某高铁支线隧道基坑监测分析

邹宏伟

(中铁二局，四川成都610031)

1 工程概况

某高铁支线隧道由都江堰市二环路沿迎宾大道和太平街行进，终点为水文化广场，全长3 241.1m。区间隧道标准段共有7种断面，宽度11.2～12.2m。隧道全段采用明挖顺做法施工，基坑开挖深度约14.5m，地面以下1～3m采用放坡开挖，坡率采用1∶0.5，下部支护采用排桩加内支撑结构，排桩径1.2m，桩间距2.4m，内支撑采用609钢管支撑，支撑竖向布置两道，竖向间距6.0m，水平间距4m，桩间采用锚网喷防护。

隧道区段上覆第四系全新统()人工填土，上更新统冰水－流水堆积层)粉质黏土及卵石土及中更新统冰水－流水对堆积层)的粉质黏土、卵石土夹中细砂透镜体漂石。场地各土层的组成及主要物理力学参数见表1。

表1 各土层组成及主要物理力学参数

2 基坑监测方案

依据相关规范[1、2］并结合基坑特点确定监测主要内容如下(图1)。

(1)桩身水平位移监测。隧道基坑共布置了94根桩的测斜管作为桩身水平位移量测点(CX1～CX94)，测斜管安装在基坑靠土体侧。

(2)冠梁的水平、竖向位移监测。沿着基坑走向，在冠梁内侧共布置了314个水平、竖向位移量测点(M1～M94)。

(3)钢筋应力监测。共选取86根围护桩进行钢筋应力监测(GJ1～GJ86)，在围护桩靠基坑侧和土体侧的主筋上各焊接5个钢筋计，同一主筋上钢筋计竖向间距3m。

(4)钢支撑轴力监测。隧道基坑内选取69个断面对支撑轴力进行监测(ZL1～ZL69)，每个断面上下两道钢支撑各布置1个轴力计。

(5)地下水位观测。在基坑内及地表建筑物周边布设129个水位观测孔(JS1～JS129)，对地下水位进行观测。

图1 围护结构与监测点平面布置示意

3 实测结果及分析

限于篇幅，本文选取某一区段具有代表性的点进行桩身水平位移、冠梁位移、钢支撑轴力、桩身钢筋应力及弯矩的实测数据进行分析。

3.1 桩身水平位移

测点CX01、CX02桩身水平位移沿深度的变化曲线如图2所示，测点CX01、CX02桩身水平位移随时间的变化曲线如图3、图4所示，从图中可以看到:桩身位移随着开挖深度的增大呈逐步增大的趋势，桩身最大水平位移为10mm(在8m处);在架设第一道钢支撑之前，桩身水平位移近似呈前倾型，这是由于在架设第一道钢支撑之前，基坑已经开挖至一定深度，致使开挖面以上的桩体呈悬臂状态，故形成了桩顶位移大而桩身位移小的变形模式;在架设第二道钢支撑之前，桩身水平位移有中部大、两端小的发展趋势，这说明了桩体端部位移受到了明显的约束作用;在架设第一、二道钢支撑之后，支撑处的桩身水平位移有明显减小的趋势;底板浇筑完成后，桩身水平位移的发展基本稳定，随着中板的浇筑位移基本不再增大。以桩身水平位移指向基坑内侧为正，指向基坑外侧为负。

图2 桩身水平位移曲线(左为CX01、右为CX02)

图3 CX01桩身水平位移随时间变化曲线

图4 CX02桩身水平位移随时间变化曲线

3.2 冠梁位移

冠梁水平位移、竖向位移随时间的变化曲线如图5、图6所示。从图中可以看出:冠梁的水平位移、竖向位移随时间都呈逐步增大的趋势，最大水平位移发生在M03点，仅为8mm左右，最大竖向位移发生在M01点，仅为3mm左右，远小于0.002H(及规范规定的容许值30mm);以冠梁水平位移指向基坑内侧为正，指向基坑外侧为负;冠梁竖向位移正为上升，负为下沉。

3.3 钢筋应力

图5 冠梁水平位移随时间变化曲线

图6 冠梁竖向位移随时间变化曲线

图7 GJ02桩身钢筋应力(左为土体侧、右为基坑侧)

测点GJ02桩身钢筋应力沿深度的变化曲线如图7所示，从图中可以看出:基坑在整个施工过程中，从开始开挖到底板浇筑完成以前，钢筋应力的变化较大，底板浇筑完成以后钢筋应力的变化较小;钢筋的最大拉应力为25.09MPa、最大压应力21.13MPa，钢筋受力远远小于其设计强度值300MPa，且钢筋受力最大值仅为设计强度值的8.36%。

3.4 钢支撑轴力

测点ZL1、ZL3支撑轴力随时间变化曲线如图8、图9所示，从曲线图中可以看出:第一道支撑轴力的最大值为512kN，第二道支撑轴力的最大值为461kN，均远远小于钢支撑的设计容许值2 500kN;第一道钢支撑架设以后，支撑轴力有一个明显的快速上升阶段，这个阶段反映了钢支撑预应力的施加过程，以及钢支撑端部附近土体的回弹变形过程;随着基坑土体的开挖，支撑轴力也越来越大，开挖速率越快支撑轴力增长越快;第二道钢支撑架设后，第一道钢支撑的轴力增长速度减慢，基坑底板浇筑完成后，钢支撑的轴力变化基本趋于稳定，特别是在中板浇筑以后，支撑轴力略有减小的发展趋势;

图8 测点ZL1支撑轴力随时间变化曲线

图9 测点ZL3支撑轴力随时间变化曲线

5 结论

本工程基坑开挖深度为14.5m，桩身的最大水平位移仅为10.3mm，远远小于0.002H(及规范规定的容许值30mm)，冠梁水平、竖向位移变化比较平缓，桩身钢筋应力最大值仅为设计强度值的8.36%，钢支撑对于减小支护结构的变形有明显的控制作用。工程实践表明，该深基坑围护结构设计方案可行，但偏于安全。

[1]DBJFFl5－20－97建筑基坑支护工程技术规程[S］

[2]GB50497－2009建筑基坑工程监测技术规范[S］