地铁车站施工监测技术

地铁车站施工监测技术交流一、监测工作的重要性及必要性二、深基坑工程监测技术三、隧道工程监测技术四、监测注意事项一、监测工作的重要性及必要性监测工作的重要性及必要性监测的目的监测与安全的关系监测与施工的关系关于建筑基坑变形监测的有关规定监测的基本要求深基坑工程事故原因分析深基坑工程事故主要表现形式监测工作的重要性监测已经成为地铁车站基坑施工中重要环节之一，基坑工程现场监测的重要性主要体现在：（1）为施筑开展提供及时的反馈信息；（2）作为设计与施工的重要补充手段；（3）作为施工开挖方案修改的依据；（4）积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平。随着现代工程施工环境的不断复杂化，地铁车站必须采用信息化施工。要实现信息化施工，首要的任务就是做好监测工作，它可为信息化施工提供重要依据。可见，开展复杂环境下地铁车站深基坑施工现场监测设计与实践研究对指导施工意义重大，合理的监测方案设计是至关重要的一环。监测与施工的关系1、监测是施工的“眼睛”，通过对设计指定的各监测项目的及时、准确的监测，并快速提供监测数据报表和分析意见，能减少对工程的损失。2、监测工作贯穿了整个施工的过程，即工程开工前，监测工作就开始进行方案编制、监测布点等；工程完工后，仍将对基坑及周边建/构筑物等重要监测对象进行6～12个月的稳定性监测。监测与安全的关系05年7月21日中午，位于江南大道与江南西路十字路口西南角的海珠城广场基坑南边开始发生滑坡，事故首先从南侧中段土钉墙喷锚支护段开始向基坑南侧东、西两段扩展，结果导致3人死亡，4人受伤，地铁二号线停运1天，七层高的海员宾馆倒塌，多家商铺失火被焚，1栋7层居民楼受损，3栋居民被迫转移。广州市建设科技委专家从监测结果分析发现，在基坑滑坡前已有明显预兆，但没有引起应有的重视，更没有采用针对性的处理措施，是导致事故的原因之一。事故处理结果：对7个建设责任主体及其20名责任人给予行政处罚或处分，其中7人主要责任人因涉嫌触犯刑法被司法机关逮捕；对事故发生负有监管责任的14名行政人员给予降级或降级以下的行政处分和责令作出深刻检讨，并责成相关单位对市政府作出书面检查。深基坑工程事故主要表现形式深基坑工程事故的主要表现形式基坑周围道路、地下管线严重变形、开裂和坍塌基坑大面积滑坡支护系统破坏锚杆失效邻近建筑物开裂水平位移过大支护结构严重倾斜止水帷幕破裂造成严重渗漏管涌造成基坑支护结构失稳及建筑物破坏深基坑工程事故原因分析（从过程来看）工程勘察：资料不详、不准确、疏漏、失误，结果不完备等。工程施工：施工质量、施工工艺、材料质量、施工机械化程度、施工速度和时机、管理水平等。工程监理：监理的监督工作没做好，不做到位等。工程建设方或大发包方：盲目压价、层层分包、不恰当参与选择或强行拍板某些方案，长期拖欠工程款等。规范：某些规范的规定不尽科学、合理、适用等。工程监测：监测不及时、不准确，监测仪器精度不够、监测方法不科学等。工程设计：掘支方案、降水方案、应急方案、支护参数、稳定性计算分析及与之紧密相关的侧壁破坏模式的选择与确定不正确等。监测的目的1、为施工提供及时准确的反馈信息；2、作为设计与施工的重要补充手段；3、作为施工开挖方案修改的依据；4、积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平；5、作为解决法律纠纷的有力证据。监测的基本要求1、监测工作必须是有计划的；2、监测数据必须是真实可靠的；3、监测数据必须是及时的；4、埋设在结构中的监测元件应尽量减小对结构正常受力的影响，埋设水土压力检测元件、测斜管和分层沉降管时的回填土应注意与岩土介质匹配；5、采取多种方法、实行多项内容的监测方案；6、预先设定报警值和报警制度，报警值包括变形和内力的量值和变化速率；7、监测应有完整的纪录表、数据报表、图形和曲线。1、法律法规（1）中华人民共和国建筑法（2）中华人民共和国安全生产法（3）建设工程安全生产管理条例（4）建筑安全生产监督管理规定（5）工程建设重大事故报告和调查程序规定（6）建筑工程预防坍塌事故若干规定关于建筑基坑变形监测的有关规定2、规范标准(1)岩土工程勘察规范（GB50021-2001）(2)建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）(3)建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）(4)基坑土钉支护技术规程（CECS96：97）(5)建筑基坑支护工程技术规程（DBJ/T15-20-97）(6)民用建筑物可靠性鉴定标准（GB50292-1999）(7)工程测量规范（GB50026-93）(8)建筑变形测量规范（JGJ/T8-97）(9)城市测量规范（CJJ8-99）(10)精密水准测量规范（GB/T15314-94）(11)空隙水压力测试规程（CECS55-1993）二、深基坑工程监测技术深基坑工程监测技术监测的控制值监测的内容监测的概念施工监测和信息化设计流程监测报表和报告基坑侧壁安全等级监测的项目选择监测的概念监测：采用各种测量设备、仪器（例如：全站仪、水准仪、测斜仪、轴力计、水位计、应力计等），在一定的时间内，按照行业规范、规定及专项方案，对客体进行一定频率的测量，并对测量数据进行处理、分析对比，得出结论，从而提供给施工，最终达到监督的目的。监测监督测量人仪器=++规则方案规程监测=++概括例如抽象基坑侧壁安全等级安全等级破坏后果基坑和环境条件一级支护结构破坏或土体失稳或过大变形对基坑周边环境和地下结构施工影响很严重。1、开挖深度大于14米且在三倍开挖深度范围内有重要建/构筑物、重要管线和道路等市政设施或在一倍开挖深度范围内有非嵌岩桩基础深小于坑深的建筑物。2、基坑位于地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围内。二级支护结构破坏或土体失稳或过大变形对基坑周边环境影响一般，但对地下结构施工影响严重。除一级和三级以外的基坑工程。三级支护结构破坏或土体失稳或过大变形对基坑周边环境和地下结构施工影响不严重。开挖深度小于6米且在三倍开挖深度范围内无特殊要求保护的建/构筑物、管线和道路等市政设施。备注：1、从一级开始，向二、三级推定，以最先满足为准；2、有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。监测的内容序号监测项目位置或监测对象仪器最小读数测点布置1支护结构顶水平位移围护结构上端部全站仪1.0mm间距10～15mm2土体深层侧向变形靠近围护结构的周边土体测斜管、测斜仪1.0mm2～4孔，同一孔测点间距0.5m3支护结构深层变形维护结构内测斜管、测斜仪1.0mm孔间距15～20m，测点间距0.5m4地下水位基坑周边水位管、水位计5.0mm孔间距15～25m5沉降、测斜需保护的建/构筑物全站仪、水准仪1.0mm间距15～20m6支撑立柱沉降观测支撑立柱顶水准仪1.0mm不少于立柱总数的20%，且不少于3根7地下管线沉降和位移管线接头全站仪、水准仪1.0mm间距5～10m8锚杆拉力锚杆位置和锚头钢筋计、荷载计≦1/100(F.s)不少于锚杆总数的5%，且不少于5根9支撑轴力支撑中部和端部轴力计或应变计≦1/100(F.s)每层8～12点10空隙水压力周围土体空隙水压力≦1Pa2～4孔，同一孔测点间距2～3m11支护结构侧土压力围护结构后和嵌固段围护结构前土压力计≦1/100(F.s)3～4孔，同一孔测点间距2～3m监测的项目选择监测项目基坑侧壁安全等级一级二级三级支护结构顶水平位移√√√支护结构深层变形√√√监测范围内建筑物、地下管线沉降和位移√√√地下水位√√△锚杆拉力√√○支撑轴力√△○支撑立柱沉降观测√△○桩墙内力√△○土体深层侧向变形√△○空隙水压力△○○支护结构侧土压力△○○备注：√为必测项目，△为应测项目，○为可不测项目。监测的控制值（GJB02-98）序号监测项目基坑安全等级一级二级三级1最大水平位移控制值30mm50mm100mm2最大水平位移与基坑深控制比值0.0025h0.004h0.02h3报警值各项的70%～80%说明：h为基坑深度具体监测项目的实施过程包括：1）仪器选择2）测点布置3）测试方法4）数据处理

监测实施1、桩体变形监测1）仪器设备采用CX系列钻孔测斜仪。(如下图)图1所示为测斜仪量测的原理图，图中探头下滑动轮作用点相对于上滑动轮作用点的水平偏差可以通过仪器测得的倾角Φ计算得到，计算公式(1)：(1)式中：第i量测段的相对水平偏差增量值；第i量测段的垂直长度，取为1m；第i量测段的相对倾角增量值。(2)图1测斜仪量测原理图2）测点布置桩体测斜监测点布置一般在围护结构监测图中标示。布置原则：一般布置在围护结构各边跨中，对于较短的边线也可不布设，而对于较大的边可根据基坑开挖深度可增至2~3个。如图2，以了解基坑不同侧壁的侧向变形情况。图2桩体测斜监测点布置示意图3）导管埋设在测管位置所对应护坡桩钢筋笼吊装前，将导管固定在该钢筋笼上，导管底部与钢筋底部齐平，顶部高出地面40cm。导管和钢筋笼一起吊装就位，然后浇注混凝土，待混凝土凝固后导管与护坡桩桩体共同变形。4）测试方法在护坡桩帽梁施工完成后，土方开挖前，将测斜探头放入导管，每1.0m作为一个采样点，采集导管各点的初始数据，并根据施工进度，对各点的数值进行采集。测量时，将滚轮卡在导槽上，缓慢下至孔底，测量自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔1.0m测读一次，每次测量时，应将测头稳定在某一位置上。测量完毕后，将测头旋转插入同一对导槽，按以上方法重复测量。两次测量的各测点应在同一位置上，此时各测点的两个读数应是数值接近、符号相反。如果测量数据有较大差异，应及时复测。监测从基坑开挖到主体结构施工到±0.0标高的全过程；监测频率：每天一次。测斜管绑扎测斜管位置图

2、围护桩桩身内力监测1）仪器设备采用JXG-1型钢弦式钢筋应力传感器，SS-II型频率计数器。

钢弦式钢筋应力传感器

SS-II型频率计数器

2）测点布置

一般布置在围护结构的各边跨跨中，对于较短的边线也可不布设，而对于较大的边线可增至2~3个。森林公园站布置8个监测点，一个监测点6个钢筋计，共48个钢筋计（测点布置见下图）。3）传感器安装在每根桩的桩顶、桩中、柱底布置三对钢筋应力计，分两排，一排在基坑临空面一侧，另一排在桩后土体一侧。钢筋计连接杆与钢筋笼钢筋应进行绑焊，绑条钢筋直径为φ16或φ18，长20cm，采用双面焊，要求焊缝必须饱满，焊条强度应接近连接杆与钢筋笼主筋强度，焊接完成后，连接杆再与传感器螺栓连接，要求主筋与钢筋计必须同心。在安装前，采集钢筋计初始值。桩体混凝土浇注后但未达到养护强度时，应采集钢筋计变化值。桩体混凝土达到养护强度后再次采集钢筋计读数值，作为桩体应力初值的计算依据。根据施工进度，定期采集钢筋计数值，以便了解护坡桩桩体内的应力变化。监测频率：基坑开挖全过程监测，每天一次。

4）测试方法3、边坡土体顶部水平位移及桩顶位移

选用高精度经纬仪。在进行测点布置时，首先应该选择一个基准点，基准点的选择可通过国家或地区控制坐标进行放样。一般通过选择两个控制点，通过三角放样方法确定三个监测基准点（以防止监测过程中基准点失效）。基准点一般应选在距离基坑大约3∼5倍的基坑深度。1）监测仪器

2）测点布置

在边坡土体顶部（或桩顶部）每隔15m选定一个测点，埋设坐标点，待混凝土凝固后可与土坡（或桩顶）共同变形。3）测定方法

采用平面导线测量，以基点1为坐标原点，通过测量距离与方位角，求出各点位的坐标，平差后推算得到桩顶水平位移值（如图所示）。在开挖前采集坐标点初始值，开挖全过程监测，每两天观测一次。图4围护桩顶水平位移测试点布置方法与量测示意图4）数据处理由每次测量数据可以得到变形值，并汇总成位移变化曲线。3.3.4地下水位

地下水位用水位观测井监测，观测井布置在基坑四角和长短边中点。设井时，先在土体内钻孔至设计深度，然后将带有进水孔的水位管放入孔中，于管外回填中粗砂至进水段上方30cm，再在管外用粘土回填至地面高度。管口设必要的保护装置。监测频率：从开挖至抵达基坑底，每三天观测一次。

3.3.5钢支撑轴力

1）仪器设备

采用钢弦式轴力计（如图）

钢弦式轴力计

2）测点布置

在森林公园站基坑的两道钢支撑上布置监测点，测点布置如图

第一层钢支撑监测点布置

第二层钢支撑监测点布置

3）传感器安装在钢支撑的一端安装钢弦式轴力计监测支撑轴力，在监测断面处每道支撑各安装一个，轴力计安装在钢支撑管与围护墙间（轴力计安装见下图）。轴力计的量程需要满足设计轴力的要求。在需要埋设轴力计的钢支撑架设前，将轴力计焊接在支撑的非加力端的中心，在轴力计与钢围檩、钢支