石家庄车站基坑沉降施工监测毕业设计.docx
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石家庄车站基坑沉降施工监测毕业设计
石家庄铁路职业技术学院
毕业设计
石家庄车站基坑沉降施工监测
系部：
交通系
专业：
地下工程与隧道工程技术
二零一三年六月
石家庄铁路职业技术学院
毕业论文任务书学生用表
学生姓名
学号
班级
指导教师
姓名
职称
讲师
系部
交通系
毕业论文题目
石家庄车站基坑沉降施工监测
毕业论文要求：
1.能熟练准确的掌握测量的基本知识；
2.能够把测量数据进行分析处理，并作出判断；
3.了解监测点的布置方法及测斜管安装步骤；
4.能够合理安排施工程序、施工方法、施工工序。
完成期限和主要措施：
1.毕业设计在2012年6月15日前完成；
2.毕业设计应结合自己的实习知识；
3.联系自己专业知识进行说明；
5.按照指导老师要求排版、装订。
主要参考文献：
1.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
2.《工程测量规范》（GB50026-2007）
3.《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）
4.《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）
5.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
指导教师签名：
年月日
摘要
伴随着着经济的发展，社会的进步，城市人口的增加，石家庄市的交通状况不容乐观，地铁建设呼之欲出。
地铁建成后能大大缓解公路的交通压力，为石家庄市民的出行提供了便利，节约了时间，同时也缓解石家庄的大气污染。
石家庄地铁火车站是地铁2号线，地铁3号线的换乘车站，施工地点紧接石家庄火车站，使地铁监测任务更加艰巨，不能出现任何问题。
本论文主要是由工程概况、水准测量等主要内容组成，主要介绍了工程概况、二等水准测量的知识。
在工程概况中主要讲解了、地质情况和工程的主要内容；在施工准备过程当中主要进行了二等水准测量；在监测过程中重点讲述了水准测量的过程和注意事项，数据的计算；在施工过程中必须认真去了解每个结构图、技术要求。
关键词：
地铁施工；监测；二等水准测量
第1章工程概况
1.1工程位置及周边环境
京石铁路客运专线石家庄站位于石家庄市区中心，东西向主要干道有北侧的槐安路，南侧的石家庄南二环路，南北向主要干道有西侧的中华南大街，东侧的胜利南街，石家庄站位于这四条路构成的“井”字型区域内。
石家庄地铁站紧邻石家庄站东侧，为2号线和3号线换乘站，3号线在上，2号线在下。
2号线位于石家庄站与站东广场之间，呈南北走向，为地下三层岛式车站,两柱三跨框架结构。
3号线位于石家庄站站房和站东广场地下停车场下，呈东西走向，与石家庄站和站东广场合建，其中地下一层为石家庄站出站通道和站东广场地下停车场，地下二层为3号线站厅层和站台层,六柱七跨框架结构。
2号线车站两端均预留远期盾构调头条件。
3号线车站两端均预留远期盾构接收条件。
1.2车站结构及施工工法
本工程为地铁2号线与3号线换乘车站，本站2号线基坑地下3层，3号线基坑地下2层，采用明挖法施工，地铁2、3号线同步施工，在2、3号换乘节点施做临时封堵桩，讲两站分做两个条形基坑。
基坑开挖深度8m~29.5m,基坑地下一层南、北侧采用土钉墙支护，换乘节点处3号线基坑采用桩+锚支护，地下二层采用土钉墙支护，2号线基坑地下二、三层采用桩+内支撑支护。
图1-12号线车站标准段剖面
1.3沿线工程地质及水文等地质条件
1.3.1工程地质条件
场区70m范围内均为第四系堆积物，无不良地质现象。
基坑从自然地面至基底，揭露土层为：
①碎石，②填筑土，③黄土状粉质粘土，④中砂，⑤粉质粘土，⑤1中砂，⑥粉土，⑦粉砂，⑧中砂，⑧1粉质粘土。
1.3.2气侯
石家庄市处于中纬度太行山东部冀中平原，属于暖温带半湿润季风气候，春秋短，冬夏长，四季分明。
春季蒸发量大，降雨稀少；夏季盛行东南风，炎热多雨，降雨量集中，往往形成灾害性天气；秋季晴朗高爽，降雨量较少，冬季寒冷干燥少雨，多西北风，大陆性气候显著。
据石家庄市气象台资料统计分析，多年平均气温13.1摄氏度，一月份平均气温为-2.9℃，七月份平均气温为26.5℃，最高气温为42.7℃，最低气温为-26.5℃。
受季风等因素影响，年内降雨分布亦极不均匀，平均年降水量557.0mm（1951年～1996年），最大降雨量1181.2mm（1963年），最小降雨量226.1mm（1972年）。
6～9月份降水量约占全年的四分之三左右，为主要雨季；其中7月中下旬至8月上旬是太平洋副热带高压加强脊线北上的极盛时期，易形成暴雨，因此易形成洪水，8月中、下旬脊线南退，暴雨期亦基本结束。
该区域年平均日照1909小时左右，无霜期187天。
年最大冻土层深度54厘米。
1.3.3地震
该场地地貌类型为太行山山前冲洪积平原，地势平坦、开阔，在抗震地段划分上，属于可进行建设的一般场地。
石家庄市抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g。
勘察期间测得场地附近井中地下水静止水位42.3m，区内水位呈逐年下降的趋势，地基土不具液化条件，可不考虑地基土液化问题。
1.3.4水文
目前石家庄市区地下水位埋置较深，勘测期间测量地下水水位埋深45.40～49.30m（相应水位标高20.00～24.00左右）。
地下水为第四系松散层无压地下水，潜水类型，含水层为砂卵石层。
地下水主要由大气降水补给，水位受降水及季节变的影响较大，年变幅1～2m左右。
随着市内禁止开采或很少开采地下水，石家庄市区地下水开采量将逐渐减小，地下水水位将有所回升，但是郊区和城镇工农业用水不会减少。
为确保工程安全，地下水抗浮水位按地面下6.5m考虑（相应水位标高63.5m）。
对于防渗设计水位，由于存在大气降水及生产生活用水的作用，建议按自然地表考虑。
场地内无自然地表水体，南侧为民心河排污渠，属人工渠，南北走向，渠宽约15m，渠底宽约10m，呈梯形，渠表面设有混凝土防渗面。
该渠的主要功能是民心河排污，渠内常年有水，水量大小受民心河的蓄、排水影响。
第2章监测工作的技术依据
2.1规范、规程、标准、要求
（1）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
（2）《工程测量规范》（GB50026-2007）
（3）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）
（4）《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）
（5）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
（6）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）
（7）《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）
（8）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）
（9）本工程相关监测设计说明及图纸，以及其它相关的国家、地方规范、法规。
2.2主要技术资料
（1）《石家庄新客站下城市轨道交通预留2号线车站（地铁）及附属构筑物工程岩土勘察报告》（河北水文工程地质勘察院）
（2）《石家庄新客站下城市轨道交通预留3号线车站（地铁）工程岩土勘察报告》（河北水文工程地质勘察院）
（3）《新建京石铁路客运专线石家庄站东站房及相关工程补定测阶段工程地质勘察报告》（中铁二院集团有限公司）
（4）业主提供的其它设计基础资料以及我单位收集调查的有关资料。
（5）《石家庄新客站下城市轨道交通预留工程C标段施工图》
2.3监测目的和要求
2.3.1监测状况
结合石家庄新客站下城市轨道交通预留工程C标段测区状况及地面建筑物、管线状况和施工顺序，布设较密集的监测点并设置监测主断面进行全面的监测项目。
2.3.2施工监测目的和要求
（1）通过对测量数据的分析、处理掌握隧道和围岩稳定性的变化规律，为工程和环境安全提供可靠信息。
（2）通过监控量测完善并优化施工方法，保证施工安全及地面建筑物和地下管线的安全。
（3）积累资料和经验，为以后的同类工程提供类比依据。
（4）以仪器测量或专用测试元件监测为主，以现场目测检查为辅。
施工前测三次取平均值做为初始值。
量测数据必须完整、可靠，对施工工况应有详细描述，使之真正能起到对安全施工监控的作用，为设计和施工提供依据。
应该能对当前测试数据做出分析，较好的预报下一施工步骤地层、支护的稳定和受力情况及地表沉降等，并对施工措施提出相应的建议。
（5）配合对地面及管线沉降观测，开工前对管线现状进行调查，做好记录工作。
（6）测量数据必须完整、可靠、对施工工况有详细描述，使之真正能起到施工监控的作用，从施工开始到完成，测量数据趋于稳定为止。
如发生异常，做应急处理，并及时通知现场监理及设计单位。
（7）及时对日常监测数据分析处理，并按照日报、周报和月报制度反馈给相关单位。
2.3.3监测范围
2号线明挖基坑安全等级为一级，3号线明挖基坑安全等级为一级，基坑开挖深度大，结合基坑周边环境特点，确定施工监测范围不小于2.0H（H：
基坑开挖深度）范围内的建（构）筑物均需进行监测。
表2-1监测对象、项目、精度、监测周期
编号
监测项目
监测仪器
监测
精度
监测周期
1
桩顶沉降及水平位移
水准仪、全站仪
±1mm
施工前进行初始观测，至施工完成后2个月且监测对象变形趋于稳定时停止观测
2
坡顶沉降及水平位移
水准仪、全站仪
±1mm
3
立柱桩沉降
水准仪
±1mm
4
站房桩承台沉降
水准仪
±1mm
5
站房桩承台水平位移
全站仪
±1mm
6
基坑周边地表沉降
水准仪
±1mm
2.3.4现场监测方案及监测频率
本方案测点布置是以满足安全管理和监控为前提，在保证施工监测与第三方监测同点同时段监测的基本要求下，综合设计施工、现场情况，监测工作量。
总体测点布置原则如下：
1）测点结合第三方监测布点原则，从施工监测设计文件中选取；
（2）以控制安全为目的，在风险工程范围内，如果施工监测测点布设不足，需适当增加监测点；如果监测项目不够，需适当增加监测项目。
（3）当主体基坑、附属结构的位置或施工工法等发生变化时，监测对象及项目也应随之进行相应调整，并根据施工进度对风险工程的影响调整监测频率。
表2-2基坑监控量测频率
施工前
围护结构施工
开挖:
h≤5m
开挖:
5＜h≤10m
开挖:
10＜h≤12m
开挖:
h＞12m～浇筑垫层
垫层、底板结束
底板施工后1～7d
底板施工后8～15d
底板施工后16～30d
底板施工后31～100d
地表
沉降
至少2次
1次/1天
1次/1天
1次/1天
2次/1天
2次/1天
1次/1天
1次/1天
1次/2天
1次/3天
1次/7天
2.3.5监测项目的组织机构
为确保施工过程的顺利进行，监控量测工作非常重要，为了保证能如期优质完成本工程监测工作，实行项目负责制，在项目经理领导下成立监测组，由项目负责人对整个工程进行总体管理，技术总监负责数据资料、方案、成果报告等技术工作的管理，监测组应保证监测各项工作的正常实施，数据真实可靠，成员由多年从事地下施工及监测经验丰富的技术人员组成。
图2-1数据处理关系图
2.3.6监测人员岗位职责
（1）项目负责人
1）项目负责人是本工程安全生产保证和进度控制的第一责任人，负责审定各种监测成果，建立健全安全生产保证体系，建立和实施安全生产责任制，确保各项安全活动的正常开展；
2）项目负责人负责各种工程技术质量管理、工程协调、处理复杂问题等工作；
3）项目负责人是有效开展本工程各项活动的第一责任人，确立本项目质量目标，组织编制实施性施工组织设计。
对内组织该项生产活动、协调、调动相关人力资源，对外处理项目业主、监理、设计等单位的有关活动，负责对工程项目进行资源配置，保证质量体系有效运行及对人、财、物等资源的需要。
项目负责人负责组织建立本项目的质量管理体系，确立本项目质量目标，组织编制实施性施工组织设计。
（2）技术总监
1）负责贯彻执行国家方针、政策、法规，坚持全面质量管理，确保产品质量稳定提高，满足业主要求，争创名牌工程；
2）审核监测详细技术方案、监测实施细则，指导项目的正确开展，负责本项目的监测实施过程控制；
3）对测量、监测、现场巡视、安全风险管理等专项技术工作负领导责任并直接指导，解决监测过程中的技术疑难问题；
4）对实施过程中可能存在的质量通病及其纠正、预防措施进行审核；
5）审核向相关单位提交的监测周报、月报、风险管理成果等各种成果。
（3）监测组长
1）对本监测项目组的整体工作负责；
2）认真组织全组人员完成相关的各项监测任务，做好本组内监测工作的计划安排，掌握监测工作进度；
3）负责向参加监测的人员进行监控量测技术交底；
4）负责监测现场的组织、指挥工作；
5）做好仪器设备的管理工作，具体负责定期对仪器设备进行维护、保养和检定；
6）负责监控现场施工工序及周边环境，督促安全施工；
7）负责监测资料、预警事务的报送、处理。
（4）监测组成员
1）负责监测数据、信息的收集、分析、处理及反馈；
2）做好文明安全施工工作。
第3章地面沉降监测
3.1基准点布置
3.1.1高程基准网布设形式
本工程地面沉降监测高程基准网，以石家庄城市高程系统（1985国家高程基准）为基础建立。
根据本工程监测对象的分布情况，高程基准网由高程基准点和工作基点组成，布设成局部的独立网，同观测点一起布设成闭合环、或形成由附合路线构成的结点网。
高程基准点应埋设于变形影响范围以外，可保持长期稳定的位置，数量不少于3个，基准点距离基坑应大于4倍的基坑开挖深度且不小于50m。
3.1.2工作基点布置原则
工作基准点布设于便于观测监测点的相对稳定且易于保存的区域（工作基点布设时需考虑方便引测高程基准点）。
3.1.3高程基准点和工作基点埋设方式
采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设，埋设步骤如下：
开挖直径约30cm，深度大于1.2m孔洞；
夯实孔洞底部；
清除渣土，向孔洞内部注入适量清水养护；
灌注入标号不低于C20的混凝土至距地表距离10~20cm左右，并使用震动机具使之灌注密实；
在孔内植入一根长度不小1.2m的钢筋，同时在孔中心置入测量标志（或插入头部打磨圆滑的钢筋），露出混凝土面约1~2cm；
上部加装保护盖；其埋设形式如图3-1。
图3-1基准点埋设示意图（单位：
mm）
3.2监测点布置
1、地面沉降监测点埋设及技术要求
为保护监测点不受碾压影响，地面沉降测监测点标志采用窖井测点形式，采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设，监测点应埋设平整，防止由于高低不平影响人员及车辆通行，做好清晰标记，方便保存，埋设方式如下。
2号线地面沉降测点165个，3号线57个。
图3-2地面沉降测点标志埋设形式图
采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设，埋设步骤如下：
①使用洛阳铲或Φ150mm工程钻具，开挖直径约150mm，深度大于1m孔洞；②夯实孔洞底部；③清除渣土，向孔洞内部注入适量清水养护；④在孔中心置入长度不小于80cm的钢筋标志，上部用砂土填实至地表5cm左右，钢筋标志应露出砂土面约1~2cm；⑤上部加装保护盖；埋设形式如图3-2所示。
2、围护桩顶、立柱桩顶、坡顶垂直位移监测点的埋设及技术要求
围护桩顶垂直位移监测点埋设时先在围护桩冠梁的顶部用冲击钻钻出深约10cm的孔，再把强制归心监测标志放入孔内，缝隙用锚固剂填充，测点埋设完毕后，应进行必要的保护和防锈处理，做好清晰标记，方便保护。
立柱桩及坡顶垂直位移监测点埋设形式同围护桩。
监测点埋设形式如图6-3、6-4。
2号线围护桩顶测点41个，立柱桩顶测点14个，坡顶测点14个。
图3-3监测点实景图3-4监测点埋设示意图
3、国铁站房（匝道桥）桩承台及幕墙基础垂直沉降监测点的埋设及技术要求
图3-5承台墩柱沉降测点标志埋设形式图
石家庄城市轨道交通预留工程二号基坑明挖区间起点位置西侧为已施工完毕的国铁东站房，明挖区间位于负三层，国铁结构（匝道桥）柱位于地表以下，在临近基坑两边的国铁结构（匝道桥）墩柱上按规范及设计要求设置沉降监测点。
在承台墩柱上采用植筋的方式，将沉降标志植入墩柱中，做法如图3-5。
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。
2号线监测点58个。
3.3沉降监测方法、数据采集
采用几何水准测量方法，使用TrimbleDINI03电子水准仪观测。
采用电子水准仪自带记录程序，记录外业观测数据文件。
使用仪器实景如图3-6。
图3-6使用仪器及现场观测照片
高程基准点埋设完成后，需至少经过3次复测，确认高程基准点处于稳定状态时，方可使用。
施工监测期间定期对基准网进行检测，确保其稳定性。
基准网观测时，往返较差及环线闭合差应≤±0.3
mm（n为测站数），每站高差中误差≤±0.15mm，相邻基准点高差中误差应≤±0.5mm。
观测要求见《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008Ⅱ等垂直沉降监测网技术要求。
为提高监测点观测精度，可采用间视法观测。
地面沉降监测点观测按《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008Ⅲ等垂直沉降监测网技术要求观测，国铁结构柱基础监测点观测按《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008Ⅱ等垂直沉降监测网技术要求观测，主要技术指标及要求见表3-1。
表3-1地面沉降和国铁结构柱沉降监测主要技术要求
等级
高程中误差
（mm）
相邻点高差中误差
（mm）
往返较差，符合或环线闭合差
（mm）
Ⅱ
±0.3
±0.5
0.3
观测注意事项如下：
（1）对使用仪器必需定期进行检验。
当观测成果异常，经分析与仪器有关时，应及时对仪器进行检验与校正；
（2）观测应做到三固定，即固定人员、固定仪器、固定测站；（3）观测时，必需保证良好的观测环境及成像条件；（4）观测前应正确设定记录文件中各项控制限差参数，观测完成需现场检核闭合或附合差情况，确认合格后方可完成测量工作；（5）观测时应满足水准观测各项相关技术要求。
3.4主要观测方法
二等水准测量表采用单路线往返观测。
一条路线的往返测，需使用同一类型的仪器和转点尺垫，沿同一道路进行；在每一测区内，先连续进行所有测段的往测（或返测），随后在连续进行该区段的返测（或往测）；若区段较长，可以将测段分成几段，在分段内连续进行所有测段的往返观测；同一测段的往测（或返测）与返测（或往测）应分别在上午与下午进行。
在日间气温变化不大的阴天和观测条件较好时，若干里程的往返测可同在上午或下午进行。
但这种里程的总站数，不应该超过该区段总站数的30%。
二等水准观测，须根据路线土质选用尺垫（重量不轻于5kg）作转点尺承，所用尺垫应不少于2个；测站视线长度（仪器至标尺距离）、前后视距差、视线高度按表2-4规定：
表3-2二等水准视线要求
等级
仪器型号
视线长度
前后视距差
任意测站上前后视距差累积
视线高度（下丝读数）
二等
天宝M3
≤50m
≤1.0m
≤3.0m
≥3.0m
附天宝水准仪精密观测注意内容
（1）三脚架和仪器不要暴晒在阳光下，不要用仪器直射太阳光。
（2）前后视距尽量相等尽量不要选择大于30m的视距。
（3）为得到仪器更好的精度和消除一些误差，圆水准气泡必须校准，测量要按照交替的方法进行（bffb,fbbf）。
（4）测量时尽量选车辆少的线路，避免地面震动。
（5）避免测量到尺子的最低端和最顶端。
3.5间歇与检测
观测间歇时，最好在水准点上结束。
否则，应在最后一站选择两个坚稳可靠、光滑秃山、便于放置标尺的固定点，作为间歇点。
如无固定点可选择，则间歇前应对最后两站的转点尺垫做妥善安置作为间歇点；间歇后应对间歇点进行检测，比较任意两尺垫点间歇前后所测高差，若符合限差（见下表）要求，即可由此起测；若超过限差，可变动仪器高度再检测一次，如超限，则须从前一水准点起测；检测结果应保留，但计算高差时不采用。
3.6各类高程点的观测
当观测水准点以及“其他固定点”时，须仔细检查对该点的位置、编号和名称是否与计划的点之记相符。
3.7结点的观测
观测至水准网的结点时，须在观测手簿中详细记录接测及检测情况，填绘格式与规范所定结点接测图相同；经观测证实位于地面变形地区的结点，应与当地变形观测网连测，并纳入该地变形观测规划；位于变形量较大地区的结点，应由几个观测组协同作业，尽量缩短连测时间。
3.8数据处理及分析
用数据线把测量数据导入电脑，用配套软件打开，成excel文件。
1、成果的重测和取舍
测段往返测高差不符值超限，应先就可靠程度较小的往测或返测进行整测段重测。
若重测的高差与同方向原则高差的不符值超过往返测高差值不符值的限差，但与另一单程高差的不符值不超出限差，则取用重测结果；若同方向两高差不符值未超出限差，且其中数与另一单程高差的不符值亦不超出限差，则取同方向中数作为该单程的高差；若a款中的重测高差（或b款中两方向高差中数）与另一单程的高差不符值超出限差，须重测另一单程；若超限测段经过两次或多次重测后，出现同向观测结果靠近而异向观测结果间不符值超限的分群现象时，如果同方向高差不符值小于限差之半，则取原测的往返高差中数作为往返结果，取重测的往返高差中数作为返测结果；区段、路线往返测高差不符值超限时，应就往返测高差不符值与区段（路线）不符值同符号中较大的测段进行重测，若重测后仍超出限差，则须重测其他测段。
符合路线和环线闭合差超限时，应就路线上可靠程度较小（往返测高差不符值较大或观测条件较差）的某些测段进行重测，如果重测后仍超出限差，则须重测其他测段。
每公里水准测量的偶然中误差M△、全中误差超限时，应分析原因，重测有关测段或路线。
2、成果的整理
水准测量外业计算的项目有：
外业高差和概略高程表的编算、每公里水准测量偶然中误差的计算、符合路线环线闭合差的计算、每公里水准测量全中误差的计算；外业高差和概略高程表的编算，须由两个人各自独立编算一份，并核对无误。
计算水准点概略高程时，所用的高差应加入水准尺长度误差改正、水准标尺温度改正、正常水准面不平行的改正；每完成一条水准路线的测量，须进行往返测高差不符值及每公里水准测量的偶然中误差M△每公里水准测量的偶然中误差M按下式计算：
3、复测
水准复测，外业施测及内页计算过程严格按照《国家一、二测量规范》CJJ8-99及上级有关技术文件的标准进行，各水准点高程误差在允许范围内，符合路线闭合差-3.00mm《±20√L=32.336mm。
4、平差计算
观测记录采用电子水准仪自带记录程序进行，观测完成后形成原始电子观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，检查合格后使用专用水准网平差软件进行严密平差，得出各点高程值。
平差计算要求如下：
应使用稳定的基准点为起算，并检核独立闭合差；
使用专业平差软件按严密平差的方法进行计算；
平差后数据取位应精确到0.1mm。
测点埋设后进行三次初始值测量，在限差允许范围内取其平均值作为初始值；以后每次通过变形观测点各期高程值计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累计沉降量等数据。
5、变形数据分析
观测点稳定性分析原则如下：
观测点的稳定性分析基于稳定的基准点作为基准点而进行的平差计算成果；
相邻两期观测点的
升级会员 