地铁车站监测方案.docx

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地铁车站监测方案

目录

1编制依据及原则1

1.1设计依据1

1.2设计范围及概况2

1.3采用规程规范、设计原则和设计标准2

2工程地质与水文地质4

2.1地质概况4

2.2水文地质条件5

3工程概况7

3.1交通状况及邻近建筑物、地下管线情况，保护要求和措施7

4围护结构特点及设计说明8

4.1围护结构8

4.2荷载及组合8

4.3支撑体系布置8

4.4钻孔灌注桩基本桩型9

5监测目的10

6监测项目11

6.1围护桩+钢支撑段11

6.2吊脚桩+预应力锚索段12

6.3变形监测控制网的建立12

6.4地表下沉13

6.5建筑物沉降、倾斜、开裂15

6.6地下管线变形17

6.7地下水位监测19

6.8水平位移监测20

6.9爆破震动监测21

7监测控制标准及监测频率22

8监测数据处理及信息反馈23

8.1数据采集23

8.2数据整理23

8.3数据分析23

8.4安全预报和反馈24

9监测质量保证措施27

1编制依据及原则

1.1设计依据

（1）大连市地铁2号线一期工程《湾家站岩土工程勘察报告》；（大连市勘察测绘研究院有限公司09年5月）

（2）大连市地铁2号线一期工程《马栏广场站至湾家站区间岩土工程勘察报告》；（大连市勘察测绘研究院有限公司09年5月）

（3）大连地铁2号线工程第三标段补充勘察阶段《湾家站岩土工程勘察成果》；（大连市勘察测绘研究院有限公司10年4月）

（4）大连市地铁2号线一期工程《沿线1∶500电子地形图》；（大连市地铁工程指挥部09年5月）

（5）大连市地铁2号线一期工程《沿线1∶500地下管线图》；（大连市地铁工程指挥部09年5月）

（6）湾家站初步设计；（铁道第三勘察设计院集团有限公司09年5月）

（7）《大连市地铁2号线一期工程施工图技术要求（试行稿）》；（铁道第三勘察设计院集团有限公司09年8月）

（8）《大连市地铁2号线一期工程文件编制统一规定（试行稿）》；（铁道第三勘察设计院集团有限公司09年9月）

（9）《大连市地铁2号线一期工程文件组成与内容（试行稿）》；（铁道第三勘察设计院集团有限公司09年9月）

（10）《大连市地铁2号线一期工程技术接口文件（试行稿）》；（铁道第三勘察设计院集团有限公司09年7月）

（11）大连市地铁2号线物探工程详细勘察阶段《湾家站地下管线探测报告》（山东正元地理信息工程有限责任公司09年7月）

（12）《大连市地铁1、2号线工程工作会议纪要》；（三设连地总体纪字（2009）第38号）

（13）与大连市地铁工程指挥部间相关设计联系单、会议纪要及业主提供的其他设计依据性文件和资料

1.2设计范围及概况

设计范围为大连市地铁2号线一期工程湾家站主体围护结构，车站设计起迄里程为DK21+396.949～DK21+577.349。

湾家站沿红旗中路地下设置,车站主体为东西走向。

车站设3个出入口，两组风亭，分别沿红旗中路方向设置，照顾红旗中路南北两侧、东西方向的乘客乘车需要。

1.3采用规程规范、设计原则和设计标准

1.3.1采用规程规范

《地铁设计规范》（GB50157-2003）

《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22：

2005）；

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；

《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；

《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106-2003）

《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）

其他相关国家及辽宁省、大连市的规范、规程。

1.3.2主要技术标准

（1）基坑围护结构采用以分项系数表示的极限状态设计法设计；围护结构内力分析考虑沿车站纵向取单位长度按弹性地基梁计算。

开挖阶段按结构"先变形-后支撑"的原则进行结构分析计算。

（2）围护结构按临时结构设计，考虑其承载能力及变形对基坑安全和周边环境的影响。

（3）基坑侧壁重要性系数γ0=1.1。

（4）结构设计应按最不利地下水位情况进行抗浮稳定验算。

在不考虑围护结构侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05。

当适当考虑围护结构侧壁磨阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。

当结构抗浮不能满足要求时，应采取相应的工程措施。

（5）地下结构满足防（火）灾要求，结构耐火等级为一级。

（6）基坑变形控制保护等级为一级，地面最大沉降量≤0.15%H，最大水平位移≤0.15%H，或≤30mm，两者取小者。

（7）围护结构的计算采用荷载－结构模式，按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），采用荷载增量法原理进行内力计算。

（8）基坑地面超载取20KPa，基坑附近（10m范围内）建筑物为浅基础或桩基础的酌情考虑附加荷载。

（9）围护结构应满足基坑稳定要求，不产生倾覆、滑移和局部失稳，基坑底土体的抗隆起和抗渗流稳定性满足要求，支撑体系不失稳，围护结构构件不发生强度破坏。

（10）基坑外放尺寸的原则：

围护结构布置应满足建筑、车辆、设备等限界的要求，综合考虑桩位允许偏差1/300（不允许侵入车站主体结构）、防水层的铺设、承包商自身施工经验及施工水平等因素，进行外放。

2工程地质与水文地质

2.1地质概况

大连市区所处一级构造单元为中朝准地台，所处二级构造单元为胶辽台隆，所处三级构造单元为复州（瓦房店）台陷，所处四级构造单元为城子坦断块与复州～大连凹陷交界处。

拟建大连地铁二号线湾家站设在红旗中路下，地貌为马栏河阶地，地势较平坦，地面高程23.00～25.40m。

沿线管线、管道众多。

（1）本次勘察本场地揭露的地层主要有：

本车站范围内上覆第四系人工堆积层（Q\S<1,100>^4\s\S<1,100>ml^\s）、第四系冲洪积卵石层（Q\S<1,100>^4\s\S<1,100>al+pl^\s），下伏青白口系细河群桥头组（Q\S<1,100>^nq\s）石英岩板岩互层（石英岩、板岩、石英岩夹板岩）,并有中生代燕山期辉绿岩（βμ）侵入。

各地层分述如下：

1）第四系全新统人工堆积层（Q\S<1,100>^4\s\S<1,100>ml^\s）

①1素填土：

黄褐色，主要成分为碎石、粘性土，有一定程度压实部分钻孔顶部有40cm左右的沥青砼。

该层各钻孔均有揭露，厚度2.00～4.40m，层底高程18.28～21.55m。

2）第四系全新统冲洪积层（Q\S<1,100>^4\s\S<1,100>al+pl^\s）

③1卵石：

灰黄色，石英岩卵石呈亚圆形，粒径20-200mm不等，含量占30-60%左右，分布不均匀，粘性土和砂砾石充填粒间孔隙，局部漂石，稍密-中密状态。

层厚1.60～4.60m，层底高程15.15～18.52m。

3）青白口系细河群桥头组石英岩板岩互层石（石英岩、板岩）、石英岩夹板岩（Q\S<1,100>^nq\s）,并有中生代燕山期辉绿岩（βμ）侵入。

♪2强风化石英岩夹板岩：

灰-灰黄色，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，节理裂隙极发育，岩芯呈碎块状、块状，遇水易软化，局部含有中风化岩残块，软硬不均。

揭露层厚5.90～8.50米，层底标高9.41～14.00米。

该层见于：

BK-WJ-08、BK-WJ-10号钻孔揭露。

⑤2强风化石英岩：

灰-灰黄色，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，节理裂隙很发育，岩芯呈碎块状、块状，遇水易软化，局部含有中风化岩残块，软硬不均。

层厚3.20～7.00米，层顶标高19.12～19.51米。

该层见于：

BK-WJ-05、BK-WJ-06号钻孔揭露。

④3中风化石英岩夹板岩：

灰白-灰褐色，层状结构，岩芯呈块状、柱状，石英岩板岩以互层状呈现，裂隙面呈黄褐色，局部夹少量绢云母。

岩体破碎，岩体基本质量等级V级。

该层分布于场区较普遍。

揭露层顶埋深3.80～4.00米，层顶标高19.12～19.51米。

⑤3中风化石英岩：

灰黄色，中厚层状，致密块状构造，节理裂隙发育，岩芯呈碎屑状、块状、短柱状。

岩体破碎，岩体基本质量等级Ⅳ级。

该层于本区间各孔均有揭露，揭露层顶埋深5.40～16.00米，层顶标高6.81～18.15米。

⑥3中风化辉绿岩：

灰绿色，块状构造，辉绿结构，岩体节理裂隙较发育，岩芯呈块状、柱状。

岩体较完整，岩体基本质量等级Ⅳ级。

揭露层顶埋深6.5米，层顶标高16.31～16.50米。

该层仅BK-WJ-03、BK-WJ-04号钻孔揭露。

2.2水文地质条件

大连市的气候属温带季风气候，，并具有海洋影响的特点。

冬季气温较低，降水少。

夏季气温较高，降雨集中，较多。

气候和降雨量随冬、夏季风的转换而变化。

每年5-9月为雨季。

本场地地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水。

孔隙水主要赋存在素填土层及卵石层中，水量丰富；基岩裂隙水赋存于风化岩中，水量随丰水期而增大，施工中亦应采取专门的止水和降水措施。

风化岩受水浸泡会使岩石抗剪强度降低，变形加大，易造成基坑变形、失稳、坍塌。

本次勘察期间稳定地下水位埋深3.00～5.20m，水位高程18.27～20.09m。

场地地下水位丰富，构筑物底板应做好防渗、防潮及抗浮设计。

综合考虑以上影响因素，建议本车站抗浮设防水位标高：

22.00米。

地下水总的径流方向为由北西向南东。

地下水的排泄途径主要是地下径流。

主要补给来源为大气降水、径流补给。

经取水样试验，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）表12.2.1、12.2.2、12.2.4、12.2.5-1判定：

地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

具体指标详见附表5《水质分析汇总评价表》；根据《铁路工程地质勘察规范》（TB10012－2007J124－2007）判定：

环境土、水对混凝土无腐蚀性。

地区地震效应评价

据《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）附录A，大连市抗震设防烈度为Ⅶ度；设计基本地震加速度值为0.10g；设计地震分组为第一组；根据场地类别以及设计地震分组，设计特征周期为0.35s。

场地土类型为软弱土～岩石，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）表4.1.1规定，判定本场地为可进行建设的一般场地

3工程概况

3.1交通状况及邻近建筑物、地下管线情况，保护要求和措施

湾家站位于西部大通道魏台桥西侧，沿红旗中路东西向设置，站台宽10m，为地下两层岛式明挖站。

湾家站车站设计起讫里程DK21+396.949～DK21+577.349，外包总长180.4m；站中心里程为DK21+461.248，轨顶标高为7.180米，覆土厚度约3.8～4.8m；标准段宽18.5m。

沿车站方向的红旗中路，现状道路宽21m，规划道路宽40m。

沿线车流量较大。

沿红旗中路主要有污水管、雨水管、给水管、电力及电信等地下管线，其中红旗中路下一条管底埋深约为2.12m的给水管、埋深1.8m,1.5m两条污水管及横跨红旗中路的埋深约为1.2m的煤气管对车站有一定影响。

由于本站主要位于红旗中路，且道路两边场地宽阔，可通过红旗中路两侧人行道及绿化带疏解交通，具备明挖施工条件。

站址范围内地下管线较多，沿车站方向的管线采用分步改移方式移出车站外，横穿车站管线可进行悬吊保护。

对雨水、污水、上水、煤气等应加强监测，并配备必要的防护设备，以便在沉降较大时及时防护。

4围护结构特点及设计说明

4.1围护结构

湾家站主体围护基坑长度为187.4m,宽度为23.5m～25.4m,深度为17.2m～19.9m,根据《大连市地铁2号线一期工程施工图技术要求（试行稿）》的规定，综合考虑本车站基坑深度、周边建、构筑物及地下管线情况，本车站主体基坑按一级考虑，地面最大沉降量≤0.15%H，最大水平位移≤0.15%H，或≤30mm，两者取小者。

根据场区的道路交通要求及地质条件，本基坑围护结构上部采用Φ800@1400mm吊脚桩+预应力锚杆支护；下部采用1：

0.05/1：

0.1放坡＋喷锚支护。

基坑围护结构型式组合型式详见"围护结构平面布置图"。

4.2荷载及组合

（1）永久荷载

结构自重按实际重量计算，钢筋混凝土按25kN/m\S<1,100>3^\s计；

侧向土压力施工阶段按朗肯主动土压力计算,侧压力分层计算，地下水位下粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算；

水土分算时静水压力采用常年的稳定高水位的全水头进行计算。

（2）可变荷载

施工期间基坑侧面超载一般按20kPa计。

（3）荷载组合

荷载取值及其分项系数按《建筑结构荷载规范》确定，并应满足有关建筑基坑规范、规程的规定。

4.3支撑体系布置

根据场地的地质条件，基坑所采用支护形式及支护参数为：

（1）围护结构上部采用Φ800＠1400吊脚钻孔桩，设两道预应力锚杆，锚固体直径为15cm；下部采用放坡+喷锚支护，锚杆采用Φ22岩层锚杆，放坡面喷射混凝土厚100mm。

第一道预应力锚杆采用φ32，锚固段长6.0m,间距1.4m，设计锚固力为135～192kN；

第二道预应力锚杆采用φ22，锚固段长4.0m,间距1.4m，设计锚固力为56～64kN。

第一道锚杆的预加力为110kN，第二道锚杆的预加力为40kN。

锚杆横向按一桩一锚进行设置，竖向间距为2.5m，为减少围护结构的侧向位移，必须及时设置锚杆和准确施加预加力。

腰梁采用双拼I20a组合腰梁，经验算强度满足要求。

（2）围护结构采用Φ800＠1400吊脚钻孔桩，设一道预应力锚杆,锚固体直径为15cm；预应力锚杆采用φ22，自由段长6.0m，锚固段长4.0m,间距1.4m，入射角为15度,总长为10m，设计锚固力为57～66kN；下部采用放坡+喷锚支护，锚杆采用Φ22岩层锚杆，放坡面喷射混凝土厚100mm。

为减少围护结构的侧向位移，必须及时设置锚杆和准确施加预加力。

预应力锚杆的预加力为40kN，锚杆横向按一桩一锚进行设置。

腰梁采用双拼I20a组合腰梁，经验算强度满足要求。

4.4钻孔灌注桩基本桩型

4、钻孔灌注桩基本桩型分为Ⅰ～Ⅱ共2种。

各桩型的长度可根据实际地质情况适当调整，吊脚桩桩底插入中风化岩层深度≥3.5m。

5监测目的

地下工程施工是在地层内部进行，施工不可避免扰动地层，引起的地层变形会导致地表建筑和既有的管线设施破坏。

因此，地铁隧道施工要考虑对城市环境的影响。

隧道施工引起的地层变形，特别是在地面建筑设施密集、交通繁忙、地下水丰富的城市中进行地铁隧道施工，对于地铁开挖过程引起地层的力学响应在时间和空间上的规律，不同施工方法的不同力学响应可以通过施工监测实现，并及时预测地层变形的发展，反馈施工，控制地下工程施工对环境的影响程度。

因此，施工监测在施工中有着极其重要的作用，其监测的目的包括：

（1）保证施工安全。

浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道会不同程度地对周边环境产生一定的影响，因此，通过及时、准确的现场监测结果判断地铁隧道结构的安全及周边环境的安全，并及时反馈施工，调整设计、施工参数，减小结构及周边环境的变形，保证工程安全。

（2）预测施工引起的地表变形。

根据地表变形的发展趋势决定是否采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据。

（3）控制各项监测指标。

根据已有的经验及规范要求，检查施工中的各项环境控制指标是否超过允许范围，并在发生环境事故时提供仲裁依据。

（4）验证支护结构设计，指导施工。

地下结构设计中采用的设计原理与现场实测的结构受力、变形情况往往有一定的差异，因此，施工中及时的监测信息反馈对于设计方案的完善和修正有很大的帮助。

（5）总结工程经验，提高设计、施工技术水平。

地下工程施工中结构及周边环境的受力、变形资料对于设计、施工总结经验有很大帮助。

6监测项目

6.1围护桩+钢支撑段

类别

序号

监测项目

方法及仪器

测点布置

量测频率

监测精度

监测项目警戒值

监测项目控制值

必测项目

1

地层及支护情况观察

现场观察及地质描述

随时进行

2

桩顶位移

经纬仪

围护结构的每个角点短边中点，沿基坑长度方向间距30m

基坑开挖期间，2次/天，基本稳定后1次/2天

1.0mm

70%控制值

0.15%基坑开挖深度

3

桩体变形

测斜管

短边中点，沿基坑长度方向间距30m（钢筋砼桩）

基坑开挖期间，2次/天，基本稳定后1次/2天

1.0mm

70%控制值

0.15%基坑开挖深度

4

地面沉降、位移监测点

精密水准仪

围护结构的每个角点短边中点，沿基坑长度方向间距30m

基坑开挖期间，2次/天

1.0mm

70%控制值

0.15%基坑开挖深度

5

地下水位

水准仪、经纬仪

基坑长边两端及中点各一处

降水期间1次/天

1.0mm

70%控制值

坑外水位累计下降<2m且速率<0.50m/日。

6

临近建筑物沉降

精密水准仪

临近建筑物处

基坑开挖期间，2次/天

1.0mm

70%控制值

根据建筑物权属部门要求及相关规范确定

7

临近管线沉降

精密水准仪

管线上方位置

基坑开挖期间，2次/天

1.0mm

70%控制值

根据管线权属部门要求及相关规范确定

8

爆破对地面建筑及相邻洞室振动

测震仪

根据现场情况布点

开挖爆破时进行

2cm/s

2.5cm/s

9

预应力锚杆应力

钢筋计

选取有代表性的锚杆位置进行监测

全过程，1次/天

<1/100（F.S）

按70％设计内力值

按100％设计内力值

10

桩内钢筋应力应变

钢筋计

短边中点，沿基坑长度方向间距30m（钢筋砼桩）

全过程，1次/天

<1/100（F.S）

按70％设计内力值

按100％设计内力值

应测项目

11

侧土压力

土压力计

围护结构迎土侧及嵌固段基坑侧，短边中点，沿基坑长度方向间距60m

基坑开挖期间2次/天，主体结构施工前1次/周，主体结构施期间1次/2天

<1/100（F.S）

按70％设计内力值

按100％设计内力值

6.2吊脚桩+预应力锚索段

类别

序号

监测项目

方法及仪器

测点布置

量测频率

监测精度

监测项目警戒值

监测项目控制值

必测项目

1

地层及支护情况观察

现场观察及地质描述

随时进行

2

桩顶位移

经纬仪

围护结构的每个角点短边中点，沿基坑长度方向间距30m

基坑开挖期间，2次/天，基本稳定后1次/2天

1.0mm

70%控制值

0.15%基坑开挖深度

3

桩体变形

测斜管

短边中点，沿基坑长度方向间距30m（钢筋砼桩）

基坑开挖期间，2次/天，基本稳定后1次/2天

1.0mm

70%控制值

0.15%基坑开挖深度

4

地面沉降、位移监测点

精密水准仪

围护结构的每个角点短边中点，沿基坑长度方向间距30m

基坑开挖期间，2次/天

1.0mm

70%控制值

0.15%基坑开挖深度

5

地下水位

水准仪、经纬仪

基坑长边两端及中点各一处

降水期间1次/天

1.0mm

70%控制值

坑外水位累计下降<2m且速率<0.50m/日。

6

临近建筑物沉降

精密水准仪

临近建筑物处

基坑开挖期间，2次/天

1.0mm

70%控制值

根据建筑物权属部门要求及相关规范确定

7

临近管线沉降

精密水准仪

管线上方位置

基坑开挖期间，2次/天

1.0mm

70%控制值

根据管线权属部门要求及相关规范确定

8

爆破对地面建筑及相邻洞室振动

测震仪

根据现场情况布点

开挖爆破时进行

2cm/s

2.5cm/s

9

预应力锚杆应力

钢筋计

选取有代表性的锚杆位置进行监测

全过程，1次/天

<1/100（F.S）

按70％设计内力值

按100％设计内力值

10

桩内钢筋应力应变

钢筋计

短边中点，沿基坑长度方向间距30m（钢筋砼桩）

全过程，1次/天

<1/100（F.S）

按70％设计内力值

按100％设计内力值

应测项目

11

侧土压力

土压力计

围护结构迎土侧及嵌固段基坑侧，短边中点，沿基坑长度方向间距60m

基坑开挖期间2次/天，主体结构施工前1次/周，主体结构施期间1次/2天

<1/100（F.S）

按70％设计内力值

按100％设计内力值

选测项目

12

岩层锚杆应力

钢筋计

选取有代表性的锚杆位置进行监测

全过程1次/天

<1/100（F.S）

按70％设计内力值

按100％设计内力值

6.3变形监测控制网的建立

（1）平面控制网

平面控制网的观测

a.野外数据采集用徕卡TS022″（1.5mm+2ppm）全站仪和配套的具有长气泡光学对点仪及其照准觇牌和棱镜。

b.观测前对所有使用的仪具，按照规范规定结合全站仪的特性进行必要项目检查。

c.距离往返观测，各两测回，每测回四次读数，读数差小于4mm。

测回间应重新照准。

d.镜站、仪站对中误差不得大于2mm，为此光学对中器必须在实测前检查一次，对中偏差不得大于1mm。

e.水平角、垂直角观测中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过1格。

f.观测之前应正确地调整仪器望远镜的焦距，并在测回间尽量少变，在一测回内严格保持不变。

（2）高程控制网

在车站、竖井等局部变形监测时，水准基点布设数量不少于3个。

（3）控制点复测

复测周期视基准点所在位置的稳定情况确定，在施工过程中每3个月复测一次。

当观测点变形测量成果出现异常时，及时进行复测。

6.4地表下沉

6.4.1监测目的

地铁区间盾构法、车站明挖及浅埋暗挖法施工隧道开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。

尤其是对于城市地下工程，若在其附近地表有建筑物时就必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制，保证施工安全。

6.4.2监测仪器

苏一光精密水准仪、铟钢尺等。

6.4.3监测方法

（1）基点埋设

首先，基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内；其次应埋设至少三个基点，以便基点互相校核；基点的埋设要牢固可靠，采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好井圈和井盖。

在坚硬的道面上埋设地表桩，应凿出道面和路基，将地表桩埋入原状土，或钻孔打入1米以上的螺纹钢筋做地表观测桩，并同时打入保护钢管套。

如图6.1所示。

基点应和附近水准点联测取得原始高程，基点应埋设在视野开阔的地方，以利于观测。

对于本标段而言，线路较长，因此，基点的选择对于观测的及时性、准确性息息相关，在此基础上可以有效地反馈施工。

地表基点与线路内的建筑物沉降、管线沉降等观测项目共用。

图6.1基点埋设示