地铁车站基坑监测方案.docx

1、地铁车站基坑监测方案1 工程概况 武汉市轨道交通3号线为武汉市第一条穿汉江地铁，它起始于沌阳大道站，终止于汉口三金潭站。全长28公里，设站23座，范湖站为第14座车站。范湖站为地下三层单柱两跨式岛式站台车站，地下分站厅、设备、站台三层，车站标准段结构外包尺寸为，顶部覆土约。主体建筑面积16443m2，附属建筑面积6808 m2，总建筑面积23251 m2。有效站台宽11m，有效站台中心处轨面绝对标高为。车站主体围护结构采用1000mm厚地下连续墙，并入岩以满足抗浮要求；出入口和风道部分采取SMW工法桩加内支撑，桩径850mm，咬合250mm 本站位于规划马场角路与青年路的交叉路口，沿规划马场角

2、路布置于路下，路口北侧有富苑假日酒店，马场角路北侧为在建葛洲坝国际广场北区住宅小区，南侧为规划葛洲坝国际广场（如图1-1所示）。车站与2号线范湖站通过通道换乘。车站内主要有电力、电信、自来水、排水等管线。图1-1 现场图片拟建场区地形平坦，原始地貌属长江冲积I级阶地。场区内地表水体不发育，未发现有河、沟、塘等地表水体分布。地下水按赋存条件，可分为上部滞水、潜水、孔隙承压水、碎屑岩裂隙水。地下水对砼及砼中钢筋不具腐蚀性，对地下钢结构具弱腐蚀性。2 编制依据及主要原则 编制依据1）武汉市轨道交通3号线一期工程设计施工图2）地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB-50308-1999）3）建筑变形测量

3、规范(JGJ8-2007) 4）工程测量规范(GB50026-2007)5）建筑基坑工程监测技术规范GB 50497-2009 主要原则1）对围护体系及支撑系统中相当敏感的区域加密测点数和项目，进行重点监测；2）对勘察工程中发现地质变化起伏较大的位置，施工过程中有异常的部位进行重点监测；3）除关键部位优先布设测点外，在系统性的基础上均匀布设监测点；结合施工实际确定测试方法、监测元件的种类、监测点的保护措施，调整监测点的布设位置，尽量减少对施工质量的影响；结合施工实际确定测试频率。4）监测网监测点的数量，在确保全面、安全的前提下，设置不少于3个点。 3 监测目的和任务 施工监测目的在施工中，实际

4、施工的工作状态往往与设计预估的工作状态存在一定的差异，有时差异的程度还相当大。设计预测和预估往往只能够大致描述正常施工条件下，围护结构与相邻环境的变形规律及受力范围。由于差异的存在和不确定，必须在开挖和支护施工期间开展严密的现场监测，以保证工程的顺利进行。为此基坑工程施工监测的目的如下：1）监测基坑稳定和变形情况，验证围护结构、支护结构的设计效果，保证基坑稳定、支护结构稳定、地表建筑物和地下管线的安全；2）提供判断基坑、结构和周边环境基本稳定的依据；3）通过监控量测，了解施工方法和施工手段的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全；4）通过量测数据的分析处理，掌握基坑和坑壁岩土体稳定

5、性的变化规律，修改或确认设计及施工参数，并为今后类似工程的建设提供经验。 施工监测主要任务1）通过对地表变形、围护结构变形、基坑开挖后坑壁土体内力的监测，掌握土体与支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业和确保施工安全。2）经量测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和地层及支护的稳定。3）对量测结果进行分析，可应用到其它类似工程中，作为指导施工的依据。4 监测组织与流程 监测组织1）成立专业监测小组，设小组负责人。监测组织机构见图4-1。2）监测小组主要职责：负责监测方案和监测计划的制定、量测的安排；负责监测管理工作；监测工程师负责方案的实施，包括量测断面选择、测点

6、埋设、日常量测、资料管理等；组员负责及时进行量测值的计算和绘制图表，并快速、及时、准确地将信息（量测结果）反馈给领导及现场施工，以指导施工。组员每次量测结束后，及时进行数据计算和分析，当天将监测结果和可能出现的问题通知项目部领导，并协助主管工程师制定相应措施。3）现场监控量测，按监测方案认真组织实施，并与其它环节紧密配合，不得中断施工。4）预埋测点牢固可靠，并易于识别和妥善保护，不得任意撤换和人为破坏。5）监测的实施按测点布设、量测和资料报告整理三个阶段组织进行。6）由监测小组及时向监理工程师报告监测成果。图4-1 监测组织机构 施工监测流程信息化施工工艺流程如图4-2所示。图4-2 信息化施

7、工工艺流程图5 测点布设原则1、按照监测方案，在现场布设测点，原则上以监测方案中的设计位置布置。实际根据现场情况可在靠近设计测点位置设置测点，但以能达到监测目的为原则。2、监测测点的类型、数量结合工程特点、设计要求、施工特点等因素综合考虑，但要必须以能保证安全施工为原则。3、为验证设计数据而布设的测点布置在设计最不利位置和断面，为指导施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是为了及时反馈信息，以修改设计和指导施工。4、地表及建筑物变形测点的位置既要考虑反映对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。5、深埋测点不能影响和防碍结构的正常受力，不能削弱结构的变形、刚

8、度和密度。6、各类监测测点的布置在时间和空间上有机结合，力求同一监测部位能同时反映不同的物理变化量，以便找出其内在的联系和变化规律。 7、测点的埋设应提前一定时间，并及早进行初始状态的量测。8、测点在施工过程中一旦破坏，尽快在原位置处补设监测点，以保证该测点观测数据的连续性。 6 监测项目及监测仪器 监测项目为确保施工期间的结构及建筑物的稳定和安全，结合该段地形地质条件、支护类型、施工方法等特点，确定监测项目和使用的监测仪器。监测项目见表6-1范湖站施工监测项目汇总表。表6-1 范湖站施工监测项目汇总表序号监测项目监测仪器及方法测点布置预警数值量测频率备注1*围护结构渗漏及裂缝观测目测视具体情

9、况而定含地质条件、结构、周围地面裂缝、塌陷、渗漏、超载等2*基坑周围地表沉降沉降标、位移标、全站仪、水准仪详见测点布置图基坑开挖深度5m,1次/2天，基坑开挖深度515m,1次12天，基坑开挖深度15m,2次/1天，地表沉降不应超过30mm3*基坑周围建筑物沉降及倾斜基坑外65米范围内，测点间距10-15米4*建筑物裂缝观测描绘5*基坑周围地下管线沉降煤气管道变形监控报警值为10mm，或连续三天超过5mm/d；供水管道变形监控报警值为30mm，或连续三天超过2mm/d；6*围护墙顶水平位移及竖向位移详见测点布置图30mm或连续三天变形速率超过3mm/d7基坑底回弹详见测点布置图8*墙体水平位移

10、测斜孔、测斜仪详见测点布置图9地下水位量测水位管、地下水位仪详见测点布置图1次/12天，降水单位负责10*钢管支撑轴力钢弦式或电阻应变式轴力计、频率接收仪或电阻应变仪详见测点布置图支撑内力监测报警值不超过设计值的70%11围护结构内力监测钢弦式或电阻应变式钢筋计、频率接收仪或电阻应变仪详见测点布置图基坑深度变化处增加12墙背侧向土压力土压力盒、频率接收仪详见测点布置图埋设1周后，1次/周13墙背侧水压力孔隙水压力计详见测点布置图降水单位负责标有*为必测项目，其余为选测项目。主体结构测点横断面布置图如图6-1主体结构测点横断面布置图。图6-1主体结构测点横断面布置图 监测仪器 1）从可靠性、坚固

11、性、通用性、经济性、测量原理和方法、精度和量程等方面综合考虑选择监测仪器。2）监测仪器和元件在使用前进行检定和调试。3）由监测小组指定专人做好监测仪器和元件的保管和管理工作。4）施工监测仪器见表6-2施工监测仪器汇总表。表6-2 施工监测仪器汇总表仪器名称规格型号单位数量全站仪Leica402台1精密水准仪LeicaDNA03台1铟钢尺2米个2频率接收仪SS-2台1测斜仪CX201台1游标卡尺0-150mm个17 监测方法 地表沉降监测1）测点埋设如图7-1，在平行于车站主体围护结构的方向,并分别距围护结构边缘按照1520m间距布设测点,用108mm的钻机将地面硬化层钻透，随即打入作为监测点的

12、钢筋，使钢筋与土体结为整体，可随土体的下沉而下沉。为了避免车辆对测点的破坏，打入的钢筋要低于路面5-10cm，并于测点外侧设置保护管，且上面覆盖盖板保护测点。 图7-1 地表沉降测点剖面2）监测方法在沉降监测前1个月埋设不少于2个水准点，水准点设在现场附近，组成水准控制网，对水准点定期进行校核，防止其本身发生变化，以保证沉降监测结果的正确性。水准点的埋设要求外界影响小、不易扰动或震动影响、通视好、测点距离不超过100m，以保证监测精度。根据监测对象性质、允许沉降值、沉降速率、仪器设备等因素综合分析，确定量测精度，范湖站沉降监测采用精密水准仪按二等水准精度要求进行监测。沉降监测的技术措施：a、观

13、测前对所用的水准仪和铟钢尺进行校验，做好记录，在使用过程中不随意更换；b、首次进行观测，适当增加测回数，一般取2-3次的数据作为初始值。c、定期对水准点进行校核、测点检查和仪器校验，确保测量数据的准确性和连续性。d、记录每天测量的气象情况、施工进度和现场工况，以供监测数据分析时参考。e、确定沉降监测控制标准值，作为监测数据分析时的对照数据，测量数据超出允许值时及时反馈信息。3）主要施工对策当监测结果超出警戒值时，查明原因，采取改变开挖方案、加固地层、加强支撑等措施确保施工安全。通过现场视察及监测相结合，当监测结果超出警戒值较大范围时，及时报告，并停止施工，立即采取支撑、封堵等应急措施，会同有关

14、单位共同制定相应对策。 围护墙顶及立柱水平及竖向位移监测1)测点埋设 在围护墙顶及立柱顶部布设监测点，植入顶部带十字刻痕的钢筋，钢筋露出冠梁砼面2cm，并用红漆标注，这些点即作为水平位移量测。 2)监测方法水平位移监测使用全站仪，采用参照线法量测监测点的水平位移。在车站围护结构直角上设基准点，在两基准点的连线方向上布置监测点。在垂直于连线方向上量出各点与连线方向的偏差值，向外为正，向内为负，作为初始值。监测开展后的实测值与此初始值比较，即可得墙顶的实际水平位移。根据实际经验，在围护结构直角处水平变形很小，不会影响量测结果的真实性。坚向位移监测方法同地表沉降监测。 围护墙体水平位移监测1)测点埋

15、设沿车站主体围护结构墙身内埋设测斜管。测斜管拼装时应注意导槽对接，埋设时将测斜管两端封闭并牢固绑扎在钢筋笼背土面一侧，同钢筋笼一同放入地下连续墙基槽内，灌注混凝土。测斜管长应为墙深加冠梁高并露出冠梁10cm。埋设时，应保证让一组导槽垂直于围护体，另一组平行于基坑墙体，注意在钢筋笼放入孔内砼浇注前一定要校正测斜管的方向。2)监测方法将测斜仪放入与基坑边墙垂直方向的测斜管导槽中。沿导槽缓慢下滑，滑至管底时开始测读，按米间隔测读一次，徐徐提升测斜仪，直至测斜管顶。同时用光学仪器测量管顶位移作为控制值。在基坑开挖前，分二次对每一测斜孔测量各深度点的倾斜值，取其平均值作为原始偏移值。“”值表示向基坑内位

16、移，“”值表示向基坑外位移。测试原理见图7-2。图7-2 测斜仪工作原理示意图计算公式：式中： Xi 为i深度的累计位移(计算结果精确至 ) Xi 为i深度的本次坐标(mm) Xi0 为i深度的初始坐标(mm) Aj为仪器在0?方向的读数 Bj为仪器在180?方向上的读数 C为探头标定系数 L为探头长度(mm) j为倾角 钢管支撑轴力监测为掌握支撑的设计轴力与实际受力情况的差异，防止围护体的失稳破坏，须对支撑结构中受力较大的断面、应力变幅较大的断面进行监测。支撑受到外力作用后轴力计会产生微应变。其应变量可通过振弦式频率计来测定，测试时，按预先标定的率定曲线，根据应力计频率推算出支撑钢管所受的轴

17、力。根据钢支撑的设计预加力选择轴力计的型号，安装前要记录轴力计的编号和相对应的初始值，轴力计安放在钢支撑端部活接头与钢围檩之间，安装时注意轴力计与活接头的接触面要垂直密贴，在加载到设计预加力后马上记录轴力计的数值，依照设计要求进行监测。 周边建筑物监测1）建筑物沉降监测建筑物沉降监测点埋设根据地质和车站深度等确定的施工影响范围是车站结构倍埋深范围内的所有地面建筑物。在这些建筑物的四个角上采用植筋的方式，将钢筋植入建筑物的构造柱或地圈梁中（如图7-3）。监测点必须埋设牢固，并等其稳固后方可使用。沉降观测点的埋设特别注意保证在点上垂直置尺和良好的通视条件。 图7-3 建筑物测点剖面建筑物沉降监测方

18、法水准点与前述地表沉降监测共用，有关要求同前。采用电子精密水准仪按二等水准的精度进行量测。沉降监测时应注意：a、观测时充分考虑施工的影响，避免在空压机、搅拌机等振动影响范围之内。b、观测在水准尺成像清晰时进行，避免视线穿过玻璃、烟雾和热源上空。c、前后视观测最好使用同一根水准尺，前后视距尽可能相等，视距一般不超过50m，前视各点观测完后，回视后视点，最后闭合于水准点。2）建筑物裂缝监测测点埋设如图7-4用两块白铁皮，一片取150mm150mm的正方形，固定在裂缝的一侧，并使其一边和裂缝的边缘对齐。另一片为50mm200mm，固定在裂缝的另一侧，并使其中一部分紧贴相邻的正方形白铁皮。当两块白铁皮

19、固定好以后，在其表面均涂上红色油漆。图7-4 建筑物裂缝监测标志监测方法a、首先了解建筑物的设计、施工、使用情况及沉降观测资料，以及工程施工对建筑物可能造成的影响；记录建筑物已有裂缝的分布位置和数量，测定其走向、长度、宽度及深度；分析裂缝的形成原因，判别建筑物的发展趋势，选择主要裂缝作为观测对象。b、当裂缝继续发展，两白铁片将逐渐拉开，露出正方形白铁片上原被覆盖没有涂油漆的部分，其宽度即为裂缝加大的宽度，可用尺子量出。c、定时进行观测，观测频率按两次观测间裂缝发展不宜大于及裂缝所处位置而定。 邻近建筑物保护措施a、在车站施工过程中充分考虑地面沉降问题，以减少施工中地面沉降变化过大。主要措施有及

20、时按设计按要求架设钢支撑：开挖至一定深度时及时架设钢支撑加强支护，以减少围岩变形。b、施工监测反馈信息指导施工：在开挖中依据监测数据分析结果，采取各种措施控制地层变形量，如果发现周边建筑有较大的沉降或倾斜趋向，立即采用注浆加固保护措施。并在开挖中改变开挖顺序，放慢开挖速度，加强支撑等措施，加大观测频率直至建筑物变形得到控制。c、制定应急措施：平常预备一定数量的备用钢支撑。当周边建筑物沉降或变形趋势剧烈，接近控制标准时，立即采用应急措施，停止开挖，加强支撑，将情况向有关部门汇报，召集有关专家和专业单位进行研究处理，采取切实可行的措施处理，直至沉降或变形得到纠正。3）建筑物倾斜监测当在建筑物出现不

21、均匀沉降时，才有必要进行建筑物的倾斜测量。建筑物倾斜监测，因基坑影响范围内建筑物均为整体刚度较大的建筑，经综合比选认为，用差异沉降法推算建筑物倾斜的方法既能达到反映建筑物的倾斜变化情况又切实可行。方法如图7-5 。= h/ L推算的倾斜度h相对沉降差L两监测点水平距离图7-5 建筑物倾斜计算示意图 AB为变形前两监测点的相对位置，当建筑物发生倾斜时，B点将变化到B点位置，由此即可按上式推算建筑物倾斜度和判断倾斜方向。相对沉降差h与沉降监测结果相结合。监测点间的水平距离L用经鉴定的钢卷尺丈量两次。测量距离相对中误差不大于1/2000。 基坑底部回弹基坑开挖后在周围土压力的作用下，基坑底部可能隆起

22、，施工过程中必须加强基坑隆起的监测工作。测点布设于基坑底部，并在基坑外选设水准点及定位点；隆起测设方法采用几何水准法，高程误差不大于1mm，在观测点位置预埋隆起观测点。 地下水位监测在基坑开挖施工中，须在基坑内进行大面积疏干降水以保持基坑内土体相对干燥，以便于土方开挖和土渣运输，如果止水帷幕的实际效果不够理想，将势必对周边环境和建筑物造成危害性影响，严重将造成基坑管涌、塌方的危害。为了使浅层地下水位保持适当的水平，以使周边环境处于相对稳定可控状态，加强对坑内、外浅层水位和承压水位的动态观测和分析,对于了解和控制基坑降水深度、判定围护体系的隔水性能,分析坑内、外地下水的联系程度具有十分重要的意义

23、。对于水位动态变化的量测，可在基坑降水前测得各水位孔孔口标高及各孔水位深度，孔口标高减水位深度即得水位标高，初始水位为连续二次测试的平均值。每次测得水位标高与初始水位标高的差即为水位累计变化量。采用SWJ90电测水位计。基坑内水位变化观测一般由降水单位实施，可采用降水井定时停抽后量测井内水位的变化。1） 测点埋设用钻机在主体结构外侧按照设计（孔位、孔深符合要求）钻孔，逐节放入PVC水位管。水位管成孔垂直度要求水平5/1000。2） 监控方法采用触发式水力装置，直接将接头利用钢尺校核过的绳子悬吊于控制水位面标高处，当水位上升达到控制水位时，触发水力装置，自动开始抽水降低水位的作业。为防止出现仪器

24、故障，旁边设水位观测孔用以随时观测控制。 地下管线监测1）测点埋设鉴于本工程范围内的管线都在城市道路下，不可能采用直接埋设的方式在管顶埋设测点。可采用在管线外露部分设直接测点，其余通过从地面钻孔，埋入至管顶的钢筋的方式埋设测点。埋入管顶的钢筋与管顶接触的部分用砂浆粘合，并用钢管将钢筋套住，以使钢筋在随管线变形时不受相邻土层的影响。（套筒式布点如下图所示）图7-6监测点埋置图2）监测方法管线位移：采用全站仪用极坐标测量的方法，量测管线测点的水平位移。管线沉降：采用精密水准仪按二等水准量测的方法，量测管线测点的垂直位移。量测时应注意使用的基点应布置在施工影响范围以外稳定的地面上。管线裂缝：使用裂缝

25、观察仪对裂缝进行观察。3）施工对策根据量测结果分析管线的受力情况，当监测结果超出警戒值时，查明原因，采取注浆加固及加强支撑等措施确保管线安全。通过现场视察及监测相结合，当监测结果超出警戒值较大范围时，及时报告，并停止施工，会同有关单位共同制定相应对策。 土压力与孔隙水压力监测1）测点埋设先在选定位置，用地质钻机沿连续墙外侧钻直径为130mm的钻孔，钻孔到所需要的深度，再用砂网、中砂裹好的土压力计和孔隙水压力计放到测点位置，然后在孔里注入中砂，以高出孔隙水压力计位置为宜，最后在孔里埋入粘土，按次顺序，依次将各个不同深度的土压力计和孔隙水压力计埋设完毕，最后将孔封堵好。2）量测计算采用钢弦式土压力

26、计及频率接收。在安装前，采集各点的土压力初始值。并根据施工进度，对土压力计数值进行采集、处理、备案。根据每次所测得的各测点电信号频率，可依据渗水计（土压力计）压力-频率标定曲线来直接换算出相应的孔隙水压力值（土压力）。3)数据处理与分析绘制基坑各个施工阶段，土压力（孔隙水压力）随时间的变化曲线。 围护结构内力监测钢筋计应在围护结构钢筋笼的迎土面和背土面对称设置，埋设钢筋应变计时应尽可能和埋设测斜管在同一个断面上。在开挖车站结构前要记录钢筋计的初始值，依照设计上的监测频率进行数据采集、处理、备案并进行汇总分析。8 监测数据处理与应用监测数据分析与反馈，用于修正设计支护参数及指导施工、调整施工措施

27、等。1、监测数据散点图和曲线现场监测数据处理，即及时绘制位移时间曲线（或散点图），一般选用这两种方法中的任意一种。位移（u）-时间(t)关系曲线的时间横坐标下，应注明施工工序。将现场监测数据绘制成u-t时态曲线（或散点图）和空间关系曲线。1）当位移-时间关系趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律；2）当位移-时间关系曲线出现反弯点时，则表明地层和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视地层动态，并加强支护，必要时应立即暂停开挖，采取停工加固并进行支护处理。3）根据位移-时间曲线的形态来判断地层稳定性的标准岩土体变形曲线分三个区段,见图8-1。图8-1 岩土体蠕变曲线图1

28、）基本稳定区段：主要标志是变形速率不断下降，即du2/dt20，为一次蠕变区，表示地层趋于稳定，其支护结构是安全的；2）过渡区段：变形速率较长时间保持不变，即du2/dt2=0，为二次蠕变区，应发出警告，及时调整施工程序，加强支护系统的刚度和强度；3）破坏区段：变形速率逐渐增加，即du2/dt20，为三次蠕变区，曲线出现反弯点，表示地层已达到危险状态，必须立即停工加固。地层稳定性判别标准比较复杂，在评定地层稳定程度时根据工程的具体情况，采用上述三种标准综合分析反馈于设计及施工应用。2、沉降与水平位移数据分析对量测数据进行整理，按照1中所述的方法，绘制沉降-时间曲线和水平位移-时间曲线，根据曲线

29、表现的形态进行分析判断，提出相应措施。3、钢支撑轴力与支护结构内力数据分析与反馈1）将采用接收频率仪接收的频率按公式换算成钢支撑轴力和支护结构内力。2）将设计轴力和支护结构内力与实测值进行对照分析，分析钢支撑与支护结构的受力状态。3）如果钢支撑轴力或支护结构内力超过允许控制标准值时，采取改变支撑体系或开挖方式等措施确保施工安全。9 监测预警值和监测频率施工中监测的数据应及时进行分析处理和信息反馈，以确保岩土体、围护结构及地面建筑物的稳定和安全。根据施工具体情况，会同设计、监理及有关专家设定变形值、内力值及变化速率警戒值，当发现异常情况时，及时报告主管工程师和监理工程师。并将情况通报给业主和有关

30、部门，共同研究控制措施。监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。本工程主要监测项目报警指标初步拟定为： 项 目报 警 指 标备注围护结构水平位移30mm或连续三天变形速率超过3mm/d供水管道变形监控报警值为30mm，或连续三天超过5mm/d地表沉降累计不应超过30mm支撑轴力监测不超过设计值的70%在施工开始前应完成有关各项测点的埋设工作，并取前三次读数的平均值作为初始读数，以保证测试数据更接近真实。根据监测数据变化情况，监测频率进行适当调整；当监测数据达到报警范围，或遇到特殊情况以及其它意外工程事件，应适当加密观测，直至24小时不间断的跟踪监测。10 监测质量保证措施1）建立监测专业组：建立专业监测小组，由具备丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。除及时收集、整理各项监测资料外，尚需对这些资料进行计算分析对比。2）制定详细的监测计划：根据施工监测的要求制定监测计划，并报监理工程师和业主。报告内容包括监测方法和计算方法、操作规程、观测仪器设备的配置和监测专业人员的设置等。3）采购元器件及有关监测元件和仪器的标定：根据监测计划，在施工前，备齐所有的监测元件和仪器。并根据规范进行有关标定工