地铁施工监测方案设计.docx
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地铁施工监测方案设计
施工监测方案
监测X围、内容·······················3
1工程概况
工程概况
车站环境：
车站位于兴华北街与北二路交叉路口南侧，沿兴华北街南北向布置。
周边主要分布有商住楼、商业与文化娱乐场所。
路口东南角为红星美凯龙，东北角为变电所和50m宽的绿地，变电所北侧路口处为高压电线塔；西侧为两层某某工人会堂和高层的新财富大厦；西北角为宜家家居与其地下停车场。
车站平面图
B号出入口剖面图
2号风道剖面图
地下构筑物与管线：
场地X围内主要有：
DN200上水管、DN150上水管、DN600污水管、DN300中压煤气管、电信等管线。
车站主体施工前已经进展管线改移，主要影响管线DN300中压燃气。
车站附属结构概况：
本站附属包括2个风道、4个出入口和一个安全疏散口。
本方案针对先施工的B出入口和2号风道。
B出入口位于车站西侧，新财富大某某前，2号风道位于车站西侧，千缘爱在城楼前。
施工方法：
2号风道、B出入口均采用明挖法。
施工方法如下：
1、施工钻孔灌注桩、冠梁与降水井。
2、基坑分段开挖至第一道支撑下0.5m,架设第一道混凝土支撑，开挖至第二道支撑下0.5m,架设第二道钢支撑并预加轴力，继续开挖至第三道支撑下0.5m，架设第三道钢支撑并预加轴力。
3、施工附属结构底板垫层、敷设防水层；施工地板、底纵梁与局部侧墙，待底板、侧墙混凝土强度达到设计强度后，进展换撑并拆除第三道支撑。
4、施工车站侧墙与中板，待混凝土强度达到设计强度后，拆除第二道支撑。
5、施工车站侧墙与顶板，待侧墙与顶板混凝土达到强度后，施工顶板防水层与保护层，拆除第一道支撑，覆土，封闭降水井，恢复路面。
采用钢支撑的形式，开挖深度B号出入口约15米，2号风道月18米。
监测X围、内容
本方案包含监测X围为：
2号风道、B出入口。
依据图纸设计共有以下5个环境风险源，工程的监测等级为二级。
风险源详情见表1-1
表1-1附属风险源
序号
风险工程名称
风险描述
分级
1
2号风道明挖基坑
2号明挖基坑深度约18m
二级
2
2号风道基坑邻近千缘爱在城地下室
二级
3
2号风道基坑与B号出入口管线
主要管线DN500上水，DN200上水，DN150上水管，DN300中压燃气，DN600污水，ND400污水与电信管线
二级
4
B号出入口明挖基坑
B号出入口明挖基坑深度约15m
二级
5
B号出入口基坑邻近新财富大厦地下室
新财富大厦地下室为地下三层，距离B号出入口
二级
工程地质条件
地质条件
拟建工程场地地势平坦，附属结构主要位于圆砾、砾砂层。
车站底板埋深17.3～18.7左右，地基持力层主要为砾砂，圆砾层，该两层均为密实状，承载能力较高。
地面标高介于41.92m～42.65m之间，地貌类型为浑河冲积平原。
根据钻探揭示与对地层成因、年代的分析，结合本地以往地铁工程地层划分，本站勘察深度X围内的地层结构由第四系全新统人工填筑层〔Q4ml〕、第四系全新统浑河高漫滩与古河道冲积层〔Q42al〕、第四系全新统浑河新扇冲洪积层〔Q41al+pl〕、第四系上更新统浑河老扇冲洪积层〔Q32al+pl〕组成。
详见附图。
地下水
本合同段沿线路存在一层地下水，赋存于圆砾、砾砂等强透水层中，按埋藏条件划分，属第四系孔隙潜水。
局部地段存在由地下管道、工业与生活用水入渗形成的上层滞水。
本合同段第四系含水层分布连续稳定，由东向西随着含水层厚度逐渐增加，富水性也逐渐增大。
在垂向上含水层的渗透性尚存在差异，含水层上部粘土颗粒含量少，渗透性较强，下部粘土颗粒含量多，渗透性相对较差。
根据水文地质勘察结果，本合同段区域地下水类型为孔隙潜水，稳定水位埋深在9.44m～10.60m，相当于绝对标高31.50m～32.66m。
地下水主要补给来源为浑河侧向补给与大气降水垂直入渗补给。
主要排泄方式为径流排泄和地下水的人工开采。
地下水总体上沿含水层向下游径流运移，即地下水流向总的方向是由东北向西南。
但由于受人工开采地下水的影响，局部地下水流向会有所变化。
2编制依据与原如此
编制依据
〔1〕《城市轨道交通工程监测技术规X》GB50911-2013
〔2〕《地下铁道工程施工与验收规X》GB50299-1999〔2003版〕；
〔3〕《工程测量规X》GB50026-2007；
〔4〕《城市测量规X》CJJ/T8—2011；
〔5〕《国家一、二等水准测量规X》GB12897-2006；
〔6〕《城市轨道交通工程测量规X》GB50308-2008；
〔7〕《建筑变形测量规程》JGJ/T8-2007；
〔8〕《建筑基坑工程监测技术规X》GB50497-2009；
〔9〕某某市地铁九号线土建施工第一合同段招、投标文件与施工承包合同；
〔10〕根据提供的附属结构监测图纸；
〔11〕某某地铁建设单位有关管理文件；
〔12〕某某地铁工程监控量测管理方法沈地铁司发[2015]71号；
〔13〕国家现行其他监测规X、强制性标准。
编制原如此
2.2.1系统性原如此
1）所涉与的各监测项目有机结合，相辅相成，各监测数据能相互进展校验；
2）返回系统成效，对位和结构进展全方位、立体、实时监测，并确保监测的准确性、与时性；
3）在施工过程中进展连续监测，保证监测数据的连续性、完整性、系统性；
4）利用系统成效尽可能减少监测点的布设，降低本钱。
2.2.2可靠性原如此
1）所采用的监测手段应是比拟完善的或已根本成熟的方法；
2）监测中所使用的监测仪器、元件均应事先进展检定，并在有效期内使用；
3）监测点应采取有效的保护措施。
2.2.3与设计图纸相结合原如此
1）设计图纸使用的关键参数通过监测数据进展验证，以便达到进一步优化设计的目的；
2）依据设计计算确定支护结构、支撑结构、周边环境等监测项目的警戒值。
2.2.4关键部位优先、兼顾全局的原如此
1）对支护结构体敏感区域增加监测点数量和项目，进展重点监测；
2）对岩土工程勘察报告总描述的岩土层变化起伏较大的位置和施工中发现异常的部位进展重点监测；
3）对关键部位以外的区域在系统性的根底上均匀布设监测点。
2.2.5与施工相结合的原如此
1）结合施工工况调整监测点的布设方法和位置；
2）结合施工工况调整监测方法或手段、监测元器件种类或型号与监测点保护方法和措施；
3）结合施工工况调整监测时间、监测频率。
2.2.6经济合理性原如此
1）在安全、可靠的前提下结合工程经验尽可能地采用直观、简单、有效的监测方法；
2）在确保质量的根底上尽可能的选择本钱较低的国产监测元件；
3）在系统、安全的前提下，合理利用监测点之间的关系，减少监测点布设数量，降低监测本钱。
3监测的目的与意义
在基坑开挖施工的过程中，内外的土体将由原来静止土压力向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起基坑承受荷载并导致施工结构和土体的变形，基坑结构的内力和变形中的任一量值超过容许的X围，将造成结构的失稳破坏或对周围环境尤其是对四周建筑物和地下管线造成不利的影响。
基坑开挖工程处于力学性质相当复杂的地层中，在支护结构设计和变形预估时，一方面，支护体系所承受土压力等荷载存在者较大的不确定性；另一方面对地层和支护一般都作了较多的简化和假定，与工程实际有一定差异；加之，施工工程中，存在着时间和空间的延迟过程，以与降雨、地面堆载等偶然因素的作用，使得对支护结构内力计算以与支护结构和土体变形的预估与工程实际情况有较大差异，因此，在施工过程中，只有对支护结构、周围的土体和相邻的构筑物进展全面、系统的监测，才能对基坑结构的安全性和周围环境的影响程度有全面的了解，以确保工程的顺利进展，在出现异常情况时与时反应，并采取必要的工程应急措施，甚至调整施工工艺或修改设计参数。
地铁基坑施工引起的地层变形，特别是在地面建〔构〕筑物设施密集、交通繁忙、地下水丰富的城市中进展地铁施工，对地铁地下工程开挖过程引起地层的力学响应在时间和空间上的规律，不同的力学响应可以通过施工的监测环节来实现。
通过监测可与时的预测地层变形开展情况并反应施工。
因此，监测的目的是：
（1）通过监测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。
（2）通过对监测数据的处理、分析，采取工程措施来控制地表下沉，确保地面交通顺畅和地面建（构）筑物的正常使用。
（3）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反应设计、指导施工。
（4）通过监测对工程施工可能产生的环境影响进展全面的监控。
（5）通过监测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的开展提供借鉴、依据和指导作用。
4监测的实施方法
监测项目与监测图纸详见后附的监测设计图。
表4-1北二路站附属结构监测项目
项目分类
序号
监测项目
监测仪器设备
测量精度
监测点编号
车站附属结构基坑
围护结构
监测
1
基坑内外巡视
-
-
-
2
桩顶垂直位移
水准仪
1mm
FSZQC1-FSZQC15
3
桩顶水平位移
全站仪
1mm
FSZQS1-FSZQS15
4
桩体变形
测斜仪
FSZQT1-FSZQT15
5
支撑轴力
轴力计
<0.5%FS
FSZCL+编号
共9个轴力监测断面
车站附属结构周边环境监测
6
地表沉降
水准仪
1mm
15个断面，每个断面3个点，FSDBC+点号
7
周边建筑物沉降
水准仪
1mm
FSJGC1~FSJGC12
8
地下管线沉降
水准仪
1mm
继续观测车站主体结构方案中的观测点
新改移管线进展抱箍
9
地下水位
水位计
1mm
根据现场实际情况
4.1监测基准点的布设
、设计交桩情况
本标段由第三方测量单位移交控制点12个，其中首级GPS点4个〔XHXQ、HXMK、MOMA、HFJJ〕，精细导线点5个〔BSDL、WKYY、DYSC、XMT、BHSQ〕，精细水准点3个〔S0909、S0910、S0911〕。
控制点成果表如下：
表4-2GPS控制点成果表
序号
点名
X坐标〔m〕
Y坐标〔m〕
备注
1
XHXQ
1980某某坐标系
中央子午线123度
2
HXMK
3
MOMA
4
HFJJ
表4-3精细导线点成果表
序号
点名
X坐标〔m〕
Y坐标〔m〕
备注
1
BSDL
1980某某坐标系
中央子午线123度
2
WKYY
3
DYSC
4
XMT
5
BHSQ
表4-4精细水准点成果表
序号
点名
高程值〔m〕
备注
1
S0909
1956黄海高程系
2
S0910
3
S0911
4.1.2、监测基点的布设
1〕利用交桩单位所提供的GPS首点和精细高程首点作为平面和高程基点，根据本工程的施工需要，在地面上埋设相应的水平变形工作基点和沉降监测工作基点。
设置至少3个水平变形工作基点，并与业主所提供的GPS首点和精细导线点形成附合精细导线点；地面沉降监测工作点是以业主所提供的精细水准点首点作为基点依据，在施工场地附近根据场地情况布设加密沉降工作基点。
所设工作水基点和业主所提供的精细基点形成一条附合水准路线。
水准点间的高差，以安置一次水准仪即可联测为佳。
点位应埋设在稳固安全、能长期保存、便于寻找和施测的地方；沉降工作基点布设3个。
另外工作基点在布设时考虑应远离烟囱、散热塔、散热池等发热体与强电磁场，点间必须通视良好，其视线距障碍物的距离不宜小于1.5m，以能保证成像清晰、不受旁折光等因素影响为原如此，尽可能选在避开施工干扰、车流和人流量少、稳定坚实的地方。
2〕工作基点埋设必须按照《城市轨道交通工程监测技术规X》和《城市轨道交通测量规X》进展，埋设时要综合考虑根底的大小与埋入深度，考虑到某某的气候〔冻土深度约为1.5m〕，本标段的控制点埋设深度处于冻土线以下1.5m，假如在地面上布设，需埋入地下1.8m以上；埋设方式与构造图如图4-2a所示，假如在建筑物上布设，需找地基稳定的建筑，在墙面上布设，如图4-2b所示。
a、地面埋设沉降作基点图b、墙上埋设沉降作基点图
图4-1基准点布设示意图
3〕现场实际布设工作基准点
在施工现场南北两端布设2个工作基准点，另一工作点采用第三方测量单位移交控制点，精细导线点3个〔BSDL、GM101、GM102〕，精细水准点3个〔S0911、JS101、JS102〕。
表4-5精细导线点成果表
序号
点名
X坐标〔m〕
Y坐标〔m〕
备注
1
BSDL
4629521.788
530777.073
1980某某坐标系
中央子午线123度
2
GM101
3
GM102
表4-6精细水准点成果表
序号
点名
高程值〔m〕
备注
1
S0911
1956黄海高程系
2
JS101
3
JS102
水准平面示意图
4.1.3、监测控制工作基点测量要求
A水平变形监测工作基点测量要求
〔1〕根据《城市轨道交通工程测量规X》GB50308-2008的精细导线和水平位移监测控制的技术指标进展加密。
〔2〕工作基点与基点之间的高差不宜过大，其视线距障碍物的距离不宜小于1.5米，以减弱地面折光和旁折光的影响。
对于高差较大的测站，采用每测回观测都重新整平仪器的方法进展多组观测，取平均值作为该站的最后结果。
〔3〕用全站仪测量边长时，考虑气象改正和棱镜常数改正。
〔4〕为保证导线测量的精度，应做好以下几点：
①水平角观测采用0.5″全站仪,仪器应经过有检定资格的单位检定。
②水平角的观测，应在观测总测回中以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角。
左角平均值与右角平均值之和与360°较差应小于4〃。
③前后视边长相差较大，观测时需要调焦时，宜采用同一个方向正倒镜同时观测法，此时一个测回中不同方向可以不考虑2C较差的限差。
④水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过1格，当观测方向的垂直角超过±3°时，宜在测回间重新整置气泡位置。
⑤水平角观测中误差≤±2.5＂，方位角闭合差≤±5
（n为测站数）。
⑥水平角方向观测法的技术要求:
半测回归零差≤6＂；
测回中2C值较差≤9＂；
同一方向值各测回较差≤6＂。
⑦观测完毕之后，附合精细导线的方位角闭合差不应大于如下计算式：
Wβ=±2mβ
式中：
mβ-测角中误差〔″〕；
n-附合导线角度个数
⑧水平角观测完毕后，测角中误差应按下式计算：
式中：
fβ——附合导线或闭合导线环的方位角闭合差〔″〕；
n——计算fβ时的测站数；
N——附合导线或闭合导线环的个数。
⑨测距时，应在启动仪器20～30min后观测，以保证仪器适应室外环境；在成像清晰和气象条件稳定时进展，雨、雾和大风天气作业时尽量避开，不宜顺光、逆光观测，严禁将仪器照准头对准太阳；测距过程中，当视线被遮挡出现粗差时，应重新启动测量；当观测数据超限时，应重测整个测回。
B沉降监测工作基点的布设要求
沉降监测高程控制网的工作基点布设均按《城市轨道交通工程测量规X》GB50308-2008中的变形监测Ⅱ级技术要求规X执行。
表4-5水准控制测量垂直沉降监测控制网主要技术指标
等级
相邻基点高差中误差〔mm〕
测站高差中误差〔mm〕
往返较差、附和或环线闭合差〔mm〕
检测已测高差之较差〔mm〕
Ⅱ
注：
n为测站数。
表4-5水准测量的测站观测限差〔mm〕
等级
仪器型号
水准尺
视线长度〔m〕
前后视距差〔m〕
前后视距累计差〔m〕
视线离地面最低高度〔m〕
基、辅分划读数较差（mm）
基辅分划读数所测高差较差（mm）
Ⅱ
DINI03
铟瓦
30
1,5
进展二等水准网测量的观测方法应符合如下要求。
〔1〕往测奇数站上：
后-前-前-后
偶数站上：
前-后-后-前
〔2〕返测奇数站上：
前-后-后-前
偶数站上：
后-前-前-后
〔3〕使用电子水准仪时，应将有关的参数、限差预先输入并选择自动观测模式，水准路线应避开强电磁场的干扰。
〔4〕由往测转向返测时，两根水准尺必须互换位置，并重新整置仪器。
〔n为测站数〕校测合格后，将水准测量结果上报监理工程师，经批准后才能使用。
如果认为业主提供的基点有问题，应与时向监理工程师反映。
C布设过程中气象改正、距离改正
〔1〕气象改正
①测距时应读取温度和气压，测前、测后各读取一次，取平均值作为测站的气象数据。
温度读取至0.2℃，气压读取至50Pa。
②精细导线网边长测量应按如下要求进展改正：
气象改正，根据仪器提供的公式进展改正；也可以将气象数据输入全站仪自动改正：
仪器加、乘常数改正值S,应按如下公式计算：
S=S0+S0•K+C
式中：
S0-改正前的距离；
C-仪器加常数；
K-仪器乘常数；
利用垂直角计算水平距离时应按下式计算：
D=S•cos（a+f）
f=（1-K）ρS•cosa/（2R）
式中a-垂直角观测值；
K-大气折光系数；
S-经气象与加、乘常数改正后的斜距〔m〕；
R-地球平均曲率半径〔m〕；
f-地球曲率和大气折光对垂直角的修正值〔″〕；
ρ-弧与度的换算常数，ρ=206265〔″〕。
〔2〕工作基点导线边距离改正
精细导线网测距边的高程归化和投影改化，应符合如下规定：
①归化到城市轨道交通线路测区平均高程面上的测距边长度D，应按下式计算：
式中D0’-----测距两端点平均高程面上的水平距离
Ra-----参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径〔m〕
Hp----现有城市坐标系统投影面高程或城市轨道交通工程线路的平均高程〔m〕
Hm-----测距边两端点的平均高程〔m〕
②测距边在高斯投影面上的长度DZ,按下式计算：
式中YM---测距边两端点横坐标平均值〔m〕；
RM---测距边终点的平均曲率半径〔m〕；
ΔY—测距边两端点近似横坐标的增量〔m〕；
4.1.4、工作基点的复核测量
〔1〕变形监测工作基点控制网复测
每隔1个月对应用于本工程的变形监测的基点进展复测，每周进展控制点检测，复测按照变形监测基点控制网的测量要求进展复测，复测过程中请监理全程旁站进展；复测完成后将合格的复测成果上报监理工程师与第三方监测单位进展检测审批。
〔2〕沉降监测工作基点控制网复测
每隔3个月对应用于本工程的沉降监测的基点进展复测，每周进展控制点检测，复测按照沉降监测基点控制网的测量要求进展复测，复测过程中请监理全程旁站进展；复测完成后将合格的复测成果上报监理工程师与第三方监测单位进展检测审批。
变形监测控制网测量采用徕卡TS30全站仪进展测量，沉降监测控制网测量采用天宝DINI03电子水准仪进展测量。
数据采集后进展内业数据传输、数据预处理、平差、精度评定、测量成果输出、测量报告编制、资料报审等工作。
4.2地表与周边建筑物沉降
4.2.1监测目的
地下工程开挖过程中，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映基坑开挖过程中围岩变形的全过程。
因此必须对地表与距离作业影响区域较近的建筑物沉降情况进展严格的监测和控制，以防止地面塌陷和建筑物开裂，影响周边道路与建筑的正常使用。
4.2.2监测仪器
电子水准仪，配套铟钢尺。
4.2.3监测实施方法
（1）测点布置
按照设计要求布设监测点，监测点位详见布点图。
点位编号按照《城市轨道交通工程监测技术规X》GB50911-2013要求进展统一编号，地表沉降监测点编号FSDBC+点号，周边建筑物沉降点编号FSJGC+点号
（2）测点埋设
测点埋设根据现场实际情况灵活处理，可采用标准方法。
对地表预先探测到地中存在空洞和施工中发生塌陷的地段，或有条件地段，采用标准方法进展地表沉降观测点埋设。
道路与地表沉降测点标准埋设方法为:
首先在地面开φ100mm-φ150mm的孔，打入顶部磨成椭圆形的φ22mm圆钢筋，长度应超过冻土线深度，（如果是混凝土路面，钢筋底部至少应进入到路面下的路床内20cm，并与路面别离），然后在标志钢筋周围填入细砂务实，为了防止由于路面沉降带动测点沉降影响监测成果数据，不可用混凝土或水泥固牢，最后还应在监测点上部做上铁盖加以保护。
测点具体埋设方法见地表测点布设示意图4-2所示。
图4-2地表沉降点标准埋设示意图
周边建筑物沉降点应根据物业的要求与实地观测条件选取适宜的位置，在建筑物的承重柱或墙上粘贴电子水准仪监测条形码。
规格尺寸见图4-3。
图4-3建筑物沉降测点示意图
图4-4地面点沉降点实物图
（3）量测方法与沉降值计算
观测方法采用精细水准测量方法，利用水准控制点S0908、S0909对各监测点进展监测。
工作基点和附近基准点联测取得初始高程，观测时各项限差宜严格控制，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。
监测时通过测得各测点与基准点（基点）的高程差△H，可得到各监测点的高程△ht，然后与上次测得高程进展比拟，差值△h即为该测点的沉降值。
即:
△Ht（1,2）=△ht
（2）-△ht
（1）；本次所测高差与初始高差相较，差值即为累计沉降值。
在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进展平差处理，提高观测
精度，然后按照测站进展平差，求得各点高程。
（4）数据分析与处理
根据量测数据绘制时间位移曲线图，并结合施工情况对所测数据进展分析。
4.3桩顶位移
4.3.1监测目的
了解施工过程中围护桩桩顶的水平位移和垂直位移情况。
4.3.2测点埋设
冠梁钢筋绑扎时，直接在冠梁主筋上焊接直径20mm的钢筋，钢筋头露出冠梁顶2～3cm，且顶部刻有“+〞标记。
2号风道与B出入口基坑桩顶位移监测点15个,桩顶水平位移监测点编号为FSZQS+点号，桩顶垂直位移编号为FSZQC+点号。
4.3.2监测仪器
徕卡TS30全站仪，测角精度＂,反射棱镜；天宝DINI03电子水准仪、铟钢尺。
4.3.3监测实施
布设基坑桩顶水平位移主要考虑垂直于支护结构边线的水平位移。
拟采用全站仪极坐标法监测基坑桩顶水平位移和支护结构水平位移，极坐标法是采用高精度测距全站仪直接测量工作基点至冠梁上的观测点的距离和角度，通过两次距离该算变化得出位移值，对于视线不垂直于冠梁的点要进展方向改正。
如图4-4所示，全站仪安置在工作基点上，测量前应定期和周围的基点联测，如工作基点有变形，如此把变形值改正到观测结果中。
观测点使用反射贴片或小棱镜，如图4-5所示，反射贴片安置在觇板上，觇板使用建筑胶与钢钉固定在冠梁的侧面。
图4-4距离测量法原理图4-5反射贴片安置方法
〔2〕精度分析与误差估算
如图4-4所示，全站仪测量工作基点至观测点之间的斜距S，然后改正到X轴上，改正角采用第一次测量使用的角度，以后改正角固定不变，每次不必测量
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