海八路隧道北侧地下车库二期工程基坑监测项目监测方案.docx
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海八路隧道北侧地下车库二期工程基坑监测项目监测方案
海八路隧道北侧地下车库二期工程
基坑监测项目—监测方案
广东省地质建设工程勘察院
二零一四年二月
海八路隧道北侧地下车库二期工程
基坑监测项目--监测方案
方案编写：
方案审核：
广东省地质建设工程勘察院
二零一四年二月
第一章工程概况
1.1项目概况
海八路隧道北侧地下车库二期工程，位于佛山市南海区金融B区，海八路以北联河路与宝翠北路之间，紧靠已运营的海八路一期北车库。
车库东西方向长度约256m，宽度约68m，共计两层，总高度约10m。
基坑最大开挖深度约为11.35m，基坑北侧、东侧、西侧分级放坡开挖，采用水泥土搅拌桩作为止水帷幕。
放坡段以主体结构地下室外墙退界2000mm作为开挖放坡内边线，坡度约为1：
2.7，坡面采用150mm厚喷射混凝土面层，基坑开挖设两级放坡，由地下室外墙退界34.64m作为放坡外边线。
本基坑北侧、西侧按三级基坑，东侧按二级基坑，南侧海八路现状车库一期按一级基坑监测。
1.2地质条件
拟建场区位于海八路以北联河路与宝翠北路之间，紧靠已运营的海八路一期北车库。
地貌形态属珠江三角洲冲积平原，建设场地现状地形比较平整，详见本工程地质勘察报告及设计文件。
1.3周边环境状况
基坑南侧采用已建成的一期车库外墙作为围护结构。
基坑北侧较为空旷，距基坑边缘约8m有临时板房。
基坑西侧和东侧设有施工临时便道出入口，其中东侧周边有给水管、雨污水管等地下管线，距基坑边缘最近距离为10m。
第二章监测方案编制依据与原则
2.1监测技术方案编制依据
编制本监测技术方案的依据如下：
（1）《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009;国家标准
（2）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
（3）《建筑基坑支护工程技术规程》（广东省标准）（DBJ/T15-20-97）
（4）《建筑变形测量规范》JGJ8-2007国家行业规程
（5）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）国家标准
（6）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；国家标准
（7）《工程测量规范》GB50026-2007；国家标准
（8）《精密工程测量规范》GB/T15314-94；国家标准
（9）甲方提供的相关图纸及资料。
2.2监测技术方案编制的原则
编制本监测工作方案依据如下原则：
1、系统性原则
（1）按招标文件要求，对基坑进行全方位、立体、实时监测，确保所测数据的准确、及时；
（2）在施工过程中进行连续监测，确保数据的连续性、完整性、系统性；
2、可靠性原则
（1）采用比较完善的监测手段和方法；
（2）监测中所使用的监测仪器、元件均应事先进行检定，并在有效期内使用；
（3）监测点应采取有效的保护措施。
3、与设计相结合原则
（1）对设计使用的关键参数进行监测，以便达到进一步优化设计的目的；
（2）对评审中有争议的工艺、原理所涉及的部位进行监测，通过监测数据的反演分析和计算对其进行校核；
（3）依据设计规范计算边坡顶、周边地表、周边管线、周边环境等的报警值。
4、突出重点、兼顾全局的原则
（1）对结构体敏感区域，以及一期区域增加监测项目和测点，进行重点监测；
（2）对岩土工程勘察报告中描述的岩土层变化起伏较大的位置，或施工中发现异常的部位进行重点监测；
（3）除重点监控部位增设测点外，其它区域以点带面为原则，均匀布设监测点。
5、与施工相结合原则
（1）根据实际施工工艺流程，确定测试方法、监测元件的种类、监测点的保护措施；
（2）结合施工工艺调整监测点的布设位置及监测手段，尽量减少对施工的干扰和质量的影响；
（3）根据施工工况、安全性态与进度情况，合理调整测试时间和测试频率。
6、经济合理性原则
（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、有效的测试方法；
（2）在确保质量的基础上，择优选择成本较低的国产或进口监测元件和仪器设备；
（3）在确保全面、安全的前提下，充分利用监测点之间的相关性，减少测点数量，提高工作效率，降低监测成本；
（4）坚持“因地制宜，技术可靠，经济合理”的原则。
第三章监测范围及测点的布设
3.1监测范围及内容
根据本工程监测技术要求和现场施工具体情况，本监测方案工程按以下要求进行：
1、以该工程施工区域周围3倍基坑开挖深度范围内地下管线、周边地表和基坑围护结构本身作为本工程监测及保护的对象；
2、基坑周边3倍开挖深度范围内的土体地面沉降比较明显地反映出基坑围护结构的变形情况和周边环境受基坑影响变形趋势，故环基坑周围要布设若干组地表沉降监测点；
3、设置的监测内容和监测点必须满足本工程设计和符合有关规范规程的要求，并能全面反映本工程施工过程中周围环境和基坑围护体系的变化情况；
4、监测过程中，采用的监测方法、监测仪器及监测频率符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求；
5、监测数据的整理和提交满足现场施工及建设单位的要求；
6、对施工方监测的工作进行监督与管理，保证施工监测数据能如实反映变形情况。
为保证市政管网的安全运营，保证周边建筑物的安全，减小其受施工的影响，保证施工的顺利进行，施工中将加强进行周边管线及建筑物监测，以便有关部门及时汇总分析监测数据，进行预测，指导各项施工措施及保护措施的实施，有效地实现信息化施工。
工程以基坑围护施工和开挖施工为监测工作的重点阶段，应根据施工工况，适当加密监测频率。
根据相关规范及设计的要求，本次监测设置如下内容：
（一）基坑围护结构体系监测及周边环境监测
1、水泥搅拌桩（内部）水平位移监测（测斜）
2、边坡顶竖向位移水平位移、监测
3、基坑外地下水位监测
4、基坑周围地表沉降监测
5、周围地下管线变形
6、周围建筑物竖向位移（水平位移）监测
3.2监测方法、数据处理及测点的埋设
3.2.1监测控制网的布设
监测控制网主要用于边坡顶的位移、基坑周边地表沉降、地下水位、水泥搅拌桩（内部）水平位移监测（测斜）、周围地下管线变形、周围建筑物竖向位移（水平位移）监测等方面的监测。
监测控制网分两部分：
1、平面控制网：
用于各水平位移监测项目平面控制基准；
2、水准控制网：
用于各垂直位移监测项目（即沉降监测）的高程控制基准。
平面控制点计划布设6个，编号为P1～P6，控制区域为整个监测区，为使测距、测角误差在横、纵坐标上均匀分布，网形为闭合导线网，引测外方向为施工用平面控制网。
点位设在稳定、安全的地方，有条件可采用固定观测墩；通常在地面埋设钢钉点，顶上刻划“+”字。
水准控制点计划布设3个，编号为BM1～BM3。
建立闭合环与施工高程控制点，每个月联测一次。
控制点具体布设情况将在进场后根据现场条件进行布设。
控制点采用钻机钻孔的方式进行埋设，埋设方法如下：
①用工程地质钻机，开挖直径约80mm，深度至基岩的孔洞；
②在孔洞内置入大于Φ18mm的钢筋（需放置在钻孔正中间）；
④灌注C20以上的混凝土并震动密实，混凝土顶面距地表距离保持在5cm左右；
⑤将钢筋顶部磨成球面型，中镶嵌直径1mm铜芯，露出混凝土面约1~2cm；
⑥养护15天以上。
埋设形式如图3-1。
图3-1基准控制点埋设形式
图3-2基准控制点实景图
3.2.2基坑边坡顶水平位移监测
由于基坑开挖期间要进行大量土方卸载，造成坑内外水土压力平衡体系被打破，基坑将在水土压力作用下产生位移，所以基坑边坡顶水平位移监测是对基坑的安全保护是必不可少的监测内容。
1、观测方法及技术要求
基坑水平位移控制点观测采用导线测量方法，监测点采用极坐标法和小角法观测，使用索佳SET1X全站仪进行观测。
控制网及监测点观测均按《工程测量规范》GB50026-2007二等水平位移监测网技术要求观测，其主要技术要求见表3-1
表3-1观测主要技术指标及要求
根据施工场地的条件，我单位认为基准点观测采用导线法比较容易操作，使用高精度的测量仪器，按相应技术规程作业，容易达到监测精度要求。
将所布设的边坡顶水平位移观测基准点组成闭合导线或附合导线（网）形式。
导线测量采用索佳NET1全站仪，测角精度±1.0”，测距精度1mm+2ppm×D。
可按下式估算导线相邻点的相对点位中误差：
按导线平均边长60米，测角中误差1.41”，测距6测回，测距中误差为0.4毫米，于是得到观测基准点相邻点的相对点位中误差Mij为0.33毫米。
监测点水平位移观测根据现场条件，一般采用极坐标法。
在选定的水平位移监测控制点上安置全站仪，精确整平对中，后视其它水平位移监测控制点，测定监测点与监测基准点之间的角度、距离，计算各监测点坐标，将位移矢量投影至垂直于基坑的方向，根据各期与初始值比较，计算出监测点向基坑内侧的变形量。
3、测点的埋设及布置
测点按监测设计图纸布点位置在基坑四周边坡上设置，布置的原则为：
①测点应尽量布设在边坡顶部，中部，底部等较为固定的地方，以设置方便，不易损坏，且能真实反映基坑的侧向变形为原则。
②测点沿基坑四周每20m布置1点；拟布设S1~S56共56个边坡位移点，具体点位可见监测点位平面图。
3.2.3边坡顶沉降监测
观测方法及技术要求：
沉降监测采用几何水准测量方法，使用索佳SDL1X电子水准仪进行观测，采用电子水准仪自带记录程序，记录外业观测数据文件。
基准网观测按《工程测量规范》GB50026-2007二等垂直位移监测网技术要求观测，其主要技术要求见表3-2。
监测点按《工程测量规范》GB50026-2007二等垂直位移监测网技术要求观测，主要技术指标及要求见表3-2。
观测采用闭合水准路线时可以只观测单程，采用附合水准路线形式必须进行往返观测，取两次观测高差中数进行平差。
观测顺序：
往测：
后、前、前、后，返测：
前、后、后、前。
根据使用仪器索佳SDL1X电子水准仪的精度是每公里偶然中误差为0.3mm，同时考虑本工程监测点是按照二等垂直位移监测精度进行观测，其视线长度≤50m，一般附合路线线路长约1km左右，则在该路线上的测站数为：
可以看出，采用该仪器按本观测方案可以达到垂直变形监测要求。
2、数据分析与处理
观测记录采用电子水准仪自带记录程序进行，观测完成后形成原始电子观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，检查合格后使用专用水准网平差软件进行严密平差，得出各点高程值。
平差计算要求如下：
①应使用稳定的基准点为起算，并检核独立闭合差及与2个以上的基准点相互附合差满足精度要求条件，确保起算数据的准确；②使用测量控制网平差软件，平差前应检核观测数据，观测数据准确可靠，检核合格后按严密平差的方法进行计算；③平差后数据取位应精确到0.01mm。
通过变形观测点各期高程值计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累计沉降量等数据。
3、测点的埋设及布置
边坡顶沉降监测点布置原则同边坡顶水平位移监测埋设原则，测点与边坡顶水平位移测点共用同一测点。
3.2.4水泥搅拌桩水平位移（测斜）监测
1、观测方法及技术要求
监测仪器采用CX－3C型测斜仪以及配套PVC测斜管，监测精度可达到±0.01mm/500mm，探头抗震性达到50000g。
仪器图见图3-3
图3-3CX-3C型测斜仪
观测方法如下：
（1）用模拟测头检查测斜管导槽；
（2）使测斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据，记录测点深度和读数。
测读完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽内，以上述方法再测一次，深点深度同第一次相同。
（3）每一深度的正反两读数的绝对值宜相同，当读数有异常时应及时补测。
观测及数据采集技术要求如下：
（a）初始值测定
测斜管应在测试前5天装设完毕，在3～5天内用测斜仪对同一测斜管作3次重复测量，判明处于稳定状态后，以3次测量的算术平均值作为侧向位移计算的基准值。
（b）观测技术要求
测斜探头放入测斜管底应等候5分钟，以便探头适应管内水温，观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性，以防探头数据传输部分进水。
测斜观测时每0.5m标记一定要卡在相同位置，每次读数一定要等候电压值稳定才能读数，确保读数准确性。
2、数据处理及分析
首先，必须设定好基准点，深层水平位移、水泥搅拌桩水平位移观测的基准点一般设在测斜管的底部。
当被测桩体产生变形时，测斜管轴线产生挠度，用测斜仪确定测斜管轴线各段的倾角，便可计算出桩体的水平位移。
设基准点为O点，坐标为（X0，Y0），于是测斜管轴线各测点的平面坐标由下列两式确定：
为消除量测装置零漂移引起的误差，每一测段两个方向的倾角都应进行正、反两次量测。
由上式可计算出测斜管轴线各测点水平位置，比较不同测次各测点水平坐标，便可知道桩体的水平位移量。
图3-4测斜仪量测原理图
3、测点埋设与布置
测斜管在基坑开挖1周前埋设，埋设时要符合下列要求：
（1）埋设前检查测斜管质量，测斜管连接时保证上、下管段的导槽相互对准顺畅，接头处密封处理，并注意保证管口的封盖；
（2）测斜管长度与搅拌桩深度一致或不小于所监测土层的深度；当以下部管端作为位移基准点时，保证测斜管进入稳定土层2～3m；测斜管与钻孔之间孔隙应填充密实；（3）埋设时测斜管保持竖直无扭转，其中一组导槽方向应与所需测量的方向一致。
本次监测测斜管埋设方式主要有钻孔埋设。
绑扎埋设通过直接绑扎或设置抱箍等将测斜管固定在搅拌桩内，入槽孔后，浇注水下混凝土。
为了抵抗地下水的浮力和液态混凝土的冲力作用，测斜管的绑扎和固定必须十分牢固，否则很容易测斜管上浮。
拟布设CX1~CX5共5个测斜监测点，具体点位可见监测点位平面图。
图3-5测斜管绑扎埋设示意图
3.2.8地下水位监测
基坑施工前有时需要人工降低地下水位，在天然水面和人工水面之间，排水会引起土体的孔隙水压力消散，有效应力增加，从而造成土体压缩，产生沉降；同时，人工水面以下，土层有效应力也会因水位变化而增加，引起土体沉降，这将引起周围一定范围内的地面下沉，甚至造成邻域内建筑物或构筑物的破坏。
因此，地下水位变化是基坑施工过程中必须严密监测的一个关键性参数。
1、监测方法及技术要求
地下水位观测设备采用SWJ-20型钢尺水位计，观测精度为5mm，其工作原理如下图所示为：
水为导体，当测头接触到地下水时，报警器发出报警信号，此时读取与测头连接的标尺刻度，此读数为水位与固定测定的垂直距离，再通过固定测点的标高及与地面的相对位置换算成从地面算起的水位埋深及水位标高。
图3-8电测水位仪工作原理图及实物图
根据管顶高程、管顶与地面的高差，即可计算地下水位的高程和埋深。
观测时对每个测孔连续进行独立3次观测，成果取均值。
2、数据处理及分析
每次观测结束后，将观测数据和地面观测的孔口高程输入计算机进行统计整理，计算地下水位。
水位观测成果报告中将包括以下内容：
（1）绘制地下水位与时程的关系曲线；
（2）提供观测点的位置、编号及观测时间等相关数据。
3、测点的埋设与布置
测点按监测设计图纸布点位置在基坑四周边坡上设置，布置的原则为，地下水位监测孔主要布设在水位埋深较小、水位变化较大、地质条件相对复杂、沉降较大等部位。
拟布设SW1~SW19共19个水位监测点。
观测孔的孔径为130mm，内下井管，井管和孔壁之间的环状空间用砾料及粘土充填。
用特制井盖保护孔口，井盖不突出地面。
水位监测孔埋设按照沉砂管、过滤器、井管的位置顺序，采用钢丝绳直接提调法依次下入，通过端部的导中期使井管居中。
井管下完后，采用静水填砾法填置砾料至设计高度，然后按要求用粘土球或粘土封填至孔口下料同时拔起套管成孔。
地下水位监测孔井身结构如图3-9。
图3-9水位管安装示意图
3.2.9周边建筑物竖向位移（水平位移）监测
本项内容与基坑边坡顶沉降监测相似。
测点按监测设计图纸布点位置在一期地下车库外墙上，布置的原则为，对基坑边缘1~3倍开挖深度范围内的建筑物布设监测点，本工程基坑南侧为已投入运营的一期海八路北车库，在外墙顶每隔20m左右布设变形监测点，用于建筑物竖向位移和水平位移的监测。
拟布设JZ1~JZ19共19个建筑物变形监测点，具体点位可见监测点位平面图。
·3.2.11地下管线变形监测
本项内容与边坡顶变形监测相似。
周围地下管线主要包括给水管、排水管（污水和雨水）等。
布置监测点前要查清管线年份、类型、材料、尺寸及现状等情况。
监测点应布置在管线的节点、转角点和变形曲率较大的部位，监测点平面间距不宜大于25m，并延伸至基坑以外20m。
拟布设GX1~GX6共6个管线监测点,具体点位可见监测点位平面图。
·3.2.11基坑周围地表沉降监测
本项内容与边坡顶沉降监测相似。
为了监控基坑施工对周围环境的影响范围，应在基坑周边地面布置地表沉降监测剖面，每个断面从边坡顶（作为第一个监测点）算起，按2～5m间距设置沉降监测点。
布设方法和工艺和边坡顶沉降点一致。
拟布设DB1~DB48共48个地表沉降监测点，具体点位可见监测点位平面图。
第四章监测技术要求
4.1技术要求
1、本工程应加强信息化施工，施工期间应根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法，对施工全过程进行动态控制。
2、监测仪器的选型，要考虑最大可能需要的量程并根据基坑工程只在地下施工期内使用的性质选用满足安全监测要求、合适的仪器。
3、仪器安装埋设前要进行检验和标定，绘制监测点安装埋设详图，并按照方案和埋设要求做好埋设准备。
4、仪器埋设时，核定传感器的位置是否正确，埋设的准备是否符合技术要求，按监测的位置和方向埋设传感器。
5、所有监测点安装埋设完成后，应加强对现场测点保护，以防监测点被破坏。
6、监测数据必须做到及时、准确和完整，发现异常现象，加强监测。
7、监测数据如达到或超过报警值应及时通报有关各方，以期尽快采取有效措施保证本工程顺利进展。
8、对原始数据要进行分析，去伪存真后方可进行计算，并绘制观测读数与时间、深度及开挖过程曲线，按施工阶段提出简报。
监测工作贯穿基坑工程始终，待全部资料备齐后，应提供完成监测数据、监测时程曲线图及监测报告予围护设计单位及相关各方。
4.2监测精度
在监测工作中，监测精度应满足以下要求：
序号
监测项目
极限值
一级基坑
警戒建议值
二级基坑
警戒建议值
三级基坑
警戒建议值
1
边坡顶沉降
——
速率3mm/d
30mm
速率5mm/d
50mm
速率8mm/d
70mm
2
边坡顶水平位移
——
速率3mm/d
30mm
速率5mm/d
50mm
速率8mm/d
70mm
3
搅拌桩深层水平位移
——
速率3mm/d
30mm
速率5mm/d
50mm
速率7mm/d
70mm
4
坑外水位
1000mm
——
下降750mm
下降750mm
5
周围地表沉降
——
3mm/d
30mm
6mm/d
50mm
8mm/d
70mm
6
建筑物变形监测
——
速率2mm/d
20mm
——
——
7
周边地下管线变形
刚性
管道
压力
——
2mm/d
25mm
2mm/d
25mm
3mm/d
35mm
非压
力
——
4mm/d
35mm
4mm/d
35mm
5mm/d
45mm
柔性管线
——
3mm/d
35mm
4mm/d
35mm
5mm/d
45mm
注：
1、其它未及部分应按《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）的数值执行，或由有关各方（设计、监理、施工、监测）共同研究后决定。
2、监测项目预警值可取控制值的70%～80%，周围环境复杂时可取较小值，反之取较大值。
3、监控单位进场后应根据现场、基坑、地质和排水情况具体调整监测位置，基坑边堆载应严格按设计文件执行。
4.3监测频率
各项监测工作的监测频率见下表，
监测频率表
基坑
类别
施工进程
基坑设计开挖深度
≤5m
5～10m
10～12m
≤5
1次/d
1次/2d
1次/2d
开挖深度（m）
5～10
/
1次/d
1次/d
＞10
/
/
2次/d
一级
≤7
1次/d
1次/d
2次/d
底板浇筑后时
7～14
1次/3d
1次/2d
1次/d
间（d）
14～28
1次/5d
1次/3d
1次/2d
＞28
1次/7d
1次/5d
1次/3d
开挖深度（m）
≤5
1次/2d
1次/2d
/
5～10
/
1次/1d
/
二级
底板浇筑后时间（d）
≤7
1次/2d
1次/2d
/
7～14
1次/3d
1次/3d
/
14～28
1次/7d
1次/5d
/
＞28
1次/10d
1次/10d
/
说明1、现场监测应采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行；
2、监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整；
3、监测数据有连续大变形或者突变时，监测频率加密到每天2～3次；
4、各监测项目的开展、监测范围的扩展，随基坑施工进度不断推进与调整；
5、当基坑安全等级为三级时，监测频率可视具体情况要求降低。
4.4安全监测报警
当出现下列情况之一时，必须立即进行危险报警，并应对支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施：
1）监测数据达到监测最大值的累计值。
2）支护结构或周边土体的位移突然明显增大或场地出现流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等。
3）支护结构的支撑体系出现过大变形、压屈、断裂的迹象。
4）周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。
5）周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄漏等。
6）根据当地工程经验判断，出现其他必须进行危险报警的情况。
4.5监测工期
第五章监测仪器设备及元器件
根据本工程的特点以及国内外施工安全监测的最新发展情况，本次监测项目所采用的仪器设备和监测系统的选型应考虑技术先进性、可靠性和长期稳定性。
本次项目我方决定主要采用进口高精度监测设备及传感器，具体有以下几方面的特点：
（1）安全监测系统以提高管理水平、及时掌握地下工程施工的工作性态、并对其工作性态进行综合分析的总体要求为目标。
（2）监测仪器和监测系统的性能要求应是低故障率、高可靠性，建成后的系统应当是实用的、能够长期稳定运行的系统。
（3）因工程采用的监测仪器和采集单元属于计量仪器范畴，国家实行计量制造生产许可证制度，要求有国家技术质量监督局颁发的计量产品生产许可证。
本次拟投入的监测仪器设备：
序号
仪器、设备名称
数量
规格型号
主要性能指标
备注
1
精密电子水准仪
1
日本索佳SDL1X
0.2mm/km
自有
2
全站仪
1
日本索佳SET1X
1mm+1ppm
自有
3
测斜仪
1
武汉基深CX-3C
分辨率：
0.02mm/500mm
自有
4
水位计钢卷尺
1
国产
量程：
50m；分辨率：
1mm
自有
升级会员 