地铁车站基坑监测方案

一、工程概况（一）设计概况按设计要求，XX站主体基坑围护结构采用地连墙，安全等级为一级；控制周边地面最大沉降量≤0.1%H，地连墙最大水平位移≤0.14%H（H为基坑开挖深度），且不大于30mm。出入口及风亭基坑围护结构采用SMW工法桩，安全等级为二级；控制周边地面最大沉降量≤0.2%H，围护结构最大水平位移≤0.3%H（H为基坑开挖深度）。本次监测的主要内容包括围护结构的变形、受力情况及基坑周边环境的监测。（二）工程地质及水文地质情况根据图纸及地质报告提供的资料，站区地表普遍分布第四系全新统人工填土层（Qm1），岩性为杂填土，土质不均，结构松散，密实程度差。本车站（含折返段）主体结构基底位于（⑥1）粉质粘土。出入口、风道结构基底位于（④5）淤泥质粉质粘土。基坑开挖范围内土体主要为填土、粘性土、粉土及淤泥质土，土质松软，直立性差。基坑主体围护结构采用地下连续墙，主体结构标准段及大小里程盾构井连续墙底插入⑦6粉土层以下的⑦5⑧1粉质粘性土中。风亭及出入口围护结构为SMW工法桩。本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水，其地下水位埋深较浅，勘测期间水位埋深1.3m～2.1m（高程-0.3m～0.4m），赋存于第Ⅱ陆相层及以下粉砂及粉土中的地下水具有微承压性，为微承压水。勘测期间微承压水稳定水位埋深约为1.45m～2.2m（高程约-0.3m～0.5m）。（三）现场条件xx路站（含折返线段）位于xx市xx区xx大道与xx路交口以北、xx大道东侧，站址以西主要为xx东里六层住宅（砖混结构），距基坑最近处约15m；站址东北边为xx小区六层住宅，距基坑最近处约20m。车站范围内的地下管线，主要有天然气、电讯、上水管、排水管及电力等管线。二、监测依据（一）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308—1999）（二）《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）（三）《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）（四）《国家一、二等水准测量规范》（GB12898－91）（五）《xx市建筑地基基础设计规范》（xx）（六）施工图及XX市地铁工程施工监测技术规定。三、监测目的（一）通过对基坑工程监测项目的观测，以及监测数据的分析处理与计算，进行预测和反馈，决定是否需要对支护结构、地面建筑物和地下管线采取保护或加固措施，以确保支护结构的稳定及环境的安全。（二）现场监测的结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。（三）通过监测数据与预测值比较可判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数，做到动态设计、信息化施工。（四）通过监测收集数据，为xx地铁及类似工程设计、施工及相关规程的制定积累经验。四、监测项目根据XX设计研究院设计图纸及基坑周边环境，本车站需进行以下项目的监测。（一）基坑内外情况观察。（二）基坑周围地表沉降监测：约220个点。（三）地下水位监测：水位井观测浅层水井共28孔，观测深层水井共36孔。（四）围护结构水平位移监测（测斜）。测斜管布置：共计布设38根测斜管。墙顶水平位移监测点布置：共布设78点。（五）钢支撑轴力监测：47个轴力计。（六）围护体钢筋应力监测：共埋设216个点。（七）基坑回弹监测：25个点。（八）支护结构界面上侧向压力监测：304个点。（九）立柱变形监测：2个点位。（十）土体分层沉降监测：180个点。（十一）基坑周边地下管线沉降变形监测：62个点。（十二）基坑周围建筑物沉降变形监测：63个点。（十三）桩（墙）顶沉降监测：22个点。五、监测方法（一）基坑内外情况观察方法观察方法采用巡视法，观察内容包括基坑周围地面裂缝、塌陷、地面超载及基坑隆起、渗水情况，基坑开挖的地质及其变化情况和支护结构状态等。参照上述内容根据基坑工程的开挖进度情况，随开挖随进行观察。要求观察人员作到以下两点:1、首先熟悉每天的监测情况，根据每天监测的数据，做到心中有数和有目的的进行观察，并做好每天的观察日志。2、熟悉和了解基坑开挖的进程和工况，出现异常情况立即报告。（二）地表沉降监测方法1、测量方法：采用高精度NI007型自动安平水准仪、配合半厘米分划铟钢标尺进行测量。用光学测微法进行观测，测前应对仪器、标尺进行检定，每次观测前应对仪器I角进行检测，I<15"。控制网及首次观测可采用单程双测站观测，其后可采用单程单测站观测，监测点必须构成闭合环，以确保《建筑变形测量规程》中规定的二级变形测量精度。基准点选在离基坑50m以外的地方（基准点采用Φ15mm左右、长度1.5～2m的钢筋打入地下，地面用砼加固，或设置在年代较老且结构坚固的建筑物上），形成一个地面控制网，定期校核。在基坑降水前对各监测点进行首次观测时，应对各观测点连续观测两次，两次高程平均值取中数作为初始值，以后每次观测均应与初始值比较，以求得垂直位移量的累计值及本次变化量。2、精度：按国家水准二等精度要求,每个测点的测站高差中误差不大于0.5毫米。3、测点布置在工地内埋设三个基准点作为起算点，起算点每月联测一次，检查基准点的稳定性。地表沉陷监测点采用长度300—500mm的16号螺纹钢或长度50mm、直径Φ20mm的圆头钢钉作为观测标志，测点布设低于路面2-5cm，测点周围用直径10mm的钢管打入地下加以保护。地面沉降监测按设计埋设完毕后，注意保护，以免破坏，若破坏及时补上测得数据。（三）水位监测方法进行地下水位监测就是为了预报由于地下水位不正常下降引起的地层沉陷。水位监测井采用大口井，水位监测井深度应超过基坑的开挖深度。采用钢尺水位计（仪器精度±1毫米）观测地下水位的变化。在水位观测井顶部选用一点，做为观测井水位的基准点（与水准网点连测），从此基准点开始，将水位计探头沿水位井下放，当碰到水时接受机会发出蜂鸣声，此时读出至基准点的读数，再结合管口基准点的高程，就可以求出地下水位的绝对高程，进而监测地下水位的变化。依据设计要求xx路车站及折返线每40米左右在基坑两侧布设一组水位观测井，总共布设64口地下水位观察井（深井28口、浅井36口）。精度：测量误差不大于5毫米。（四）墙水平位移1、墙身水平位移监测（测斜）本项监测是深入到围护体（连续墙或围护桩）内部，用测斜仪自下而上测量预先埋设在围护体内的测斜管的变形情况，以了解基坑开挖过程中，作为围护体的连续墙或围护桩在深度方向上的水平位移情况。实测时首先将测头导轮高轮向基坑内侧方向放入测斜管，使测头上的导向轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽划至管底以上50cm（防止掉入异物时测头无法到达起测位置而影响数据连续观测），测读时由管底开始，利用测读仪每提升0.5m读数一次，直至管口。拿出侧头后旋转180度重测一次，两次测量的深度必须一致。由管底到管口的各段位移累计相加，即为各测点的实际位移。性能指标：传感灵敏度0.04‰、精度±4mm/15m。2、墙顶水平位移监测利用高精度全站仪，采用极坐标法进行施测。利用起算点坐标和实测的边长夹角，算出每个待测点的绝对坐标进而求出每个点的变化矢量。（五）横撑轴力监测方法用XP99C振弦式频率计，量测轴力计的频率值，当轴力计受到轴向力时，引起弹性钢弦的张力变化，改变钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化即可测出轴力计受力的大小，通过换算计算出横撑内力的大小。仪器精度：±2HZ。（六）桩、墙内力监测方法采用振弦式钢筋应力计来监测地连墙内部钢筋应力的变化。振弦式钢筋应力计工作原理是利用一根张拉并固定在应力计变形段两端中心位置的钢弦，在受力变形后自振频率发生改变，求出钢弦应力的大小，进而推算出被测钢筋受力的变化。钢筋应力计算公式如下：P=KΔF+bΔT+B式中：P—被测钢筋的荷载（KN）；K—钢筋计的标定系数（KN/F）；ΔF—钢筋计输出频率模数实时测量相对于基准值的变化量（F）；b—钢筋计的温度修正系数（KN/0C）；ΔT—钢筋计的温度实时测量相对于基准值的变化（0C）；B—钢筋计的计算修正值（KN）；观测时利用振弦式频率接收仪，测得钢筋计在受力后的自振频率读数，经上述公式转换后求出桩、墙的内部应力应变。仪器精度：±2HZ。（七）基坑回弹监测方法随着基坑内土体的开挖卸载，坑内外产生土压力差，从而出现基底回弹。观测方法：将钢尺沉降仪的测头缓慢放入导管内，当测头感应到管外土层中磁环的磁场时，会发出连续不断的蜂鸣声，此时读出钢尺电缆在管口处的深度读数，再结合精密水准仪联测管口的高程，就可以求出土体中磁环所处的绝对高程，当土体回弹时，会带动磁环升降并改变其绝对高程，从而可得到不同深度土体的回弹量。基坑开挖前测出每个测管的高程、磁环到管口的距离，作为基坑回弹的初始值。测量精度：±1mm。（八）支护结构界面上侧向压力监测方法首先选定长22米、宽6米的一条不透水泥浆的帆布，再把帆布固定于设计槽段的钢筋笼迎土面。第二步把土体侧压力计固定到设计深度的帆布上。当吊放钢筋笼时（土体側压力计）就一起下到槽内。用频率仪测得初始值，按一定的周期进行人工巡检监测，将监测的值与初始值比较计算，获得土压力分布状态。仪器精度：±2HZ。（九）立柱变形监测观测时在远离基坑的地段选定基准点，用于每次观测时的高程起算点，采用精密水准仪，按国家二等水准测量要求进行施测，求出每次各点的高程，其差值就是立柱的沉降变化量。（十）土体分层沉降监测采用钢尺沉降仪配合专用的PVC导管和磁力环进行监测，当沉降仪接触到磁力环的磁场时，会发出蜂鸣声，此时钢尺读数就是磁力环所处地层土体的位置，重复观测后对比出现的数值变化即土体的沉降变化量。（十一）基坑周边建筑物沉降变形监测监测方法同地表沉陷。（十二）基坑周边地下管线沉降监测监测方法同地表沉陷。六、监测点布置及埋设要求（一）地表沉降监测点布置先布置高程起算点，高程起算点的布设应远离基坑50米以外，并且应通视良好、稳固的、能够永久保存的地方或建筑物上，该项目布设4个高程控制点作为沉降观测的基准点。以xx市地下铁道二期工程三号线xx路站水准点数据为起算依据，按二等水准观测方法进行施测，构成附合水准路线。闭合差小于±1.0（n为测站数），基准点每个月检测一次。地表沉降监测点布置：每25米布设一个断面，共计22个断面，每个断面布设10个监测点，共布设地表沉陷监测点220个。从围护墙外侧起算各点相邻距离分别为0+4+4+4+4米。当地面测点在车道上时，为了测点不被损坏和数据的真实性，这些测点必须埋入原土位置。方法是：采用长300mm～500mm长钢筋或50mm长、直径20mm的圆头钢钉打入地下作为观测点，测点顶部布设在低于路面2～5厘米处，当在软土中埋设测点时，打入土体中的测点要有足够长度，测点与土体之间不允许松动。测点材质采用具有凸球面的钢制测钉或钢筋，可根据不同地表情况选用这两种材质之一。（二）水位监测井布置水位监测井做法与降水井做法相同，潜水观测井井深5m，减压降水观测井井深从地面至承压含水层下3m。潜水水位监测井布置在基坑两侧，依据设计要求距围护结构外边缘2米，共布设9个断面，共计36口。减压降水观测井布置按设计要求坑外布设在距围护结构外边缘2米、12米位置，布设9个断面，共计22口；坑内沿基坑中间纵向布设，共计6口。总共布设64口地下水位观察井（深井28口、浅井36口）。（三）连续墙位移监测1、测斜管布置：每25米布设一处，共计布设38根测斜管。在地连墙内埋设测斜管(管长20米～25米)，先将测斜管绑在钢筋笼子的主钢筋上，密封测斜管底部及各处接头。将钢筋笼吊入槽内，测斜管要背向开挖面放置。埋设时，测斜管接头要对好管内壁的导向槽，导向槽的位置必须与所在的围护墙垂直。为防止剔除地连墙超灌砼及冠梁施工时破坏测斜管，在围护墙顶部测斜管外加钢套管保护。测斜管的上口必须高出连续墙顶部20cm。2、墙顶水平位移监测点布置：在压顶梁上每隔12.5m左右布设一点，共布设78点。用电锤在冠梁上打孔，埋入一边已做标记的方头形螺钉（测钉直径16mm），埋入时做标记面要朝向基坑外側。（四）横撑内力监测点布置：每50米布设一处。在基坑横撑的一端布设轴力计，轴力计一端与横撑连接，另一端与支撑面相接，盾构井位置竖向布置6个轴力计，标准段及折返线竖向布置5个轴力计，共布置9个断面，单侧埋设（每道支撑安装轴力计一个），需埋设47个轴力计。安装时必须保证轴力计中心线与钢支撑中心线在同一直线上，以保证轴力计测出的轴力能真实地反映钢支撑所承受的轴力大小。（五）连续墙内力监测点布置：钢筋计布置在的连续墙的钢筋上，每50米埋设一处，需布置9个断面，每个断面埋设24个，共埋设216个。在连续墙钢筋笼焊接完成后，将钢筋计的铁棒绑在连续墙钢筋笼的主钢筋上，然后将钢筋计的铁棒两端点焊。从铁棒中引出的钢筋计导线集束用胶布固定在钢筋上。待钢筋笼吊入槽内后，将导线集束引至墙顶并注明号码套环标记。（六）基坑回弹监测点布置在基坑中央、距坑底边缘1/4底宽处，共计25个点。在土体内打孔后，把绑好磁环的塑料管下到孔内（把磁环预埋到低于基底20～30厘米处），绑磁环的材质遇水后会自动松开，磁环就与塑料管分离并与土体紧密的结合在一起，当土体沉降或上升时磁环也就与土体同时下沉或上升。（七）支护结构界面上侧向压力监测点布置：按设计要求每30m设一处，共布置15个断面，标准段每个断面埋设20个，端头井每个断面埋设22个，共埋设304个。高程布置：槽底以上竖向与支撑在同一标高，槽底以下竖向间距5m布设。由于围护墙体是连续墙，土压力计的埋设将采用挂布法。在连续墙钢筋笼焊接好后将装有土压力计的铁盒绑结在挂布上，将挂布绑结在连续墙钢筋笼的外侧上，从铁盒中引出的导线集中用胶布固定在钢筋上。待钢筋笼吊入槽内后，将导线集中引至墙顶并注明号码套环标记。（八）墙顶沉降监测点布置：立柱变形监测点布置：共计两处，按设计要求在立柱上布置监测点。（九）土体分层沉降监测点布置：沿基坑长边每30m设一观测断面，共设15个断面、30个孔，每孔深22m，竖向间隔4米放置一个磁环，共计180个磁环。（十）周边建筑物沉降监测点布置：在建筑物的四角、大转角和建筑物的伸缩缝等处布设。原则上离基坑较近处多布，离基坑较远处少布。在每栋建筑物外墙正负零以上10～15cm处，每间隔12米左右设一沉降观测点。用射钉枪将射钉打入建筑物结构体内，露出结构体3～5cm，测点头部略向上，测点与建筑物之间不允许松动。（十一）基坑周围地下管线沉降监测点布置：间隔为30m左右设一监测点，其中有特殊情况的地方视实际情况变化加密。采用间接法布点，如各管线平行，布点位置也平行。在管线的上方开10cm左右的圆孔，以便立标尺，监测点采用钢筋打入圆孔的土层中，钢筋端部应深入到管线上方50cm左右。顶部磨成凸球面并低于地面3～5cm。七、监测点布置示意附图（一）观测井布置1轴～30轴观测井井点平面示意图30轴～64轴观测井井点平面示意图（二）地表沉陷、基底回弹、墙水平位移监测点布置1轴～30轴地表沉陷、基底回弹、墙水平位移监测点布置图（单位mm）30轴～64轴地表沉陷、基底回弹、墙水平位移监测点布置图（单位mm）（三）地下管线沉降及位移测点布置地下管线沉降及位移测点布置图（四）周边建筑物沉降监测点布置周边建筑物沉降监测点布置图八、监测频率及报警值（一）监测频率1、基坑内外情况观察：基坑开挖时每天观测1次，主体施工中2天观测1次，主体完成后每周观测1次，稳定后停止观测。2、地表沉陷监测：基坑开挖前观测初始值，基坑开挖每天观测1次，主体施工中2天观测1次,主体完成后每周观测1次，稳定后停止观测。3、水位监测：降水前观测初始值，基坑开挖每天观测1次，主体施工中每周观测1次，回填土、封井。4、连续墙位移监测：基坑开挖前观测初始值，基坑开挖每天观测1次，主体施工中2天观测1次，主体完成后每周观测1次，稳定后停止观测。5、横撑内力监测：基坑开挖前观测初始值，基坑开挖初期每天观测1次,挖至基底每天观测3次，主体施工中2天观测1次，主体完成后停止观测。6、连续墙内力监测：基坑开挖前观测初始值，基坑开挖每天观测1次，主体施工中2天观测1次，主体完成后每周观测1次，稳定后停止观测。7、基坑回弹监测：基坑开挖前观测初始值，基坑开挖每天观测1次，结构施工后停止观测。8、立柱变形监测：基坑开挖前观测初始值，基坑开挖每天观测1次，主体施工中2天观测1次，主体完成后停止观测。9、基坑周围建筑物沉、地下管线沉降变形监测：基坑开挖前开始观测，基坑开挖每天观测1次，主体施工中2天观测1次，主体完成后每周观测1次，稳定后停止观测。10、支护结构界面上侧向压力监测：基坑开挖前观测初始值，基坑开挖每天观测1次，主体施工中2天观测1次，主体完成后每周观测1次，稳定后停止观测。（二）依据xx地铁二期工程施工监测技术规定及地铁3号线xx路站施工图纸，结合有关规定、规程，确定监测报警值。1、围护体定向水平位移监测（测斜）（1）标准段地连墙侧向位移极限值0.14%H：16m×0.0014=22.4mm。报警值为：22.4mm×80%=17.92mm。（2）端头井地连墙侧向位移极限值0.14%H：18.5m×0.0014=25.9mm。报警值为：25.9mm×80%=20.72mm。（3）出入口、风亭围护桩侧向位移极限值0.3H%：10m×0.003=30mm。报警值为：30mm×80%=24mm。2、基坑周边地表沉降监测（1）标准段周边地表沉降极限值0.1H%：16m×0.001=16mm。报警值为：16mm×80%=12.8mm。（2）端头井周边地表沉降极限值0.1H%：18.5m×0.001=18.5mm。报警值为：18.5mm×80%=14.8mm。（3）出入口及风亭基坑周边地表沉降极限值0.2H%：10m×0.002=20mm。3、地下水位监测：极限值为：基坑外水位累计变化1000mm，每天不超过300mm。报警值1000×80%=800mm，300×80%=240mm／天。4、基坑周围建筑物沉降变形监测：极限值为：20mm。报警值为：20×80%=16mm。5、基坑周围地下管线沉降变形监测（1）煤气管线沉降极限值为：10mm。报警值为：10×80%=8mm。（2）其它管线沉降极限值为：20mm。报警值为：20×80%=16mm。6、工具柱沉降变形监测：极限值为：20mm。报警值为：20×80%=16mm。7、钢支撑轴力监测：报警值为设计值80%。九、监测点的保护措施（一）测斜管、钢筋计传输线绑在地连墙钢筋笼内侧，钢筋笼下笼时设专人看护，不得碰撞，防止损伤。（二）地连墙剔凿、冠梁钢筋安装及浇灌混凝土时，应专人负责封口及看护管、线，防止碰伤，如有坠物或管体破裂现象发生时，应立即采取清除、修补措施。（三）在开挖过程中，槽内水位监测点应加盖防护，防止泥块等杂物掉入监测井中造成淤塞影响观测。在基坑开挖时，降水井周围0.5m范围内土采用人工清理。井口高于槽底500mm，防止槽底表面水流入井内，影响监测。（四）监测点布设必须按图施工，布设点周围不得堆积大体积或过重材料，以防止影响观测数据准确性。（五）现场监测点设醒目颜色标注编号及类型，观测结束后应立即采用专用盖板防护管体，防止物品坠入测斜管影响下次观测。（六）当地面测点在车道上时，把测点顶部布设在低于路面3～5cm