成都东客站 深大基坑监测技术.docx
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成都东客站 深大基坑监测技术.docx
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成都东客站深大基坑监测技术
深大基坑支护动态监测控施工技术
一项目概述
1.1项目概述
拟建成都枢纽——成都东客站位于成都市东南方向成昆线的沙河堡车站,是拟新建成成绵乐/成西/成渝/成贵/成兰客运专线、成昆线、达成线和成都地铁二号线、七号线的换乘站。
二号线车站位于成昆线地下,为地下两层岛式车站七号线位于二号之下与其交叉,长约195米,宽约30.6米,深约36米,属于深大基坑工程。
在基坑开挖深度范围内依次分布有人工素填土、人工杂填土、软土、成都黏土、粗圆砾土、粉土、粉质粘土、中砂、泥岩等土层。
其中成都黏土、黏土、砾石土、泥岩等有弱中等膨胀性,且局部有强膨胀性。
泥岩质软,遇水易开裂,节理发育,属于典型的工程性质不良的地基土。
基坑开挖面积大,施工影响范围大,一直保持正常运营的既有成昆铁路从基坑中部横穿而过,情况复杂,属于复杂条件下深大基坑工程。
若基坑工程出现破坏,将会带来严重的后果。
所以,该工程的安全等级为一级(最高等级)。
因此,根据国家标准《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)和《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)的规定,必须对该工程进行严密的施工动态监控。
现场监测始于2009年6月,并于2010年1月正式结束,对成都东客站深大基坑工程的支护结构安全、基坑降水及周边既有铁路线等建筑物的安全稳定进行动态监测、控制和分析评估。
现对其间所有监测项目进行总结。
1.2项目地理位置
拟建成都东客站位于四川盆地西部,成都市东南方向成昆线既有沙河堡车站,紧靠成都市三环路内侧,北面经拟建成绵乐城际客专至绵阳、经宝成线至陕西,东面经成渝线至重庆、经达成线至湖北,南面经拟建成绵乐城际客专至乐山、经成昆线至昆明,西面经成都市的公交设施迅速至成都市区,交通极为方便(见图1.1-1)。
测区属浅丘台地地貌,地形平缓、开阔,高程490~520m,相对高差5~20m;地表多为旱地、水田及鱼塘,人口及房屋分布密集,交通条件好。
成都东客站紧靠成都市三环路,距离成都市五桂桥客运站较近,成都市拟建的地铁二号线和规划的七号线由成都东站地下通过。
图1.1-1新建成都东客站总平面图
1.3地层情况
项目范围内主要的地层分布为:
上覆第四季(Q)全新统人工填筑层(Q4ml)、上更新统风积层(Q3eol)、中更新统冰水-流水堆积层(Q2fgl+al);下伏为白垩系上统夹关组(K2j)地层。
各土层简述如下。
(1)人工素填土(Q4ml):
为黏土,棕黄、褐黄色等色,硬塑状,局部夹砂卵石土,部分为建碴弃于淤泥质土内,呈软塑状。
不均匀的分布于既有铁路、公路路堤及建筑物基础内,厚0~11m,属Ⅱ级普通土。
(1-1)人工杂填土(Q4ml):
以粗圆砾、碎砖块、混凝土块等为主,棕黄、褐黄色、灰褐等色,稍密,潮湿,部分为建筑弃碴,空间分布极不均匀,离散性大,厚度变化在0~7m之间。
(2)软土(Q3eol):
为淤泥质黏土,灰、深灰色,软塑~流塑状,含少量有机质,厚0~5m,属Ⅱ级普通土,主要分布于低洼槽地及工程范围内的水塘中,其他水沟附近也有零星分布。
(2-1)松软土(Q3eol):
为成都黏土(弱~中等膨胀土),褐灰、褐黄色,软塑状为主,土质不均,属Ⅱ级普通土。
主要于水田、鱼塘、低洼沟槽表层透镜体状分布,厚0~4m,属Ⅱ级普通土。
(3)成都黏土(Q3eol):
棕黄、褐黄色、灰黄等色,硬塑至坚硬状,属Ⅱ级普通土。
(4)黏土(Q2fgl+al):
棕红、褐黄色夹灰黄、灰白色,硬塑状至坚硬状,属雅安砾石层的风化层,含粗圆砾约30~40%,粒径约2~6cm,为砂岩、灰岩、花岗岩及石英质,有50~70%的粗圆砾已全风化呈土状及砂土状,风化的多为砂岩质和花岗岩质,残留下来的粗圆砾为灰岩质和石英质,具有弱至中等膨胀性,厚2~16m,属Ⅱ级普通土,广泛分布于成都东站之成都黏土下及粗圆砾土之下,其中K15+400~+650段粗圆砾土之下的黏土质较纯,局部呈半成岩状。
(5)粗圆砾土(Q2fgl+al):
俗称雅安砾石层,黄、浅黄等色,稍密,潮湿至饱和状,粗圆砾占50~60%,粒径2~8cm,个别较大,分选性差,为砂岩、灰岩、花岗岩及石英质,其中10~30%的粗圆砾已风化呈砂土及土状,充填物为黏土及砂土,充填的黏土和粗圆砾风化后均具有弱至中等膨胀性。
该层厚0~13m,属Ⅲ级硬土,于成都黏土之下呈透镜体状分布。
(5-1)粉土(Q2fgl+al):
灰色,中密-密实,潮湿,含10%的黏粒,下部已半成岩状,厚0~4m,于成都东站的粗圆砾土中呈透镜体状分布,属Ⅱ级普通土,仅于K15+318左63m处的钻孔DXCDZ-01-18#发现。
(5-2)粉质黏土(Q2fgl+al):
褐黄、褐灰、浅灰、灰白等色,硬塑状,黏性强,局部夹砂团,呈透镜状分布,厚0~2m,属Ⅱ级普通土。
(6)泥岩(K2j):
为暗紫、紫红、棕红色,泥质结构,薄层-中厚层状,泥质胶结,据本次站房区勘察钻孔揭示,埋深30m以下普遍发育片状、薄层纤维状石膏。
岩层质软,遇水易开裂、软化,节理较发育,岩层倾角平缓。
全风化带(W4)黏性较强,具有弱至中等膨胀性,局部有强膨胀性,厚0~6m,属Ⅲ级硬土;强风化带(W3)岩芯呈块状,完整性较差,厚2~20m,属Ⅳ级软石;以下为弱风化(W2),属Ⅳ级软石。
泥岩为膨胀岩。
1.4水文地质特征
(一)地表水
工程范围内地形较平缓、开阔,地表水主要为沟水、水渠水和塘水,地表水不发育。
(二)地下水
根据地下水的赋存条件,区内地下水可以分为孔隙潜水和基岩裂隙水。
①孔隙潜水
主要为第四系涂层中的孔隙水,成都黏土为多裂隙土,局部含上层滞水,水量甚微;粗圆砾土层中含水量较丰富,连续性差。
地下水在低洼沟槽及水塘附近埋深较浅,水位深0~1m,丘包台地带埋深较大,水位埋深1.5~3m,主要由大气降水和地表水补给,以井的形式出露。
②基岩裂隙水
主要赋存于白垩系(K)的泥岩中,岩系平缓,岩体表层风化破碎严重,发育少量裂隙水,由地表水和地下孔隙潜水补给。
成都东客站地下水主要为第四系黏土层和粗圆砾土(俗称雅安砾石层)中的孔隙水及基岩裂隙水。
(三)水文地址试验
地勘资料提供了如下数据:
参考《成都地铁二号线》相邻详细勘察试验水井M2J3-SHB-01抽水试验成果及利用相邻工点探井M2T3-ZDD-001、M2T3-ZDD-002进行抽水、提水试验成果列下表:
表1.3-1抽水、提水试验成果一览表
工点
探(水)井编号
含水层岩性
含水层顶板埋深(m)
静止水位(m)
渗透系数
k(m/d)
渗透系数
k(m/s)
站东广场站
至东洪路站
M2T3-ZDD-001
粗圆砾土
8.70
10.15
1.5000
1.7×10-5
M2T3-ZDD-002
泥岩
3.60
5.33
0.7752
9.0×10-6
沙河堡站
M2J3-SHB-01
泥岩
12.90
20.22
1.2191
1.4×10-5
(四)岩土的透水性和富水性
工程范围内主要地层透水性和富水性如下:
1)人工填筑土
(1)车站内广泛分布于地表,主要为杂填土,渗透系数差异大;
2)成都黏土(3)富水性弱,根据室内试验及成都地区经验渗透系数k为0.002m/d,为微透水层;
3)冰水沉积黏土(4)富水性弱,根据室内试验及成都地区经验渗透系数k为0.001m/d,为微透水层;
4)冰水沉积粗圆砾土(4-7-2):
广泛分布,根据抽水试验,渗透系数k=1.5m/d,当充填物为黏土时,渗透系数采用1.5m/d;当充填物为中细沙时,渗透系数采用5m/d。
改层为中等透水层,富水性较好;
5)冰水沉积粉土(5-1):
呈透镜体分布,富水性弱,根据室内试验及成都地区经验渗透系数k约为0.001m/d,为弱透水层;
6)冰水沉积粉质黏土(5-2):
呈透镜体分布,富水性弱,根据室内试验及成都地区经验渗透系数k约为0.001m/d,为微透水层;
7)泥岩(6-W4):
根据室内试验及成都地区经验验渗透系数k约为0.001m/d,为微透水层;
8)泥岩(6-W3)、(6-W2):
地下水赋存与基岩风化裂隙中,水量较少,根据成都地区经验数据,渗透系数k为0.027~2.01m/d,据水文试验资料,泥岩的渗透系数k为0.7752~1.2191m/d.属弱~中等透水层,富水性较差。
1.5基坑情况
新建成都东客站上下共5层,其中地下3层,地面以上2层(东西站房地上4层),从上到下分别为:
(1)高架层:
高架层为进站层,在南北两侧设有机动车到达下客场和高架道路。
(2)地面层:
为铁路站台、高架层为进站区,交通组织主要为上进下出和下进下出,在站区内完成各种交通方式的转换。
地面层为东、西交通广场及成都站出入口,其功能只要是公交车站、长途车站和铁路车站的布局以及他们之间的客流换乘,同时在公交车站东侧布置出租车载客发送场,为慢行交通提供服务。
(3)地下一层:
为旅客出站区及地铁换乘区,其功能包括地铁车站,社会车辆停车场。
纵贯站场的地下换乘大厅将东西广场地下空间连接起来,东西广场地下设置地下通道与周边交通设施、物业等联通,形成快速、便利的地下人行系统。
(4)地下二层:
为地铁二号线。
(5)地下三层:
为地铁七号线,仅通过西站房,即西站房地下为三层,东站房地下为两层。
地铁二号线车站位于成昆线地下,为地下两层岛式车站,车站基坑长约500米,宽约30米,最深处约28米。
地铁七号线位于二号线之下,与其呈“十”型交叉,长约195米,宽约30.6米,深约36米。
1.6基坑支护情况
二号线基坑采用1:
1.5放坡开挖,1.5m深二级16@200土钉墙加Φ8@200网喷混凝土支护。
七号线车站地下一层结合国铁地下站场同步开挖,地下二层设备层及地下三层站台层基坑坑槽深约18.0m。
基坑支护结构采用泥浆护壁钻孔桩加内支撑的支护结构型式。
泥浆护壁钻孔桩直径为1.2m,根据地质和支撑变化情况,桩间距分为1.8m和2.0m。
围护桩的嵌入深度为3.5m;支护结构竖向设两道钢支撑。
钢管支撑平均水平间距3.0m(2.4m~3.5m),支撑采用φ600(t=16mm)的钢管。
围檩采用双拼I56a工字钢。
支护桩之间加以网喷混凝土。
下图为七号线深大基坑支护情况图。
图1.6-1七号线深大基坑支护情况图
图1.6-2七号线深大基坑底部开挖
1.7小结
综上所述,本项目场地土质工程性质不良、地下水位高、深大基坑开挖影响范围大,且运营中的成昆铁路从基坑中部横穿而过,情况复杂。
该工程安全等级应为最高等级(一级),属于复杂工程条件下的深大基坑工程。
在深基坑施工过程中,只有加强对基坑支护结构、基坑周围的土体和既有铁路进行全面、系统的监测,才能保证基坑工程的安全性,以及工程的顺利进行。
二监测方案
2.1监测内容
根据相关规程、指南以及既有设计,将进行如下内容的监测:
(1)围护结构水平位移
(2)土体侧向变形
(3)围护结构变形
(4)孔隙水压力
(5)围护结构侧土压力
(6)地面沉降
(7)地下水位
(8)支撑轴力
(9)横撑变形
(10)钢筋应力
(11)对采取临时悬吊的管线
(12)既有铁路线路沉降变形
(13)降水试验
2.2监测项目及元器件数量汇总
根据基坑开挖和支护的变更情况,修正后本项目监测内容及测点、元器件数量汇总如下。
各测点平面布置图见图2.1-1至2.1-3。
(1)二号线
监测项目
监测材料用量
数量
说明
土体侧向变形
测斜管(m)
190
6根
地面沉降
监测点(个)
23
地下水位
水位管(m)
520
17根
既有铁路线路沉降变形
监测点(个)
8
降水试验
水位监测点(个)
5
(2)七号线
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