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深基坑变形实时监控系统设计与应用

【摘要】上海衡山路12#地块的基坑工程紧邻运行中的地铁车站结构，施工对变形控制要求极高。由此，通过应用基坑变形实时监控系统新技术，解决了紧邻地铁车站结构的深基坑施工要求的苛刻变形控制难题，该技术先进可靠并经济安全，具有推广和使用价值。
【关键词】深基坑工程地铁结构基坑变形控制实时监控系统

1工程概况
衡山路12#地块宾馆项目位于上海市徐汇区衡山路12号，属于上海市衡山路—复兴路风貌保护区核心地段。本项目建筑总高度为23.95m，地上5层，地下3层；总建筑面积为53193m2，地上建筑面积为27756m2，地下建筑面积为25437m2。基坑贴近轨交1号线衡山路车站，对变形控制十分严格。
本工程基坑工程总体分两区顺做施工，以衡山路车站侧地下室外墙以左约19m位置为分界，分界线以左为Ⅰ区基坑，分界线以右为Ⅱ区基坑。分区交界处临时隔断采用厚800mm的地下连续墙（图1）。

本工程土方开挖分为Ⅰ区和Ⅱ区两部分进行施工，先施工Ⅰ区再施工Ⅱ区。具体施工方法如下：
（1）Ⅰ区在垂直方向分为4层进行开挖。第一层挖土方向由西向东至分隔地下连续墙；第二、第三层挖土均采用分块开挖（支撑、垫层分块随即形成）的方式，垫层、底板施工紧随挖土进行；第四层挖土为地下通道区域土方开挖。
（2）Ⅱ区在垂直向分5层进行开挖。第一层由中间向两侧开挖；第二、第三、第四层均为两侧向中间开挖，垫层、底板施工紧随挖土进行；第五层土为地下通道区域土方开挖。本工程基坑为地下3层，土方开挖深度为11.45m。
本工程Ⅰ区基坑竖向设置2道钢筋混凝土水平支撑，工程隧道上方设置1道φ609mm的钢管支撑，地下通道处设置1道型钢支撑。Ⅱ区基坑竖向设置4道支撑，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第二、三、四道为φ609mm的钢管支撑，具体支撑布置见表1、图2、图3示意。

由于本工程基坑紧邻轨交1号线，故对基坑变形控制的要求极为严格，钢支撑系统拟设计采用实时监控系统，以始终保持轴力在设计值和控制围护结构变形，来保证轨交运营的安全。

2实时监控系统的工程设计
2.1设计及施工要求
根据有关部门的要求，在Ⅱ区基坑开挖期间，连续墙的水平位移变形应≤20mm，轨交1号线衡山路地铁结构平面位移变形值要小于10mm，如果超标，则无条件注浆加固。其设计轴力及加载要求如下：
（1）设计轴力
①部位:第二、第三、第四道钢支撑（包括边上角撑）；
②数量：14（第二道）+22（第二道）+22（第三道）=58根。
（2）加载要求
①加载力：第二道钢支撑轴力补偿值为1500kN；第三道钢支撑轴力补偿值为2000kN；第三道钢支撑轴力补偿值为2100kN；角撑处钢支撑轴力补偿值为500kN；
②加载方式：多级逐级加载（分3次逐级加载）。
2.2实时监控系统设备安装调试
（1）现场设备安装调试
本工程实时监控系统应用于基坑的第二、三、四道钢支撑上，平面布置见图4、图5；竖向布置见图6。

（2）监控系统调试
图7为衡山路12#地块基坑工程实时监控系统调试完后监控系统主画面。图8为衡山路12#地块基坑工程实时监控成果表。图9为衡山路12#地块基坑工程实时监控曲线图。
2.3实时监控系统应用监测效果
（1）地铁结构监测点平面布置
基坑距离轨交1号线车站结构边线10.05m，其沿线共设置了20个监测点，监测点轴向间隔5m。
（2）地铁结构监测结果
根据2011年5月14日和15日两天的最大变形值监测结果：最大变形值在CX8和CX11点处，累计最大变形值为4.7mm（图10）。这远远小于有关部门要求的地下连续墙水平变形≤2cm、地铁结构位移变形≤10mm的变形控制要求。由此可见，本工程深基坑钢支撑轴力实时监控系统，有效地控制了基坑位移变形，确保了地铁结构的使用安全。

3结语
自2010年12月25日～2011年5月25日，我们研制的深基坑钢支撑轴力实时监控系统在上海衡山路12#地块深基坑工程中应用并获得成功。对深基坑施工的变形控制，实时监控系统实现了动态、24h不间断地监测与控制，完全避免了因钢支撑轴力衰减以及其它因素引起的地下连续墙的位移变形，从而有效控制了地下轨交结构的位移变形，确保了地下轨交运营的安全。

参考文献
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