单位文秘网 2020-07-08 17:59:25 点击: 次
I
轨道 交通工程 基坑监测方案
II
目录
第一章 编制说明 .............................................................................................................................................................. 1 1.1 编制依据 ............................................................................................................................................................ 1 1.2 编制原则 ............................................................................................................................................................ 1 1.3 编制范围 ............................................................................................................................................................ 1 第二章 工程概况 .............................................................................................................................................................. 2 2.1 工程简介 ............................................................................................................................................................ 2 2.2 基坑支护设计 .................................................................................................................................................... 2 2.3 工程环境 ............................................................................................................................................................ 3 2.4 工程地质、水文地质 ........................................................................................................................................ 4 第三章
监控量测的目的及原则 .................................................................................................................................... 5 3.1 监测目的 ............................................................................................................................................................ 5 3.2 监测工作基本原则 ............................................................................................................................................ 5 第四章 施工准备 .............................................................................................................................................................. 6 4.1 成立监测组织 ..................................................................................................................................................... 6 4.2 仪器准备 ............................................................................................................................................................. 7 4.3 监测控制网布设 ................................................................................................................................................. 8 4.4 测点验收及初值采集 ......................................................................................................................................... 8 第五章 监测方案 .............................................................................................................................................................. 9 5.1 主要监测项目 .................................................................................................................................................... 9 5.2 监测频率 ............................................................................................................................................................ 9 5.3 控制基准 .......................................................................................................................................................... 10 5.4 监测项目确定原则 .......................................................................................................................................... 11 5.5 监测风险源辨识 .............................................................................................................................................. 11 5.6 主要监测方法 .................................................................................................................................................. 12 5.7 测点保护 .......................................................................................................................................................... 24 第六章 进度计划及进度控制 ........................................................................................................................................ 24 6.1 进度计划 .......................................................................................................................................................... 24 6.2 进度控制 .......................................................................................................................................................... 24 第 第 7 章
监测安全与质量保证措施 .............................................................................................................................. 25 7.1 安全保证措施 .................................................................................................................................................. 25 7.2 质量保证措施 .................................................................................................................................................. 26 第 第 8 章
数据处理分析及成果运用 .............................................................................................................................. 28 8.1 数据处理分析 .................................................................................................................................................. 28 8.2 成果运用 .......................................................................................................................................................... 29 第 第 9 章
应急处理 .......................................................................................................................................................... 34 (1)钢管对称失稳时应急处理 ........................................................................................................................... 34 (2)管线渗漏水造成基坑失稳引起塌方时应急处理 ....................................................................................... 34 (3)建筑物差异沉降超限时应急处理 ............................................................................................................... 34
1 第一章 编制说明 1.1 编制依据 (1)建筑地基基础设计规范(GB50007-2011); (2)建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009); (3)建筑变形测量规范(JGJ8-2007); (4)城市轨道交通技术规范(GB50490-2009); (5)地铁工程监控量测技术规程(DB11/490-2007,J10909-2006); (6)城市轨道交通工程测量规范(GB50308-2008); (7)XX 地区深基坑工程技术指南(WBJ1-1-7-95); (8)工程测量规范(GB50026-2007); (9)精密工程测量规范(GB/T15314-94); (10)国家一、二等水准测量规范(GB12897-2006); (11)孔隙水压力测试规程(CECS55:93); (12)湖北省地方标准《基坑工程技术规程》(DB42/159-2012);
(13)XX 市轨道交通 21 号线一期工程 XX 站相关图纸; (14)XX 市地铁集团下发的《XX 市轨道交通工程监控量测管理办法》(征求意见稿)。
1.2 编制原则 (1)对围护体系及支撑系统中相当敏感的区域加密测点数和项目,进行重点监测; (2)对勘察工程中发现地质变化起伏较大的位置,施工过程中有异常的部位进行重点监测; (3)除关键部位优先布设测点外,在系统性的基础上均匀布设监测点;结合施工实际确定测试方法、监测元件的种类、监测点的保护措施,调整监测点的布设位置,尽量减少对施工质量的影响;结合施工实际确定测试频率。
(4)监测网监测点的数量,在确保全面、安全的前提下,设置不少于 3 个点。
1.3 编制范围 XX 市轨道交通 21 号线 BT1 标 XX 站主体结构监测方案。
2 第二章 工程概况 2.1 工程简介 XX 站位于 XX 市江岸区 XX 与建设大道交叉口西侧,沿 XX 东西方向布设,与在建的轨道交通 3 号线 XX 站换乘。XX 站为地下三层岛式站台车站,采用明挖法施工,车站总建筑面积为 43026.1 ㎡(包含与 3 号线换乘节点面积 620 ㎡)。XX 站车站外包长度为 416m,车站基坑标准段深度约为 26.56m,小里程端盾构段基坑深度约 29.3m,大里程端盾构段深度约30.2m。本站共设 7 个出入口、3 组风亭。
车站具体平面位置示意图如图 2.1-1 所示。
图 2.1-1
XX 站平面位置示意图 2.2 基坑支护设计 车站主体围护结构标准段采用 1000mm 地连墙+6 道支撑+1 道换撑,其中第一道为 800×1000mm 的砼支撑,第四、五道为 1000×1200mm 的砼支撑,第二、三、六道为Ф800mm,t=20mm 的钢支撑,第五道换撑为Ф800mm,t=20mm 的钢支撑。东西两个端头井采用 1000mm地连墙+7 道支撑+1 道换撑,第一道为 800×1000mm 的砼支撑,第二至第六道为 1000×1200mm 的砼支撑,第七道为Ф800mm,t=20mm 的钢支撑,第六道换撑为Ф800mm,t=20mm的双拼钢支撑。车站范围内设置有抗拔桩和临时立柱桩兼抗拔桩,临时立柱采用格构柱的形式。抗拔桩 94 根,桩长 24m,钻孔深度为 50m;临时立柱桩兼抗拔桩 79 根,桩长 28m,格构柱长 28m,钻孔深度为 54m。
3 2.3 工程环境 (1)周边环境 XX 道路红线宽 60m,建设大道道路红线宽 60m,阳逻线 XX 站位于 XX 与建设大道路口东侧,沿 XX 布设。
XX 北侧为汉口城市广场,南侧为空地,西侧建设大道方向为轨道交通 3 号线 XX 站。目前车站周边无控制性建筑。建设大道东侧跨 XX 有一高压线塔。
车站周边环境现状如图 2.3-1 所示。
图 2.3-1
XX 站周边环境现状 (2)地下管线现状 施工范围内的管线有雨水管、污水管、给水管、天然气管、通信管等,影响施工的管线如表 2.3-1 所示。管线平面布置图见附图 1。
表 2.3-1
施工影响范围内管线一览表 序号 影响部位 管线名称 规格型号 影响长度(m)
处理措施 1 车站主体 雨水管 砼 Ф900 450 改移 2 车站主体 污水管 塑料 Ф400 860 改移 3 车站主体 雨水管 砼 Ф800 420 改移 4 车站主体 天然气管 钢 Ф325 420 改移 5 车站主体 高压线塔 钢 15m 150 升塔 6 车站附属 雨水管 砼 Ф800 171 改移 7 车站附属 污水管 塑料 Ф400 190 改移 8 车站附属 给水管 铸铁 Ф300 165 改移
4 序号 影响部位 管线名称 规格型号 影响长度(m)
处理措施 9 车站附属 给水管 铸铁 Ф1000 110 改移 10 车站附属 天然气管 钢 Ф325 110 改移 11 车站附属 中国移动光缆 BH 200x100 178 改移 12 车站附属 LT 光纤 BH 400x200 130 改移 2.4 工程地质、水文地质 XX 站地处长江北岸(左岸)Ⅰ级阶地,属冲积平原区,地形平坦、地势开阔,地面高程 20.6m~21.7m。场地东距长江最近距离约 3.4km。
根据勘察范围结构,场地地层主要主要由近代人工填土层、第四系全新统冲积层、第四系上更新统冲积层。下伏基岩为白垩系-下第三系东湖群。
本车站场区地下水按埋藏条件主要为上层滞水和层间承压水两种类型。
上层滞水主要赋存于人工填土层中,含水与透水性不一,地下水位不连续,无统一的自由水面,水位埋深为 0.5m~2.0m。
承压水为本区主要地下水,主要赋存于第四系全新统冲积粉砂(4-1)、粉细砂(4-2)、砂砾卵石(5)和上更新统粉细砂(8-1)层中,与上覆粉质粘土、粉土、粉砂互层(3-5)构成统一承压含水层。含水层顶板为微弱透水的粘性土,顶板埋深 5.0m~10.0m,底板为白垩-下第三系系基岩,埋深 43.0m~53.4m,含水层厚度一般 45.0m~49.0m. 本区孔隙承压水与长江水力联系密切,动态变化特征主要表现为:枯水期,地下水补给江水,向长江排泄,承压水位较低;丰水期江水补给地下水,承压水位较高。2015 年 2 月详细勘察期间实测承压水位 17.4m~18.2m,承压水头 2.2m~3.9m。
5 第三章
监控量测的目的及原则 3.1 监测目的 (1)验证支护结构体系设计,指导基坑开挖和支护结构的施工。由于设计所用的土压力计算采用理论侧向土压力公式,与现场实测值相比较会有一定的差异,因此在施工过程中迫切的需要知道现场实际的应力和变形情况,与设计时采用值进行比较,必要时对设计方案或施工过程进行修正,从而实现动态设计及信息化施工。
(2)保证基坑支护的安全。支护结构在破坏前,往往会在基坑侧向不同部位上出现较大的变形,或变形速率明显增大。如有周密的检测控制,有利于采取应急措施,在很大程度上避免或减轻破坏的后果。
(3)总结工程经验,为完善设计提供依据。
(4)为了对车站施工过程的动态控制,掌握地层、地下水、围护结构与支撑体系的状态,及施工对既有建筑物的影响,必须进行现场监控量测。通过对量测数据的整理和分析,及时确定相应的施工措施,确保施工工期和既有建筑的安全。
(5)车站土建工程竣工后,对既有建筑物监测继续进行,直至其变形稳定为止,并以此作为对既有建筑物影响的评价依据。
3.2 监测工作基本原则 (1)监测系统的布置要按工程或试验研究的需要、地质条件、结构特点和观测项目来确定,选择有代表性的部位布置仪器,仪器布置要合理,注意时空关系,控制关键部位。
(2)埋设测点位置应选择能反映出预测的施工和运行情况,特别是关键部位和关键施工阶段的情况。有条件的应在开工初期进行测点埋设观测,以便得到连续完整的记录。在施工中应尽早地获取资料,并逐步修正数学解释模型中用到的参数。
(3)位置选择应具有灵活性,以便根据施工中的具体资料修改测点的具体位置设计。为了掌握岩土介质的固有特性或建筑物性能,要准备随机布置量。
(4)为了校核设计计算方法,观测断面应在典型区段选择岩体或结构性态变化最大的部位;监测施工的观测,应选择条件最不利的部位,断面数量和仪器数量取决于被测工程的尺寸,并与控制的目的相吻合。
(5)观测布置要考虑便于与计算和参照模型比较和验证。
(6)有相关因素的观测仪器,要注意资料的相关性,布置要互相配合,以便综合分析。
6 应尽量排除影响精度的因素(如基准点变化,测点滑移、温度影响等)
(7)仪器设备布置总的原则是,突出重点(重点工程、重点部位、重点项目)且要兼顾全局,力求达到少而精的原则。仪器设备布置应以建筑物安全为主,观测项目和测点布置,应满足安全监控数学模型需要,同时应兼顾指导施工,校对设计,达到提高设计、施工水平的目的。
(8)当监测点被破坏时,按照原布置标准在附近合理位置恢复监测点。
(9)为确保监测成果的真实性和连续性,监测过程中需遵守三固原则,即固定人员、固定仪器、固定路线。
第四章 施工准备 4.1 成立监测组织 (1)成立专业监测小组,设小组负责人。监测组织机构见图 4-1-1。
(2)监测小组主要职责:
①负责监测方案和监测计划的制定、量测的安排;
②负责监测管理工作;
③监测工程师负责方案的实施,包括量测断面选择、测点埋设、日常量测、资料管理等;
④组员负责及时进行量测值的计算和绘制图表,并快速、及时、准确地将信息(量测结果)反馈给领导及现场施工,以指导施工。
⑤组员每次量测结束后,及时进行数据计算和分析,当天将监测结果和可能出现的问题通知项目部领导,并协助主管工程师制定相应措施。
(3)现场监控量测,按监测方案认真组织实施,并与其它环节紧密配合,不得中断施工。
(4)预埋测点牢固可靠,并易于识别和妥善保护,不得任意撤换和人为破坏。
(5)监测的实施按测点布设、量测和资料报告整理三个阶段组织进行。
(6)由监测小组及时向监理工程师报告监测成果。
总工程师 监测小组监测工程监测小组对方案和监测结果做决定 监测方案进行审核,数据进行分制定监测方案,负责数据处理 负责测点的布置、监测
7
图 4.1-1 监测组织机构 4.2 仪器准备 根据本工程的需要,我部积极配足各种仪器设备,以满足工程的需要,主要仪器设备如下:
表 4.2-1 拟投入本工程的设备仪器一览表 序号
设备名称
型号
精度
单位
数量
备注
1.
全站仪 徕 卡 TS09 plus1"R500 1"1.5mm+2ppm 台 2 满足工作需要 2.
水准仪 苏州一光 DN05 ±0.5mm/km 台 1 满足工作需要 天宝 Dini0.3 ±0.3mm/km 台 1 满足工作需要 3.
测斜仪 航天 CX-06B 0.01mm/ 500mm 台 1 满足工作需要 基深 CX-3C 0.01mm/ 500mm 台 1 满足工作需要 4.
水位计 SWJ-90 1mm 台 2 满足工作需要 5.
收敛计 JYGCL-67 0.04mm 台 2 满足工作需要 6.
读数仪 609 最小读数 0.06Hz 台 2 满足工作需要 7.
爆破振动记录仪 SR-VM1004(A) SR-VMS-A3 记录、量化工程爆破诱发的振动效应,精度±0.3% 台 10 满足工作需要 8.
游标卡尺 (0~150)mm 0.02mm 把 4 满足工作需要 9.
数码相机 佳能 / 台 3 满足工作需要 10.
车辆 猎豹越野车 五菱荣光面包车 三菱小轿车 / 辆 5 满足工作需要 11.
对讲机 KST-N5 通信距离 2~3km 台 6 满足工作需要 12.
台式电脑 戴尔 / 台 6 满足工作需要 13.
打印复印扫描传真多功能一体机 Brother MFC- J6710DW / 台 1 满足工作需要 14.
打印机 Brother HL-22500N / 台 1 满足工作需要 注:其他仪器设备将根据现场需求适时购买。
8 4.3 监测控制网布设
本方案中车站的基坑监测采用导线测量和高程闭合的方法进行监测,监测开始实施前需在施工围挡附近布设监测控制网,监测控制网分为水平位移监测网和垂直位移监测网。监测控制点分为基准点、工作基点、变形监测点 3 种。基准点和工作基点均为变形监测的控制点。基准点一般距离施工场地较远,布设在影响范围以外,用于检查和恢复工作基点的可靠性;工作基点则布设在基坑周围较稳定的地方,直接在工作基点上架设仪器对水平变形监测点进行观测。监测点应按要求布设,并要反映围护体系变形特征。根据这一原则,将围护墙(桩)顶垂直、水平位移监测点和围护墙(桩)测斜孔布置在同一部位。
水平位移监测基准点和工作基点在有条件的情况下采用强制对中设备,以减少对中误差对观测结果的影响。
(1)水平位移监测网的布设 基坑两侧距端头 10m 处临时便道上各埋设一个水平位移监测控制点,再沿南北侧硬化路面外边缘纵向每隔 150m 埋设一个水平位移监测控制点,形成水平位移监测控制网,通过测量控制点测出各水平位移监测控制点的坐标。水平位移监测控制点的埋设方法是在临时便道施工期间将 0.5m 长φ20 钢筋锚入路面以下,使钢筋高出冠梁顶标高 3cm,并在钢筋顶截面切出十字丝。后期每隔一个月对水平位移监测网进行复核。
(2)垂直位移监测网布设 垂直位移监测控制点与测量水准点共用,在施工场地内临时便道边上靠近围挡一侧每隔200m 预埋一个工作基点。埋设好测点后通过测绘院提供的水准点将标高引入场地内测出各测点的高程。垂直位移监测控制点的埋设方法是在临时便道施工期间将 0.5m 长的φ20 钢筋锚入路面以下用混凝土包裹加固,钢筋上端高出便道 3cm。后期每个一个月对垂直位移监测网进行复核。
4.4 测点验收及初值采集 各项目监测点埋设完成后,通知监理验收,验收合格完毕后进行初始值采集,初值采集应在基坑开挖前进行初始值观测。垂直位移监测点初值采集时采用高精度水准测量,测定监测点的高程,观测时采用二等水准的方法,联测各垂直位移监测点,初始值一般应独立观测3 次,3 次观测值较差满足有关限差值要求后,取 3 次观测值的平均值作为初始值。水平位移监测点初值采集采用视准法或导线法法,初始值一般应独立观测 3 次,3 次观测时间间隔尽可能的短,3 次观测值较差满足有关限差值要求后,取 3 次观测值的平均值作为初始值。
9 第五章 监测方案 5.1 主要监测项目 为控制围护结构、周边建筑物、构筑物及地下管线的变化、沉降和预报施工中的异常情况,并正确指导施工,在施工过程中应建立严格的监测网络,实现信息化施工,基坑监测以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主,以现场目测检查为辅。观测点布置应能满足监测要求,基坑开挖影响的范围随开挖深度的增加而增大,一般从基坑边缘向外 2~4倍基坑深度范围内的建筑物为监测对象。各监测项目在基坑施工影响前应测得稳定的初始值,且不少于两次。
本工程监测项目有:
(1)连续墙顶水平、竖向位移。
(2)土体侧向变形。
(3)连续墙变形。
(4)支撑轴力。
(5)基坑内外地下水。
(6)钢筋应力。
(7)建筑物裂缝、沉降及倾斜。
(8)地表裂缝、沉降观测。
(9)立柱水平、竖向位移。
(10)立柱轴力监测。
(11)周边管线变形。
监测点布置详见《围护结构监测设计图》,监测内容详见《监测明细表》,监测设备、监测精度,监测频率和监测警戒值的要求见下表。
5.2 监测频率 基坑工程的监测频率需综合考虑基坑类别、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化和当地经验而确定。当监测值相对稳定时,可适当降低频率;对于应测项目,在无数据异常和事故征兆的情况下,开挖后现场监测频率可按施工进程确定。
10 表 5.2-1XX 站监测频率 序号 监测项目 位置和监测对象 仪器监测精度 量测频率 备注 1 连续墙顶 水平、竖向位移 连续墙上端部 1mm 1 次/7 天,开挖期间 1 次/1 天
1、可根据现场实际情况调整监测频率;
2、必要时根据要求加密监测。
2 土体侧向变形 靠近围护结构的周边土体 1mm 1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 3 连续墙变形 连续墙 ≤1/100(F×s)
1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 4 支撑轴力 两支点间 1/3 部位 ≤1/100(F×s)
1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 5 地下水位 基坑周边 1mm 1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 6 立柱轴向应力 立柱上部、下部各一点 ≤1/100(F×s)
1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 7 钢筋应力 连续墙主筋 ≤1/100(F×s)
1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 8 建筑物裂缝、沉降及倾斜 基坑周边 1mm 1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 9 地表裂缝、沉降观测 基坑周边 1mm 1 次 7 天,开挖期间 1 次/2 天 10 立柱竖向位移 立柱上下端部 1mm 1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 11 周边管线变形 周边临近管线 1mm 1 次/7 天,开挖期间 1 次/3 天 5.3 控制基准 XX 站采用的监测控制基准如下表:
表 5.3-1XX 站采用的监测控制基准汇总表 序号 监测项目名称 测点布置 监测警戒值 监测控制值(速率)
1 连续墙顶 水平、竖向位移 10m~20m 布设一个点 80%监测控制值 30mm(2mm/d)
2 土体侧向变形 20m~40m 布设一个点 80%监测控制值 32mm(2mm/d)
3 连续墙变形 竖向间距不宜大于 5m 80%监测控制值 30mm(2mm/d)
4 支撑轴力 不少于每层支撑数量的10%,且不少于 3 根 80%监测控制值 0.8 倍设计支撑轴力 5 地下水位 20m~40m 布设一口井
6 立柱轴向应力 每根立柱测上、下两处,设于角钢上 80%监测控制值 0.8 倍设计立柱轴力 7 钢筋应力 见平面图 80%监测控制值 0.8 倍设计应力值 8 建筑物裂缝、沉降及倾斜 根据周边建筑物实际情况确定 80%监测控制值 沉降 8mm,裂缝 2mm,倾斜 0.2%(2mm/d)
9 地表裂缝、沉降观测 基坑外 25m 间距布置 13组,每组 4 只 80%监测控制值 裂缝 10mm(持续发展)
30mm(2mm/d)
10 立柱竖向位移 监测数量不少于立柱总量的 5%,且不少于 3 根 80%监测控制值 15mm(2mm/d)
11 周边管线变形 每隔 20m 布设一个测点 80%监测控制值 30mm(3mm/d)
监测频率参照《建筑基坑工程监测技术》(GB50497-2009)及湖北省地方标准《基坑工
11 程技术规程》(DB42/159-2012)相关规定。
5.4 监测项目确定原则 (1)基坑的监测项目以确保基坑安全,监控基坑的变形为原则; (2)基坑周边建筑物、构筑物及车站沿线建筑物、构筑物按照以下原则选取:基坑选取范围以基坑边缘向外 1.0 倍开挖深度范围内的建筑物、构筑物为重点监测对象。
5.5 监测风险源辨识 车站风险源评价表如表 5.5-1 所示。
表 5.5-1 风险评价表 风险评价表 序号 风险类别 风险源 风险分析 风险等级 应对措施 1 自身风险 围护结构变形 本站为地下三层 换乘站,标准段基坑深度为 26.6m,盾构段基坑深度为 30.2m,自身风险高。
一级 围护结构采用 1000mm 厚地下连续墙,地下连续墙进入泥岩层,且采用 2 道砼支撑、4道钢支撑及 1 道钢换撑,增大围护结构的刚度,控制围护结构的变形。
2 环境风险 周边(构)建筑物倾斜、开裂 汉口城市广场地下室距基坑 24.17m,小于一倍的基坑深度。
三级 对于汉口城市广场,在进行围护结构计算时考虑其超载影响,同时加强对其倾斜、裂缝、地面沉降的监测。车站主体基坑设计时采取加强支护刚度的措施,减小基坑变形对附近建筑物的影响,基坑施工期,应加强对基坑工程及周边建筑物的监测。地面沉降按 30mm控制;地面建(构)筑物倾斜允许值 i〈0.002。
既有3号线 XX 站 既有 3 号线 XX 站距基坑最近距离仅 2m 左右; 一级 增大围护结构刚度,地下连续墙采用工字钢接头,在盾构段的异形地下连续墙接缝处采用 3 根高压旋喷桩止水。加强对既有 3 号线XX 站轨道的变形监测,同时加强地面沉降的监测。
3 管线变形 JS 铸铁 ∅ 300 YS 砼 Φ1200/900/800/300 WS 塑料 ∅ 400 TR
钢 Φ325 中压 DL 铜 BH300X100 1 根 0.38KV DX
BH300X100 3/0 LD
BH200X100 0 根 三级 (1) 涉水废弃管线应进行注浆封堵,并监测管线中水压,确保暴雨等极端天气条件下无水从管线中漏出。
(2) 探明天然气管线具体位置及深度,划定施工警示范围,管线改迁及车站施工过程中不得影响天然气管线安全。
(3) 沿车站纵向 10kV 高压线应改迁至施工影响范围之外,并加强保护。
12 4 高压电塔 基坑南北侧在靠近小里程端各有一座高压电塔,南侧高压电塔距基坑 26.1m,北侧高压电塔距基坑5.7m。
三级 应加强围护结构的强度及刚度,控制地面沉降及变位,对高压电塔进行相应的保护,加强监测高压电塔的沉降及倾斜。
5.6 主要监测方法 从理论上讲,凡是能够反映围护结构力学形态变化的物理量,都可以作为被测量对象。但是,要求被测的物理量既能反映围护结构力学形态变化,同时在技术、经济上又容易测得。变形乃是围护结构力学形态变化最直观的表现,基坑坍塌和围护结构系统的破坏都是变形发展到一定限度的必然结果。因此变形量测具有量测结果直观、测试数据可靠、量测仪表长期稳定性好、抗外界干扰性好,同时测试费用低廉。因此,在选用测试项目时应将位移量测为首选量测项目。其中,竖向位移使用水准仪、测微器加铟刚尺进行测量,水平位移及倾斜测量使用全站仪进行测量,地下水位使用水位器进行测量,钢筋应力通过预埋应力器进行测量,支撑轴力采用轴力计进行测量。
5.6.1 管线沉降和位移 (1)地下管线 燃气管线、给水管线和 110kv 电力管线距离施工场地较近,且被破坏后危险性较大,固上述三种管线从地连墙施工期间就开始进行监测,其余地下管线根据施工需要后期增设监测点进行监测。燃气管道变化:沉降位移或水平位移均不得超过 10mm,每天发展不得超过 2mm,报警值取 8mm。给水管道:沉降或水平位移不得超过 30mm,每天发展不得超过 6mm,报警值取 25mm,各条管线的位移报警值,变化速率报警值,位移允许值的确定须征得管线权属单位允许,如与上述数值不符,则以管线权属单位的数据为准。测点布置在管线的接头处,或者对唯一变化敏感的部位;沿着管线延伸方向每 20m 布置一个测点。测点可利用检查井直接布置在管线上,也可以在管线上方埋设地表桩进行间接监测或直接监测,监测过程中使用全站仪进行测量,直接测点的埋设方法见下:
①抱箍式:由扁铁做成的稍大于管线直径的圆环,将测杆与管线连接成为整体,测杆伸至地面,地面处布置相应窨井,保证道路、交通和人员正常通行。抱箍式测点具有监测精度高的特点,能测得管线的沉降和隆起,对于施工改易的管线,在填埋之前埋设监测点比较合适。
②套管式:基坑开挖时相邻管线的影响主要表现在沉降方面,根据这一特点采用一硬塑料管或金属管打设或埋设与所测管线顶面和地表间,量测时将测杆放入埋管,再将标尺搁置
13 在测杆顶端。只要测杆放置的位置固定不变,测得的结果能够反映出管线的沉降变化。按套管方案埋设测点的最大特点是简单易行,特别是对于埋深较浅的管线,通过地面打设金属管至管线顶部,再清理整理,可避免道路开挖破坏。
本方案结合各地下管线的位置及走向灵活运用抱箍式和套管式两种监测方法。
(2)悬吊管线 XX 站有 GT 管线和 10kv 电力管线两种管线通过混凝土支撑悬吊保护过街,在基坑开挖过程中,需对这两类管线进行单独监测。对悬吊管线的监测主要有沉降监测和位移监测。
由于悬吊管线从混凝土支撑上横跨基坑,固将悬吊保护管线监测点埋设在混凝土直撑上,在直撑两头和中间各埋设一个测点,测点埋设方法是将测钉锚入支撑混凝土内。根据现场条件,采用全站仪按导线法进行位移监测:在基准点(工作基点)架设全站仪,仪器调平后瞄准后视点(另一个基准点或工作基点)定向,然后依次测量各测点的坐标值,两次坐标值的差就是测点位移变化量,每次测量时取左右盘各测量一次,左右盘的平均值作为该次测量结果。
5.6.2 围护结构(墙)顶水平位移 根据设计图要求,基坑围护结构水平位移的监测点布在冠梁上,浇筑冠梁时,预先在冠梁临近开挖面一侧钢筋笼内相应点位埋置长度约 30cm 的钢筋头,钢筋头出露冠梁表面约5cm,出露端头加工成丝扣,丝扣长度不能超过 2cm,丝扣尺寸必须要和对中器吻合,确保对中器能够固定在钢筋头上。围护结构水平位移监测主要使用全站仪等进行观测。水平位移的观测方法较多,根据现场情况,拟采用:视准线法或导线法法。下面就分别介绍:
①视准线法 该方法适用于基坑直线边及直线支撑杆件的水平位移的观测。如下图所示。
图 5.6.2-1
视准线法观测示意图 式中:A、B——基坑两端的工作基点;a、b、c、d——位移观测点。
如场地有条件的话,可沿基坑某一测量边向后 2 倍开挖距离外设置测站(工作基点)。场地如果狭小的话,可将测站(工作基点)设在基坑围护结构的转角上,所测得的位移值是相对基坑转角处的位移值。全站仪架设调平后,照准与基坑相反方向的一工作基点作为后视方向,用带有刻划的读数站牌或 T 型尺,设置在观测点上,读取数值。初始值观测时要观测基坑A Ba b c d5.5.1
视准线法观测示意图
14 三遍,以保证无误。以后每次观测结果与初始值比较,求得测点的水平位移量。
②导线法 若视准线无法实施的情况下,拟使用导线法直接在工作基点上观测变形点到测站的距离和该方向与某一基准方向的夹角,直接计算变形点的坐标。通过坐标变化量来反映监测点的位移量。导线法对现场条件的要求比较低,工作基点选取比较灵活,更容易实施。
5.6.3 土体侧向变形 采用测斜仪在埋设的测斜管内进行测试,测点宜选在变形大(或危险)的典型位置。
测斜管采用钻孔埋设,管底应大于支护结构深度,且超过基坑开挖最大深度 3 米,硬质基底取小值,软质基底取大值。当通过平面测量的方法,将管顶作为位移计算的基准位置时,管底应超过围护结构底部不少于 1 米。测斜管的上下管间应对接良好,无缝隙,接头处牢固固定、密封。
测斜管安放就位后调正方向,使管内的一对测槽垂直于测量面(即平行于位移方向)。调整方向后盖上顶盖,保持测斜管内部的干净、通畅和平直。管顶高出地面约 10~50m。钻孔和测斜管之间要回填。回填应选用粗沙缓慢进行,注意采取措施避免塞孔使回填料无法下降形成空洞,回填后通过灌水和间隔一定时间后的检查,在发现回填料有下沉时,再进行回填,回填工作要确保测斜管与土体同步变形。埋设时间应在基坑开挖或降水之前,并至少提前 2周完成,并作好清晰地标示和可靠的保护措施,见图 5.6.3-1。
石子(或砂子)填充混凝土护口圈PVC测斜管保护盖钻孔埋设 帮扎埋设测斜管地表连续墙、围护桩 图 5.6.3-1
土体水平位移测孔埋设示意图 由于地下管线较为复杂,为避免对地下管线造成破坏,在钻孔前用管线探测仪进行了探测。
测试时沿预先埋好的测斜管沿垂直于隧道轴线方向导槽自下而上每隔 3.5 米测读一次直
15 至孔口,得各测点位置上读数,并由专用程序计算出不同土层深度的水平位移。
5.6.4 围护桩(墙)水平位移 采用测斜仪在埋设于围护结构内的测斜管内进行测试。测点宜选在变形大(或危险)的典型位置。
斜管底宜与钢筋笼底部持平或略低于钢筋笼底部,管顶高出基准面 150~200mm,在测斜管管口段用混凝土墩子固定,保证管口段转角的稳定性。测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设时,绑扎间距不宜大于 1.5m,原则是管子不移动、不松动。测斜管的上下管间应对接良好,无缝隙,接头处牢固固定、密封,如图 5.6.4-1 所示。
图 5.6.4-1 测斜管的预埋示意图 测斜管绑扎时应调正方向,使管内的一对测槽垂直于测量面(即平行于位移方向)。封好底部和顶部,保持测斜管干净、通畅和平直。做好清晰的标示和可靠的保护措施。对于已经施工围护结构情况,如需要采用钻孔埋设的方法,参照土体侧向变形测斜管埋设要求实施。
(1)测试方法 本项目的围护墙水平位移通过活动式测斜仪进行监测。按照设计要求埋设活动式测斜仪配套的测斜管,测斜管内部有两对互成 90°的导向滑槽。把测斜仪的一组导向轮沿测斜管导向滑槽放入管中,一直滑到管底,每隔 0.5m 向上拉线读数,测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化,即可得出不同深度部位的水平位移。如图 5.6.4-2 所示为测斜原理示意图。测斜仪的倾斜方向带有符号,即图中得出的 Δi 有正负号。
(2)测试的过程 ①仪器连接; ②仪器检查;
16 ③测量:
将测头导轮卡置在预埋测斜导管的滑槽内,轻轻将测头放入测斜导管中,放松电缆使测头滑止孔底,记下深度标志。当触及孔底时,应避免过分冲击。将测头在孔底停置约 5 分钟,使测斜仪与管内温度基本一致。
图 5.6.4-2
测斜原理示意图 a) 将测头拉起至最近深度标志作为测读起点,每 0.5m 测读一个数,利用电缆标志测读测头至测斜管顶端为止。每次测读时都应将电缆对准标志并拉紧,以防止读数不稳。
b) 将测头调转 180°重新放入测斜导管中,将测头滑到孔底,重复上述步骤在相同的深度标志测读,以保证测量精度。通常采用正反测量的目的是为了提高精度,导轮在正反向滑槽内的读数将抵消或减小传感器的零偏和轴对准所造成的误差。
(3)测斜曲线 将在围护结构中同一测斜管的不同深度处所测得的累计变位值点在坐标纸上连接起来,从而得到位移—历时曲线,孔深--位移曲线,水平位移速率突然过分增大是一种报警信号,收到报警信号后,应立即对各种量测信息进行综合分析,判断施工中出现了什么问题,并及时采取保证施工安全的对策。
δ= ΣΔiΔiLi基准线测斜仪变形后曲线θ图6.1
测斜原理示意图准
17
图 5.6.4-3
测斜仪器 5.6.5 连续墙的钢筋应力 主要采用钢筋计测量钢筋的应力,然后通过钢筋与混凝土共同工作、变形协调条件反算支撑或支护结构的轴力;对于明挖基坑围护结构在支护体系中是受弯构件。计算其所受轴力和弯矩,检验结构是否安全及设计是否合理。
(1)围护结构钢筋计埋设 测点布设时在钢结构应测部位截去一部分钢筋,把钢弦式钢筋计再焊接在原部位,代替截去的一部分。
(2) 监测仪器及测试方法 应用钢弦式压力盒及 VW-1 型频率接收仪测量,根据每次所测得的各测点电信号频率,可依据压力计的频率-压力标定曲线来直接换算出相应的压力值。
5.6.6 围护结构测土压力 (1)土压力盒的埋设方式 监测基底反力或地下室侧墙的回填土压力可用埋置法。在结构物基底埋置土压力盒时,先将其埋设在预制的混凝土块内,整平地面,然后将土压力盒放上,并将预制块挠筑在基底内。在结构物侧面安装土压力盒时,应在混凝土浇筑到预定标高处,将土压力盒固定到测量位置上,压力膜必需与结构外表面平齐。
(2)土压力盒的选用 选用构造合理的土压力盒。即受压板直径 D 与板中心变形 S 之比要大,以减小应力集中的影响。根据研究:D/δ的下限,对土中土压力盒为 2000,对接触式土压力盒为 1000。测量土中土压力,应采用直径与厚度之比较大的双膜土压力盒;测量接触面土压力,可采用直径与厚度之比较小的单膜土压力盒。
18 (3)压力膜的施工保护 为避免颗粒粗、硬度高的回填材料对压力膜的直接冲击,且使压力膜均匀受力,常用的最好措施是沥青囊间接传力结构。沥青囊大小,视挡土结构的形式、回填材料的组成及回填工艺确定,当土压力盒承压膜直径 d 为 l00mm 时,采用 4~5d 的边长,当宽度不足时(如板桩的宽度),取最大承受面相当的宽度。
(4)土压力的监测方法 用频率接收仪采集土压力盒频率数值,根据公式计算得到土压力大小。
5.6.7 钢支撑轴力 结构内力监测在于及时掌握地下工程开挖施工过程中,支护结构的内力(弯矩、轴力)的变化情况。当内力超出设计最大值时,及时采取有效措施,以避免支护结构因内力过大,超过材料的极限强度而导致破坏,引起局部支护系统失稳乃至整个支护系统的失败。了解基坑开挖过程中钢支撑的水平受力情况。
(1)钢支撑轴力计埋设方式
钢支撑轴力采用钢弦式轴力计(又称反力计)测试。测点布设随钢支撑安设同时进行,架设钢支撑时,将轴力计支架焊接于钢管支撑固定端,轴力计放入支架内,并保护好引线。测点布设如图 5.6.7-1 所示。
(2)钢支撑轴力预加 在施工过程中要求对支撑预加轴力,第二、三道支撑预加轴力为计算轴力 50%,第六道支撑预加轴力为计算轴力 50%左右。为控制墙体水平位移,钢支撑必须有重复预加轴力的装置,下道支撑安装后需对其上所有支撑调整预加轴力。每根支撑的最大轴力设计值及预加力详见表 5.6.7-1。
表 5.6.7-1
支撑轴力及预加轴力表 区域 支撑 1 2 3 4 5 5 换 6 6 换 7 备注 小里程端端头井 2290 7915 11061 16913 14739 / 17824 4732 3497 轴力设计值(kN)
/ / / / / / / / 1800 预加轴力(kN)
标准段 1728 4794 3876 14106 18162 4893 3606 / / 轴力设计值(kN)
/ 2400 2000 / / / 1900 / / 预加轴力(kN)
大里程端端头井 2193 10162 11167 16179 14559 / 19468 4945 3624 轴力设计值(kN)
/ / / / / / / / 1900 预加轴力(kN)
19 (3)钢支撑轴力观测 用频率接收读数仪与应力计的电缆线接通,待频率稳定后,该频率值即为本次频率测试值。通过频率值计算其支撑轴力、本次变化量和累计变化量。支撑轴力计算公式如下:
))
( )
( )( (0 i s202i ssbsc- f - f 1 - T T T KAAEEN
其中:
N ——支撑轴力(KN)
bA 、sA ——支撑截面面积和钢筋截面面积(轴力㎡)
cE 、sE ——混凝土、钢筋弹性模量(kpa)
图 5.6.7-1
支撑轴力测点埋设示意图 5.6.8 格构柱沉降及轴向应力 (1)格构柱沉降 立柱监测布设数量、编号见平面图,立柱沉降监测方法同地表沉降。
埋设方法:在支撑立柱顶用射钉枪抢打入射灯做好记号即可。
观测方法:用水准仪进行高程观测。
20 (2)格构柱轴向应力 格构柱轴向应力监测采用焊接式应变计直接点焊于格构柱上,通过焊接式应变计及读数仪直接读取格构柱受力后的应变。格构柱内部的应力发生变化时,应变计同步感受变形,变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至读数装置,即可测出被测结构物内部的应变量。
5.6.9 地下水位 对应于土体水平位移测孔,在重要建筑物前方布孔。测孔埋设采用地质钻钻孔,孔深应根据要求而定。测管用Φ50mm 的 PVC 塑料管作测管,管壁梅花型φ5@100mm 钻孔,测管的连接用锚枪施作锚钉固定,水位孔布设图与土层水平位移测孔同。测孔的安装应确保测出施工期间水位的变化。由于地下管线较为复杂,为避免对地下管线造成破坏,所以在钻孔前用管线探测仪进行了探测。
测试仪器及测试方法:用电测水位计通过测试地下水位距孔口的深度来反映地下水位的变化。
5.6.10 一级风险源监测 既有 3 号线 XX 站距基坑最近距离仅 2m 左右,是 21 号线 XX 站的一级风险源,需对此单独进行监测。设计给出的监测意见是加强对既有 3 号线 XX 站轨道的变形监测,同时加强地面沉降的监测。由于 3 号线 XX 站在 21 号线 XX 站基坑开挖期间已经通车,对既有 3 号线XX 站轨道的变形进行监测难度极大,后期监测过程中,将重点加强对 3 号线 XX 站的地面沉降监测。
本方案拟在距基坑西端头 2m 处沿 3 号线 XX 站纵向 60m 范围内每隔 10m 布设一个监测点。监测点的埋设方法和观测方法同下节地表沉降。
5.6.10 地表沉降 根据图纸设计要求,基坑开挖期间,需对基坑周边地表进行沉降观测,在基坑外以约 25m间距布置监测点。
地表沉降监测点埋设方法同水准控制点埋设方法,即根据监测总平面图在临时便道施工期间将 0.5m 长的φ20 钢筋锚入相应位置路面以下,钢筋上端高出 5cm。根据监测要求定期使用水准仪对各个测点进行观测并记录,地表沉降警戒值为30mm,变化速率警戒值为2mm/d。
21 工作基点与各沉降监测点使用电子水准仪进行二等水准测量,并构成沉降监测网。二等水准测量各项限差如下:视线长度≤50m、前后视距差≤1.0m、前后视距累积差≤3.0m、视线高度(下丝读数)≥0.3m。当观测时,测点之间必须是偶数站,往返测量的测站数均为偶数站。
外业观测工作完成后,应认真检查观测成果,确保观测成果的可靠性。沉降监测网的计算采用间接平差进行网平差计算,并进行精度评定。
各沉降监测点的本次高程 Hi(t),与首次高程 Hi(1)进行比较,差值 ΔH 即为该测点的沉降值。即 ΔH i( t )
=H i ( t )
-H i ( 1 )
。
每次观测都采用相同的观测仪器,相同的观...
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