杭州地铁1号、4号线工程XX路站基坑施工监测方案

杭州地铁1号、4号线工程富春路站基坑施工监测方案1.编制依据杭州地铁1号、4号线工程富春路设计图纸杭州地铁1号、4号线工程富春路工程地质勘察报告杭州地铁1号、4号线工程富春路实施性施工组织设计《地铁设计规范》GB50107-2003《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999《建筑变形测量规范》JGJ/T8-97《工程测量规范》GB50036-93国家、部委和杭州市有关的标准及法规文件2．工程概况2.1.工程地质根据岩土工程勘察报告，车站拟建场地处于杭州市南面，钱塘江北岸，距离钱塘江约480m，属钱塘江冲海积平原地貌单元。属钱塘江冲海积平原地貌单元。自上而下如下：①2层杂填土：层厚0.8~6.0m。①2层素填土：灰黄，松散，以粉质粘土和砂质粉土为主，含少量碎石、碎瓦。大部分分布，层厚1.0~4.5。③全新统上中段冲海相沉积层（a1~mQ42+3），本场区分五个亚层：③3层砂质粉土：灰色，中密，湿，局部夹粉砂，中等压缩性。全场分布，层厚0.90~6.30m。③5层砂质粉土夹粉砂：灰色，稍密，很湿，局部夹粘性土，干强度低，韧性低，中等压缩性。全场分布，层厚2.20-9.40m。③6层粉砂夹砂质粉土：灰色，中密，饱和，中等压缩性。全场分布，层厚1.30~9.30m。③7层砂质粉土：灰色，稍密，很湿，夹粉砂，局部夹粘质粉土，中等压缩性。全场分布，层厚0.90~5.70m。③8层砂质粉土夹粉细砂：灰色，中密，很湿~饱和，中等压缩性。场区部分分布，层厚1.00~6.30m。⑥全新统下段浅海、溺谷相沉积层（mQ41），本场地分两个亚层：⑥1层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑为主、局部软塑，夹薄层砂质粉土、粉砂，干强度中等，韧性中等，全场分布，层厚2.00~5.30m。⑥2层粉质粘土：灰、灰褐色，底部夹浅灰绿色，软塑，干强度中等，韧性中等，中等偏高压缩性。场区部分分布，层厚0.5~1.60m。⑨晚更新统中段河湖相沉积层（al~1Q32），本场地分三个亚层：⑨1a层粉质粘土：灰绿、灰黄色，硬可塑，湿，含铁锰质氧化斑点，干强度高，韧性高，中等压缩性。全场分布，层厚1.30~4.70m。⑨1夹层砾砂：灰、灰绿色，饱和，中密，砾石呈亚圆形，粒径1-2cm，含量约30%，低压缩性。少量分布，钻孔揭露最大厚度0.10~2.00m。⑨1b层粉质粘土、粉砂互层：灰绿、灰黄色，软可塑为主，夹砂质粉土或粉砂，粉质粘土与粉土。干强度中等，韧性高，全场分布，层厚0.20~4.30m。（12）晚更新统下段河流相沉积层（alQ31），本场地分两个亚层：（12）2层细砂：灰黄色，中密为主，局部稍密状，饱和，局部夹中粗砂，底部偶含砾石，中等压缩性。全区分布，层厚0.10~2.80m。（12）4层卵石夹圆砾：灰、灰黄色，密实为主，局部中密，饱和，卵砾石磨圆度较好，呈亚圆形，质地坚硬，充填泥质和砂质，局部为圆砾，低压缩性。全场分布，层顶高程-26.66~-23.19m，钻孔揭露最大厚度13.20m。（14）晚更新统下段河流冲积相沉积层（al-plQ31）：（14）2层圆砾：灰、灰黄色，中密~密实，饱和。全场分布。揭露顶板埋深40.10~43.80m，揭露层厚1.50~15.35m。（20）白垩系下统（K1c）泥质粉砂岩，本次勘探仅揭露强风化层。（20）2层强风化泥质粉砂岩：紫红色，泥质胶结，手捏易散、手折易断，岩石风化呈砂砾、粉砂状，矿物成分显著变化。揭露于钻孔ZB2和Z12中，层顶高程-51.17~-47.49m，钻孔揭露最大厚度4.30m（未穿）。（22）侏罗系上统（J3）凝灰岩，本次勘探又揭露强风化层。（22）2层强风化凝灰岩：青灰、灰绿色，矿物成分显著变化，岩石风化成块状，易折断、捏碎。揭露于钻孔ZB15和Z5中，层顶高程-48.64~-46.93m，钻孔揭露最大厚度1.55m（未穿）。从车站范围地质剖面图可知：4号线车站底板位于③6粉砂夹砂质粉土层，连续墙墙趾入⑨1a含粉质粘土层，端头井连续墙墙趾⑨1b含粉质粘土、粉砂互层。1号线车站底板位于⑥1淤泥质粉质粘土层上，连续墙墙趾插入（14）2层卵石层中。2.2、地下水场地地下水类型主要是第四纪松散类孔隙水，分为孔隙潜水和孔隙承压水两大类。浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于表层填土及层粉土、粉砂中，补给来源主要为大气降水及地表水，并与河塘呈互为补给关系，地下水位随季节性变化，与钱塘江江水具水力联系。静止水位埋深1.4～3.9m，相应高程3.52～4.98m。场地年平均最高地下水位为地表下0.50m3.施工监测的目的及意义3.1施工监测的目的在基坑开挖施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起围护结构承受荷载并导致围护结构和土体的变形，围护结构的内力和变形中的任一量值超过容许的范围，将造成基坑的失稳破坏或对周围环境造成不利影响。在基坑围护设计和变形预估时，一方面基坑围护体系承受的土压力等荷载存在较大的不确定性，另一方面对地层和围护结构一般都作了一定的简化处理，与工程实际有一定的差异，加之基坑开挖施工在时间上空间上都有很大的跨度，受天气条件、施工过程等影响极大。故在基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围土体和相邻的建筑物进行全面、系统的监测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面地了解。基坑围护是一个系统工程，涉及到建设单位、设计单位、施工单位、挖土单位、监测单位，因此涉及面十分广泛，各单位必须高度重视。监测单位应及时将观测分析结果反馈给建设、设计、施工单位，使建设单位、设计单位及施工单位及时了解、掌握基坑围护的运行情况，从而做到动态管理及动态设计，确保工程施工的安全性和经济性。在工程监测方面，我公司设备齐全、经验丰富。拥有振动测试系统，20余台测斜仪及水准仪、经纬仪等多种监测仪器，本工程所涉及到的所有测试仪器和所需技术均可提供。近几年里，我公司先后完成了秦山核电站二期工程施工监测，黄土岭隧道工程施工监测以及几十个基坑开挖工程施工监测。在所有的这些工程中，我公司监测分析人员都尽心尽力，与建设单位，施工单位进行了良好的合作。对施工过程提出了许多合理化的建议，有效地控制了施工质量，加快了施工进度，取得了显著的社会及经济效益。3.2施工监测的意义1）运用现代化的信息技术来指导施工，提供可靠连续的监测资料，以科学的数据、严谨的分析来指导预防工程破坏事故和环境事故的发生。2）及时整理监测信息，通过数据处理确立信息反馈资料，将现场测量结果与预测值相比较，以判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以便确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工。3）通过监控量测，确保施工周围建筑物的安全，用反馈的信息优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷，另外还可将现场监测结果与理论预测值相比较，用反分析法寻求更接近实际的理论公式用于指导其它工程。4）为因不可抗力造成的工程事故或其它意外，以及由此产生的纠纷、诉讼、索赔、反索赔时提供可靠依据。5）指导现场施工，保障邻近建筑物、构筑物、地下管线及周围环境的安全。3.3监测信息化施工工艺流程（详见图1）图1信息化施工工艺流程图4.监测点的布设原则（各个监测点具体布置详见城星路站监测点平面布置图）4.1观测点类型和数量的确定综合考虑工程地质条件、设计要求、施工特点等因素；4.2为验证设计数据而设的测点尽量布置在设计中的最不利位置和断面，如最大变形处、最大内力处，为及时反馈信息，考虑相同工况下的最先施工部位，以指导施工。4.3观测变形的测点（连续墙水平、垂直位移，建筑物位移等）考虑既能反映监测对象的变形特征，又能便于使用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。5.施工监测项目及仪器结合本站实际情况，并根据业主、设计、监理单位要求，结合施工环境和工况，其主要目的是掌握基坑及周围环境的车站施工期间的变形，以及时反馈给设计和施工方，确保本工程及临近建筑物的安全。主要监测项目及选择相应监测仪器如表1、表2所示：施工监测的具体项目表1监测项目测点布置报警值监测范围测点断面及间距地下水位基坑周边基坑四角点；长短边中点，且纵向间距为50m范围内水位变化每天不得超过0.5m基坑周围地表沉降周围一倍基坑开挖深度长、短边中点，且纵向间距30m以内地面最大沉降超过9.2mm，沉降速率大于2mm/d。墙顶位移墙顶冠梁同上墙顶水平位移超过46mm，位移速率大于2mm/d支撑轴力支撑端部或中部长、短边中点且间距<15m支撑轴力超过80％设计轴力房屋沉降及倾斜监测沉降超过20mm施工监测项目及监测仪器表2监测项目监测内容仪器设备型号精度基坑监测地下连续墙墙顶沉降了解基坑开挖期间墙顶的竖直沉降预防较大沉降水准仪测微器DSZ2+FS10.02铟钢尺0.02地下连续墙墙体变形了解基坑开挖过程中墙体在不同深度水平位移情况测斜计CX10.01mm支撑轴力了解支撑的受力情况应变计0.1kN频率接收仪ZXY-10.1HZ基坑回弹基坑底部水准仪DSZ20临时立柱沉降临时立柱顶部水准仪测微器DSZ2+FS10.02承压水头降水井水位计1环境监测坑周边地表沉降了解基坑周围土体的变形情况水准仪测微器DSZ2FS10.02坑外地下水位了解基坑围护体的止水效果和坑外水力梯度变化水位计1相邻建筑物沉降了解基坑周围构筑物的沉降、倾斜情况水准仪DSZ21.5mm临近管线了解在基坑开挖期间周围地下管线的沉降和位移情况水准仪测微器DSZ2+FS10.02经纬仪DJ2-12″6.监测点测量的精度要求根据结构设计与建筑物的关系，结构与结构的关系进行规划布点。6.1水平位移监测控制布设成独立网。三角网及视准轴线控制两种，视准轴线控制时必须设置检核点于变形区外。仪器采用对中误差小于0.5mm的光学对中，定期进行观测。水平位移变形点点位中误差控制点±3mm，两相邻点控制点位中误差在±3mm，平均边长控制在150m，测角中误差±1".86.2垂直监测位移变形点采用精密水准仪，相对沉降、局部地基沉降的观测中误差，均不应超过其变形允许值得1/20；建筑物整体性变形的观测中误差，均不应超过其垂直偏差得1/10；结构段变形的观测中误差，均不应超过其变形允许值得1/60。每一种量测项目，均应进行资料汇总整理。7.测点布置及监测方法结合地质勘察资料、地下管线图纸、连续墙围护结构图及我部的现场实际调查，对施工测点进行综合布点，严密监测。7.1、坑外地下水位观测a、测孔的布置：在基坑周围的27个部位各布置1只水位孔（水位管），每个管长为25m。b、水位管的埋设：同测斜管埋置方法：依照埋设的位置，选用108提土器开孔至设计深度，立即放置水位管，然后在水位管与钻孔壁之间用粗砂填实至孔口，同时做好管口保护。c、地下水位测试方法:旋转水位计的旋转把手，把探头徐徐放入水位管中，当恰好开始听到鸣叫声时，记录此时的地下水位深度，即可分析地下水位的变化情况。监测设备：水位管，水位计。7.2、地表沉降监测在基坑周围的170个部位各布置一个观测点。观测的目的：根据观测点的高程，确定出标准堤各部分的沉降量。通过水准仪或全站仪对该154个观测点进行观测，取得读数并记录。选择水准点时应注意：水准点应埋设震动影响范围以外，离开公路及地下管道的距离应大于五米；水准点应设置在整个观测期间点位稳固不变、不会被施工破坏及观测时视线不受阻挡的地方；为便于观测及提高观测的精度，应做到观测时只安置一次仪器就能测出水准点与观测点之间的高差。水准点之间的高差应用DS1级水准仪和精密水准测量方法进行测定，将水准点组成闭合水准路线，或进行往返观测，其闭合差不得超过±0.5mm（n为测站数）。水准点的高程自国家或城市水准点引测，或者假定7.3、墙顶、墙身水平位移监测a、测斜仪的构造及原理：图（a）为一个测斜仪的构造和原理示意图，横截面为圆形，上下各有两对滚动轮，上下轮距500mm。其工作原理是利用重力摆锤始终保持沿直方向的性质，测得仪器中轴线与摆锤直的倾角，从而可以知道被测构建筑物的位移变化值。深层土体位移测试原理是基于测斜管底处土体位移为零，然后测出一分段（测头的测试长度）内的斜度，则可换算成两端点的相对位移值，于是在点处的绝对位移为：。b、测斜仪的测试方法：测斜管断面图如图（b）所示。当用测斜仪量水平位移时，先将塑料测斜管埋入土体里，管顶高出基准面150-200mm，底部和顶部用盖子封牢，测量时，将侧斜仪与标有刻度的信号传输线连接，信号线另一端与读数仪连接，再将测斜仪沿测斜仪与垂直线之间的倾角变化，即可得出不同部位的两对滚轮之间的相对水平位移。c、测斜管的埋设：依照埋设的位置，选用108提土器开孔至设计深度，立即放置测斜管，然后在测斜管与钻孔壁之间用粗砂填实至孔口。测斜管的管口用封盖盖好并做好保护箱，避免测斜管被损坏。d、测点的布置：在墙体的42个部位各布置1只水平位移测孔（测斜管），管长为以墙体高度为准。e、测斜管的埋设：依照埋设的位置，在墙体中预先埋设测斜管，测斜管的管口用封盖盖好并做好保护箱，避免测斜管被损坏。7.4、支撑轴力监测a、测试原理钢支撑监测：反力计）b．测点的布置一共埋设25个测点，每个测点上设1个反力计，c、钢筋应力计的测量钢筋应力计采用非电量电测技术，其输出是振弦的自振频率信号。基坑每开挖其深度的1/5-1/4应测读2-3次，基坑开挖至设计深度时，每两周测读1-2次，一直到地下室地板混凝土浇注完毕，或上层支撑拆除为止。7.5、房屋沉降及倾斜监测在被观测房屋周边布置11个观测点。通过水准仪、经纬仪或全站仪对该11个观测点进行观测，取得原始数据，并记录。观测的目的：根据观测点的高程，确定出各点的沉降量和倾斜量，从而确定房屋沉降、倾斜情况。7.6资料提交1）每次监测资料以报表的形式提交。2）当监测值接近报警值时，及时向上级预警；当达到报警值时，及时报警，并提交有关系列资料及分析报告。3）在监测结束后，提交监测分析报告。4)每周一向驻地监理、驻地业主及监测中心上报监测周报8.监测频率施工监测是一个动态过程，必须结合车站的施工进度进行，并且要保证监测的连续性和准确性，以提供足够的资料进行统计分析，从而有效地指导施工，使施工顺利进行。正常情况下的监测周期和监测频率按照一级基坑确定，如表4所示。现场监测周期与频率表表4序号监测内容监测周期量测频率1地下连续墙顶沉降从开挖至底板浇筑完毕1次/天2地下连续墙变形从开挖至底板浇筑完毕1次/天3支撑轴力从支撑设置到拆除1次/天4坑外地下水位降水过程1次/天5坑周土体沉降从开挖至底板浇筑完毕1次/天6临近建筑物沉降与倾斜从开挖至底板浇筑完毕1次/天附注：表中“从开挖至底板浇筑完毕”各项在浇好底板后7~30天内每两天监测一次，30~180天期间每周监测一次。具体实施时针对现场的施工步骤，尤其在车站开挖期间，根据开挖段区分重点监测区和非重点监测区，重点监测区按上述原则确定监测频率，视围护体的变形情况可加密监测频率，关键部位随施工进行跟踪监测，非重点监测区在上述原则的基础上适当减少监测频率。9各项监测警戒值各项监测的警报只按一级基坑和本车站的设计值提出。9.1基坑围护墙测斜：墙体最大位移达到29mm，或变形速率达到29.2围护墙顶的位移：墙顶最大位移达到29mm或变形速率达到29.3支撑轴力测试：支撑实际轴力达到设计轴力的95%时，立即报警。9.4坑外水位：坑内降水或开挖引起坑外水位下降达到1000mm,或日变化量大于500mm9.5地表沉降：地表沉降不得大于29mm，沉降达到3mm9.6位移及建筑物沉降：沉降或水平位移不超过30mm，每天发展不超过5mm9.7基坑隆起量与开挖深度之比不得超过0.5%，如果超过立即报警。9.8基坑各开挖步位移报警值见下表：开挖步一二三四五六位移报警值（mm）标准段3813172126端头井3813172227南北风道381215//现将各监测项目的安全、预警、报警值列如表5所示。监测项目的安全、预警、报警值表表5检测项目判别内容判别方法判别参数报警预警安全墙体变位墙体变位与开挖深度比F1=实测变位/开挖深度F1>0.2%0.18%≤F1≤0.2%F1<0.18%支撑轴力容许轴力F2=实测轴力/容许轴力F2>0.8%0.65%≤F2≤0.8%F2<0.65%地表沉降沉降量与开挖深度之比F3=实测沉降/开挖深度F3>0.15%0.14%≤F3≤0.15%F3<0.14%差异沉降建筑物容许的差异沉降F4=实测沉降差/测点间距离F4>1/2501/500≤F4≤1/250F4<1/50010.监测人员组成为确保本工程基坑及周围房屋建筑的安全，根据该工程的实施性施工组织设计及合同的具体要求，编制了针对该工程具体的监测方案，成立以王根会教授为组长的监测小组（小组成员及职责划分见表6），在中铁七局项目部和监理工程师的指导下，全面负责本项目的监测工作。深基坑开挖施工全过程中，监测小组成员负责现场监控量测的实施，收集资料并统计分析监测成果，及时反馈施工信息，及早发现问题采取最优工程对策，确保基坑稳定与安全。监测小组人员情况汇总表表6序号姓名年龄性别拟在本项目中任职学历专业职称备注1项目负责人博士桥梁与隧道教授2计算分析硕士桥梁与隧道讲师3测量大本测绘工程高级工程师4计算分析桥梁与隧道讲师5测量硕士岩土工程工程师6测量硕士测绘工程工程师7测量硕士桥梁与隧道讲师8测量硕士桥梁与隧道讲师9计算、测量博士岩土与地下工程副教授10计算、测量博士岩土与地下工程讲师11.监测信息反馈监测的最终结果是提供详细的数据用于指导施工，因此，经理部将根据地表沉降、管线位移、水位变化、周边建筑物倾斜及裂缝、围护结构位移及收敛、钢支撑轴力、坑底隆起、顶板沉降等分类制定监测信息报表，按监测大纲统一的格式按时、如实的填报监测资料，做好信息反馈工作。12.施工监测技术及质量保证措施12.1根据监理工程师批准的监测点位布置测点，并且保证监测的正常操作，明确各项监测内容的量测精度及预警值。12.2小组除及时收集、整理各项监测资料外，尚须对这些资料进行计算、分析、对比，预测基坑及结构的稳定性及安全性，提出工序施工的调整意见及采取的安全措施，保证整个工程安全、可靠的推进。12.3调好施工和观测设备埋设间的相互干扰，将观测设备的埋设计划列入工程施工进度控制计划中。及时提供工作面，创造条件保证监测埋设工作的正常进行。在施工过程中，教育全体施工人员采取切实有效措施，防止一切观测设备、观测桩点和电缆受到机械和人为的损坏，如有损坏，按监理工程师的要求，及时采取补救措施，并详细作出记录备查。12.4仪器安装完