软土–基岩条件下地铁车站施工间歇期的结构变形监测与分析

柯磊; 李红; 刘坤; 陈明银

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2023.05.009

软土–基岩条件下地铁车站施工间歇期的结构变形监测与分析

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.05.009

柯磊^1,,
李红¹,
刘坤¹,
陈明银²

1.
中铁五局集团第五工程有限责任公司，湖南郴州　423000
2.
苏州南智传感科技有限公司，江苏苏州　215000

详细信息

作者简介:
柯　磊，男，1980年生，汉族，大学本科，高级工程师，主要从事岩土工程监测与评价工作的研究。E-mail：124721770@qq.com

中图分类号: U 227
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出版历程
- 收稿日期: 2022-06-30
- 修回日期: 2023-03-27
- 录用日期: 2023-07-14
- 刊出日期: 2023-10-16

Monitoring and Analysis of Structural Deformation During Subway Station Construction Interval under Soft Soil-bedrock Conditions

1.
China Railway Fifth Bureau Group Fifth Engineering Co., Ltd., Chenzhou 423000, Hunan, China
2.
Suzhou Nanzhi Sensing Technology Co., Ltd., Suzhou 215000, Jiangsu, China

摘要

摘要: 针对软土–基岩条件下地铁车站施工间歇期的结构变形监测与评价中存在的不足，将布拉格光纤光栅传感技术应用于车站施工间歇期的结构变形监测中。以深圳某地铁车站为例，将光纤传感器安装在车站主体结构上，远程自动化获取结构在施工间歇期的变形信息。监测结果表明：软土–基岩地基的主体结构在施工间歇期存在一定程度变形，监测期间车站底板的最大应变为62 μɛ，车站地下二层的墙柱结构最大变形为249 μɛ，位于软土–基岩分界面附近的墙柱结构同时受到剪切和压缩应力的影响，表明软土–基岩地基的车站设计应分别考虑底板和底层墙柱的抗弯和抗剪。
- 变形监测 /
- 软土–基岩地基 /
- 施工间歇期 /
- 车站主体结构 /
- 布拉格光纤光栅技术
Abstract: There are insufficient researches on the structural deformation monitoring and evaluation of subway stations during construction intervals under the condition of soft soil-bedrock. The fiber Bragg grating sensing technology was applied in the structural deformation monitoring research during the construction interval of the station. Taking a subway station in Shenzhen as a research case, the optical fiber sensor was installed on the main structure of the station, and the deformation information of the structure during the construction interval was obtained automatically and remotely. The results show that the main structure of the soft soil-bedrock foundation has a certain degree of deformation during the construction interval. During the monitoring period, the maximum strain of the station floor is 62 μɛ, and the maximum deformation of the wall column structure of the second underground floor of the station is 249 μɛ. Wall-column structures located near the soft soil-bedrock interface are affected by both shear and compressive stresses. Therefore, the flexural and shear strength design of the base plate and the bottom wall column should be respectively considered in the subsequent station construction of the soft soil-bedrock foundation.
- deformation monitoring /
- soft soil-bedrock foundation /
- construction interval /
- main structure of the station /
- fiber Bragg grating technology

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图 1 FBG传感原理

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图 2 FBG埋入式应变计

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图 3 研究区域概况与地铁车站传感器布设图

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图 4 光纤光栅传感器埋设保护现场照片

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图 5 A₀-A₁车站板结构FBG监测结果

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图 6 A₀-A₁车站墙柱结构FBG监测结果

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图 7 B₀-B₁车站板结构FBG监测结果

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图 8 B₀-B₁车站墙柱结构FBG监测结果

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图 9 不同地基条件下车站底板变形差异示意图

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图 10 不同地基条件下车站墙柱变形差异示意图

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表 1 FBG 埋入式应变计参数

量程/μɛ	分辨率	光栅中心波长/nm	反射率/%	应变计尺寸/mm	微锚直径/mm
−1500 ～ +1000	0.1% F. S	1510 ～ 1590	＞90	直径：13；长度：110	30

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表 2 软土地基地层基本物理力学参数

岩土编号	岩土名称	深度 /m	天然含水量w/%	重度γ /(kN·m⁻³)	土粒比重G_s	天然孔隙比e	饱和度 S_r/%	塑性指数I_P	液性指数I_L	压缩系数 α_0.1-0.2 /MPa⁻¹	压缩模量 E_s0.1-0.2 /MPa	直剪试验
岩土编号	岩土名称	深度 /m	天然含水量w/%	重度γ /(kN·m⁻³)	土粒比重G_s	天然孔隙比e	饱和度 S_r/%	塑性指数I_P	液性指数I_L	压缩系数 α_0.1-0.2 /MPa⁻¹	压缩模量 E_s0.1-0.2 /MPa	内摩擦角 φ_q/(°) (快剪)	黏聚力 c_q/kPa (快剪)	内摩擦角 φ_c/(°) (固快)	黏聚力 c_c/kPa (固快)
1	素填土	0～3.3	20.78	19.32	2.71	0.69	81.07	10.80	0.31	0.21	8.61	23.20	25.90
2	黏土	3.3～7.5	35.71	17.98	2.73	1.07	91.27	18.50	0.67	0.50	4.54	5.88	17.38	11.65	25.40
3	粉质黏土	7.5～19.5	24.71	19.50	2.71	0.74	89.89	12.85	0.43	0.33	5.64	13.95	23.25	15.67	32.55
4	粉土	19.5～20	17.21	20.6	2.67	0.52	87.83	8.54	0.21	0.21	7.68	19.18	21.86
5	粉质黏土	20～29.1	27.01	18.93	2.71	0.86	92.50	13.22	0.54	0.31	6.52	16.80	25.20	22.70	28.60
说明：表中物理力学参数均为土层深度范围内的平均值。

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表 3 光纤光栅解调仪性能参数

通道数	波长范围/mm	波长分辨率/pm	重复性/pm	解调速率/Hz	动态范围/dB	光学接口类型	每通道最大FBG数量
16	1527 ～ 1568	1	±3	1	35	FC/APC	30

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