东湖高新区监控方案(初稿1)

武汉未来科技城四横二纵路网工程科技二路K0+125.142～K0+172.142下穿通道深基坑施工监测方案中交第二航务工程局有限公司武汉未来科技城四横两纵路网工程项目经理总部武汉港湾工程质量检测有限公司二○一二年六月

目录1编制依据 32工程概况 32.1工程概述 32.2工程地质情况及地下水 32.3设计标准 42.4深基坑土方开挖与支护 43监控的目的和意义 43.1监控的必要性 43.2监控手段及意义 54施工期信息化监测 54.1监控项目 54.1.1围护结构监测 64.1.2支撑轴力监测 64.1.3周围环境监测 74.2测点布置及元件安装与保护 74.2.1监测点布置及埋设要点 74.2.2监测元件数量 114.2.3元件埋设进程 114.2.4测点保护 114.3主要仪器设备参数 134.4监测频率 135施工期安全监控 145.1监测数据处理与预警 145.3巡视检查 155.4监控人员配备 165.5技术保障措施 17

1编制依据 （1）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002，中华人民共和国国家标准； （2）《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009，中华人民共和国国家标准； （3）《基坑工程施工监测规范》DG/TJ08-2001-2006，上海市工程建设规范； （4）《工程测量规范》GB50026-2007，中华人民共和国国家标准； （5）《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，中华人民共和国行业标准； （6）《建筑变形测量规范》JGJ8-2007，中华人民共和国行业标准； （7）《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006，中华人民共和国国家标准。2工程概况2.1工程概述（1）科技一路道路工程与外环交叉处采用下穿方案，外环下穿通道下穿武汉绕城高速，连接绕城高速东西两侧，其设计起点位于武汉外环线西侧，桩号为K0+125.142，设计终点位于武汉外环线东侧，桩号为K0+172.142，全长共47m，武汉市四环线在此段落与绕城高速共线。（2）下穿通道平面位于直线上，纵面位于0.3％的上坡路段，通道中心桩号为K0+148.642，采用钢筋混泥土现浇箱体，结构顶板、侧墙、中墙均采用C40防水混泥土，通道内垫层为C25混泥土，通道下采用C20混泥土垫层基础。通道出口为八字墙，墙体采用M7.5浆砌片石。通道分两个节段，中间11.73m处设置一道沉降缝，缝宽2cm。施工采用明挖施工，先施工武汉绕城高速右半幅，保证左半幅通车，再施工左半幅。（3）根据设计图纸本通道采用支护桩围护，基坑均采用明挖法施工。（4）基坑最大开挖深度为9.954米。2.2工程地质情况及地下水勘察揭露岩土体从上至下特征如下：表层2.8~3.0m为人工填土，高速公路路基及施工弃渣；II-1层：第四系更新统粉质粘土，厚度5.2~11.0m，硬塑状，建议承载力[fa0]=350Kpa；该层分布稳定，工程地质性质较好，可作为基础持力层；II-2层：碎石土，厚度4.5~6.0m，密室状，建议承载力[fa0]=500Kpa；该层分布稳定，工程地质性质较好，可作为基础持力层；II-1层：第四系更新统粘土，厚度1.4~2.6m，硬塑状，具有中等膨胀性，建议承载力[fa0]=180Kpa；该层工程地质性质较差，建议改良后作为基础持力层；III-3层：中风化灰岩，为稳定的岩石地层，为较软岩。本通道基础拟置于第II-1层，粉质粘土中，该层分布稳定，强度较高，可作为涵洞基础持力层。下部存在一定中等膨胀性粘土，建议对该层进行置换或者改良处理。由于通道所处高速公路填方路基地段，设计无降水要求，仅要求坑内明排水，如在雨季施工，必须准备好足够的抽水设备，确保基坑内不积水，同时做好地面雨水的疏排。2.3设计标准汽车荷载等级：公路一级；项目区地震动峰值加速度为0.05g；通道设计净高5米；基坑监测要求：（1）围护结构和土体侧斜：围护墙的侧向位移2‰H，速率3mm/d（连续2天）。（2）坑外地表沉降：周边地表沉降量2.0‰H，速率3mm/d（连续2天）。（3）支撑轴力：支撑轴力设计值的80％。由于是填方路基地段，无降水要求，仅要求坑内明排水。2.4深基坑土方开挖与支护本基坑工程采用砼支护桩围护加支撑型式进行开挖。基坑开挖时，均采用分层、分区开挖，开挖以机械施工为主，人工修挖为辅。由于本通道下穿武汉绕城高速公路，为保证高速交通运行的要求，本基坑采用分期施工、道路翻交的方法。3监控的目的和意义3.1监控的必要性本工程区域地处武汉绕城高速，基坑施工安全面临诸多不确定因素，有一定的施工风险。基于信息化施工的施工监控是基坑施工安全及控制周围环境的最有效手段之一，通过在维护结构、支撑和基坑周边土体内埋设相应的传感器，作为深基坑开挖施工时的“眼睛”，随时掌握围护结构的位移、变形和受力情况以及基坑周边土体的变化情况，发现问题及时反馈、及时分析，以便及时采取相应措施，确保基坑开挖和基坑结构的安全。3.2监控手段及意义根据现场监测数据资料，实施基坑施工变形位移的智能预测与控制，是信息化施工的重要环节，是动态控制基坑施工安全的重要方法。监测中，随时将现场测试的基坑变形数据与变形警戒值进行比较，运用反演分析，辨识土体新的等效参数，建立更完善的空间有限元模型，进行开挖工况变形位移值模拟计算，并通过人工智能分析，以进一步改善预测结果，确切保证施工中各受力部位的稳定与安全。在基坑施工中严格执行信息化施工管理。根据监测信息并结合基坑结构受力、变形等情况进行系统分析，对近期及远期基坑的运行情况进行较为可靠的预测，并在施工过程中对基坑施工及时提出有效的指导性意见，保证基坑的施工安全。一旦发现监测数据异常，则立刻实施施工预案，确保基坑、周围重要构筑物的安全。同时可根据监测结果，检验支护结构的设计计算模式是否同实际状况相符，完善支护结构的计算理论。指导以后类似工程的设计与施工。4施工期信息化监测4.1监控项目根据本工程特点、现场情况及总体设计要求，监测内容设置取决于工程本身的规模、施工方法、地质条件、环境条件等，本着经济、合理、有效的原则，遵守工程施工的规律，合理设置监测内容。针对该工程明挖条件，设置以下的监测内容：表4.1-1监测项目表序号监测项目项目内容测试手段1围护结构墙（桩）顶水平位移监测光学测量2墙（桩）顶竖向位移监测光学测量4墙体内力监测钢筋应力计4支撑系统支撑内力监测轴力计、混凝土应变计5周围环境周边地表沉降光学测量6周边土体位移监测光学测量7坑外土压力监测土压力计8巡视检查支护结构目测9施工工况10周边环境11监测仪器4.1.1围护结构监测1）墙（桩）顶垂直沉降、水平位移监测墙（桩）顶水平位移监测，是深基坑工程施工监测的一项基本。通过进行墙（桩）顶水平位移监测，可以掌握墙（桩）在基坑施工过程中的平面变形情况，用于同设计比内容较，分析对周围环境的影响。另外，围护墙（桩）顶水平位移数值可以作为墙（桩）体深层水平位移的基准值。墙（桩）顶水平位移采用全站仪通过座标法进行测量。通过监测数据，可以绘制出墙（桩）顶水平位移实测曲线和某测点水平位移变化速率曲线，从而对基坑安全性进行分析。墙（桩）顶竖向位移一般使用精密水准仪进行量测。此方法是先布设相对固定的水准网，定期联测水准网，解算各水准点的高程，再由这些高程点来控制竖向位移监测点的高程，通过将各点的历次高程值进行比较，即可计算竖向位移监测点的位移量。2）墙（桩）体钢筋应力监测支护结构设计计算书一般提供围护墙（桩）体的弯矩图和剪力图，对围护墙（桩）体内力监测主要是针对围护墙（桩）体的弯矩监测，通过测试围护墙（桩）体内的主筋受力来分析支护结构承受的弯矩，以防止围护墙（桩）体因强度不足而导致支护结构破坏。4.1.2支撑轴力监测围护结构外侧的侧向土压力由围护墙（桩）及支撑体系所承担，当实际支撑轴力与支撑在平衡状态下应能承担的轴力（设计值）不一致时，将可能引起支撑体系失稳。为了监控基坑施工期间支撑的内力状态，需设置支撑轴力监测点。4.1.3周围环境监测1）基坑周边地表沉降基坑周边地表竖向位移虽然不是直接对建筑物和管线进行测量，但它的测试方法简便易行，可以根据理论预估的沉降分布规律和经验，较全面地进行测点布置，以全面地了解基坑周围地层的变形情况。2）基坑周边土体位移监测基坑周边土体位移包括地表沉降和土体水平位移。基坑周边地表位移虽然不是直接对建筑物和管线进行测量，但它的测试方法简便易行，可以根据理论预估的沉降分布规律和经验，较全面地进行测点布置，以全面地了解基坑周围地层的变形情况。3）坑外土压力监测目前土压力理论计算值同实际土压力值还存在一定差异。需对围护连续墙体外土压力进行监测，以便了解作用于围护墙上上压力并及判断基坑的稳定性。4.2测点布置及元件安装与保护4.2.1监测点布置及埋设要点1）墙（桩）顶垂直沉降、水平位移监测在围护结构顶部布设姿态监测点，拟在右侧和左侧墙顶共布设17个测点。其测点用一金属标志头埋设于帽梁内，位置与墙体测斜孔位置对应。详细布置见图4.2-2~图4.2-5。采用就近的施工放样控制点作为基准点，采用全站仪以及电子水准仪进行观测，仪器精度见表4.3-1。2）围护结构钢筋应力监测在基坑施工阶段，围护结构承受土侧压力以及水压力。为能及时准确了解围护结构自身结构内力变化情况，宜在围护结构钢筋笼内设置钢筋应力计进行测量。在钢筋笼绑扎后，混凝土浇筑前，将应力计焊接在设计深度处的主筋上，并将导线引出地面，同时作好保护措施避免围护结构混凝土浇灌时被破坏。在一期右侧基坑中布置8个应力测试剖面，编号为NL01～NL08，二期左侧基坑中布置9个应力测试剖面，编号为编号为NL09～NL17；结合本工程特点，考虑每层开挖深度及内衬施工顺序，在竖向按照4m/4m/2m间距布置4组，每组在迎土面、迎坑面各设一个测点；需埋设应力计共计136只。钢筋计与钢筋主筋对接。钢筋计导线在钢筋笼内用软管（每隔20cm）紧紧缠绕在主筋上，引出地面，在围护结构顶部用钢套管保护，接入接线盒内保护，不受施工破坏，详细布置见图4.2-2~图4.2-5。3）支撑轴力监测在钢管支撑中布设轴力监测钢弦式传感器（轴力计）的方法：轴力计安装在支撑端部的活络头侧，X型外壳钢托架与活络头贴角全部围焊，防止轴力计偏移支撑中心，维持支撑的稳定性。在轴力施加完成，基坑开挖前反复多次完成轴力初值采集。在混凝土支撑内安装振弦应变计的方法如下：在混凝土支撑端头位置横断面的四个角点上安装混凝土应变计。一期右侧基坑设12组监测断面，共计混泥土应变计48只，二期左侧基坑设8组监测断面，共计混凝土应变计16只，轴力计4只，详细布置见图4.2-2~图4.2-5。图4.2-1轴力计安装示意图4）地表沉降监测地表沉降是基坑施工最基本的监测项目，它最能直接地反映周围环境的变化情况。采用就近的施工放样点作为基准点，采用电子水准仪进行观测。本工程沿基坑边缘每6m设置1组地表沉降监测断面，每个断面5只测点，总计70点，另外在基坑附近放坡位置布设四个断面监测点，每个断面4只测点，共计16点，详细布置见图4.2-2~图4.2-33。5）基坑周边土体位移监测基坑周边地表位移的测试方法简便易行，为全面地了解基坑周围地层的变形情况，在一期和二期基坑共布设17个测试断面，共计17个测斜点，详细布置见图4.2-2~图4.2-5。6）坑外土压力监测采用挂布法在灌注桩迎土面一侧埋设土压力计。安装时，预先将缝有土压力计的帆布挂帘平铺在钢筋笼表面并与钢筋笼绑扎固定，挂帘随钢筋笼一起吊入槽内，在浇筑混凝土时，利用流态混凝土的侧向外挤压力将挂帘连同土压力计一起压向土层，并迫使土压力计与土层垂直表面密贴。在右侧和左侧基坑中共布置17个测试剖面，结合本工程特点，每个剖面在竖向按照4m/4m/2m间距布置4只土压力计，共计68只，详细布置见图4.2-2~图4.2-5。图4.2-2一期右侧基坑监测点布置图ZL(应变计测量)ZL(应变计测量)ZL(应变计测量)NLNLNLNLTYTYTYTYTYTYTYTYNLNLNLNL图4.2-3一期右侧基坑监测点布置断面图ZL7ZL7ZL8ZL9ZL10DB9-1DB9-2DB9-3DB9-4DB9-5DB10-1DB10-2DB10-3DB10-4DB10-5DB11-1DB11-2DB11-3DB11-4DB11-5DB15-1DB15-2DB15-3DB15-4DB15-5DB16-1DB16-2DB16-3DB16-4DB16-5DB17-1DB17-2DB17-3DB17-4DB17-5QD17NL17QD16NL16QD15NL15QD12NL12QD13NL13QD14NL14QD09NL09QD11NL11QD10NL10CX10TY10CX11TY11CX16TY16CX17TY17CX15TY15CX09TY09墙顶位移量测土体测斜支撑轴力量测地表位移量测围护结构内力土压力计DB18-1DB18-2DB18-3DB18-4TY12CX12TY13CX13TY14CX14图4.2-4二期左侧基坑监测点布置图ZL(应变计测量)ZL(应变计测量)ZLTYTYTYTYNLNLNLNLNLNLNLNLTYTYTYTY图4.2-5二期左侧基坑监测点布置断面图4.2.2监测元件数量布设各类监测元件数量如下：表4.2-1监测原件数量汇总表序号监测项目测点数量备注1墙(桩)顶垂直、水平位移监测17点全站仪、数字化水准仪2灌注桩钢筋应力监测17个剖面136只钢筋应力计3支撑轴力监测20个断面4只轴力计，64只混凝土应变计4地表沉降监测86点坑边5土体位移监测17孔测斜管6坑外土压力监测17孔68只土压力计4.2.3元件埋设进程监测点的埋设分三个阶段实施：第一阶段：围护结构施工，主要埋设测斜管、钢筋应力计、轴力计和土压力计；第二阶段：帽梁施工前三周，主要布置周边地基沉降监测点；第三阶段：基坑挖土开始前，主要埋设墙顶垂直、水平位移监测点。4.2.4测点保护1）钢筋应力计、轴力计用长4.0米的铁管(Φ50)将钢筋计的导线集中接至墙顶，连接在小型接线箱内保护。图4.2-6钢筋应力计、轴力计保护示意图2）沉降观测点测量点测点处用一根0.3~0.5m长Φ20的钢筋打入地面，周边用混凝土加固。1-盖子；2-钢筋图4.2-7地表沉降测点埋设与保护示意图（单位：mm）3）测斜管在测斜管埋设时，将4.0米长的Φ100的铁管套在测斜管的顶端，以便将来凿墙施工帽梁时对测斜管进行保护；管口上加铁盖保护顶部不被破坏；测斜管管口用塑料盖封住以防杂物进入。图4.2-8测斜管保护示意图4）土压力计将上述传感器的导线按孔集中接至地面，连接在小型接线箱内保护。由施工方负责实施。图4.2-9土压力计保护示意图4.3主要仪器设备参数监测中将采用目前国内外较先进的测试手段及仪器，本工程拟采用的监测仪器见下表：表4.3-1监测主要仪器设及参数序号监测内容所用仪器设备仪器精度1墙顶位移、地表沉降全站仪数字化水准仪1+1PPM*D±0.9mm/km2围护结构钢筋应力GJJ10型钢筋应力计±1%FS3钢支撑轴力JYFLJ-400±1%FS4混凝土支撑轴力振弦应变计JM-500±1%FS5土体侧向位移测斜仪±6mm/30m6土压力VWE型土压力计±1%FS4.4监测频率根据基坑开挖工况合理安排监测时间间隔，做到既经济又安全。根据以往同类工程的经验，参考设计图纸，拟定监测频率为见下表4.4-1（最终监测频率须与设计、施工、业主、监理及有关部门协商后确定）。表4.4-1监测频率统计表序号监测项目施工进程开挖深度底板浇筑后时间≤5m5～10m>10m≤7d7～28d>28d1墙（桩）顶位移1次/2d1次/1d1次/1d1次/1d1次/1d1次/3d2围护结构侧向变形1次/2d1次/1d1次/1d1次/1d1次/1d1次/3d3支撑轴力1次/2d1次/1d1次/1d1次/1d1次/1d1次/3d4周边土压力1次/2d1次/1d1次/1d1次/1d1次/1d1次/3d5地表沉降1次/2d1次/1d1次/1d1次/1d1次/1d1次/3d6维护结构钢筋应力1次/2d1次/1d1次/1d1次/1d1次/1d1次/3d7地下管线变形1次/2d1次/1d2次/1d2次/1d1次/1d1次/3d说明：（1）现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行。（2）监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整。（3）监测数据有突变时，监测频率加密到每天二～三次。（4）各监测项目的开展、监测范围的扩展，随基坑施工进度不断推进与调整。5施工期安全监控5.1监测数据处理与预警拟在现场设立计算机数据处理系统进行实时处理。每次观测数据经检查无误后送入计算机，经过专用软件处理，自动生成报表。监测成果以日报和周报的形式及时提交给相关部门。现场监测工程师分析当天监测数据及累计数据的变化规律，与报警值比较，如果接近报警值时即向业主、施工单位、监理方提出告警，提请有关部门关注。同时一起参与补救方案的制定和研究。每月提交监测月报，提交测试数据变化走势图；每个施工阶段提供监测阶段报告，监测工程结束后三周内提供监测总结报告。如果监测结果超过设计的警戒值当即紧急提示，并提出相应的对策，供有关方面参考。各项目的报警值建议如下表，鉴于有关规范对基坑安全性判别标准中均涉及相关参数的设计取值（如设计时应用的侧压力等），实施中的预警值还需经过设计方确定。表5.1-1监测项目预警值序号监测内容变化速率（mm/d）累计变化量报警（mm）1墙顶位移3mm/d30mm2墙体深层水平位移3mm/d53支撑轴力大于设计值80％4地面沉降3mm/d0.25H%说明：（1）表中所列报警值参考设计及规范要求。5.3巡视检查基坑工程整个施工期内，每天均应有专人进行巡视检查。包括以下主要内容：1）支护结构（1）支护结构成型质量；（2）冠梁、支撑、围檩有无裂缝出现；（3）支撑、立柱有无较大变形；（4）墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移；2）施工工况（1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；（2）基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致，有无超长、超深开挖；（3）基坑周围地面堆载情况，有无超堆荷载。3）基坑周边环境（1）地下管道有无破损、泄露情况；（2）周边建（构）筑物有无裂缝出现；（3）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；（4）邻近基坑及建（构）筑物的施工情况。4）监测设施（1）基准点、测点完好状况；（2）有无影响观测工作的障碍物；（3）监测元件的完好及保护情况。5.4监控人员配备本工程拟投入的控制分析与监测人员均为具有相关丰富经验的工程技术人员，监测组人员在长期大量的工程实践中积累了丰富的理论知识和实践经验，具有高度的责任感和敬业精神，能做好各方面的协调和管理工作。（1）为确保监测工作顺利进行，加强施工与质量管理，成立项目组。现场设项目负责人一名，全面负责监测的分析与控制。下设信息化监测及正反演分析两个分项负责人，其中信息化监测下分几何测试分析系统、物理测试分析系统。图5.4-1监控组织机构图信息化监控负责人：负责基坑监控过程中的项目组织、协调工作，并对监控成果进行复核；信