天津医院基坑监测方案.docx

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天津医院基坑监测方案

天津医院改扩建工程一期

基坑监测方案

编写：

审核：

审定：

天津市勘察院

二零一一年一月

1工程总体概述

1.1工程概况

天津医院改扩建工程一期，建设内容为医疗综合楼，总建筑面积：

141307平方米，其中，地上建筑面积115290平方米，地下建筑面积26017平方米。

地下2层，地上双塔分别为23层和12层。

结构形式为钢筋砼框架－剪力墙结构。

最大基坑深度为14.3米。

基础采用桩基形式，基坑支护结构采用地下连续墙。

1.2场地地形地貌

本场地位于天津市河西区解放南路西侧，围堤道南侧，交通便利。

该场地地貌单元属第四系冲积～海积平原，几经海陆变迁沉积了较厚的沉积物。

1.3工程地质条件

各土层工程地质特征详见表1-1。

表1-1各土层的岩性特征表

地质年代及成因

序号及土层名称

顶板标高

（m）

层厚

（m）

岩性特征描述

Qml

①1杂填土

2.89~3.25

0.40~1.90

杂色，松散，以建筑垃圾为主含灰渣，在6、14、15、26、27、28、30、40孔附近分布。

①2素填土

1.57~3.26

0.50~2.10

褐色，软塑，以粘性土为主，含灰渣植物根系，在6、14、15、26、27、28、30、40孔附近缺失，填垫年限大于10年。

Q43Nal

②1粉质粘土

0.52~2.59

0.70~2.80

褐色，软塑，土质不均，夹粉土薄层，场地内均有分布。

②2粉质粘土

-0.93~0.59

0.60~2.40

灰褐色，软塑，土质不均，夹粉土薄层，场地内均有分布。

Q42m

③1粉土

-2.73~-0.30

1.10~7.80

灰色，饱和，稍密，土质不均，夹粉砂薄层粉质粘土薄层及有机质，含贝壳碎片，均有分布。

③2粉质粘土

-6.84~-2.84

0.90~6.50

灰色，软塑，土质不均，夹粉土薄层，局部夹淤泥质土，在4、18号孔附近缺失。

③3粉土

-10.91~-5.35

0.90~4.40

灰色，饱和，中密，土质不均，含贝壳夹粉质粘土薄层，在3、9、11、13、14、15、16、20、21、24、26、28、29、3839、40孔附近缺失。

③4粉质粘土

-10.91~-6.45

0.60~5.20

灰色，软塑，土质不均，夹粉土薄层，在2、6、8、10、12、17、27、31、33、37孔附近缺失。

Q41h+al

④1粉质粘土

-12.23~-10.93

0.90~3.20

灰白至浅灰色，可塑，土质不均，顶部夹泥炭层，场地内均有分布。

④2粉质粘土

-15.05~-12.71

1.80~5.30

灰黄色，可塑，土质不均，夹粉土薄层，少量锈染，场地内均有分布。

Q3eal

⑤1粉质粘土

-19.66~-15.04

0.50~5.90

黄褐色，可塑，土质不均，夹粉砂粉土薄层，少量锈染，场地内均有分布。

⑤2粉土

-22.10~-16.64

0.80~6.20

褐黄色，饱和，密实，土质不均，夹粉砂粉质粘土薄层，在2、6、10、11、12、14、15、16、17、19、21、23、37、40号孔附近缺失。

⑤3粉砂

-27.11~-17.41

3.00~10.60

褐黄色，饱和，密实，土质不均，夹粉土粉质粘土薄层，场地内均有分布。

Q3dmc

⑥粉质粘土

-31.35~-25.54

1.0~5.90

灰褐色，可塑，土质不均，夹粉土、粘土薄层，场地内均有分布

Q3cal

⑦1粉质粘土

-32.45~-29.89

9.50~14.70

黄褐色，可塑，土质不均，具锈染含姜石，局部夹粉土薄层。

⑦2粉土

-45.93~-40.98

2.10~7.60

黄褐色，饱和，密实，土质不均，局部夹粉砂粉质粘土薄层。

⑦3粉质粘土

-50.17~-43.98

0.90~6.20

黄褐色，可塑，土质不均，具锈染，局部夹粉土薄层。

Q3bm

⑧粉质粘土

-49.41~-48.05

7.00~8.90

褐灰色，可塑，土质不均，具锈染含姜石。

Q3aal

⑨1粉质粘土

-60.35~-58.44

2.00~9.20

褐黄色，可塑，土质不均，夹粉土薄层。

⑨2粉土

-67.99~-61.35

0.80~9.60

黄褐色，密实，土质不均，局部夹粉质粘土薄层，含姜石。

⑨3粉质粘土

-68.25~-62.61

2.10~7.50

灰黄色，可塑，土质不均，夹粉砂薄层。

⑨4粉砂

-70.35~-68.35

3.00~5.80

灰黄色，饱和，密实，土质不均，夹粉质粘土薄层。

Q23mc

⑩1细砂

-75.75~-72.80

10.70~11.20

灰黄色，饱和，密实，土质不均，局部夹粉质粘土薄层。

⑩2粉质粘土

-84.00~-83.79

2.50~2.20

灰色，硬塑，土质不均，局部夹粉土粉砂薄层。

⑩3细砂

-87.99~-86.50

6.10

灰色，密实，饱和，土质不均，夹粉土薄层。

⑩4粉质粘土

-92.60

未揭穿

灰色，硬塑，土质不均，夹粉土粉砂薄层。

1.4水文地质条件

根据勘察结果，结合区域水质资料，本场地地下水以潜水为主，主要受大气降水补给，以蒸发为主要排泄方式。

在勘察期间测得地下水静止水位埋深约1.00m左右（标高2.00m左右），场地内地下水位总体上随季节变化而波动，丰水期水位抬升，枯水季节水位下降，年波动幅值0.50-0.80ｍ，地下室抗浮水位可按大沽标高2.8m考虑。

浅部地基土渗透性如表1-2所示。

表1-2浅部地基土渗透情况表

岩性

顶板标高（米）

厚度（米）

渗透系数

K⊥（cm/s）

渗透系数

K∥（cm/s）

透水性评价

①2素填土

1.57~3.26

0.00~2.10

1.00×10-7

1.30×10-7

不透水

②1粉质粘土

0.52~2.59

0.70~2.80

1.50×10-7

1.50×10-7

不透水

②2粉质粘土

-0.93~0.59

0.60~2.40

2.42×10-7

3.40×10-7

不透水

③1粉土

-2.73~-0.30

1.10~7.80

7.60×10-6

1.15×10-5

微透水

③2粉质粘土

-6.84~-2.84

0.90~6.50

3.92×10-7

4.20×10-7

不透水

③3粉土

-10.91~-5.35

0.00~4.40

5.50×10-6

1.10×10-5

微透水

③4粉质粘土

-10.91~-6.45

0.00~5.20

4.10×10-7

5.10×10-7

不透水

④1粉质粘土

-12.23~-10.93

0.90~3.20

1.10×10-7

1.20×10-7

不透水

④2粉质粘土

-15.05~-12.71

1.80~5.30

1.10×10-7

1.25×10-7

不透水

⑤1粉质粘土

-19.66~-15.04

0.50~5.90

1.70×10-6

2.30×10-6

微透水

⑤2粉土

-22.10~-16.64

0.00~6.20

2.27×10-5

5.02×10-5

弱透水

⑤3粉砂

-27.11~-17.41

3.00~10.60

4.03×10-2

5.15×10-5

透水

2工程监测的目的及意义

监测是岩土工程信息化施工不可或缺的重要措施之一，变形和受力计算只能够大致描述正常施工条件下围护结构与周边环境的变形规律和受力范围，但岩土工程不可预见性强，许多参数取值与实际情况存在差距，因此，必须在基坑开挖和支护施筑期间开展严密的现场监测，以保证工程的顺利进行。

进行施工监测的主要目的和意义如下：

（1）为工程施工提供及时的反馈信息；

（2）及时掌握基坑围护结构和相邻环境的变形和受力情况，对可能出现的险情和事故提出警报，确保基坑围护结构、邻近建筑（构）物及地下管线的安全；

（3）检验施工工艺的效果和设计的合理性，为以后改进同类工程设计及施工方法提供依据。

3编制依据

（1）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

（2）《工程测量规范》（GB50026-2007）

（3）《城市测量规范》（CJJ8-99）

（4）《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006

（5）《城市地下水动态观测规程》（CJJ/T76-98）

（6）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

（7）《建筑建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

（8）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2008）

4监测项目

根据设计要求，结合施工区段的地质和周围环境的实际情况，确定本站的监测项目：

（1）围护桩（墙）深部水平位移

（2）围护结构顶部水平位移

（3）围护结构顶部竖向位移

（4）立柱沉降监测

（5）支撑轴力监测

（6）地下连续墙应力监测

（7）地下水位监测

（8）坑底隆起监测

（9）周边建筑物变形监测

（10）周边地下管线变形监测

（11）其他巡检项目

5监测方法及测点布设

5.1围护桩（墙）深部水平位移

5.1.1监测点布设

测斜管布置在基坑周边的中部、阳角处及有代表性的部位，共布设11根测斜管（CX1-CX11），详见附图1（测斜、支撑轴力监测布点示意图）。

考虑到测斜管的工作原理是设定底部不变，所以测斜管的埋设深度应大于邻近围护墙获支护桩深度2米，且超过基坑开挖深度。

5.1.2测斜管埋设

安装埋设测斜管的工作流程：

①根据设计图纸确定测点位置→②将测斜管固定在钢筋笼上，并封死管底→③校准测斜管方位→④下钢筋笼→⑤浇注地连墙混凝土→

管口用保护盖封盖→

测读初始值。

校准测斜管方位时，测斜管内的十字槽的一边应垂直压顶梁。

其埋设方法如图5-1所示。

图5-1测斜管埋设与测试原理示意图

5.1.3监测仪器

采用的仪器CX-03E型测斜仪。

5.1.4监测原理

按使用方式的不同，测斜仪可分为滑动式测斜仪和固定式测斜仪，基坑工程采用的大多是滑动式测斜仪。

滑动式测斜仪主要由测头、测读仪、电缆和测斜管4部分组成。

在监测前，测斜仪必须经过严格的标定。

基坑开挖时，测斜管隧着支护结构的变形而产生变形，通过测斜仪逐段测量倾斜角度，就可得到测斜管每段的水平位移增量。

监测时将测斜仪探头轻轻滑入预埋的测斜管底部，自下而上每隔50cm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。

水平位移监测原理如上图所示。

由于围护桩大部分已施工完毕，无法在桩体内埋设测斜管。

对于已施工完毕部位的测斜管埋设，采用工程钻机在桩后土体钻孔埋设的方法。

安装测斜管时，首先用钻机在测点处的地面上钻孔，当钻头钻到预定位置后，将测斜管放到设计深度后，用膨胀粘土球回填，回填速度不要太快，以免堵塞后填料下不去。

回填好后盖上顶盖，并加装保护钢管，如下图5-1所示。

5.2围护结构顶部水平位移监测

5.2.1基准点及监测点布设

基准点设立于距基坑100m之外的稳定区域，一共布设3个基准点。

鉴于基准点是位移监测的起算点，因此要保持基准点之间的图形结构，以保证足够的精度。

工作基点设于基坑附近相对稳定的位置，以点位稳固、方便由基准点向工作基点引测并便于使用其测量各监测点为原则，根据现场实际情况选定。

在基坑周边的中部、阳角处及有代表性的部位布设监测点，20米左右布设一个，共布设25个点（JC1-JC25）。

详见附图2（围护墙顶沉降、水平位移监测布点示意图）。

根据基坑周边环境情况，水平位移基准点及监测点组成附合、闭合导线或导线网。

5.2.2监测点埋置

用电锤在支护结构设计位置钻孔，埋设测量标志，或打入带有十字刻划的钢筋。

5.2.3监测仪器

水平位移监测使用瑞士LeicaTS30全站仪及配套棱镜。

5.2.4监测方法

监测采用独立的平面和高程系统，按照两个层次布设观测网，即由控制点组成控制网（路线）、由监测点及所联测的控制点组成扩展网。

按照建筑变形测量二级精度要求施测。

各项限差符合下表要求：

表5-1水平位移监测控制网的主要技术要求

等级

导线最弱点点位中误差（mm）

导线长度（m）

平均边长（m）

测边中误差（mm）

测角中误差（〞）

导线全长相对闭合差

二级

±4.2

1000

200

±2.0

±2.0

1：

45000

测量所用全站仪定期在有资质的计量检定单位进行检定。

作业开始时先对控制点进行观测，作业过程中定期对控制点观测，检验其稳定性。

对监测点监测时，在控制点上设置全站仪，测定监测点在独立坐标系统中的坐标值。

在基坑开挖的整个过程中采用相同的观测路线，并固定观测人员和仪器，选择最佳观测时段在基本相同的环境和条件下观测（如遇特殊情况除外）。

每次观测结束后，核对和复查观测结果，验算各项限差，确认全部符合规定要求后，对观测数据进行平差计算。

计算得出本次观测坐标值减去上次观测坐标值，求出各观测点的水平位移和方向。

5.3围护结构顶部竖向监测

5.3.1基准点及监测点布设

在基坑周围100米以外的稳定区域布设3个沉降基准点。

围护结构顶部沉降监测点与其水平位移监测点共用。

5.3.2监测点埋置

用电锤在支护结构设计位置钻孔，埋设测量标志，或打入带有十字刻划的钢筋。

每隔20m左右布设一个监测点，共布设25个监测点，布设位置与围护墙顶部水平位移位置相同。

5.3.3监测仪器

美国TrimbleDINI03水准仪及配套铟钢尺

5.3.4监测方法

测量采用独立高程系统,以基准点BM1为起算点，严格按照二级水准测量要求采用环形闭合路线进行观测，支线点作单程双测站观测。

各项限差符合下表要求：

表5-2垂直沉降监测的主要技术要求

等级

基辅分划读数之差（mm）

基辅分划所测高差之差（mm）

环线路线闭合差（mm）

单程双测站所测高差较差（mm）

视线长度（m）

前后视距差（m）

前后视距累积差（m）

视线高度（m）

二级

0.5

0.7

≤1.0

≤0.7

≤50

≤2.0

≤3.0

≥0.2

注：

n为测站数

测量所用水准仪及水准尺定期在国家授权计量检定站进行检定。

作业中应经常对水准仪i角进行检查，当发现观测成果出现异常并认为与仪器有关时，及时进行检验与校正。

工作基点和竖向位移监测点的首次（即零周期）观测按往返观测，从第二次观测开始按单程观测，支线点按双测站观测。

作业过程中采用相同的观测路线，并固定观测人员和仪器，选择最佳观测时段在基本相同的环境和条件下观测（如遇特殊情况除外）。

观测过程中定期对三个基准点进行观测，检验其稳定性。

每次观测结束后，核对和复查观测结果，验算各项限差，确认全部符合规定要求后，对观测数据进行平差计算。

计算得出本次观测高程值减去上次观测高程值，得出观测点在这一时段的变形量。

5.4立柱沉降监测

5.4.1监测点布设

该监测项目的基准点与围护结构顶部沉降监测基准点共用。

在该基坑受力有代表性的立柱上布设监测点，一共5个（LZ1-LZ5），详见附图3（立柱沉降监测布点示意图）。

5.4.2监测方法

一般在立柱桩顶部有混凝土支撑梁，在第一层支撑梁上对应其立柱桩部位布设点位，按支撑梁的施工布局情况布设，这样能够满足立柱桩垂直沉降监测，还可反映出支撑梁的变形情况。

垂直沉降监测方法使用高精度水准仪监测，方法与桩（墙）顶沉降观测方法相同。

5.4.3数据处理

每次测量后编制各测点沉降监测报表，并结合工况绘制沉降时程曲线，必要时对沉降变化量大而快的测点绘制沉降速率曲线。

5.5支撑轴力监测

5.5.1测点布设

监测截面选择在支持结构两支点间约1/3部位处，一共布设10个截面（ZL1-ZL10），详见附图1（测斜、支撑轴力监测布点示意图）。

5.5.2应力计安装方法

对于混凝土板撑，监测采用钢筋计。

埋设方法为，在要监测的板撑断面处预埋4个钢筋计，4个钢筋计在断面上均匀布置。

埋设钢筋计时，将钢筋计与板撑纵向主筋对接。

在混凝土支撑梁钢筋绑扎好后，按以上要求分别将测力计焊在支撑梁的轴线主筋上，使之均匀受力。

根据梁受力截面大小，通过计算得到支撑端部的受力。

测力计安装时，要对测力计的引出电缆做好保护工作。

图5-2钢筋计埋设示意图

5.5.3数据处理

每次量测编制各测点轴力监测报表，并结合工况绘制轴力时程曲线，必要时对轴力变化量大而快的测点绘制轴力变化速率曲线。

5.6地连墙钢筋内力监测

5.6.1测点布设

地下连续墙的竖向钢筋应力监测可直接反映开挖过程中地下连续墙的受力情况，根据基坑设计方提供的资料，在靠近天津医院T型楼附近地连墙受力最为敏感，因此，在该处设置2组观测点，每组2个断面，每个断面共布置内外侧测试元件各1个，即每组测点包括4个，共计8个钢筋应力计。

点位位置参见附图4（地连墙钢筋内力监测布点示意图）。

5.6.2应力计安装方法

在安装时应根据下件的埋深选择适当的电缆长度，将钢筋计并置在待测钢筋旁并用铁丝固定。

将电缆线捆绑在钢筋上并引出至围护桩（墙）顶外部不会被混凝土掩埋的地方并加装保护套管，防止破坏，钢筋应力计的埋设深度见附图8（地连墙监测器件埋设剖面图）。

5.6.3数据处理

每次量测编制各测点轴力监测报表，并结合工况绘制轴力时程曲线，必要时对轴力变化量大而快的测点绘制轴力变化速率曲线。

5.7地下水位监测

5.7.1水位孔布设

水位观测井设于基坑体外2-3m处，均匀布设在基坑外的周边，共布设18个水位观测井（SW1-SW18），详见附图5（地下水位监测布点示意图）。

观测用水位计进行测量，了解基坑内外水位变化情况。

由于基坑开始土方施工后，坑内水位观测没有意义，所以只对坑外水位进行监测。

5.7.2量测方法

将水位计的探头沿水位管下放，当碰到水时，上部的接收仪发出锋鸣声，通过信号线的刻度读数，直接测得地下水位距管口的距离，读数精度±1mm，管口高程用精密水准仪定期与基准水准点联测。

5.7.3数据处理

编制每次测试的地下水位高程本次和累计变化量成果表，绘制地下水位变化量曲线图。

5.8坑底隆起监测

5.8.1测点布设

监测点按纵向和横向剖面布置，共5个监测点（LQ1-LQ5），详见附图6（坑底隆起监测布点示意图）。

监测点的埋设：

在基坑内埋设观测孔，采用直径50mm的PE管，前期钻孔埋设，钻孔深度比基坑槽底深1米左右，底部埋设磁环。

由施工单位钻孔施工，监测单位协助埋设。

5.8.2监测方法

首先测出管顶的高程，再使用分层沉降仪观测深度，计算出基坑底部土体的垂直变形情况。

可施工独立的立柱桩，立柱桩横截面从下到上由粗逐渐变细，与一层支撑等高，靠近支撑便于施测，监测方法与立柱桩同。

5.8.3数据处理

编制每次测试的坑底隆起本次和累计变化成果表，绘制坑底隆起变化曲线图。

5.9周边建筑物变形监测

5.9.1监测点布设

该监测项目包括周边建筑物的沉降监测、倾斜监测，监测点选在四角及外墙受力特征处，共布设87个监测点，详见附图7（周围环境监测布点示意图）。

5.9.2监测方法

周边建筑物沉降监测和倾斜监测的基准点与围护桩（墙）顶沉降的基准点共用，沉降观测方法与围护桩（墙）顶沉降的观测方法相同，建筑物的倾斜由基础的差异沉降推算出。

5.9.3数据处理

每次测量编制各测点沉降监测报表，并结合工况绘制沉降时程曲线，必要时对沉降变化量大而快的测点绘制沉降速率曲线；计算每次量测的建筑物倾斜斜率，并根据工况绘制倾斜斜率变化曲线，观察其发展趋势。

5.10周边地下管线变形监测

5.10.1监测点布设

本工程共布设管线沉降测点17个，具体布设位置见附图7（周围环境监测布点示意图）。

地下管线沉降观测的基准点和观测基点与桩（墙）顶沉降观测的基准点和观测基点共用。

管顶沉降点的埋设方法：

成孔直径Φ200mm，成孔深度严格控制在管线顶上方1.0m处，然后用洛阳铲进行人工掏土。

当见管线顶部时，下放直径Φ100mm的PVC管，在PVC管内下放直径为Φ40mm的钢管。

然后在钢管与管线顶接触的部位灌注速凝混凝土，将钢管与管线顶部固结成一体，最后将高出路面的钢管截去。

PVC管和钻孔孔壁之间用细中砂回填，钢管和PVC管壁之间无需回填。

在孔口四周用砖砌成保护井，顶部为保护井圈和井盖。

若人工挖孔埋设沉降管进行回填作业，回填材料为级配沙石。

回填要分层回填、分层振捣、连续作业。

必要时用铁管、竹竿、钢筋钎人工辅助插捣，以补充机械振捣不足。

回填距离地面1米时，开始浇注混凝土至路面，浇注要密实，防止路面塌陷，雨水渗漏，并在地面钢管处做保护井。

5.10.2监测方法

地下管线沉降的观测方法与桩（墙）顶沉降的观测方法相同。

5.10.3数据处理

每次测量编制地下管线各测点沉降监测报表，并结合工况绘制沉降时程曲线，必要时对沉降变化量大而快的测点绘制沉降速率曲线。

5.11其他巡检项目

1、渗漏水、流沙监测及其它规范规定的日常巡检项目：

（1）支护结构成型质量；

（2）冠梁、支撑、围檩有无裂缝出现；

（3）支撑、立柱有无较大变形；

（4）止水帷幕有无开裂、渗漏；

（5）墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移；

2、施工工况：

（1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；

（2）基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致，有无超长、超深开挖；

（3）场地地表水、地下水排放状况是否正常，基坑降水、回灌设施是否运转正常；

（4）基坑周围地面堆载情况，有无超堆荷载；

（5）渗漏水、流沙监测。

3、基坑周边环境：

（1）地下管道有无破损、泄露情况；

（2）周边建（构）筑物有无裂缝出现；

（3）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；

（4）邻近基坑及建（构）筑物的施工情况。

4、监测设施：

（1）基准点、测点完好状况；

（2）有无影响观测工作的障碍物；

（3）监测元件的完好及保护情况。

6工程量统计、监测频率及控制标准

6.1工程量统计及监测频率

表6-1监测频率一览表

施工阶段

量测频率（次）

监测项目

降水期

1次/3天

水位监测

土方开挖期

地下一层

1次/天

全部项目

地下二层

1次/天

全部项目

地下结构施工

地下二层

底板施工期间1次/1天；其它时间段1次/3天；

全部项目

地下一层

1次/3天

全部项目

备注

拆撑期间

1次/天

全部项目

注：

（1）预计本基坑开挖至设计标高需3个月，底板施工至±0.00需3个月，按上表预计总监测次数为140次左右；

（2）监测期间如遇异常情况，应适当增加监测频率。

（3）当施工中途停工，视情况适当调整监测频率。

6.2监测控制标准

表6-2各项目的监测控制标准

监测项目

监测警戒值

监测控制值

累计值

变化速率

累计值

变化速率

围护墙深层水平位移

±40mm

2mm/d

±50mm

3mm/d

围护墙顶部水平位移

±32mm

3mm/d

±40mm

4mm/d

围护墙顶部沉降

±24mm

2mm/d

±30mm

3mm/d