南翔污水处理厂项目监测方案1.docx
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南翔污水处理厂项目监测方案1
南翔污水处理厂项目基坑施工
环境及围护体变形
监
测
方
案
上海第一海洋地质工程有限公司
二○一五年八月
南翔污水处理厂项目基坑施工环境
及围护体变形监测方案
项目编号
：
C12-J-
编写
：
叶奕章
方案编号
C12-J-
审核
：
批准
：
上海第一海洋地质工程有限公司
2015年8月
目录
第一节工程概况
第二节周边环境
第三节监测方案的编制依据
第四节监测目的及意义
第五节监测内容
第六节监测点布设
第七节监测方法
第八节监测频率
第九节监测报警
第十节测量仪器及监测报表精度
第十一节资料整理、提交及流
第十二节人员编制
第十三节应急措施
南翔污水处理厂项目基坑施工环境及围护体
变形监测方案
第一节、工程概况：
1工程概况及周围环境
1.1一般概况
（1）项目名称：
嘉定南翔污水处理厂一期工程
（2）项目位置：
嘉定南翔，科盛路以东、顺丰路以北、吾尚浜以西、沪翔高速公路以南
（3）建设单位：
嘉定南翔污水处理厂
（4）设计单位：
上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司
（5）勘察单位：
上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司
1.2结构概况
1.2.1地下箱体
（1）地下设置：
地下两层；
（2）基础型式：
桩筏基础，底板下设抗拔PHC管桩；
（3）基坑规模：
基坑面积约为29600m2，周长约700m；
（4）基坑挖深：
场地平均标高按整平后+4.000m考虑，本设计中标高均为绝对标高。
地下箱体：
各分区面积及挖深如下表1所示。
地下箱体基坑开挖深度一览表表1
区域
板顶标高
（m）
板厚
（m）
垫层厚度
（m）
底板垫层底标高
（m）
分区面积
（m2）
基坑挖深
（m）
应急池
-4.500
0.70
0.10
-5.300
3873
9.3
生反池
-9.900
1.00
0.10
-11.000
11720
15.0
污泥处理区
-5.500
0.70
0.10
-6.300
2746
10.3
加氯消毒池
/转盘滤池/过道
-5.500
0.50
0.10
-6.100
2859
10.1
综合泵房
-5.700
0.80
0.10
-6.600
763
10.6
再生水处理
-6.150
0.80
0.10
-7.050
495
11.05
高效沉淀池
-7.700
0.80
0.10
-8.600
1913
12.6
二沉池
-7.000
0.80
0.10
-7.900
5888
11.9
外接坡道
-0.800
0.70
0.10
-1.600
1080
5.6
注：
1.地下箱体局部区域落深为1.82m~2.0m；
1.2.2东西两侧坡道
（1）地下设置：
地下一层；
（2）基础型式：
桩筏基础，底板下设抗拔PHC管桩；
（3）基坑规模：
西侧坡道基坑面积2062m2，周长约477m；
东侧坡道基坑面积2995m2，周长约691m；
（4）基坑挖深：
场地平均标高按整平后+4.000m考虑，基坑挖深5.5m。
图1地下箱体及坡道基坑挖深分区图
1.2.3尾水管
（1）地下设置：
尾水管为两根∅1200钢管，埋于路下，设有2座闸门井；
（2）基础型式：
天然地基；
（3）基坑规模：
管长980m，基坑沿管道布置，开挖宽度按3.6m计；
（4）基坑挖深：
尾水管沿科盛路排放，自基坑南侧顺丰路至北侧蕴藻浜。
尾水管沿途地势平坦，地面平均标高为+4.200m，末端北侧蕴藻浜地势较高，地面标高在+4.000~+5.000之间。
尾水管管道管底标高为+1.100，开挖深度为3.4m~4.4m之间（视自然地面起伏而定）。
尾水管沿线共设两口阀门井，周边实际地面标高+4.500m，基坑平面尺寸为9m×6m，开挖深度为4.26m。
1.2.4各单体间相互施工流程
（1）地下箱体首先施工；
（2）坡道按箱体结构施工完成，基坑回填后实施；
（3）尾水管道为最后期建设。
第二节、周边环境：
1.3周围环境概况
拟建场地位于上海南翔镇科盛路以东、顺丰路以北、吾尚浜以西、沪翔高速公路以南所围地块内。
周边环境简述如下：
1.3.1地下箱体
基坑东侧为拆迁空地。
基坑边线距离用地红线最近距离76.6m。
红线外为吾尚浜，浜宽28.0m，防汛道宽6.0m，基坑边线距离防汛道最近距离81.6m。
基坑南侧为顺丰路，顺丰路宽28.0m。
箱体基坑边线距离用地红线最近距离29.9m，距离已建围墙最近距离35.7m。
依据现场踏勘情况，道路下方分布有污水管、雨水管，基坑边线距离管线最近距离分别为40.8m、42.8m，管线埋深1.2m。
基坑西侧为科盛路，科盛路宽35.0m。
箱体基坑边线距离用地红线最近距离38.2m，距离已建围墙最近距离41.5m。
依据现场踏勘情况，道路下方分布有污水管、雨水管，基坑边线距离管线最近距离分别为51.1m、53.1m，管线埋深1.2m。
基坑北侧为拟建二期项目，目前为开阔空地。
二期项目北侧为张家泾，本期地下箱体基坑边线距离用地红线及张家泾较远，最近距离大于100m。
1.3.2坡道
基坑西侧：
为科盛路，基坑边线距离用地红线最近距离3.5m，距离已建围墙最近距离6.5m，距离污水管、雨水管最近距离分别为16.4m、18.4m；
基坑东侧：
为拆迁空地；
基坑北侧：
基坑边线距离用地红线最近距离3.4m，红线外为张家泾，浜宽28.0m，防汛道宽6.0m。
1.3.3尾水管
尾水管位于箱体基坑西侧，沿科盛路（顺丰路~蕴藻浜）东侧开槽埋管，位于为人行道和绿化带之间。
尾水管距离科盛路下方污水管、雨水管最近距离分别为2.0m、4.0m，管线埋深1.2m。
尾水管施工前，相邻管线移除、后期替换新水管。
基坑周边环境示意如右图2，尾水管设计图如下图3所示，场地现状照片如图4所示。
图2地下箱体及坡道周边环境示意图
图3-1尾水管平面布置示意图
图3-2尾水管纵断面示意图
场地内部（东侧及北侧），现堆有大量建筑垃圾场地东侧吾尚浜（较远）
场地南侧顺丰路场地西侧科盛路（尾水管沿科盛路布置）
场地北侧，现为空地场地北侧远处张家泾
图4场地现状照片
1.4基坑围护设计的重点保护对象
由上述分析可见，本次基坑围护设计周边环境较简单、场地空旷，重点保护的对象为：
基坑周边已建道路及路下市政管线。
1.5基坑设计控制标准
基坑工程设计与施工的安全性，不仅包括基坑本身的安全性，还包括基坑施工对周边环境产生的不利影响。
参照上海市标准《基坑工程技术规范》和本基坑工程自身及周边环境的特点，我司提出本工程基坑设计安全等级针对不同基坑与挖深分别确定，具体如下：
箱体基坑：
（1）生反池区域、高效沉淀池区域（挖深大于12.0m）区域为一级；
（2）外接坡道区域（挖深小于7.0m）区域为三级；
（3）其余区域为二级。
东西坡道基坑：
基坑安全等级为三级；
尾水管道基坑：
基坑安全等级为三级；
基坑环境保护等级针对不同基坑与挖深分别确定，具体如下：
箱体基坑：
环境保护等级为三级（30m范围内无保护对象），但设计按二级控制；
东西坡道基坑：
环境保护等级为二级；
尾水管道基坑：
环境保护等级为二级。
具体基坑设计、施工对周边环境影响的控制标准如下：
（1）基坑围护结构最大侧向位移按0.3%H控制，坑外地表最大沉降按0.25%H控制；
（2）周边地下管线沉降满足相关主管单位的要求控制：
●煤气、配水等刚性管道：
累计沉降量10mm。
●信息、供电等柔性管道：
累计沉降量15mm。
第三节：
监测方案的编制依据
1.国家标准《工程测量规范》GB50026-2007。
2.国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002。
3.上海标准《地基基础设计规范》DGJ08-2010。
4.国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
5.上海市规范《基坑工程施工监测规程》DG/TJ08-2001-2006
6.参照设计要求
第四节、监测目的及意义：
上海地区属于软土地区，地质条件复杂多变。
在软土地层下进行桩基和基坑开挖施工，常常会因为施工机械对土体扰动以及施工工艺对土体物理力学形态的改变，而使周边土体产生形变。
为了及时掌握基坑开挖过程中围护体变形情况，以便及时发现问题，采取有效措施，确保安全，使工程施工能顺利进行。
因此必须进行监测，借助监测数据进行分析预测，及时把变形的动态信息反馈到甲方、监理、施工等部门，从而调整改进施工步骤，指导沉桩流程，做到信息化施工。
第五节、监测内容：
1.基坑围护体的水平位移监测
2.基坑围护体的垂直位移监测
3.基坑外水位监测
4.支撑轴力监测
5.深层墙体侧向水平位移监测
6.地下管线变形监测
7.基坑支撑立柱垂直位移监测
8.基坑周边地表垂直位移监测
第六节、监测点布设：
一、箱体基坑
1、在围护体上布设变形监测点60个，编号为WH1～WH60。
2、在围护体四周中部布设水位孔10个，孔深6米，编号为SW1～SW10。
3、在基坑四周中部布设深层墙体侧向水平位移监测孔：
18个、孔深CX1为15米、CX2-CX6为26.5米、CX7-CX10为23米、CX11-CX14为16米、CX15-CX18为14米。
4、在第一道平面混凝土支撑上布设轴力监测点13组，每组4只，编号为ZL1-1～ZL1-ZL13、在第二道混凝土支撑上布设轴力监测点7组，每组4只，编号为ZL2-3～ZL2-9、在第三道斜抛撑上布设轴力监测点10组，每组2只，编号为ZL3-1～ZL3-10。
5、基坑周边布置十组地表沉降点，每组5个，编号为：
DB1-1~DB10-5。
6、在第一道平面混凝土支撑上布设支撑立柱监测点，编号为LZ1-1～LZ1-13。
7、围护体上监测点60个测水平位移和垂直位移二项。
一、东西坡道基坑
1、在围护体上布设变形监测点66个，编号为WH1～WH66。
2、在一道型钢支撑上布设轴力监测点21组，每组2只，编号为ZL1～ZL21。
3、围护体上监测点66个测水平位移和垂直位移二项。
三、尾水管道基坑
1、在围护体上布设变形监测点100个，编号为WH1～WH100。
2、在地下管线上共布设变形监测点36个，编号为：
雨水Y1～Y36。
3、围护体上监测点100个和雨水管线上布设变形监测点36个测水平位移和垂直位移二项。
第七节监测方法
为取得基准数据，各观测点（孔）在施工前，随施工进度及时设置，并及时测得初始值，观测次数不少于2次，取平均值作为动态观测的初始值。
故而，我单位将与总包单位紧密配合，随时掌握施工进度，及时埋设测点和孔位。
1、垂直位移测量：
测量基准点：
垂直位移监测点的布设分为三级布设。
按等级次序分为：
基准点（或控制点）、工作基准点、工作点（监测点）。
监测点直接用于变形观测，工作基准点则作为工作区域内的基准，基准点用于检验工作基准点在观测时期内的稳定性。
作为日常监测工作的基准，工作基准点须以方便使用、不易破坏且相对稳定为原则，一般布设在受影响范围以外40m左右为宜。
基准点之间通过定期联测统一平差，检验相互之间的绝对稳定和相对稳定系数。
条件允许的情况下优先利用城市永久水准点或施工高程控制点。
沉降监测控制网的主要技术要求
相邻基准点高差中误差（mm）
测站高差中误差（mm）
往返较差、附合或环线闭合差（mm）
观测方法及技术要求
±1.0
±0.3
0.6√n
执行国家三等水准测量技术要求
监测成果的计算方法及解释
监测数据计算使用公式，计算本次变量和累计变量。
其中：
----各监测点本次变化量
Hbm----基准点高程
Hi,j----第i号监测点第j次观测高程
Hi----各监测点累计变化量
2.基坑支护结构墙顶水平位移监测：
水平位移监测的方法：
平面位移根据实地实际情况，采用两秒级经纬仪，按基准线法或小角法进行测量，严格执行规范中各测角限差及各项指标。
监测成果的计算方法及解释：
本次位移量=本次坐标-上次坐标
累计位移量=本次坐标-原始坐标
本次水平位移量绝对值大于等于1mm时，可判定水平位移监测点发生了变形或存在变形趋势；绝对值大于等于3mm时，可判定水平位移监测点发生了变形。
3.水位观察采用水位仪直接量测。
①（施工前实施初测）水位测试是通过测量基坑外地下水位在基坑降水和基坑开挖过程中的变化情况，了解基坑围护结构止水效果，以及时发现和防止围护结构渗漏、基坑外水土向坑内流失。
是判断基坑周边环境安全性的主要依据之一。
②埋设方法：
用钻机成孔至深度后清孔，孔底部以上2～5m段安放Φ52的PVC透水管，在其外侧用滤网布裹扎好。
然后将水位管插入孔内至该孔的深度。
在透水管段孔内回填中粗砂，以保持良好透水性，其它段回填泥球或粘土将孔隙填实（如图3）。
成孔后加清水，检验成孔质量，孔口用盖子盖好，防止地表水进入孔内。
③测试：
用水准联测各管口高程（h孔口）后，直接用钢尺水位仪测试水位管内水位深度。
慢慢将探头放入水面，刚接触水面时在钢尺上读数一次，然后慢慢将探头拉出水面，当探头刚离开水面时在钢尺上再读数一次，取两次平均值即为水面之深度（h深）。
特别需要注意的是：
初值的测定在开工前2～3天，在晴天连续测试水位取其平均值为水位初始值；遇雨天，在雨天后1～2天测定初始值，以减小外界因素的影响。
水位监测计算公式如下：
h水=h孔口一h深
dh水i=h水i一h水i-1
Dh水i=（dh水1+dh水2+…+dh水i）
式中：
h水――水位高程
h孔管口高程
h深―地下水位深（管口与管内水面之深度）
dh水I--本次水位变化
Dh水I--累计水位变化
4.支撑轴力监测
①目的：
基坑围护支撑体系处于动态平衡之中，随着基坑施工工况的变化建立新的平衡。
通过支撑轴力监测，可及时了解钢支撑受力及其变化情况，准确判断基坑围护支撑体系稳定情况和安全性，以指导基坑施工程序、方法，确保基坑施工安全。
②仪器选用：
选用钢表面计和钢弦式频率接收仪。
③测试：
用频率接收仪各个观测表面计的频率。
计算其支撑轴力、本次变化、累计变化量。
计算公式如下：
（1）F=K*（f02-fi2）*EsAs
其中：
F——支撑轴力（kN）
K——标定系数（kN／Hz2）
fi——观测频率值（Hz）
f0——初始频率值（Hz）
Es——钢筋的弹性模量（Hz）
As——钢筋的截面积（Hz）
（2）dFi=Fi–Fi-1
（3）DF=（F1+F2+…+Fi）
其中：
dFi——本次支撑轴力变化量（MPa）
DF——累计支撑轴力变化量（MPa）
5.深层土体侧向水平位移监测（测斜）：
①埋设方法：
采用30型钻机钻孔，达到深度后逐段安放PVC60mm测斜管并捆绑固定，深度为22米，接头用自攻螺丝拧紧后用封胶带封住，管口用盖子封紧，检查管内壁导槽，使其中一组与围护墙体水平延伸方向基本垂直，管内注入清水，防止上浮，管口高度与围檩设计高度相当，测斜管内部结构及安装示意图如下：
测斜管导向槽
②测试：
采用南京生产的测斜仪往返量测。
（施工前实施初测）该测斜仪可以记录、存储垂直和平行基坑的两个方向测斜数据，与电脑连接传输数据，利用配套的软件进行数据处理，打印变形曲线。
深层土体侧向水平位移监测（测斜）计算的数学模型：
①B（i）＝［Z（i）-Y（i）］÷2×f式中Z（i）为往测读数，Y（i）为返测读数，f为测斜仪的计算系数，i＝0、1、2……孔的最深处。
②C（i）＝B′（i）-B（i）式中C（i）为本次值与初次值的差值，B′（i）为本次值，B（i）为初次值，
③D（i）＝ΣC（i）式中D（i）为累加差值的累计曲线值。
④H（i）＝D（i）+G（i）式中H（i）为经改正后的累计曲线值，G（i）为按比例配斌的改正数。
⑤I（i）＝H（i）-E（i）式中I（i）为本次位移曲线值，E（i）为上次位移的累计曲线值。
测斜管选用内径60mm的PVC管，其外壁有一对凹槽，内壁有二对相互垂直深3mm的导槽。
埋设时导槽一定要与基坑90度正交。
测试按以下要求进行：
①探头在管底稳定数分钟或更长的时间（主要是消除探头与水的温差），待读数稳定后，再按每1.0米的点距由下往上逐点进行读数。
②采取0°、180°双向读数。
规定0°方向读数时探头高轮位置靠近基坑一侧。
③经常校对点距（记录深度）。
④探头沿测斜管内壁导槽上拉、下滑要匀速，不得冲击孔底。
⑤测点的读数稳定后，方可记录储存。
资料整理：
①初始值标定:
基坑开挖前完成测斜数据初始值测定。
在多次重复观测的数据中，选取收敛最小的一次观测数据作为该孔的初始值。
②符号规定：
规定测斜管向基坑方向偏移为正值，反之为负值。
③偏移量：
本次各点测试值与同点号上次测试值之差为本次偏移量；本次各点测试值与同点号的初始测试值之差为累计偏移量。
④绘制累计偏移量~深度曲线图。
测斜孔的保护：
由于施工的工期较长，为确保测斜孔不被破坏，必须采取相应的保护措施，措施如下：
①请参建单位共同配合，做好测斜管的保护工作。
②为防止异物落入孔内，测试前清除孔口周围杂物，测量完毕封堵孔口。
第八节监测频率
根据工况，合理安排监测时间间隔，做到既经济又安全，根据以往同类工程经验，拟定监测频率为：
监测项目
围护墙体施工
坑内降水
开挖至底板完成
底板完成后3天至±0.00
地下管线
1次/3天
1次/3天
1次/1天
2~3次/周
围护墙顶
1次/1天
2~3次/周
支撑轴力
1次/1天
2~3次/周
支撑立柱
1次/1天
2~3次/周
墙体侧向位移
1次/1天
2~3次/周
坑外水位
1次/1天
2~3次/周
地表沉降
1次/1天
2~3次/周
第九节监测报警
监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。
参照设计要求和规范有关条款本工程拟定报警指标为：
监测报警限值
项目
报警指标
地下管线
每天>2mm,累计20mm
箱体基坑围护墙顶
每天>5mm,累计35mm
坡道及尾水管基坑围护墙顶
每天>5mm,累计25mm
深层墙体侧向位移
每天>5mm,累计35mm
第一道支撑轴力
5000KN
第二道支撑轴力
9000KN
斜抛撑轴力
1500KN
水位
每天>300mm,累计500mm；
立柱
每天>3mm,累计20mm
坑外地表
每天>5mm,累计30mm
第十节测量仪器及监测报表精度
测试仪器设备序号
监测内容
所用仪器设备
读数精度系统精度
报表精度
1
垂直位移
DSZ2精密水准仪
±0.1mm
±0.1mm
2
水平位移
J2经纬仪
2秒
±0.1mm
3
深层土体侧向位移
XB30测斜仪
0.02mm4mm／15m
±0.1mm
4
轴力
ZXY钢弦式频率仪
0.1HZ
±0.1KN
5
水位
钢尺水位计
1mm
±1mm
第十一节资料整理、提交及流程
在现场设立计算机数据处理系统，进行实时处理。
每次观察数据经检查无误后送入微机，经过专用软件处理，自动生成报表。
监测成果当天提交给业主、监理、总包。
如有异常情况，当场速报，现场监测工程师分析当天监测数据及累计数据的变化规律，交经项目负责人审核无误后当天提交正式报告。
本工程工作信息流程如下：
现场提交日报表，监测工程结束后一周内提供监测技术报告。
第十二节人员编制
项目负责：
叶弈章
技术负责：
杨均
辅助人员：
胡银飞、陶四喜
第十三节应急措施
1、为了更好地使监测工作确实起到施工的“眼睛”作用，一旦在监测工作中发现问题，我单位工作人员将保证在第一时间通知监理和总包及建设单位，并参加排险会议，以便采取相应措施。
2、我单位确保在施工过程中的应变能力，如围护体发生险情监测人员24小时现场办公，加强监测频率，可进行跟踪监测。
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