地铁基坑监测Word下载.docx
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四、监测方法和监测频率
区间监测的项目见表4.1，车站监测的项目见表4.2。
表4.1明挖法区间监测项目表
序号
监测对象
监测项目
监测方法
量测精度
量测频率
备注
1
基坑围护结构的稳定性
桩体水平位移、垂直位移、收敛值
精密光学测量滑动倾斜仪
+1mm
-1mm
开挖过程中2次/天
15～20米左右
2
支撑稳定性
横撑轴力
轴力计电阻应变仪（片）
+1t
-1t
开挖过程中2次/天、受力稳定后1次/周
1、考虑有代表性的支撑
2、每施工段至少一组
3
地表变形
地面水平位移及沉降，地下管线、构筑物水平位移及沉降
精密光学测量收敛仪
围护结构施工中1次/天、开挖过程2次/天、主体施工2次/周
15～20米
4
毗邻建筑
基础不均匀沉降、水平位移、倾斜
精密光学测量倾角仪
+0.2mm
-0.2mm
同地表变形
地面需设点
5
地下水位变化
水位标高、孔隙水压
水位孔测量孔隙水压力
+10mm
-10mm
围护结构施工中1次/2～3天、土方开挖1次/天、主体施工2次/2～3天
15～20米左右设一孔
表4.2明挖法车站监测项目表
观测名称
图例
方法及工具
测点距离
基坑内外情况观察
现场观察及地质描述
每次开挖后立即进行
地表沉陷
地表桩，精密水准仪
详见监测设计平面布置图
开挖前一定距离就开始量测拆撑时频率适当的加密
地下水位观测
打水位观测孔，水位管，地下水位仪
墙水平位移
测斜管，频率接受仪
桩顶12.5m布设一次，桩身25m布设一次
横撑内力
轴力计、频率接受仪
每50米布设一处
6
桩内力
钢筋计、电阻应变仪
钢筋计布置在内力变化处，每50米布设一处
7
基坑回弹
回弹仪，水准仪
8
支护结构界面上侧向压力
压力盒、孔隙水压力探头、频率接受仪
9
土层分层位移
分层沉降仪、频率接受仪
每30米布设一处
10
地下管线沉降及位移
水准仪
根据管线状况并与管线管理单位协调后布置
1、地表沉陷监测
（1）地表沉陷监测
①监测仪器
精密水准仪，玻璃钢瓦尺等。
②监测实施方法
a、基点埋设：
基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；
基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠。
基点埋设方法示意图如图4.1.11所示。
图4.1.1基点埋设方法示意图（单位:
cm）
b、沉降测点埋设：
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。
c、测量方法：
观测方法采用精密水准测量方法。
基点和附近水准点联测取得初始高程。
观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，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。
d、沉降值计算：
在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。
施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。
则高差△Ｈ＝Hn－H0即为沉降值。
③数据分析与处理
地表沉降量测随施工进度进行，根据开挖部位、步骤及时监测，并将各沉降测点沉降值绘制成沉降变化曲线图、沉降变化速度、加速度曲线图。
2、地下水位观测
水位计、PVC塑料管、电缆线。
a、测点埋设：
测点用地质钻钻孔，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，滤管外裹上滤布，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。
b、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，即水位的升降数值。
根据水位变化值绘制水位-随时间的变化曲线，以及水位随施工的变化曲线图。
3、墙水平位移
水平测斜仪，测斜管。
对于基坑围护桩测斜孔，在浇灌混凝土前安装测斜管。
管底应埋置在预计发生倾斜部位的之下，测斜管应竖直。
b、量测与计算：
测试时，联接测头和测斜仪，检查密封装置，电池充电量，仪器是否工作正常。
将测头放入测斜管，测试应从孔底开始，自下而上沿导管全长每一个测段固定位置测读一次，测段长度为1m，每个测段测试一次读数后，将测头提转180°
，插入同一对导槽重复测试，两次读数应接近，符号相反，取数字平均值，作为该次监测值。
在基坑开挖前，以连续三次测试无明显差异读数的平均值作为初始值。
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。
首先测试时沿预先埋好的测斜管沿垂直于隧道轴线方向（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隧道轴线方向的位移。
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。
4、横撑内力
①仪器设备
轴力计和频率接收仪。
a、测点布设：
在基坑的每个监测主断面上，在每道支撑与围护结构布设测试仪器。
量测所得水平支撑轴力的数值绘成应力变化曲线，及时报主管工程师。
注意事项：
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，在轴力计与钢围囹、钢支撑之间要垫设钢板，以免轴力过大使围囹变形，导致支撑失去作用。
支撑加力后，即可进行监测。
5、桩内力
钢筋计，电阻应变仪。
钢筋计直接布置在钢筋笼的主筋上。
量测所得钢筋轴力的数值绘成轴力、应力变化曲线。
安装时应注意尽可能使钢筋计处于不受力状态，特别不应处于受弯状态，将钢筋计的导线逐段捆在临近钢筋上，引到外露的测试匣中，灌砼后，检查钢筋计的电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护措施。
6、基坑回弹
回弹仪，水准仪。
使用小口工程钻机钻孔，孔深达到设计平面以下数厘米后，将孔底清除干净，然后将回弹仪在保护管下端孔口放入孔底，再利用辅助杆将回弹仪压入孔底。
b、观测时先将保护管提起约10cm，在地面临时固定，然后将辅助杆立于回弹标头即可进行观测。
量测所得数值绘成回弹变化曲线。
7、支护结构界面上侧向压力
压力盒、空隙水压力探头、频率接收仪。
在支护之前将压力盒按布置原则布设，然后进行基坑支护。
b、使用频率接收仪测读支护结构侧压力的变化值。
量测所得数值绘成压力-时间变化曲线。
8、土体分层位移
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—SOILINSTR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4.8.1所示。
图4.8.1垂直位移观测孔示意图
原则上布置在有选择性、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Ф150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。
每次量测后应绘制不同深度的位移—历时曲线、孔深—位移关系曲线。
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，判断施工中出现了什么问题，并及时采取保证施工安全的对策。
9、地下管线沉降及位移
水准仪，玻璃钢瓦尺等。
a、测点布置：
地下管线测点重点布设在煤气管线、给水管线、污水管线、大型的雨水管及电力方沟上，测点布置时要考虑地下管线与隧道的相对位置关系。
有检查井的管线应打开井盖直接将监测点布设到管线上或管线承载体上；
无检查井但有开挖条件的管线应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上；
无检查井也无开挖条件的管线可在对应的地表埋设间接观测点。
管线沉降观测点的设置可视现场情况，采用抱箍式或套筒式安装。
每根监测的管线上最少要有3～5个测点。
基点的埋设同地表沉降监测。
b、测量方法：
与地表沉降观测同。
c、沉降计算：
根据施工进度，将各测点变形值绘成管线变形曲线图。
即：
绘制位移—时间曲线散点图，据以判定施工措施的有效性；
位移—时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析，预测管线的最大沉降量；
沿管线沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、最小曲率半径等。
五、监测控制标准、警戒值
1、监测控制标准
监控量测管理基准值是根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定的。
对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准，分别采用如下标准：
（1）地表沉降控制标准
地面最大沉降为0.0015h。
（2）建筑物沉降控制标准
桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10mm；
天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于30mm。
对于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高控制标准。
（3）建筑物倾斜控制标准
建筑物允许沉降差控制标准如下表所示。
多层和高层建筑物的地基倾斜变形允许值如表5.1所示。
表5.1建筑物允许沉降差控制标准
变形特征
地基变形允许值
中、低压缩性土
高压缩性土
砌体承重结构基础的局部倾斜
0.002
0.003
工民建柱间沉降差：
1．框架结构
0.002L
0.003L
2．砖石墙填充的边排柱
0.007L
0.01L
注：
表中L为柱中心距，单位：
米。
（4）地下管线及地面控制标准
煤气管线的沉降或水平位移均不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；
自来水管线的沉降或水平位移均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm。
承插式接头的铸铁水管、钢筋砼水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.0025，采用焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.006，采用焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不大于0.002。
相应的道路沉降按上述相应管线的标准进行控制。
（5）地下水位变化控制值
受监测、监控的建（构）筑物场地的地下水位下降幅度宜控制在5.0m内，但最终须以建（构）筑物的变形控制值来控制。
本工程隧道施工，地下水位应控制在开挖面以下0.5m，量测预警值为开挖面以下0.2m。
（6）围护结构侧向位移
围护结构侧向位移最大为0.002h且≦30mm。
为了尽快了解本工程隧道最终稳定的位移值，在施工初期，选择有代表性的断面进行持续量测。
对量测结果作回归分析，求出回归方程，进行相关分析和预测，推算出最终位移值，并与规范允许值相比较，然后根据设计要求确定本工程的监控量测控制值。
2、警戒值
当监测数据达到管理基准值的70%时，定为警戒值，应加强监测频率。
当监测数据达到或超过管理基准值时，应停止施工，修正支护参数后方能继续施工。
在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。
见表5.2。
表5.2监测管理表
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U0＜Un/3
可正常施工
Ⅱ
Un/3≤U0≤Un2/3
应注意，并加强监测
Ⅰ
U0＞Un2/3
应采取加强支护等措施
U0—实测位移值；
Un—允许位移值Un的取值，即监测控制标准。
位移管理基准值在地下工程安全监控中有广泛应用，但需要补充说明的是对地下工程而言，位移指标本身的物理意义不够明确，主要是位移指标与洞径、埋深、支护、施工等影响因素关系未能很好解决，这方面的研究成果也不多见，因而位移控制指标的制定和应用必须同时考虑以上各种因素，并尽可能同时配合使用位移速率控制指标。
与位移相比，位移速率控制指标有明确的物理意义，它反映了地层随时间变化的变形效应，在位移V=0条件下，洞室围岩趋于稳定，反之，V=C（常数）或不断增大，则说明地层处于等速或加速流变状态，洞室是不稳定的，因此位移速率控制指标是洞室失稳的充分条件，在安全预报中，较位移指标有更直观和明确的控制意义。
六、监控量测数据处理及信息反馈
监控量测资料均由计算机进行处理与管理，当取得各种监测资料后，能及时进行处理，绘制各种类型的表格及曲线图，对监测结果进行回归分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，确定工程技术措施。
因此，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。
取得各种监测资料后，需及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种粗大、偶然和系统误差，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初步定性分析工作。
数据处理方法为：
（1）数据整理
把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。
（2）插值法
在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
（3）采用统计分析方法对监测结果进行回归分析
寻找一种能够较好反映监测数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测物理量进行预测，防患于未然。
如预测最终位移值，预测结构物的安全性，并据此确定工程技术措施等。
因此，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。
根据我单位修建城市地铁时施工监测的成功经验，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，说明隧道和围岩是稳定的。
监测资料的反馈程序见图6.1，监测信息反馈流程见图6.2。
图6.1监测资料反馈管理程序图
施工
采取技术措施
施工监测
预测变形量
反馈分析
与基准值比较
调整施工参数
是否安全
是
否
图6.2监测信息管理流程图
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