新建客運(yùn)專線鐵路站前工程DK798+360~DK798+750段為敞開明挖四線隧道基坑，隧道基坑寬度約為32.0m，開挖深度為4.00m～8.50m，兩側(cè)邊坡根據(jù)地質(zhì)不同按1：1.00~1：1.50進(jìn)行放坡開挖，基坑邊坡采用φ22@1500*1500 mm土釘+100mm厚C20噴射砼護(hù)面作為臨時支護(hù)形式；其中DK798+360~DK798+700開挖深度范圍土層主要為泥質(zhì)粉砂巖，邊坡按1：1.00設(shè)計(jì)；里程段DK798+700~DK798+750開挖深度范圍內(nèi)主要為粉質(zhì)粘土，邊坡按1：1.50設(shè)計(jì)。平時少雨季節(jié)時，該段隧道基坑地下水位一般在地表以下8m～9m，地下水位基本處于基底以下。
本明挖隧道設(shè)計(jì)為二級基坑，設(shè)計(jì)圖紙按線路20 m設(shè)置1個監(jiān)測斷面，分別對基坑周圍地表沉降、邊坡坡頂水平位移、土釘軸力和基坑周圍地下水位等進(jìn)行監(jiān)測，以確?；拥陌踩煽?。（隧道監(jiān)測橫斷面見圖1-1所示）
2 設(shè)計(jì)監(jiān)測項(xiàng)目
2.1 隧道基坑周圍地表沉降
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，隧道基坑周圍兩側(cè)地表各布設(shè)4個觀測點(diǎn)，距基坑邊線分別為2m、6m、12m、20m，其中，坡頂觀測點(diǎn)為水準(zhǔn)觀測點(diǎn)和水平位移觀測點(diǎn)兼用點(diǎn)。監(jiān)測斷面間距為20m，可根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)整。隧道基坑周圍地面沉降變形要求不大于40mm，因此，水準(zhǔn)網(wǎng)的觀測需按國家二等水準(zhǔn)施測，每個測點(diǎn)的測站高差中誤差不大于0.5毫米?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)要求，隧道周圍地表沉降觀測采用Leica-DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀（精度為0.7mm，加測微器0.3mm）配合0.5cm分劃銦鋼標(biāo)尺測設(shè)觀測點(diǎn)頂部高程的變化量來實(shí)現(xiàn)。
2.2 隧道基坑邊坡坡頂水平位移
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，隧道基坑邊坡坡頂水平位移設(shè)計(jì)控制值不大于30mm。因此，平面網(wǎng)的觀測需按監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)中誤差為1.5mm。監(jiān)測斷面間距為20m，可根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)整?；谏鲜鲈O(shè)計(jì)要求，邊坡坡頂水平位移觀測設(shè)備采用Leica-TCR1201+R400（精度為“1″，1.0+1.5ppm”）進(jìn)行極坐標(biāo)法水平位移外業(yè)觀測，其水平角、邊長觀測測回?cái)?shù)一般不低于兩測回。
2.3 土釘軸力
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，基坑兩側(cè)邊坡中土釘軸力的測試位置分別為距土釘外端1m處和2/3L處。監(jiān)測斷面間距為20m，可根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)整。土釘軸力的監(jiān)測通過在土釘中按設(shè)計(jì)位置埋設(shè)錨桿測力計(jì)來實(shí)現(xiàn)，并通過高性能弦式頻率讀數(shù)儀測設(shè)支撐軸力計(jì)的變化量來推斷土釘?shù)恼w受力變化。
2.4 隧道基坑周圍地下水位
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在隧道兩側(cè)的土體中距基坑邊線至少2m處各埋設(shè)一水位測試孔，地下水位監(jiān)測管埋設(shè)深度不小于基坑開挖深度+0.5m。監(jiān)測斷面間距為20m，可根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)整。
3 監(jiān)測結(jié)果分析
DK798+360~DK798+700開挖深度范圍土層主要為泥質(zhì)粉砂巖，而DK798+700~DK798+750開挖深度范圍內(nèi)土層主要為粉質(zhì)粘土，為DK798+360~DK798+750范圍內(nèi)的土層突變區(qū)域。按設(shè)計(jì)要求布設(shè)監(jiān)測斷面，監(jiān)測斷面較多，因此監(jiān)測結(jié)果分析時主要根據(jù)土層分布情況取2010年4月~2011年2月期間基坑典型監(jiān)測斷面進(jìn)行分析。
3.1 隧道基坑周圍地表沉降觀測結(jié)果分析
由于隧道基坑周圍地表沉降觀測點(diǎn)數(shù)量過多，僅對基坑兩側(cè)坡頂觀測點(diǎn)的沉降觀測結(jié)果進(jìn)行分析。
3.1.1 隧道基坑DK798+360~DK798 +750左側(cè)7個月內(nèi)的累計(jì)沉降值為-0.80mm～6.38mm（未超過設(shè)計(jì)限值40mm），目前，沉降速率為0.01mm/d～0.03mm/d。
3.1.2 隧道基坑DK798+360~DK798+ 685右側(cè)（巖質(zhì)邊坡）7個月內(nèi)的累計(jì)沉降值為-2.36mm～9.29mm。 DK798+725 ~DK798+745右側(cè)（土質(zhì)邊坡），由于2010年5月7日凌晨暴雨導(dǎo)致邊坡發(fā)生滑坡，目前的累計(jì)沉降值高達(dá)306.33mm～677.68mm（DK798+745-D5點(diǎn)）（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計(jì)限值40mm），目前，沉降趨勢已經(jīng)穩(wěn)定，沉降速率為0.01mm/d，如圖3-1。
3.2 隧道基坑邊坡坡頂水平位移觀測結(jié)果分析
3.2.1 隧道基坑DK798+360~DK798+ 750左側(cè)邊坡坡頂觀測點(diǎn)6個月內(nèi)沿基坑邊線法線方向的累計(jì)位移值為7.92mm（向基坑內(nèi)）～15.97mm（向基坑內(nèi)）。
3.2.2 隧道基坑DK798+360~DK798+ 705右側(cè)（巖質(zhì)邊坡）邊坡坡頂觀測點(diǎn)6個月內(nèi)沿基坑邊線法線方向的累計(jì)位移值為7.88mm～15.70mm。而DK798+725~ DK798 +745右側(cè)（土質(zhì)邊坡），由于2010年5月7日凌晨暴雨導(dǎo)致邊坡發(fā)生滑坡，其位移累計(jì)值為137.62mm～178.48mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計(jì)限值30mm，目前已趨于穩(wěn)定，如圖3-2。
3.3 土釘軸力觀測結(jié)果分析
DK798+680和DK798+700兩個土釘軸力監(jiān)測斷面的土層條件均為泥質(zhì)粉砂巖。
3.3.1 6個月內(nèi)，監(jiān)測斷面DK798+680的土釘軸力累計(jì)變化量為-2.56KN（受壓）~11.75KN（受拉），目前已趨于穩(wěn)定，如圖3-3。
3.3.2 6個月內(nèi)，監(jiān)測斷面DK798+700的土釘軸力累計(jì)變化量為-18.26KN（受壓）~9.02KN（受拉）目前已趨于穩(wěn)定，如圖3-4。
因此，兩個斷面的土釘軸力非常小，也即泥質(zhì)粉砂巖段邊坡是很穩(wěn)定的。
3.4 隧道周圍地下水位觀測
3.4.1 DK798+360和DK798+380兩個監(jiān)測斷面的地下水位監(jiān)測結(jié)果表明： ZW798+360、YW798+360、ZW798+380、YW798+380水位管內(nèi)均無水。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告可知，DK798+360~DK798+380范圍內(nèi)的地下水位標(biāo)高約為+3.10m，低于基坑坑底標(biāo)高（約為+7.275m），與監(jiān)測結(jié)果一致。
3.4.2 DK798+720和DK798+740兩個監(jiān)測斷面上的地下水位監(jiān)測結(jié)果表明：最大地下水位下降值為2.967m（YW798+740），并于6月中旬趨于穩(wěn)定。兩個監(jiān)測斷面地下水位累計(jì)變化量～時間曲線見圖3-5。
4 結(jié)論
4.1 由于DK798+360~DK798+700開挖深度范圍內(nèi)的土層主要為泥質(zhì)粉砂巖，同時，結(jié)合上述監(jiān)測結(jié)果可知，各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)都比較穩(wěn)定，盡管是暴雨季節(jié)（5月7日～5月12日），均未超出設(shè)計(jì)警戒值，因此，DK798+360~DK798+700范圍內(nèi)監(jiān)測斷面設(shè)計(jì)間距為20m可以進(jìn)行優(yōu)化（建議值為50m）。而且，由于地下水位本來就低于基坑地表標(biāo)高，因此，無需布設(shè)地下水位監(jiān)測孔，在雨水季節(jié)只需做好地表水排水措施即可。
4.2 里程段DK798+700~DK798+750開挖深度范圍內(nèi)主要為粉質(zhì)粘土，為DK798+360~DK798+750范圍內(nèi)的土層突變區(qū)域，同時，結(jié)合上述監(jiān)測結(jié)果可知，應(yīng)為重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域，因此，該區(qū)域內(nèi)應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)測。
