变形监测方案.docx
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变形监测方案
绿园污水处理厂
顶管施工基坑监测方案
编制:
审核:
审定:
二0一五年七月
.项目概述
1.1概况
受0000000厂委托，00000000承担绿园污水处理厂配套管网基坑沉降变形观测工程，管道位于：
东湖大街、滏阳路、朝阳大街、长安路、和平路、等路段，管线总长度约12263米，共计92个深基坑，我公司在基坑开挖至回填土完成期间，对基坑坡顶进行水平位移和沉降变形监测。
1.2监测项目
本方案监测项目有：
基坑围护结构顶部沉降、水平位移监测。
2.第三方监测原则及技术规程
2.1监测原则及目的
在施工方对基坑支护结构进行实时监测前提下，我方监测在对施工方监测进行校核的基础上，独立地进行监测。
我方遵照委托方提出的要求，在基坑施工期间对基坑支护进行高精度监测，并从岩土工程专业的角度对监测数据、信息进行及时分析，向业主提供监测变形的情况，对异常情况及时提供建议，为施工安全和施工方案优化提供科学依据。
2.2技术规程
《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）
《国家一二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）
《工程测量规范》（GB50026-2007）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
《岩土工程勘察规范》（GB20021-2001,2009版）
《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
业主提供的其他资料。
3.监测实施程序
（1）前期调查
根据本工程的技术要求和工程特点，我公司在制定本项监测技术方案之前即开展本项目详细调查、记录工作。
（2）监测方案
监测单位按照要求，编制其监测方案。
监测实施方案须经委托单位及设计等相关单位确认后方可实施。
（3）测点布设及取得初始监测值
按照规范要求及时安设水准基点、监测点等，确保监测系统的稳定可靠。
（4）现场监测
现场监测工作由现场监测组实施。
（5）提交监测结果
监测资料要求及时整理分析，形成中间监测报告，并将监测成果及时反馈给委托单位等，以便进行施工控制和动态设计。
（6）编写监测报告
施工及监测结果出现异常情况须及时提交专题分析报告；土建施工结束后提交阶段性总结报告，监测工作停止后，监测单位应按照委托方的要求，编写综合监测报告。
4.监测实施
4.1基坑围护结构顶部沉降监测
4.1.1水准控制网的设置
根据相关规范规定：
“每一测区的水准基点不应少于3个”，除考虑到水准基点的稳定性、长期性、使用方便的特点之外，还必须选择在沉降区以外。
本工程共设3个水准基点，均为带套管深埋式
深埋式水准基点设置
设置深埋式水准基点时，首先采用探钻机开孔至预定深度，然后将内、外管下至孔内，并使带有水准标志的内管管底嵌入稳定地层，最后在外管外侧投入填料进行固定。
水准基点的型式如图4-1所示。
1）位置
根据现场条件、场地使用性质、地下埋藏物情况、长期保存条件等，由建设单位与我公司共同选定。
2）保护
由建设单位出资委托施工单位按照我公司提供的水准基点保护井图纸砌井、加盖加以保护，施工单位不得在其上堆放物品，以保证水准基点随时正常使用。
建筑物式水准基点
在现场符合规范要求的相对稳定的地面或建（构）筑物上安设。
水准基点联测
按照国家一等水准测量的标准及技术要求进行每公里高差中数的中误差不得大于0.5mm，沉降观测点按照不低于国家二等水准测量的标准及技术要求进行，每公里高差中数的中误差不得大于1.0mm。
每次对观测点的高程测量均采用环路方式进行，并以设在附近深埋式水准基点为观测基点，以确保成果的可靠性。
水准基点之间的每次均联测。
各类观测将严格按照二固定和一一致原则进行，即：
观测人员固定、观测仪器固定和观测路线与前一次基本一致，并在基本相同的环境和条件下工作。
④水准网用途
高精度水准网用于整个监测区域垂直位移的变形监测,包括支护结构的沉降监测及后期建筑物主体沉降观测等。
4.1.2监测点的埋设原则
布置的原则为：
测点应尽量布设在围护结构顶部等较为固定的地方，以设置方便，不易损坏，且能真实反映基坑围护结构顶部的沉降变形为原则。
测点沿基坑四周围护结构顶部每15-20m布置1点；
在不同支护方式交界处。
4.1.3监测点的安设方法
围护结构顶部沉降监测点可用采用以下两种型制，即暴露式墙钉、暴露式地钉，如图4-3。
对于一般建（构）筑物采用直埋暴露式墙钉，具体埋设要求为：
采用直径适合的冲击钻在被监测建（构）筑物的外表面开孔，开孔高度离地面20cm～50cm，开孔深度根据不同型制的监测点而不同，开孔时要使孔与水平位置向上成5度左右夹角，如图4-2；
在孔内填充少许钢丝或钢片等垫料，将带有标识牌的钉点放入孔中，使孔与监测钉无空隙，密实接触，再用手锤将监测钉点打入孔内；
监测点周围喷漆或设置明显标志，以方便监测和保护。
暴露式墙面监测点成型图
地面钉式观测点成型图
图4-2监测点的型制及埋设方法
4.1.4监测方法及精度控制
水准网采用几何水准测量的方法进行观测，监测控制网中的基准点、工作基点按不低于国家二等水准测量标准及技术要求进行联测。
本工程观测所采用的仪器主要是瑞士DNA03精密电子水准仪及铟瓦尺，DNA03电子水准仪可满足一等测量精度的要求，表4-1为该水准仪的型号及主要技术指标。
初次观测时，要对同一观测对象进行三遍观测后取平均值作为初始值。
表4-1水准观测仪器及主要技术指标
序号
仪器名称及型号
仪器照片
主要技术指标
1
DNA03配套铟钢尺
每公里往返测高程中误差≤0.3mm
4.1.5沉降观测数据分析及成果表述
（1）观测数据计算
观测完成后，将满足各项限差要求的原始电子观测文件传输至计算机，使用我单位自行研制的数据处理系统“SODMS”对数据进行初步处理，生成原始记录。
计算前，根据水准基点的联测结果，选择稳定的水准基点作为高程起算点，然后使用“SODMS”通过严密平差推算出各工作基点的高程，再由工作基点经过严密平差后推算出各观测点的本次高程值。
两次观测高程的差值即为本次沉降值，本次沉降值与历次沉降值和值即为累计沉降值，沉降值的单位采用mm，计算结果精确到0.01mm，高程计算结果经过人工初步分析和数据筛选，自动输入“SODMS”的数据库存储，同时将各被监测单元的观测时间、观测时的工程进度输入数据库，即可计算出各点的阶段沉降速率，沉降速率的单位采用mm/d，计算结果精确到0.01mm/d。
（2）变形数据分析
计算完观测数据后，根据甲方需要随时生成我公司设计的原始成果表格、阶段和最终成果表格、观测点下沉量一览表、代表性观测点时间下沉曲线等，以备数据分析使用。
根据已有观测数据和图表分析观测点稳定性。
首先分析变形量，若本次变形量小于最大限差时，可认为该观测点在此段时期内没有变动或变动不显著；当累计变形量变化趋势明显性，应视为有变动。
其次分析观测速率，当阶段变形速率超出预警值时，则应根据基坑的风险等级、施工进度等通知甲方及有关各方及时采取有效防范措施。
4.2基坑围护结构顶部水平位移监测
4.2.1水位位移监测控制网的布设形式
本工程围护结构顶部水平位移监测网采用导线网，导线采用闭合导线形式，起始并闭合于精密导线上。
根据场地围挡的条件及基坑位置，合理布设控制点，一般每个基坑不少于3个控制点。
4.2.2水平位移监测控制网布设原则
控制点的选址将根据现场条件、周边工程特点等确定；
控制点应选通视良好，且易于长期保存和观测的位置；
控制点的分布应方便引测定全部观测点的需要，每个相对独立的测区点个数均不应少于3个，以保证必要的检核条件。
4.2.3水平位移测点布置原则
测点应尽量布设在基坑圈梁、围护桩或地下连续墙的顶部等较为固定的地方，以设置方便，不易损坏，且能真实反映基坑围护结构顶部的侧向变形为原则；
测点沿基坑四周围护结构顶部每15-20m布置1点；
在不同支护方式交界处。
本工程预计共布设水平位移监测点12个。
4.2.4水平位移测点的埋设技术要求
1）测站点：
围护结构坡顶水平位移观测若采用固定测站点，那么根据现场地面条件的不同，可采用地面钉式或水泥墩台式，安设的原则是保证其平面的稳定性，若现场条件允许，可埋设强制对中装置。
2）监测点：
反射棱镜的安装方法详见图4-3；
图4-3反射棱镜监测点安设示意图
4.2.5观测技术方法及精度控制
围护结构顶部水平位移监测控制点根据现场条件可采用测坐标法或自由设站法。
在实施过程中，将根据施工工法、要求的观测精度及现场施测条件选择合适的方法，本工程初步设计采用自由设站法。
该项目采用索佳230R全站仪进行测设，使用我单位自行研制开发的数据处理系统“水平位移现场数据采集及分析系统”进行数据传输、计算、统计和分析。
表4-2为围护结构顶部水平位移监测采用的仪器，根据施工现场具体条件及观测精度进行选用。
初次观测时，要对同一观测对象进行三遍观测后取平均值作为初始值。
表4-2观测仪器及主要技术指标
序号
仪器名称及型号
仪器照片
主要技术指标
1
索佳230R
2”，2mm+2ppm×D
两种观测方法分别如下：
1）测坐标法
根据施工现场条件，设计一监测坐标系，利用全站仪测定监测点在坐标系下的坐标变化值，即可得出垂直于基坑边界的位移量。
利用测坐标法测水平位移监测示意图见图4-4所示。
图4-4利用测坐标法测水平位移监测示意图
测坐标法步骤如下：
Ⅰ建立监测坐标系。
基坑周边选择一点作为设站点，经过设站点平行基坑边为X轴，垂直X轴且经过设站点为Y轴；
Ⅱ安装监测小棱镜或反射片；
Ⅲ利用测量机器人对监测点进行自动化监测；
Ⅳ利用Excel对监测数据进行处理。
利用测量机器人监测示意图如图4-5所示：
图4-5测量监测示意图
该方法主要优点：
①效率高；②适用面广。
2）自由设站法
由于普通测坐标法需在基坑周边埋设基准点进行设站观测，但由于基坑及周边地区均存在变形，因此，基准点的稳定性往往难以保证。
因此在满足条件的情况下可以选用全站仪自由设站法对基坑进行位移监测，由于自由设站法无需固定基点，所以完全避免了上述问题。
全站仪自由设站法其实质就是边角后方交会，见图4-6。
在待定点安置全站仪，测出待定点到已知控制点之间的距离和角度，根据方向观测值和边长观测值建立方向误差方程式与边长误差方程式，然后按最小二乘原理计算待定点的坐标，再以设站点为基准点对监测点进行位移监测。
图4-6自由设站法示意图
在实际应用中首先要在被监测范围外稳定位置布设2~3个自由设站控制点，每次测量时，在基坑周边合适、稳定位置架设仪器，由于索佳全站仪内置自由设站程序，在数据采集过程中，按照自由设站程序在合适位置架设仪器即可进行数据采集。
为了提高测量精度，观测过程中应注意以下事项：
①在合适稳定位置架设仪器，至少与3个自由设站控制点通视；
②由于设站点位于施工场地内，尽量选择不受施工干扰的时间段进行观测；
③观测时尽量减少设站次数。
该方法主要优点：
①完全避免了基准点稳定性的问题；②根据现场情况设站，避免了施工干扰；③避免了普通极坐标法存在的定向误差；④避免了对中误差。
4.2.6观测数据分析及成果概述
①观测数据分析及计算
观测结束后，将满足各项限差的原始电子观测数据传输至计算机，通过我公司自行研发的数据处理系统“水平位移现场数据采集及分析系统”进行数据初步处理，生成原始记录。
计算之前，根据对控制点的联测结果，选择稳定的控制点作为角度起算点，使用“水平位移现场数据采集及分析系统”通过严密平差后推算出各观测点的本次角度值，继而计算出该点的本次变形值。
本次变形值与历次变形值之和即为累计变形值，变形值的单位采用mm，计算结果精确到0.01mm，计算结果经过人工初步分析和数据筛选，自动输入“水平位移现场数据采集及分析系统”的数据库存储，同时将各监测单元的观测时间、观测时的工程进度输入数据库，即可计算出各点的阶段变形速率，变形速率的单位采用mm/d，计算结果精确到0.01mm/d。
②变形数据分析
观测数据计算完毕，可根据需要生成原始成果表格、阶段性及最终成果表格、观测点变形量一览表、代表性观测点时间变形曲线等，满足数据分析使用的需要。
根据已有的观测数据及图表及时分析评估监测目标的稳定性，首先分析对比本次的变形量，当其小于最大误差时，可视为监测目标在本次监测周期内没有变动或变动不显著；当累计变形量出现明显的变化趋势时，应视为有变动。
其次对观测速率进行分析，当阶段变形速率偏大时，则应根据被监测基坑的风险等级、施工进度、施工措施情况、支护围护结构稳定性、周边环境稳定性状态，进行综合判断，确定基坑安全是否处于可控状态，若基坑安全不可控及时通报相关方并建议采取有效防范措施。
在施工影响关键期内，适当加密监测和巡视频率，加强与施工、监理等单位的有效沟通，了解施工进度与变形发展趋势，确保施工安全。
4.3基坑自身监测频率
4.3.1基坑变形监测频率
基坑变形监测频率见表四
表四基坑变形监测频率见表
施工进度
监测频率
开挖深度（m）
≤5m
1次／1d
5～10
1次／1d
底板浇筑后时间（天）
≤7天
1次／2d
7～14
1次／3d
14～28
1次／5d
＞28
1次／10d
注：
当基坑变形出现下列情况之一时，应提高监测频率。
1、监测数据达到报警值；
2、监测数据变化较大或速率加快；
3、存在勘察未发现的不良地质；
4、基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄漏；
5、基坑附近地面荷载突然增大或超过设计值；
6、相邻建筑突发较大沉降或出现严重开裂；
7、出现其它影响基坑及周边环境安全的异常情况。
4.3.2基坑变形监测项目及报警值
根据《建筑工程监测技术规范》（GB50497-2009）,结合本工程的实际情况，确定基坑变形监测项目及报警值见表五,建筑基坑工程周边环境监测报警值见表六。
基坑及支护结构监测报警值表五
序
号
监测
项目
支护结构类型
基坑类别
二级
累计值
变化
速率
（mm/d）
绝对值（mm）
1
顶部水平位移
放坡
40
10
2
顶部竖向位移
放坡
40
5
3
基坑周边地表竖向位移
40
5
项目
监测对象
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
备注
1
基坑外地下水位变化
1000
500
—
2
临近建筑位移
15
2
3
裂缝宽度
地表
12
持续发展
—
注：
1：
本表报警值为累计变形量值和变化速率值，达到或超过此值时时报警，报警后应加密监控测量，观测费用另计。
2：
当变形量未达到报警值，但其变化速率较快，且达到《建筑基坑工程监测技术规范》规定的控制值后也应报警。
3：
测量方法和测量精度应满足相应规范要求
4：
初始值采集在基坑开挖前进行（委托后），初始值观测2次取平均值。
5：
在遇到工程停工的情况时，我公司可按照委托方的要求适当增加监测次数，增加的监测次数按照每停工7-14天增加1次监测，增加的监测费用另计。
5监测报警的处理方法
1）当天变化量或累计量报警，及时通知委托方并建议施工方加强巡视；
2）连续两次报警，适当增加监测与观测频率，及时通知委托方；
3）出现重大险情时，及时汇报委托方并商讨解决办法。
6实施组织计划
（1）进场与出场
按照业主的要求确定进场与出场的时间，确保在整个观测期间对基坑进行有效的观测。
（2）组织机构
鉴于本工程观测点数量大，范围大，周期长的特点，为了确保高质量、按时完成任务，由甲方项目负责人指导本工程按照观测方案具体实施，对工程质量、工期、安全、文明、环保等负全面责任；同时负责项目技术方案策划与审核，沉降观测各工序成果校对及质量验收和评定，现场全程技术监督、协调，各工序成果校对及质量初步验收，沉降观测基础性资料的综合整理、统计计算，工程问题计算分析，报告稿的编制。
（3）监测工作实施计划
1监测所使用的仪器必须满足本工程观测的精度要求；水准仪及水准尺必须经过国家计量部门验证，符合计量要求，并处在有效标定期限内。
2观测应坚持“二固定”和“一一致”原则，即：
观测人员固定、观测仪器固定和观测路线与前一次基本一致。
3监测组组长应严格执行所依据的有关规范、规程的技术条款，履行个人职责，加强管理，负责本工程的全面观测工作。
如发现有不符合操作规范的行为时，各级技术负责人则立即要求停止或返工。
7本工程拟投入的主要仪器设备表
序号
设备名称
规格型号
数量
基本功能
产地
电子水准仪
LeicaDNA03
1台
瑞士
3
全站仪
索佳230R
1台
水平位移测量
日本
4
计算机
方正
2套
数据处理、分析
国产
5
绘图输出设备
HP
1套
数据输出
日本
注：
测绘计量仪器设备按照《中华人民共和国国家计量检定规程》以及测绘技术法规的要求进行计量检定，每台仪器均具有相应的国家检定证书，检定证书均盖有检定单位的公章，经检定合格后才能投入测绘生产。
8．人员组织实施
8.1进场与出场
严格按照业主的要求确定进场与出场的时间，确保工程在整个观测期间进行有效监测。
8.2组织机构
为了确保高质量、按时完成任务，专门成立了基坑监测项目部来负责本项任务的技术工作的实施。
项目经理：
（地检所所长）
项目技术负责人：
（公司副总、地检所总工）
项目部成员：
职责：
项目技术方案策划与审核，观测各工序成果校对及质量验收和评定，现场全程技术监督、协调，各工序成果校对及质量初步验收，基坑观测资料的综合整理、统计计算，工程问题计算分析，报告稿的编制，审核并向业主提交阶段性监测成果。
决策不合格中间成果的处理。
负责本工程按照观测方案具体实施。
对工程质量、工期、安全、文明、环保等负责。
编写：
审核：
审定：
0000000
2015年7月25日
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