地铁深基坑开挖过程中的变形监测与预警系统研究
摘要
关键词
地铁;深基坑开挖;变形监测;预警
正文
1变形监测
根据浑河站工程特点,需要进行围护结构和周边环境的监测量测。主要监测项目包括以下内容。
(1)周边地表沉降:共有162个监测点,涵盖了主测断面、次测断面以及主要影响区和次要影响区。使用水准仪进行监测,仪器型号为TrimbleDini03,精度达到0.3mm/km。通过分析监测数据,可以了解地表沉降的趋势、速率和程度,从而判断地基是否出现异常变化。如果发现地表沉降超过预定阈值或呈现非均匀分布的情况,就需要进一步评估工程结构的稳定性,并采取必要的补充支护或加固措施。
(2)围护桩(墙)顶水平位移:共有46个监测点,包括主测断面、次测断面以及重要环境部位如基坑各边中间部位、阳角部位、深度变化部位、临近建(构)筑物和地下管线等。全站仪被用于监测,仪器型号为TS09PLUS,具有1″,1mm+1ppm•D的精度。通过连续监测和分析位移数据,可以及时获知围护桩(墙)在水平方向上的位移情况,判断土体是否存在异常变形或不均匀沉降的问题。
(3)围护桩(墙)顶竖向位移:使用水准仪对顶部竖向位移进行监测,仪器型号为TrimbleDini03,精度为0.3mm/km。通过监测和分析位移数据,可以获得围护桩(墙)顶部竖向位移的变化趋势和幅度,以判断土体变形的程度和稳定性。
(4)围护结构桩(墙)体变形:共有32个监测点,在主测断面以及基坑各边中间部位、阳角部位以及其他代表性部位进行监测。使用测斜仪进行监测,仪器型号为CX901E,精度达到0.06 mm/0.5m。通过监测和分析变形和支撑轴力数据,可以评估围护结构桩(墙)体的稳定性,判断是否存在超过设计范围的变形或轴力异常。
(5)钢筋应力:共有17个监测点,位于主测断面上。使用频率读数仪计进行监测,仪器型号为609A,精度在<1.0%F·S范围内。通过对钢筋应力数据的分析,可以评估钢筋是否满足设计要求,并判断是否存在应力异常或超过承载能力的情况。如果发现问题,就需要及时采取相应的措施,如加固钢筋、调整支撑方式等,以保证围护结构的稳定性和安全性。
(6)地下管线:总共有77个监测点,布设在地下管线的节点、转角点以及位移变化敏感或预测变形较大的部位。水准仪被用于监测,仪器型号为TrimbleDini03,精度为0.3mm/km。通过分析监测数据,可以了解地下管线的准确位置、移位情况和变形趋势。如果发现管线偏离原始位置或出现异常移位和变形,就需要立即采取相应的措施,如调整施工方法、增加支护、修复损坏等,以防止进一步的破坏和泄漏风险。
(7)高压线杆:仅有1个监测点,位于线杆底部。使用水准仪进行监测,仪器型号为TrimbleDini03,精度为0.3mm/km。
(8)地下水位:共有23个监测点,监测范围是降水井内。使用水位计进行监测,仪器型号为SWY水位计,精度达到5.0mm。通过分析监测数据,可以了解工程对地下水位的影响,如是否引起地下水位的升高或降低。如果出现异常情况,如涌水或水位下降过快,就需要采取相应的措施,如加固围护结构、增加排水系统等
(9)立柱水平(竖向)位移:共有36个监测点,监测点位于格构柱顶部,数量不少于总数的1/3,且不少于3根。全站仪被用于监测,仪器型号为TS09PLUS,精度为1″,1mm+1ppm•D。
2预警系统
2.1预警值规定标准
本工程的各监测项目设定了特定的控制值,用于评估结构和环境的稳定性。其中,建(构)筑物沉降(高压线杆)的监测预警控制值设定为累计值10mm和变化速率1mm/d。桩顶水平位移的监测控制值设定为累计值25mm和变化速率2mm/d。周边地表沉降的监测预警控制值设定为累计值25mm和变化速率2mm/d。桩顶竖向位移的监测预警控制值设定为累计值10mm和变化速率2mm/d。围护桩体位移的监测预警控制值设定为累计值30mm和变化速率3mm/d。支撑轴力的监测控制值设定为最大值不得超过构件承载能力设计值的70%,最小值不得低于预加轴力的100%。钢筋应力的监测预警控制值设定为最大值不得超过构件承载能力设计值的70%。地下水位的监测未设定具体的预警控制值。地下管线的监测预警控制值设定为无压状态下的累计值10mm,有压状态下的累计值20mm,以及变化速率2mm/d。立柱水平(竖向)位移的监测控制值设定为累计值20mm和变化速率2mm/d。
2.2预警等级和预警标准
根据相应的预警等级和预警标准,工程监测团队将根据实测位移(或沉降)的绝对值和速率值与相应的监测控制值进行比较,判断工程的健康状况。黄色预警表示轻微问题,需要进一步关注;橙色预警表示显著问题,需要立即采取措施;而红色预警表示严重危险,需要立即采取紧急行动。
2.2.1黄色预警
当实测位移(或沉降)的绝对值和速率值双控指标均达到监测控制值的70%之间,或者其中一个双控指标达到监测控制值的85%时,将触发黄色预警。在黄色预警下,可能存在一些不寻常的行为或变形,但尚未达到危险水平。此时,工程监测团队需要密切关注结构的响应并采取必要的补救措施。
2.2.2橙色预警
当实测位移(或沉降)的绝对值和速率值双控指标均达到监测控制值的85%之间,或者其中一个双控指标达到监测控制值时,将触发橙色预警。这种预警状态表明结构或环境出现了较为显著的变化,可能意味着结构的位移(或沉降)已经超过了正常范围,或者其变化速率异常迅速。在这种情况下,工程监测团队需要立即展开详细的调查,以确定问题的根源和严重程度。
2.2.3红色预警
当实测位移(或沉降)的绝对值和速率值双控指标均达到监测控制值时,将触发红色预警。红色预警是最高级别的预警状态,表明结构或环境已经达到了临界状态,存在着严重的变形或沉降情况,需要立即采取紧急措施来保护人员和财产的安全。当实测位移(或沉降)的绝对值和速率值双控指标同时达到监测控制值时,这意味着工程的变形超出了可接受范围,并可能导致结构的破坏或不稳定。在这种情况下,必须立即采取紧急行动,以保护人员的生命安全和财产的完整性。
结语:
地铁深基坑开挖过程中的变形监测与预警系统研究对于确保工程安全、提高监测效能具有重要意义。随着技术不断发展和完善,对地铁深基坑开挖过程中的变形监测与预警系统的研究应继续深入,以实现更可靠、高效的变形监测与预警系统,为地铁工程的顺利进行提供可靠支持。
参考文献
[1] 明俊男,王健.地铁车站深基坑开挖变形监测分析与数值模拟研究[J].内蒙古科技与经济,2018(8):2.DOI:CNKI:SUN:NMKJ.0.2018-08-041.
[2] 于鹏涛,梅利芳.地铁深基坑工程变形规律研究分析[J].绿色科技,2020(14):3.
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