【摘 要】上海衡山路 12^#地塊的基坑工程緊鄰運(yùn)行中的地鐵車站結(jié)構(gòu)，施工對變形控制要求極高。由此，通過應(yīng)用基坑變形實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)新技術(shù)，解決了緊鄰地鐵車站結(jié)構(gòu)的深基坑施工要求的苛刻變形控制難題，該技術(shù)先進(jìn)可靠并經(jīng)濟(jì)安全，具有推廣和使用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】深基坑工程 地鐵結(jié)構(gòu) 基坑變形控制 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

 

      衡山路12^#地塊賓館項(xiàng)目位于上海市徐匯區(qū)衡山路 12號，屬于上海市衡山路—復(fù)興路風(fēng)貌保護(hù)區(qū)核心地段。本項(xiàng)目建筑總高度為 23.95 m，地上 5 層，地下 3 層；總建筑面積為 53 193 m²，地上建筑面積為 27 756 m²，地下建筑面積為25 437 m²�；�坑貼近軌交 1 號線衡山路車站，對變形控制十分嚴(yán)格。

      本工程基坑工程總體分兩區(qū)順做施工，以衡山路車站側(cè)地下室外墻以左約 19 m位置為分界，分界線以左為Ⅰ區(qū)基坑，分界線以右為Ⅱ區(qū)基坑。分區(qū)交界處臨時(shí)隔斷采用厚800 mm的地下連續(xù)墻（圖 1）。

      本工程土方開挖分為Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)兩部分進(jìn)行施工，先施工Ⅰ區(qū)再施工Ⅱ區(qū)。具體施工方法如下：

      （1）Ⅰ區(qū)在垂直方向分為 4 層進(jìn)行開挖。第一層挖土方向由西向東至分隔地下連續(xù)墻；第二、第三層挖土均采用分塊開挖（支撐、墊層分塊隨即形成）的方式，墊層、底板施工緊隨挖土進(jìn)行；第四層挖土為地下通道區(qū)域土方開挖。

      （2）Ⅱ區(qū)在垂直向分 5 層進(jìn)行開挖。第一層由中間向兩側(cè)開挖；第二、第三、第四層均為兩側(cè)向中間開挖，墊層、底板施工緊隨挖土進(jìn)行；第五層土為地下通道區(qū)域土方開挖。本工程基坑為地下 3 層，土方開挖深度為 11.45 m。

      本工程Ⅰ區(qū)基坑豎向設(shè)置 2 道鋼筋混凝土水平支撐，工程隧道上方設(shè)置 1 道 φ609 mm的鋼管支撐，地下通道處設(shè)置 1 道型鋼支撐。Ⅱ區(qū)基坑豎向設(shè)置 4 道支撐，其中第一道為鋼筋混凝土支撐，第二、三、四道為 φ609 mm的鋼管支撐，具體支撐布置見表 1、圖 2、圖 3 示意。

      由于本工程基坑緊鄰軌交 1 號線，故對基坑變形控制的要求極為嚴(yán)格，鋼支撐系統(tǒng)擬設(shè)計(jì)采用實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，以始終保持軸力在設(shè)計(jì)值和控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，來保證軌交運(yùn)營的安全。

 

      根據(jù)有關(guān)部門的要求，在Ⅱ區(qū)基坑開挖期間，連續(xù)墻的水平位移變形應(yīng)≤20 mm，軌交 1 號線衡山路地鐵結(jié)構(gòu)平面位移變形值要小于 10 mm，如果超標(biāo)，則無條件注漿加固。其設(shè)計(jì)軸力及加載要求如    下：

      （1）設(shè)計(jì)軸力

      ① 部位: 第二、第三、第四道鋼支撐（包括邊上角撐）；

      ② 數(shù)量：14（第二道）+22（第二道）+22（第三道）=58 根。

      （2）加載要求

      ① 加載力：第二道鋼支撐軸力補(bǔ)償值為 1 500 kN；第三道鋼支撐軸力補(bǔ)償值為 2 000 kN；第三道鋼支撐軸力補(bǔ)償值為 2 100 kN；角撐處鋼支撐軸力補(bǔ)償值為 500 kN；

      ② 加載方式：多級逐級加載（分 3 次逐級加載）。

      （1）現(xiàn)場設(shè)備安裝調(diào)試

      本工程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于基坑的第二、三、四道鋼支撐上，平面布置見圖 4、圖 5；豎向布置見圖 6。

      （2）監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試

      圖 7 為衡山路 12^#地塊基坑工程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試完后監(jiān)控系統(tǒng)主畫面。圖 8 為衡山路 12^#地塊基坑工程實(shí)時(shí)監(jiān)控成果表。圖 9 為衡山路 12^#地塊基坑工程實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線圖。

      （1）地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測點(diǎn)平面布置

基坑距離軌交 1 號線車站結(jié)構(gòu)邊線 10.05 m，其沿線共設(shè)置了 20 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)軸向間隔 5 m。

      （2）地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測結(jié)果

      根據(jù) 2011 年 5 月 14 日和 15 日兩天的最大變形值監(jiān)測結(jié)果：最大變形值在 CX8 和 CX11 點(diǎn)處，累計(jì)最大變形值為4.7 mm（圖 10）。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于有關(guān)部門要求的地下連續(xù)墻水平變形≤2 cm、地鐵結(jié)構(gòu)位移變形≤10 mm的變形控制要求。由此可見，本工程深基坑鋼支撐軸力實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，有效地控制了基坑位移變形，確保了地鐵結(jié)構(gòu)的使用安全。

      自 2010 年 12 月 25 日～2011 年 5 月 25 日，我們研制的深基坑鋼支撐軸力實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在上海衡山路 12^#地塊深基坑工程中應(yīng)用并獲得成功。對深基坑施工的變形控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了動態(tài)、24 h 不間斷地監(jiān)測與控制，完全避免了因鋼支撐軸力衰減以及其它因素引起的地下連續(xù)墻的位移變形，從而有效控制了地下軌交結(jié)構(gòu)的位移變形，確保了地下軌交運(yùn)營的安全。

 

[1] 劉建航,侯學(xué)淵. 基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[2] 劉國彬,黃院雄,侯學(xué)淵.基坑工程下已運(yùn)行地鐵區(qū)間隧道上抬變形的控制研究與實(shí)踐[J].巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001,20(2):202- 207.

[3] 黃效國.一種高精度大慣性液壓伺服控制系統(tǒng)及其控制方法[J].液壓與氣動,2003（8）：37- 38.

[4] 吳今陪, 肖健華.智能故障診斷與專家系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,1997:1- 2.

[5] 陳鴻蔚,張桂香. 基于 CAN 總線的液壓伺服控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)[J].機(jī)電工程技術(shù),2005,34(1):70- 73.

[6] 姚燕明,周順華,孫巍,陳緒祿.支撐剛度及預(yù)加軸力對基坑變形和內(nèi)力的影響[J].地下空間,2003,23(4):401- 404.