钢板桩基坑支护基坑监测技术方案.docx
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钢板桩基坑支护基坑监测技术方案
钢板桩基坑支护基坑监测技术方案
XX江干区丁桥西单元R21-06地块基坑监测技术方案
一、工程概况
（1）XX江干区丁桥西单元R21-06地块项目，位于XX市江干区华中路与大农港路交叉口的东南侧。
拟建工程为一层地下室，开挖深度为4.250m；局部为二层地下室，开挖深度为10.250m。
该工程采用钢板桩（部分采用围护钻孔灌注桩）的围护方式进行基坑支护。
（2）根据合同及设计图纸，监测项目及工作量暂定如下：
1.深层土体位移监测（测斜），11根，孔深24m；15根，孔深12m；
2.围护墙顶水平、垂直位移监测，67点；
3.地表沉降观测，59点；
4.水位监测，16根，孔深12m；
5.道路及管线沉降观测点，10点；
6.支撑轴力，3组；
监测点平面位置详见设计图纸
二．监测技术依据
（1）《XX江干区丁桥西单元R21-06地块》基坑围护设计图纸；
（2）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
（3）《建筑变形测量规范》（JGJT8-2007）；
（4）《建筑基坑工程技术规程》（JGJ120-2012）；
（5）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；
（6）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；
（7）国家其他监测、测量规范和强制性标准。
三、监测实施方案
3.1监测目的
（1）通过监控量测，了解施工阶段土层与支护结构的动态变化，明确工程施工对地层、周边环境的影响程度及其可能产生失稳的薄弱环节，把握施工过程中围护结构所处的安全状态。
确保基坑工程安全、稳定，施工影响区域内的已有建（构）筑物、地下管线安全稳定。
（2）用现场实测的结果弥补理论分析的不足，并把监控量测结果反馈到设计和施工中，在施工过程中，及时掌握土层和围护结构的变位与受力信息，以便采取相应的施工技术措施
（3）对工程施工可能产生的环境影响进行全面监控，判断基坑施工、浅埋暗挖法施工对周围环境（建筑物、地下管线、地铁等）的影响程度，寻求预防办法。
3.2各监测项目实施
3.2.1深层水平位移监测
坑周土体的深层水平位移的监测采用在土体中预埋测斜管、通过测斜仪观测各深度处水平位移的方法。
测斜仪的精度要求不宜小于表3.5.3-1的规定。
表3.5.3-1 测斜仪精度表
基坑类别
一级
二级和三级
系统精度mm/m
0.10
0.25
分辨率mm/500mm
0.02
0.02
测斜管采用PVC工程塑料管，直径宜为45~90mm，管内应有两组相互垂直的纵向导槽。
测斜管应在基坑开挖1周前埋设，埋设时应符合下列要求：
（1）埋设前应检查测斜管质量，测斜管连接时应保证上、下管段的导槽相互对准顺畅，接头处应密封处理，并注意保证管口的封盖；
（2）测斜管长度应与围护墙深度一致或不小于所监测土层的深度；当以下部管端作为位移基准点时，应保证测斜管进入稳定土层2~3m；测斜管与钻孔之间孔隙应填充密实；
（3）埋设时测斜管应保持竖直无扭转，其中一组导槽方向应与所需测量的方向一致。
（4）测斜仪应下入测斜管底5~10min，待探头接近管内温度后再量测，每个监测方向均应进行正、反两次量测。
当以上部管口作为深层水平位移相对基准点时，每次监测均应测定孔口坐标的变化。
（5）测试时，测斜仪探头沿导槽缓缓沉至孔底，在恒温一段时间后，自下而上逐段（间隔1米）测出X方向上的位移。
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。
“＋”值表示向基坑内位移，“－”值表示向基坑外位移。
（6）测试原理见下图：
图9-4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0.1mm）
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）
αj为倾角
3.2.2地下水位监测
地下水位监测宜采通过孔内设置水位管，采用水位计等方法进行测量。
地下水位监测精度不宜低于10mm。
水位管应在基坑施工前埋设，滤管长度应满足测量要求；承压水位监测时被测含水层与其他含水层之间应采取有效的隔水措施。
水位管埋设后，应逐日连续观测水位并取得稳定值初始值。
基坑开挖后，围护结构的地下水位状态进行监控，以防止围护渗漏水引起坑外大量水土向基坑内流入，使基坑部分破坏或周围土体流失导致周边建筑物与地下管线破坏；并对坑内降水状态进行预测。
采用电感应水位测试仪（或钢尺）加水准仪进行测试。
其中水准仪用于量测水位管顶的绝对标高，每隔一定时间应测一次管顶标高。
用钻机埋设水位观测管，管长与基坑深度相同，在开挖前埋设好。
在钻机成孔至孔底标高后清孔，孔底部以上2m段安放Φ52的PVC透水管，在其外侧用滤网布裹扎好。
然后将水位管插入孔内。
在透水管段孔内回填中粗砂，以保持良好透水性，其它段回填泥球或粘土将孔隙填实（如图9-2）。
成孔后加清水，检验成孔质量，孔口用盖子盖好，防止地表水进入孔内。
水准联测各管口高程h孔口后，直接用钢尺水位仪测试水位管内水位深度。
慢慢将探头放入水面，刚接触水面时在钢尺上读数一次，然后慢慢将探头拉出水面，当探头刚离开水面时在钢尺上再读数一次，取两次平均值即为水面之深度h深。
特别需要注意的是：
初值的测定在开工前2~3天，在晴天连续测试水位取其平均值为水位初始值；遇雨天，在雨天后1～2天测定初始值，以减小外界因素的影响。
水位监测计算公式如下：
h水=h孔口一h深
dh水i=h水i一h水i-1
Dh水i=（dh水1+dh水2+…+dh水i）
式中：
h水――水位高程
h孔口――管口高程
h深――地下水位深（管口与管内水面之深度）
dh水i ――本次水位变化
Dh水i ――累计水位变化
3.2.3地表、道路及管线沉降监测
（1）水准基点布设
水准基点控制网布设的基本原则采用分级，首先根据区间周边建筑物（构筑物）监测点分布情况，布设首级控制网（起始、闭合于水准基点），观测首级控制点高程；其次，布设二等水准网（起始、闭合于首级控制点），观测各沉降点高程。
首级控制和二等控制布设成附合路线或闭合路线均可，具体采用那种路线，根据观测点分布情况和建筑物密集程度决定。
在布设水准控制路线时，为确保前后视距差满足二等精度要求，同时满足变形监测的“四定”要求（测站固定、仪器固定、人员固定、观测路线固定），在布设的同时量测出每次仪器的安置位置，并用红油漆在地面做出标记。
本工程布设至少3个基准点。
基准点均应位于施工影响区以外相对稳定的地区，点位要深埋，其位置应方便由基准点向监测点引测。
鉴于基准点是位移监测的起算点，因此要注意保持基准点之间的图形结构，以保证足够的精度，点与点之间的距离应大于30米。
（2）工作基点布设
为了工作方便可根据场地条件设工作基点，工作基点布设于基坑开挖边界30米之外，其数量分布在保证观测精度的前提下，设于施工、施测方便和便于保存的地方。
（3）观测方法
a.基准网观测
按垂直沉降监测国家二等水准测量精度的技术要求进行观测，闭合差≤±
mm，高程中误差≤±0.15mm，相邻基准点高差中误差≤±0.3mm。
b.沉降观测点的观测
按国家二等水准测量的技术要求施测。
沉降观测的精度指标：
环线闭合差≤±
mm，每站高差中误差≤±
mm，视线高≥0.3m。
每次观测时，必须按附合水准路线至少联测两个水准基点，以保证有必要的检核条件，减少测量误差的发生。
另外为保证测量成果的准确性，在进行观测点的首次观测时，必须连续测量两次，取其平均值作为沉降观测点的原始数据。
（4）精度分析
根据使用的精密水准仪苏州第一光学仪器厂DSZ2（ZFCWQ测微器）的精度是每公里偶然中误差为0.3mm，同时考虑本工程是按照变形监测二级精度进行观测，其视线长度≤50m。
（5）数据记录及平差处理
观测数据由观测人员进行记录，各项限差都按规范规定的指标进行控制。
根据各期高程值，计算沉降量、累积沉降量。
（6）管线沉降监测的方法
如果条件允许，地下管线的观测点尽量布设在管线的端点、转角点和必要的中间部位，并且测点宜直接布设在管线本身，也可以设在靠近管线底面的土体中。
3.2.4支撑结构轴力监测
基坑开挖过程中支护结构内力变化可通过在结构内部或表面安装应力计进行量测。
对于钢筋混凝土支撑，宜采用钢筋应力计（钢筋计）或混凝土应变计进行量测；对于钢结构支撑，宜采用轴力计进行量测。
支护结构内力监测值应考虑温度变化的影响，对钢筋混凝土支撑尚应考虑混凝土收缩、徐变以及裂缝开展的影响。
应力计或应变计的量程宜为最大设计值的1.2倍，分辨率不宜低于0.2%F·S，精度不宜低于0.5%F·S。
内力监测元件宜在相应工序施工时埋设并在开挖前取得稳定初始值。
对于振弦式混凝土应变计，按式（8.6-1）计算支撑轴力：
（9.7-1）
对于振弦式钢筋应力计，按式（8.6-2）计算支撑轴力：
（9.7-2）
式中N――支撑轴力（kN）
Ab,As――支撑截面面积和钢筋截面面积（m2）
EC，Es――混凝土、钢筋弹性模量（kPa）
fi――应变计的本次读数（Hz）
f0――应变计的初始读数（Hz）
Kc――应变计的标定系数（10－6/Hz2）
Ks――应力计的标定系数（kN/Hz2）
Tb――应变计的温度修正系数（10－6/℃）
Ts――应力计的温度修正系数（kN/℃）
Ti――应变计的本次测试温度值（℃）
T0――应变计的初始测试温度值（℃）
对于振弦式应力计，围护墙体内力、立柱内力、围檩内力的计算公式与上式基本相同，按式（8.6-3）计算内力：
（9.7-3）
式中σ――结构内力（kPa）；
Ai――钢筋计截面面积（m2）
支撑施工时在钢筋绑扎完成后、支模前，将钢筋应力计焊接（或绑扎）在主筋上，应力计的电缆用PVC管保护后引出。
应力计安排在指定被测支撑（直撑或斜撑）的监测截面上，本工程在被测截面上下主钢筋上对称面设2个钢筋计，组成一组测点，以便消除误差的影响。
3.3监测频率、预警值及报警值
3.3.1监测频率
根据设计图纸要求：
监测单位在基坑开挖前应做好监测的准备工作，测得初始数据。
监测频率开挖期间为1次/1天，如遇位移、沉降变化速率较大时监测数据报警，则增加观测频率，直至监测数据稳定（消警）。
基坑底板浇筑完成后按规范要求频率进行监测。
3.3.2监测报警值
根据设计图纸要求，
1）深层土体水平位移警戒值为：
连续三天超过±4mm/天，或累计位移值±40mm；
2）地下水位监测：
日变化量超过±500mm，或累计达到±1000mm；
3）地表沉降监测：
地表沉降量累计超过±35mm。
4）道路管线沉降监测：
累计沉降量超过±25mm。
5）围护墙顶水平、及垂直位移监测：
累计位移超过±35mm。
6）支撑轴力监测：
超过5000KN。
3..3.3监测预警
在一般工程情况下，当监测数据达到报警值的80%时，视为已达到监测预警状态，即开始启动各项预警措施，包括不限于通知建设相关各方，并及时分析原因，拟定后续监测方案。
3.4数据分析、信息联动
3.4.1数据分析方法
（1）力学计算法
支护系统是确保施工安全与进度的关键。
可以通过力学计算来调整和确定支护系统。
力学计算所需的输入数据则采用反分析技术根据现场量测数据推算而的如塑性区半径、初始地应力、岩土体变形模量、岩土体流变参数、支护荷载分布。
这些数据是对支护系统进行计算所需要的。
（2）观测资料分析法
此法也是建立在现场量测的基础之上；其核心是根据经验建立一些判断标准来直接根据量测结果或回归分析数据来判断支护结构的稳定性和支护系统的工作状态。
在施工监测过程中，数据“异常”现象的出现可以作为调整支护参数和采取相应的施工技术措施的依据。
何为“异常”，这就需针对不同的工程条件（支护地层，基础埋深，支护施工方法等）建立一些根据量测数据对支护结构。
稳定性和支护系统的工作条件进行判断的准则，根据现场量测的位移－时间曲线进行如下判断
说明变形速率不断下降，位移趋于稳定；
表明变形速率保持不变，变形持续发展，须发出警告并要求及时加强支护系统；
则表示已进入危险状态，变形加速发展，须立即停工，采取有效的工程措施进行加固。
3.4.2数据记录制度及分析
当取得各种监测资料后，及时进行处理分析，绘制相应图表，对监测数据进行回归分析，预测结构物的安全性，确定工程技术措施。
每一测点的监测结果要根据其位移变化速率和管理基准等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写日报表，及时反馈指导施工，达到安全、快速、高效施工之目的。
测量组与监测工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。
数据记录有以下几点内容。
（1）数据采集
通过现场监测取得资料及与之相关的其它资料搜集、记录等分析整理成报告。
本监测项目采用的仪器设备各类繁多，有的仪器（如水准仪等）需人工读数、记录，然后将实测数据输入计算机，有的仪器（如全站仪）则自动数据采集，并将量测值自动传输到数据库管理系统。
无论人工测读还是自动记录，均需业务人员掌握专业技术，只有精通专业技术才能更好的发挥技术水平作用。
（2）资料整理
当收集到观测后应立即对原始资料进行校核和整理，并对原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图，异常值的剔除、初步分析和整编等，将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统进行分析与处理。
（3）数据分析
现场监测的各类数据及时绘制成时态曲线，并注明施工工序和开挖深度。
当位移时态曲线的曲率趋于平缓时，应对数据进行回归分析或其他数学方法分析，以推算最终位移值，确定位移变化规律。
资料分析采用的是比较法、作图法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以对工程的安全状态和应采取的措施作为评估决策。
一般典型正常时态回归曲线示意图如图所示。
图7.3-1正常时态回归曲线示意图
绘制测点时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，如图7.3-1所示。
如果位移的变化随时间而渐趋稳定，说明该处地层处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的，如图中的正常曲线。
如图7.3-2的反常曲线中，出现了反弯点，这说明位移出现反常的急骤增长现象，表明支护体系已呈不稳定状态，应立即采取相应的施工措施进行处理。
图7.3-2时间~位移（轴力）曲线和距离~位移（轴力）曲线
3.4.4监测信息联动
一般情况下当天测得的监测数据，由技术人员带回办公室，在晚上进行分析处理；如数据正常，第二天以监测日报的形成一式三份分别递交建设单位、监理、施工单位，如数据发生异常或报警，则第一时间报送公司技术负责人（总工），并以电话和短信的方式分别通知建设单位、监理、施工单位，第二天以监测日报的形式一式三份分别递交建设单位、监理、施工单位。
在基坑监测报警、天气等因素造成有可能引发基坑施工安全期间，调整监测外业数据采集、内业分析的节奏，在外业数据采集后现场进行分析，并出具初步的监测日报。
3.5监测人员及设备表
3.5.1拟派项目人员汇总汇表
姓名
本工程拟任岗位
年龄
性别
专业年限
现任职务职称
备注
项目负责
47
男
28
教授级高级工程师
技术负责
42
男
21
高级工程师
现场负责
28
男
5
技术员
现场监测
24
男
2
技术员
现场监测
25
男
3
技术员
3.5.2拟投入项目设备总汇表
序号
仪器、设备
名称
规格型号及厂家
数量
使用
情况
3
水准仪
苏光DSZ2+XFS1
1
良好
4
全站仪
GTS-332W
1
良好
5
测斜仪
CX-08A
1
良好
6
水位计
SWJ-8090
1
良好
11
水准尺
3M
2
良好
12
铟钢尺
2M
2
良好
3.6附图（基坑平面图）
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