15第十五章 工程监控量测方案.docx

1、15第十五章 工程监控量测方案第十五章工程监控量测方案本标段采用了基坑内井点降水，虽有人工挖孔桩及止水帷幕止水，降水时将造成砂层含水减少，可能会造成地层、地面部分建筑及供水、供电、通讯、雨水、污水、煤气等地下管线沉降。基坑开挖后过程中，围护桩将产生侧向位移，车站基坑围岩都将产生不同程度的水平位移或沉降。由于车站周围超高层的地域标志性建筑物较多,是广州市主要城市景观亮点之一。西北侧有建成的广州国际贸易中心大厦，东北侧有中信广场等，一旦发生问题，后果将不堪设想， 车站主体暗挖段从天河北路下通过，天河北路车流量较大，暗挖隧道较宽，覆土较浅，采用中柱导洞法施工，对地层形成多次扰动，暗挖隧道施工对地面影

2、响较大。综上所述，施工过程中，必须加强施工监测，确保在施工期间对地面建筑和附近环境的保护。15.1 监控量测目的施工监控量测是通过现场监测工程系统特征的变化，根据负反馈原理，在施工过程中指导选择控制时机和控制技术参数，并据此判断系统的实体稳定与控制效果的方法，通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和风险，作为调整和修正支护设计及施工方法的依据，提供支护及土层最终稳定的信息。本工程主要监测项目为：地质与支护状况观察、地表沉降量测、拱顶下沉量测、洞周收敛位移量测、建筑物沉降、建筑物倾斜、建筑物裂缝观察、桩变形及位移、钢支撑轴力、桩后土体变形及位移、外侧土压力等。15.2信息化施

3、工和组织措施根据车站的规模、地形地质条件、支护类型和参数、开挖方式等制定施工监测设计。通过测量收集必要的数据，绘制各种时态关系图，进行回归分析，对支护的受力状况和施工安全做出综合判断，并及时反馈于施工中，调整施工措施，使施工过程完全进入信息化控制中。由于本标段工程规模大，监测任务重，拟成立专业监测组。由三名监测工程师负责监测点设计、布置和量测操作以及数据处理，并将监测信息返回给项目总工程师。信息化施工流程图如图151：图151 信息化施工流程图15.3监测技术依据地下铁道、轻轨交通工程量测规范（GB50308-99）精密水准测量规范GB/T15314-94铟瓦水准尺鉴定技术规程CH8008-9

4、2 测绘出版社建筑变形量测规程JGJ/T8-97 建筑工业出版社全球定位系统城市测量技术规程CJJ73-97 建筑工业出版社15.4施工监测设计为掌握土体变形情况及围护桩、连续墙侧向位移，必须对围护结构及被支护周围土体的水平、垂直位移及受力状况进行监测，并将实际情况与设计值进行对比分析，以便采取对策。本标段监控量测项目有：15.4.1 车站主体明挖结构施工监测项目（1）桩顶水平位移及沉降监测；（2）桩后土体变形的监测；（3）地面沉降监测测；（4）桩体变形监测；（5）桩身应力监测；（6）钢支撑轴力监测；（7）外侧土压力监测；（8）土体位移监测；（9）地下水位监测； （10）周围道路、建筑物沉降变

5、形观测。15.4.2 车站主体暗挖结构施工监测项目（1）洞内外观察（2）路面沉降监测；（3）拱顶沉降监测；（4）隧道收敛监测；（5）外侧土压力监测；（6）初支及二衬钢筋应力、应变监测；（7）邻近地下管线的位移；（8）锚杆轴力及抗拔；（9）围岩弹性波测试；（10）底部隆起量测。15.4.3 施工监测点的布置施工监控测点布置见图152154林河西站站施工监测点布置图。各项监测的测点设置时间、选用仪器、监测数量见下表151：现场监控量测表 表151项目测量仪器测点布置暗挖地质与支护状况观察观察和描述。开挖后初期支护后目测观察拱顶下沉量测水准仪、每510m一个断面，每个断面13个测点洞周收敛位移量测收

6、敛计每510m一个断面，每个断面26对测点地表沉降精密水准仪每510m一个断面，每个断面11个测点地层位移位移计每代表地段2050m一个断面，每个断面35个测点衬砌、钢架应力应变计每代表地段2050m一个断面，每个断面520个测点围岩压力及断面两层支护间压力压力盒每代表地段2050m一个断面，每个断面35个测点锚杆抗拔试验拉力计邻近地下管线位移经纬仪、水准仪底板隆起量测水准仪明挖建筑物沉降经纬仪、水准仪间距1520m建筑物倾斜正弦式倾斜计间距1520m建筑物裂缝观察裂缝观测仪3倍洞径范围地下管线安全监测精密水准仪、根据需要布置桩顶水平位移经纬仪间距1520m孔隙水压力孔隙水压力计24孔、同一孔

7、测点间距23m地下水位水位管、水位计孔间距1520m地面沉降水准仪间距1520m挖孔桩内力钢筋应力计4根桩、同一桩竖向测点间距3m支撑轴力轴力计或应变计轴力较大处布置、约50点桩体变形测斜管、测斜仪孔间距1520m、测点间距0.5m土压力土压力盒24孔、同一孔测点间距23M土体侧向位移测斜管、测斜仪24孔、同一孔测点间距23M15.5施工监测方法15.5.1明挖基坑部分（1）地表沉降观测为了解在围护结构完成后，基坑开挖全过程中及内衬墙施工时基坑周围地表下沉以及的范围及量值和下沉情况而设置。测点的选择在主体结构划分的施工节段进行布置，即在各节段中部或在相邻节段连接位置处设置量测断面。车站量测断面

8、间距为1216m。如测点周围有障碍物情况再适当增减。测点原则上按基坑左右侧各布置两个测点，从连续墙中心起向基坑外方向3m设点，根据断面位置上的地面障碍情况适当增减。（2）地下水位观测地下水位观测主要是了解在大面积基坑开挖过程中地下水位的升降情况以及施工降水对工程带来的影响程度。地下水位测点布置在两相邻地表沉降量测断面之间，基坑开挖周边布置水位观测孔，观测孔深度控制在1315m内。地下水位观测井点布设在基坑降水井点外侧运输道路与建筑红线间，间距1525m。观测点井孔采用旋转钻机或冲孔法成孔，为满足监测需要，井管口径选择60mm，井孔采用钢套管或塑料硬管护壁，井深达预测的最大下降水位以下23m，即

9、25m。水位监测方法：水位观测采用水位管及水位计测量。降水开始前，所有降水井、观测井统一时间联测静水位，统一编号、量测基准点。监测频率为：观测井孔的观测时间间隔分别采用30min、1h、2h、4h、8h、12h，以后每隔12h观测一次，直到降水工程结束。前后两次观测水位差小于5cm时，可跳过下一时间间隔，直到降水工程结束。（3）围护结构施工稳定监测桩、墙水平变形桩、墙水平变形采用活动式测斜仪量测。将与测斜仪配套的测斜管预安装在钢筋笼上，随钢筋笼浇注在砼中。安装时，检查测斜管内的一对导槽，其指向是否与欲测量的位移方向一致，并及时校正；在没有确认测斜管导槽畅通时，不放入测头；量测测斜管导槽方位、管

10、口坐标及高程，及时做好孔口保护装置，作好记录。测量前，用清水将固定好的测斜管内冲洗干净，用测头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行，检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否滑出导槽。测量时，将活动式测头放入测斜管，使测头上的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽滚动，活动式测头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化。测斜仪测量侧向水平位移。联接测头和测读仪，检查密封装置、电池充电量、仪器是否正常工作，将测头插入测斜管，测量自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔一定距离测读一次，每次测量时将测头稳定在测试点上；测量完毕后，将测头提转180插入同一对导槽重复测量，两次读数数值接近、符号相反。侧向位移的初始值在基坑

11、开挖前连续三次测量无明显差异读数的平均值。水平变形量测频率，根据侧向位移的绝对值或位移增长速率而定。监测频率为：一般为1次/2天。当侧向位移明显增大时，加密观测次数。围护结构应力围护结构应力监测，在基坑围护结构的主受力筋上布置钢筋应力计，监测围护结构在基坑开挖过程中的应力变化。围护结构应力测点按围护结构的内外侧布置，测点布置于各道钢支撑点位置和相邻两道钢支撑间结构最大弯矩处。围护结构应力采用钢弦式钢筋应力计测量，安装时将经过标定后的钢筋应力计焊接在被测主筋上，尽量使钢筋应力计处于不受力状态。将应力计上的导线逐段捆扎在邻近的钢筋上，引至地面的测试匣中。围护结构浇注砼后，检查应力计电路电阻值和绝缘

12、情况，作好引出线和测试匣的保护措施。监测频率为：基坑开挖时，在每层钢管横撑的施工间隔时间内测定2次。当基坑开挖至设计深度时，每两周测读2次，一直测到结构砼浇注完毕，并且最上层支撑拆除为止。腰梁内力腰梁内力采用钢弦式荷载传感器量测，量测测点按每一开挖段布设一监测点。腰梁随基坑挖土达到一定标高时安装，附贴于竖向围护结构的内侧。腰梁主要承担水平方向的弯矩点和最大剪力点处，在这些点处贴应变片，通过量测到的数据计算所受的应力。钢支撑应力监测车站采用明挖顺作法施工，基坑开挖设计为六道钢支撑支护，作钢支撑轴力测试，了解支撑的受力情况。在布置观测点时，沿收敛量测断面方向，架设钢管横撑，在钢管横撑一端端头与连续

13、墙腰梁支顶处安设荷载传感器，进行轴力测试。监测频率为：根据基坑开挖速度确定，一般为1次/12天。围护桩收敛量测在车站主体结构的标准断面地段沿开挖节段布置收敛量测断面，量测在基坑开挖过程中两侧桩墙的位移之和，即收敛量测，以确定车站断面自开挖到变形稳定期间的总收敛值。收敛量测线按两条水平线布置，其位置在顶板和中板以上0.5m处。收敛量测采用GY1数字式收敛计测试，在基坑开挖顶板位置时开始量测，一直量测到顶板砼浇注完毕并达到设计强度后为止。监测频率为：围护桩水平变形的测试频率根据变形速度确定，当变形速度v10mm/d时，12次/日；v=510mm/d时，1次/日；v=15mm/d时，1次/2日；v1

14、mm/d时，1次/周。钢筋应力测试桩身应力监测，在基坑围护桩的受力筋上布置钢筋应力计，监测围护桩结构在基坑开挖过程中的应力变化。桩身应力测点布置于桩身设计最大弯矩处。桩身应力采用振弦式钢筋应力计测量，安装时将经过标定后的钢筋应力计焊接在被测主筋上，尽量使钢筋应力计处于不受力状态。将应力计上的导线逐段捆扎在邻近的钢筋上，引至地面的测试匣中。围护桩浇注混凝土后，检查应力计电路电阻值和绝缘情况，作好引出线和测试匣的保护措施。监测频率为：基坑开挖时，在每层钢管横撑的施工间隔时间内测定2次。当基坑开挖至设计深度时，每两周测读2次，一直测到结构混凝土浇注完毕。基坑回弹监测：基坑开挖后在周围土压力的作用下，

15、基坑可能回弹，施工过程中必须加强基坑回填的监测工作。具体做法如下：回弹监测点设置在沿基坑中央及距基坑1/4距离的位置上，监测点每50米一个，并在基坑外选设水准点及定位点；回弹测设方法采用几何水准法，高程误差不大于1，在观测点位置预埋回弹观测标。监测频率为：第一次在基坑开挖前，第二次在坑底成型后，第三次在浇注结构底板砼之前。 15.5.2暗挖隧道部分（1）地质观测每次开挖后技术人员应对掌子面地层进行肉眼观察，对围岩的产状用罗盘进行量测，并记录结果。如果水文、地质情况没有变化，每10米做一次观测记录；如果水文、地质情况有变化，包括水位、水量、地层性质、厚度等，应根据地质情况变化及时予以记录。（2）

16、地表沉降量测沿隧道每隔515m设1组11个地表沉降量测点。地面沉降量测点应尽量布在不易被破坏的地方， 监测时应严格按照GB12987-91国家二等水准测量规范执行，沉降点复测周期按照中华人民共和国城市测量规范执行。地表沉降量测随施工进度进行，根据开挖部位、步骤及时监测。监测频率为：开挖面前后，1次/天（115天）；沉降趋于收敛后，1次/2天（16天1个月）； 12次/周（13个月）； 13次/月（3个月后）。（3）隧道拱顶下沉监测隧道拱顶下沉是衡量隧道是否稳定的重要指标之一，在隧道施工中被列为必测的常规项目。对初期支护监测反映了隧道开挖前至二次支护前隧道拱顶围岩的变形情况，用于初期支护稳定性的

17、判断和量测信息反馈；二次模筑砼施工后的监测是结构是否稳定的重要依据。隧道拱顶下沉监测点断面应与地表沉降断面相对应，在拱顶位置设测点。隧道初支时应随隧道施工埋入观测埋件。 将城市高程点的高程引至基准点，作为拱顶下沉的基点，并取各基准点初值。隧道内水准基点应不少于两个，水准点的表面应低于结构表面并确保其稳定可靠。将钢尺挂于观测预埋件上，铟钢尺置于固定的水准点上，将精密水准仪调平，对准钢尺和水准尺观测拱顶下沉量。观测并记录完毕后，用木板或塑料板将水准点盖上，以避免施工对水准点造成破坏。监测频率为：隧道开挖后115天时，12次/天；开挖1630天时，1次/2天；开挖13月时，1次/周；开挖3个月竣工，

18、1次/2周。人防段及断面变大隧道，在拆除临时支撑时应加强监控量测，量测频率为1次/小时。（4）洞周收敛位移监测隧道周边位移测试是检验支护刚度的主要手段，每个量测断面设两条洞内水平收敛线，检验初期支护及二次衬砌的刚度。 隧道周边位移监测断面应与拱顶下沉监测断面相对应，隧道初支时应随隧道施工在边墙埋入观测埋件。埋设锚固件应及时，以避免位移损失。隧道周边位移量测应在每次开挖后尽早进行，初读值应在开挖后12h内取读数值，最迟不大于24h，而且在下一循环开挖前必须完成初期变形值的读取。监测频率为：开挖后115天时，12次/天；开挖1630天时，1次/2天；开挖13月时，1次/周；开挖3个月竣工，1次/2

19、周。人防段及断面变大隧道，在拆除临时支撑时应加强监控量测，量测频率为1次/小时。（5）围岩压力及断面两层支护间压力选择代表性地段2050m一个断面，在钢架外侧及两支护间埋设压力盒，进行压力量测。监测频率为：开挖后115天时，1次/天；开挖1630天时，1次/2天；开挖13月时，1次/周；开挖3个月竣工，1次/2周。人防段及断面变大隧道，在拆除临时支撑时应加强监控量测，量测频率为1次/小时。（6）衬砌钢架应力选择代表性地段2050m一个断面，在钢架及二衬钢筋上贴应力应变片。监测频率为：开挖后115天时，1次/天；开挖1630天时，1次/2天；开挖13月时，1次/周；开挖3个月竣工，1次/2周。人

20、防段及断面变大隧道，在拆除临时支撑时应加强监控量测，量测频率为1次/小时。15.5.3环境监测（1）邻近建筑物沉降监测在建筑物的四角设沉降观测点，在每座需监测的楼房内设若干GEKON NA-S1型多点异高静力水准量测点。GEKON NA-S1型多点异高静力水准量测点的安装如图15-5所示。图15-5 4600静力测量安装示意图监测时应严格按照GB12987-91国家二等水准测量规范执行。沉降点间距和复测周期按照中华人民共和国城市测量规范及广州市地方测量规范执行。量测频率为隧道开挖面距测点距离5B（B为隧道净宽，下同）时应采集初始数据，此后根据设计、监理要求的采样间距进行数据的自动采集，直到开挖

21、面过建筑物后5B。（2）邻近建筑物的倾斜监测在待测建筑物的四角设自动倾斜观测装置，其安装示意图见图15-6。 图15-6 6530型振弦倾斜仪安装示意图监测频率为隧道开挖面距测点距离5B时应采集初始数据，此后根据设计、监理要求的采样间距进行数据的自动采集，直到开挖面过建筑物后5B。（3）地下管线安全监测有检查井的管线应打开井盖直接将监测点布设到管线上或管线承载体上；对无检查井的直埋管线可开挖处，应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上，无法开挖时可在对应的地表埋设间接观测点。管线沉降观测点的设置可视现场情况，采用抱箍式或套筒式安装。管线保护按照业主、管理单位的要求或按国家相关规范执行。监测频率为

22、开挖面距离量测面2B时，1次/天；开挖面距离量测面5B时，1次/2天；开挖面距离量测面5B时，1次/周。15.6监测控制标准根据我们在北京地铁施工经验，对基坑周围地面沉降、桩顶位移及周围建筑物沉降和倾斜以及隧道拱顶沉降、周边收敛位移应建立相应的控制值和预警值。根据本工程的特点、设计要求，并参考有关规范规定，确定本工程施工量测控制值和预警值，见表15-2。施工监测控制值和预警值表 表15-2序号工 程 项 目预警值控 制 值1暗挖地面沉降20mm25mm拱顶下沉20mm25mm周边收敛位移50mm70mm2地面沉降10mm16mm桩顶水平位移10mm16mm支撑轴力2500kn2600kn建筑物

23、沉降、倾斜10mm、4mm10mm、4mm为了尽快了解本工程隧道最终稳定的位移值，在施工初期，选择有代表性的断面进行持续量测。对量测结果作回归分析，求出回归方程，进行相关分析和预测，推算出最终位移值，并与规范允许值相比较，然后根据设计要求确定本工程的监控量测控制值。对围岩稳定以最大相对位移（25mm）和最大位移速度（10mm/d）进行双指标判定；地表最大沉降控制在25mm；当水平收敛速度小于0.1mm/d，同时结合钢架应力量测确定初期支护的拆除顺序及一次拆除的长度。对于周围建筑物，根据经验，桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10mm。15.7资料整理和分析反馈15.7.1监控量测结果的整理每次

24、量测后，将原始记录及时整理成正式记录，并以图表形式作直观的反映。对于位移、变形监测还应作图表示其速度变化和加速度的变化。15.7.2监控量测结果的分析反馈随着工程施工的进度，监测工作在工程期间穿插进行。为了能够保证施工的安全性，做到监控能时时指导施工，应及时将处理数据反馈给技术人。本工程制定了报表制度，即监控资料按照图表格式进行整理，凡在当天监测得到的数据，应当天处理完毕，并及时反馈给施工单位的工程技术人员。采取预警控制法结合变形速率进行安全信息反馈，凡监测数据超过预警值或超过规范时，监测人员应在当天的报表中标注出来，及时向技术主管部门进行汇报。每周将本周的报表进行处理，进行一次汇总，做成成果

25、表进行周报。每次量测后，应对量测面内的每个量测点分别作回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移（应力）变化规律，并由此判断隧道的稳定性。对每项量测，总变形量应在规范允许之内，且不大于预留变形量，否则应采取必要措施（如及时跟进二次衬砌、注浆、打锚杆等），以减小变形量，防止围岩过度松弛。当变形超过规范要求时，应修改施工方案，确保以后施工部分的稳定性。从变形速度、加速度方面考虑，当出现加速或异常加速时，则表明围岩可能出现失稳或支护出现裂纹，此时应密切监视围岩状态，并加强支护，必要时应停止开挖。15.8监测质量控制15.8.1初期控制在施工前，根据总的施工设计方案，通

26、过现场勘察，确定测试仪器、布置位置、数量及深度。根据总的施工顺序和进度计划，初步确定测点布置顺序。15.8.2仪器安装控制在仪器安装埋设的全过程中，必须对仪器、传感器和设备等进行连续的检验，以保证它们的质量的稳定性，并作好如下记录：仪器的种类、型号、编号和说明。（1）测试元件布置的位置及编号。（2）测点布置的日期。（3）测试时的气候情况。（4）安装和测试时周围施工状况。（5）隧道施工、临时支撑施工记录。安装期间的调试及多次测取初始数据。（6）测斜管顶部及各种测力计、水位计线头、测点的保护记录。凡设第三方监测的项目，安装记录由技术主管和监理工程师签字认定；自测项目由技术主管签字认可。15.8.3监测控制监测阶段，作好数据采集记录和信息反馈，仪器的维护和标定。根据规定的采集频率，满足系统在时间上的连续性要求，以仪器的精度和准确度为标准检验或判断数据的偏差是否正常。所有监测工作均应考虑和施工穿插进行。观测时间尽量避开白天客流量、车流量、人流量大的时间（必须和施工同时进行的除外）。15.8.4数据分析处理控制全部采用计算机处理，自动图表处理数据。