地铁车站监控量测技术Word文档格式.docx
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（5）为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目之间应相互印证、补充、校验，以利于数值计算、故障分析和状态研究。
3、重点监测关键区的原则：
在具有不同地质条件和水文地质条件、周围建筑物及地下管线段，其稳定的标准是不同的。
稳定性差的地段应重点进行监测，以保证建筑物及地下管线的安全。
4、方便实用原则：
为减少监测与施工之间的干扰，监测系统的安装和测量应尽量做到方便实用。
5、经济合理原则：
系统设计时考虑实用的仪器，不过分追求仪器的先进性，以降低监测费用。
1.4.施工监测内容
地铁车站施工监测内容见表1。
表1车站基坑工程现场监测内容
序号
监测对象
监测目的
监测元件与仪器
监测必要性
一
围护结构
1
围护桩墙
桩墙顶水平
位移与沉降
经纬仪、水准仪
必须监测
桩墙深层挠曲
测斜仪
桩墙内力
钢筋应力传感器、频率仪
选择监测
桩墙水土压力
压力盒、孔隙水压力探头、频率仪
2
水平支撑
轴力
钢筋应力传感器、频率仪、位移仪
3
圈梁、围檩
内力
水平位移
经纬仪
4
立柱
垂直沉降
水准仪
建议监测
5
坑底土层
垂直隆起
6
坑内地下水
水位
观测井、孔隙水压力探头、频率仪
二
相邻环境
7
相邻地层
分层沉降
分层沉降仪、频率仪
8
地下管线
9
相邻房屋
倾斜
裂缝
裂缝观测仪
10
坑外地下水
分层水压
孔隙水压力探头、频率仪
2.施工监测方法
2.1.施工监测工艺流程图
施工监测工艺流程如下图1。
图1施工监测工艺流程图
2.2.监测点布置
2.2.1.围护桩墙水平位移
在基坑开挖施工过程中，随着基坑内部土体大量移走，围护桩墙墙体在外侧土压力的作用下，必然要向内侧移动，为此，在基坑开挖过程中有必要对围护桩墙墙体沿纵深方向的水平位移进行监控量测，并及时反馈，以采取针对性措施，确保基坑、周围建（构）筑物以及地下管线等的安全。
在围护墙内预埋测斜管，与围护墙深度相同，观测点间距20～30m，基坑每边都保证有监测测点，每一开挖结构段至少有一组。
2.2.2.围护结构顶部水平位移和沉降
围护结构顶部水平位移和沉降是围护结构变形直观的体现，是深基坑监测中一个重要的项目。
沿基坑周边布置，测点距离不大于20m，且每边不少于3个测点。
测点和测斜孔基本处于同一位置。
2.2.3.支撑轴力监测
支撑轴力监测就是在基坑开挖及主体结构施工过程中，对支撑轴力的大小和变化情况进行观测，结合围护结构的位移情况对支撑结构的安全和稳定性做出评价。
采用轴力计，测试截面选择在不产生拉应力的截面布置，一般沿基坑纵向每2个开挖段（约50m）一组，端头井斜撑轴力适当加密。
2.2.4.地下水位监测
在基坑土方开挖前，坑内需进行降水处理，其主要目的是通过降低地下水位使土体固结从而提高基坑被动区土体强度，同时为土方开挖创造良好的施工环境。
但由于坑内降水后引起基坑内﹑外水位差加大，坑外地下水土向坑内流失，严重时会导致基坑围护体、周围建筑物和地下管线的破坏。
为此地下水位监测是保证基坑施工安全的重要部分。
同时，部分基坑底部有承压水，施工中要采取抽降措施，因此对承压水水头要进行监测，以对工程措施的效果进行分析。
坑内观测井数量不少于3个；
沿基坑长边至少布置2个，环境要求较高时可适当加密；
承压水井根据降水井布设确定，深度要进入承压水层。
2.2.5.坑周地表沉降监测
图2基点埋设方法示意图
由于基坑的开挖，使得基坑外侧土体由于应力场的改变而产生沉降，影响显著的区域一般在2倍基坑开挖深度范围内。
每一个开挖段布置一个观测断面，每一测量断面在沿基坑方向2倍挖深范围内布设6～8个沉降观测点。
隆陷测点埋设，用冲击钻在地表钻孔，然后放入长200～300mm，直径20～30mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。
2.2.6.坑底隆起
采用分层沉降仪进行测试，测孔布设在测斜的主断面上，埋设深度为基坑开挖深度两倍。
2.2.7.立柱隆沉
采用水准仪进行测试，测点布置在立柱上。
2.2.8.土压力和孔隙水压力
测点布置在围护结构周围土体，沿车站纵向每侧布置两个,同一孔竖向间距2～3m。
2.2.9.地下管线变形监测
在沿线地面沉降观测的基础上，针对在开挖影响区域内的管线进行重点监测。
测点布置于基坑周围40m范围内，布设于煤气、上水管等管处，依据有关规定，管线的测点间距约为20～30m，每边不少于3点。
监测点布置形式为直接测点和间接测点相结合，测点结构参见图3﹑图4。
在施工前须摸清具体的管线走向，布置直接测点时将测点布置处的管线暴露，严格按照图3所示埋设。
（在开挖管线过程中遇困难不能布置时，按图4所示布置地表点。
）
图4地面测点结构图
2.2.10.建筑物沉降及倾斜
基坑工程施工会引起周围建筑物产生沉降，为全面了解施工引起的对周围建筑物的影响情况，在施工期间内对建筑物的沉降、倾斜等进行观测。
测点结构图参见图5。
图5建筑物沉降测点结构图
测点布置在施工影响范围内（2倍基坑开挖深度）的建筑物上，根据建筑物的结构型式确定观测点，一般布置在建筑物的角点中点及每隔5～15m布设。
2.3.监测方法
2.3.1.围护结构水平位移
1、监测目的
了解基坑开挖和主体结构施工中围护结构在不同深度处的水平位移情况。
2、监测仪器
SINCO水平测斜仪，测斜管。
3、监测实施
（1）测点埋设
预先将测斜管连接好，并绑扎在将放入围护墙内的钢筋笼内，随其吊入围护墙内，灌注砼即可。
（2）量测与计算
测斜管应在正式测读前5天以前安装完毕，并在3~5天内重复测量3次以上，当测斜稳定之后，开始正式测量工作。
测试时沿预先埋好的测斜管沿垂直于基坑长边方向（A向）导槽（自下而上每隔一米（或0.5m）测读一次直至孔口，得各测点位置上读数Ai（+）、Ai（-）。
其中“+”向与“-”向为探头绕导管轴旋转180°
位置。
然后以同样方法测平行基坑长边方向的位移。
使用的活动式测斜仪采用带导轮的测斜探头，将测斜管分成n个测段，见图6，每个测段的长度li（li=500mm）,在某一深度位置上所测得的两对导轮之间的倾角θi,
图6测斜原理图
通过计算可得到这一区段的变位△i，
计算公式为：
某一深度的水平变位值δi可通过区段变位△i的累计得出，即：
设初次测量的变位结果为δi（0）,则在进行第j次测量时，所得的某一深度上相对前一次测量时的位移值△xi即为：
相对初次测量时总的位移值为：
（3）数据处理与分析
每次量测后应绘制位移—历时曲线，孔深--位移曲线。
当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。
2.3.2.支撑轴力
了解基坑开挖和主体结构施作中，支撑的轴力大小及其变化情况，对围护结构是否安全进行判断。
钢弦式轴力计及VW-1型频率接收仪。
埋设前，先将轴力计支架焊于钢管横撑一端，横撑架设时，将轴力计放入支架内，支撑预应力施加过程中及时进行测读。
支撑架设过程中，注意保护好引线。
（2）量测计算
根据每次所测得的各测点电信号频率，可依据轴力计轴力--频率标定曲线来直接换算出相应的轴力值。
绘制支撑轴力随基坑施工工况的变化曲线。
2.3.3.坑周地表沉降
该项目监测目的是监控基坑围护结构周围土体的位移，了解土体稳定性，同时也可对围护结构的安全状况间接判断。
2、测量仪器
苏光DSZ-2型DS1型精密水准仪，铟钢尺等。
3、测量实施
（1）基点埋设方法
基点包括基准点和工作基点，基准点应布设在沉降影响范围以外的稳定区域，所有基点应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；
基准点至少3个，基准点要牢固可靠；
工作基点数量根据测量观测点需要埋设。
（2）测量方法
观测方法采用精密水准测量方法。
基准点和附近水准点联测取得初始高程。
如图7所示。
观测时各项限差宜严格控制，每测点读数较差不宜超过0.5mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。
首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±
1.0mm，取平均值作为初始值。
图7地表沉降观测方法示意图
（3）计算
地表监测基准点为已知高程点，利用测得的各监测点与基准点的高差ΔH，可得到各监测点的高程H，其与上次测得高程的差值Δh即为该监测点的沉降值，即
Δh（1，2）=H
（2）-H
（1）
（4）数据分析与处理
首先绘制时间--位移散点图和距离---位移散点图，根据沉降规律判断基坑稳定状态和施工措施的有效性。
如图8。
图8时间-位移散点图
2.3.4.地下水位监测
主要监测地下水水位变化，了解施工对周边地下水位影响情况和检验基坑施工中降水效果。
电测水位计、PVC塑料管、电缆线。
测点用地质钻机钻孔，孔深应根据要求而定（以保证施工期产生的水位降低能够测出）。
测管用Φ100mm的PVC塑料管作测管，水位线以下至隔水层间安装相同直径的滤管，滤管外裹滤布，用胶带纸固定在滤管上，孔底布设0.5～1.0m深的沉淀管，测管的连接用锚枪施作锚钉固定。
测孔的安装应确保测出施工期间水位的降低。
（2）量测及计算
通过水准测量测出孔口标高H，将探头沿孔套管缓慢放下，当测头接触水面时，蜂鸣器响，读取测尺读数ai，则地下水位标高HWi=H-ai。
则两次观测地下水位标高之差△HW=HWi–HWi-1，即水位的下降数值。
（3）数据分析与处理
根据水位变化值绘制水位-随时间的变化曲线，以及水位随施工工况情况的变化曲线图，以评价施工对周边环境影响的范围及程度。
2.3.5.土压力和孔隙水压力监测
了解基坑围护结构所受土压力和孔隙水压力的大小。
钢弦式渗水计、钢弦式土压力计及VW-1型频率接收仪。
先在选定位置，用地质钻机沿连续墙外侧钻直径为φ130mm的钻孔，钻孔到所需要的深度，再用砂网、中砂裹好的土压力计和孔隙水压力计放到测点位置，然后在孔里注入中砂，以高出孔隙水压力计位置0.2m～0.5m为宜，最后在孔里埋入粘土，按此顺序，依次将各个不同深度的土压力计和孔隙水压力计埋设完毕，最后将孔封堵好。
根据每次所测得的各测点电信号频率，依据渗水计（土压力计）压力---频率标定曲线来直接换算出相应的孔隙水压力值（土压力）。
绘制基坑各个施工阶段，土压力（孔隙水压力）随时间的变化曲线。
2.3.6.坑底隆起
了解基坑开挖过程中，基坑内土体不同深度土层的位移情况。
由两大部分组成：
一是地下材料埋入部分，由沉降导管、底盖、沉降磁环组成，二是地面接收仪器——MC-50型分层沉降仪，由测头、测量电缆、接收系统和绕线盘等组成，如图9所示。
图9垂直位移观测孔示意图
布置在有选择性、有代表性的断面上。
锚固体为磁式锚环，间距1～2米，钻孔采用地质钻成孔，遇到土质松软的地层，应下套管或水泥护壁；
成孔后将导管缓慢地放入孔中，直到最低观测点位置，然后稍拔起套管，在保护管与孔壁之间用膨胀粘土填充；
再用专用工具依次将磁式锚环沿导管外壁埋入设计的位置。
锚点间用膨胀粘土回填。
测管口上盖，再用Ф150mm的钢套管保护，套管外用砼堆砌并标明孔号及孔口标高。
量测时将探头沿管内壁由下而上缓慢提升测尺，当通过测点磁环位置时，蜂鸣器发出声响，此时读取孔口标志（基点）处测尺的读数。
即为：
各测点相对于孔口标志点（基点）处的位移。
本次位移值=本次量测平均值-上次量测平均值。
累计位移值=Σ各次量测位移值
各测点绝对位移=相对位移值+孔口标志点（基点）位移
孔口标志点位移采用精密水准测量的方法确定。
每次量测后绘制不同深度位移—历时曲线，孔深--位移对应关系曲线。
当位移速率突然增大时应立即对各种量测信息进行综合分析，判断施工中问题所在，并及时采取保证施工安全的对策。
2.3.7.建筑物安全监测
在建筑物周围设置测点，观测基坑施工过程中地表建筑物下沉及倾斜，据以判定建筑物的安全性，以及采用的工程保护措施的可靠性。
苏光DSZ-2DS1型精密水准仪、铟钢尺
沉降观测点埋设，用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长直径200～300mm，Ф20～30mm的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实。
图10建筑物倾斜计算示意图
测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程中受到破坏。
（2）观测方法：
同地表隆陷观测。
（3）建筑物下沉及倾斜计算方法：
施工前，由基点通过水准测量测出建筑物沉降观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。
则高差△Ｈ＝Hn－H0即为建筑物沉降值。
在求得建筑物各沉降观测点的沉降值后，根据建筑物宽度进行倾斜计算，如图10所示：
tan（θ）=△s/b=SH2/Hg
∴SH2=Hg×
△s/b
SH2——为所求建筑物顶部水平位移
θ——为所求建筑物水位移产生的倾斜角（微小值）
绘制时间—位移曲线散点图。
当时间—位移曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。
预测最大沉降量。
根据所测建筑物倾斜与下沉值，判断建筑物倾斜是否超过安全控制标准，及采用的工程措施的可靠性。
2.3.8.地下管线变形监测
观测基坑开挖时地下管线沉降情况，据以判定地下管线的安全性，以及采用的工程保护措施的可靠性。
在地表下沉的纵向和横向影响范围内的地下管线安全监测，基点埋设同地表建筑物下沉与倾斜量测。
沉降测点埋设，用冲击钻在地下管线轴线上方的地表钻孔，然后放入直径20～30mm的半圆头钢筋，其深度应与管线底一致，四周用水泥砂浆填实。
新迁移的管线在施工时埋入直接测点，将直径20～30mm的半圆头钢筋固定在管顶并伸出地面，外加PVC套管保护。
同地表沉降观测。
（3）管线下沉计算
施工前，由基点通过水准测量测出管线沉降观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。
则高差△Ｈ＝Hn－H0即为管线沉降值。
通过地表的变位来反应管线的变位。
在管线的检查井位置布设沉降观测点，测量过程中，对于每次的监测结果根据水平位移与沉降换算出管线的曲率。
2.4.监测资料的分析、处理和信息反馈
施工中，根据工程进展情况，按照监测设计图，及时埋设监测测点和元器件，并按规定测试频率进行测试，取得各种监测资料后，及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种粗差，避免漏测和错测，保证监测数据的可靠性和完整性，采用计算机进行监控量测资料的整理和分析工作。
2.4.1.监测数据的管理基准
根据城市地铁施工监测的经验，采用《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）的Ⅲ级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准（见表2），即将允许值的三分之二作为警告值，允许值的三分之一作为基准值，将警告值和允许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采取施工对策，预防最终位移值超限，警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基准值以下，说明基坑围护结构及周边土体是稳定的。
表2监测管理等级
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U0＜Uｎ／３
正常施工
Ⅱ
Uｎ／３≤Ｕ０≤２Uｎ／３
加强监测
Ⅰ
Ｕ０＞２Uｎ／３
加强监测并采取相应工程措施
注：
U0—实测位移值；
Un—允许位移值
在现场监测期间，可根据监测结果所处的管理阶段来选择监测频率：
一般Ⅲ级管理阶段监测频率可放宽；
Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数；
Ⅰ级管理阶段则应加强监测，通常监测频率为1～2次/天或更多。
2.4.2.监测数据的分析和预测
取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移随时间或空间的变化曲线图。
取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最终位移值，预测结构和建筑物的安全性，并据此确定需要采取的工程技术措施等。
2.4.3.监测数据的反馈
信息化施工要求以监测结果评价施工方法，确定工程技术措施。
对每一测点的监测结果要根据管理基准和位移变化速率（mm）/d等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工之目的。
监测数据的反馈程序见框图：
监测结果
位移速率是否是否超Ⅲ级管理
否
继续施工
是
采取特殊措施
位移速率是否超Ⅱ级管理
综合判断
位移速率是否超Ⅰ级管理
是
暂停施工
3.监测人员与仪器
3.1.监测人员配备
表3监测人员配置（人）
职称
组内分工
备注
测量工程师
全面负责日常测量技术工作
测量主管
测量技师
观测、及测量数据处理
助理工程师
测量前视、及测量数据处理
3.2.监测仪器设备配置
表4监测设备配置
对象
监测项目
监测仪器及精度
地层
地表沉降
WILFD型精密水准仪，精度：
±
0.01mm。
建筑物
沉降
SLOPEINDICATOR双向测斜仪，量程±
53°
，分辨率0.02mm。
裂缝观测仪，精度：
0.1mm
坑底隆起
隆沉
Genkon分层沉降仪，精度：
地下水
Genkon水位计1台，精度±
1mm
围护墙顶部水平位移
徕卡TC2002型全站仪，测角±
0.5s，测距：
1mm+1ppm
围护墙倾斜
SINCO测斜仪1台，精度±
0.1mm。
钢支撑轴力
钢弦式支撑轴力计，量程（-）2000～3500KN,精度2%。
4.质量控制要点
4.1.测量精度
施工期间，地表的沉降、隆起观测，建筑物的沉降监测、倾斜监测，道路的沉降监测等，都严格按照国家二等测量规范（GB12897）的精度进行。
其余量测项目参照国家相关规范确定量测精度。
各项监测项目的精度见表5。
表5监测精度表
精度
围护水平位移监测
1.0mm
地面沉降监测
坑底隆起监测
墙体水平位移监测
支撑轴力监测
0.1KN
土压力及水压力监测
0.5%FS
地下水位监测
5.0mm
4.2.监测频率
基坑工程各监测项目的监测频率按以下原则进行：
1、施工前完成相关点孔的埋设，并至少测量两次初值。
2、围护结构施工期间每2天测试一次。
3、地基加固期间每7天测试一次。
4、基坑降水期间每7天测试一次（坑内外水位每天测试一次）。
5、开挖0～5m期间每2天测试一次，视围护结构的变形情况可加密监测频率。
6、基坑开挖5～10m期间每天测试一次，视墙体的变形情况可加密监测频率。
7、开挖超过10.0m直至浇垫层期间每天监测两次，视围护体的变形情况可加密监测频率。
8、浇好垫层～浇底板期间，每天监测一次。
9、浇好底板后7天～30天内，每两天监测一次。
10、浇好底板30天～180天期间，每周监测一次。
具体实施时针对现场的施工步骤，尤其在基坑开挖期间，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，非重点监测区在上述原则的基础上适当减少监测频率。
4.3.测量要求
1、
升级会员 