工程测量技术专业毕业论文地铁站基坑监测技术与数据分析论文.docx

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工程测量技术专业毕业论文地铁站基坑监测技术与数据分析论文

南昌工程学院

毕业设计（论文）

水利与生态工程学院系（院）工程测量技术专业

毕业设计（论文）题目地铁站基坑监测技术与数据分析

学生姓名许克江

班级10级工程测量技术

（1）班

学号03

指导教师孙群

完成日期2013年5月25日

地铁站基坑监测技术与数据分析

Subwaystationexcavationmonitoringtechniquesanddataanalysis

毕业设计（论文）29页

表格11个

图表12幅

摘要

随着城市地铁建设的发展，地铁站基坑施工的开挖深度越来越深，从最初的十几米发展到目前最深已达五十多米。

由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。

当前，基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。

 基坑监测必然成为深基坑质量、安全保证的关键，是工程建设必不可少的重要环节。

关键词：

深基坑时效性位移沉降

ABSTRACT

Withthedevelopmentofurbansubwayconstruction,thestationconstructionpitexcavationdepthdeeper,tenmetersfromtheinitialtothecurrentdeepestreachedmorethanfiftymeters.Becausethenatureofthesoilunderground,loadingconditions,thecomplexityoftheconstructionenvironment,basedsolelyongeologicalsurveydataandlaboratorysoiltestparameterstodeterminethedesignandconstructionprograms,oftencontainmanyuncertainties,especiallyformedium-sizedcomplexengineeringorenvironmentalrequirementsstrictproject,rightintheconstructionprocessinducedsoilproperties,theenvironment,neighboringbuildings,undergroundfacilitiesformonitoringchangesinconstructionhasbecometheessentialpart.Currently,excavationmonitoringandengineeringdesignandconstructionwiththedeepexcavationwaslistedasthethreebasicelementsofqualityassurance.Inevitablybecomethedeepfoundationpitmonitoringthequality,safetyassuranceiscriticaltotheconstructionoftheessentialpart.

Keywords:

deepexcavationTimelinessDisplacementSettlement

摘要...............................................................

ABSTRACT.........................................................Ⅱ第一章工程概况..................................................1

1.1工程简介...................................................1

1.2工程范围...................................................1

1.3工程地质条件...............................................2

1.4周边环境...................................................2

1.5水文地质概况...............................................3

第二章监测目的编与制依据......................................4

2.1监测目的...................................................4

2.2编制依据...................................................4

2.3采用仪器...................................................5

第三章监测频率和监测精度要求..................................6

3.1监测项目、测点布置.........................................6

3.2监测频率...................................................7

第四章监测项目警戒和监测点位统计.............................8

4.1警戒值确定原则.............................................8

4.2监测项目警戒值.............................................8

4.3监测点位统计..............................................10

第五章监测项目实施方法........................................11

5.1沉降监测..................................................11

5.2水平位移监测..............................................13

5.3测斜监测...................................................16

5.4支撑轴力监测...............................................18

5.5地下水位监测...............................................19

5.6建筑物倾斜监测.............................................20

5.7相邻建筑物裂缝监测.........................................20

第六章监测数据分析............................................22

6.1基坑监测点布置示意图......................................22

6.2数据分析..................................................23

6.2一元线性回归分析..........................................24

结论......................................................27

参考文献.................................................28

致谢.....................................................29

第一章工程概况

南昌市轨道交通1号线一期工程土建施工六标段包含：

八一广场站～丁公路北站区间、丁公路北站、丁公路北站～师大南路站区间、师大南路站、师大南路站～彭家桥站区间、彭家桥站。

1.1工程简介

丁公路北站位于北京西路与丁公路交叉口，呈东西走向，为地下两层岛式站台车站，地下二层为站台层，地下一层为站厅层，车站中心设计里程为CK16+485.869，车站总长193.4m，设计起讫里程CK16+416.770～CK16+608.769,车站宽19.0m～22.8m，南北两端头井基坑埋深约为17.61m，围护结构均采用800mm厚地下连续墙，采用全包防水结构，内部结构侧墙厚度负二层为700mm，负一层为600mm，车站设计采用明挖顺筑法施工，北京西路现状道路宽32m，中间机动车道宽约20m，非机动车道宽约11.4m。

车站两端区间均采用盾构法施工，设计按要求预留开洞，变形缝由盾构区间设计，车站两端均作为盾构始发井及吊出井。

1.2工程范围

本标段施工范围为：

（1）永久工程：

包括（但不限于）：

车站主体、出入口、风井等的土建结构工程；盾构区间工程及必要的二次注浆，联络通道、泵房等工程，不含管片制作。

（2）其他永久工程：

包括（但不限于）：

机电、市政公用设施、管网等的预埋件和预留孔洞工程，以及防迷流、变电所、通信信号、防雷等系统的接地网工程等。

（3）其他工程：

包括（但不限于）：

临时设施；施工便道；场内施工用水；场内施工用电；施工区域内障碍物清除及处理等；工程影响范围内的建筑物、构筑物、管线保护等；临时工程的施工、安装及拆除。

车站所处位置及其附近地下有大量管线，尤其是北京西路南侧有两条2.0*2.0m的雨污水合流管及道路中央附近的深度约为3m的雨污水合流管。

1.3工程地质条件

丁公路北站地层分布自上而下详细描述为:

①1杂填土：

灰褐、褐黄色，稍湿，表层多为30-50cm厚混凝土路面，其下主要由粘土、碎石和中细砂组成，未经碾压处理。

③1粉质粘土：

褐黄色，硬塑状，成分以粉粘粒为主，含少量铁锰质结核，粘结性较好，韧性中等，干强度中等，中等压缩性。

③2细砂：

灰白、灰黄色，湿～饱和，成分以石英、长石等为主。

③3中砂：

灰白、灰黄色，湿～饱和，成分以石英、长石等为主。

③5砂砾：

灰白、灰黄色，湿～饱和，成分以石英、长石及硅质岩为主，含少许卵石，磨圆度较好，呈圆状为主。

③6圆砾：

浅黄色、褐黄色，饱和，成分以石英、云母、长石及硅质岩为主，磨圆度较好。

③6-j：

砾砂：

灰白色，湿～饱和，成分以石英、云母、长石及硅质岩为主，含少许卵石。

卵石：

黄色、褐黄色，饱和，密实，成分以石英、云母、长石为主，粒径一般为2-5cm，磨圆度较好。

⑤3-1强风化粉砂质泥岩：

紫红色，泥质结构，岩石风化强烈，节理裂隙较发育，岩芯较破碎，呈碎块状及短柱状，碎块用手可掰断。

⑤3-2中风化粉质泥砂岩：

紫红色，泥质结构，岩石风化中等，节理裂隙较发育，见少许垂直裂隙，少数铁锰质渲染。

锤击声哑、无回避、有凹痕、易击碎、岩芯较完整，多呈柱状或短柱状，局部地段岩芯较破碎，岩芯呈碎块状。

1.4周边环境

车站所处位置及其附近地下有大量管线，尤其是北京西路南侧有两条2.0*2.0m的雨污水合流管及道路中央附近的深度约为3m的雨污水合流管。

车站施工用地附近有居民住宅楼，旁边有交通较繁忙道路，路下有较多管线。

附近需保护建筑物主要有综合办公楼、水利厅职工宿舍、住宅楼、核工业地质局房、洪城大厦、工商银行。

1.5水文地质概况

根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件，拟建工程沿线按地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙溶隙水三种类型。

上层滞水主要赋存于浅部填土层之中，无上覆隔水层，下部粉质粘土层为隔水底板，水位及富水性随气候变化大，无连续的水位面。

第四系含水层由上更统新（Q4）、全统新（Q3）冲积砂砾卵石构成，其中以上更统新分布最广。

碎屑岩类裂隙溶隙水主要赋存于第三系新余群含钙粉砂岩与钙质泥岩层段，厚度20-50米左右，该含水层富水性不均一，影响因素主要有风化网状裂隙与构造节理控制的发育程度、岩性差异（主要是钙质含量的变化），裂隙（节理）多呈闭合状，一般富水性极差，一般具有统一的水位面，且多具承压性。

场地地下水对混凝土结构具微～弱腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

第二章监测目的与编制依据

2.1监测目的

车站基坑开挖过程中，地层应力状态的改变将直接导致基坑围护结构产生位移和变形，主要包括基坑结构及周围土体的侧向位移和竖向沉降，这些位移超出一定范围，必然对基坑围护结构产生破坏，并影响临近建筑及地下管线的安全使用。

同时，这些位移情况也是判断基坑围护结构稳定状况的重要依据。

因此，为保证本区段施工及结构安全，需要建立一套严密、科学的监控量测体系，全面监控施工过程中车站结构及周边环境的变形情况。

分析、判断、预测施工中可能出现的情况，消除各种隐患，并将施工对周围环境的影响降到最小程度。

1、通过监控量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，并把监测结果反馈设计、指导施工。

4、通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。

5、通过监控量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发展提供借鉴、依据和指导作用。

2.2编制依据

1.依据丁公路北站车站招标文件；

2.南昌地铁一号线丁公路北站车站结构施工图；

3.《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308—2008；

4.《城市测量规范》CJJ8--99；

5.《工程测量规范》GB50026--2007；

5.《建筑变形测量规范》JGJ/T8—2007；

7.《南昌地铁监控量测技术管理办法》；

8.《城市轨道交通工程测量规范》GB50308—2008

9.《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897—2006

10.《地下铁路工程施工及验收规范》GB50299—1999

11.《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009

2.3采用仪器

表2：

仪器配置情况

设备、仪器名称

仪器型号

精度

单位

数量

全站仪

TSO6P-2

2mm+2ppm

台

1

水准仪

DS05

KM/0.4mm

台

1

铟钢尺

珠峰

0.1mm

把

2

测斜仪

JTM-U6000F

±0.2mm

台

1

水位计

SWJ-8090

0.1mm

个

1

频率仪

XP02

≤1/100（F.s）

个

1

电脑

笔记本

台

1

第三章监测频率和监测精度要求

3.1监测项目、测点布置

表3-1：

监测项目及精度

序号

监测项目

位置或监测对象

仪器

监测最小精度

1

围护结构桩顶水平位移和沉降

围护结构桩（墙）顶

全站仪、水准仪

1.0mm

2

围护结构侧向变形

围护结构内

测斜管、测斜仪

1.0mm

3

支撑轴力

钢管支撑：

端部；钢筋砼支撑：

中部

钢管支撑：

反力计、钢筋砼支撑：

应变计

≤1/100（F.s）

4

建筑物沉降、倾斜

需保护的建（构）筑物

精密水准仪、铟钢尺

1.0mm

5

地面沉降

基坑或区间影响范围土体

精密水准仪、铟钢尺

1.0mm

6

地下水位

基坑四角点及长短边中点，基坑内

水位仪

7

地下管线

基坑周围管线

全站仪、水准仪

1.0mm

8

土体侧向变形

基坑周围

测斜管、测斜仪

1.0mm

3.2监测频率

表3-2：

监测频率

序号

监测项目

监测频率

备注

1

围护结构桩顶水平位移和沉降

开挖过程1次/1天，主体施工1次/3天。

全站仪、水准仪

2

围护结构侧向变形

开挖过程1次/1天，底板浇筑前1次/一周，底板浇筑后1次/半月。

测斜管、测斜仪

3

支撑轴力

锁定后第一个月每周1次，以后1次/2周。

钢管支撑：

反力计、钢筋砼支撑：

应变计

4

建筑物沉降、倾斜

开挖过程1次/1天，主体施工1次/3天。

精密水准仪、铟钢尺

5

地面沉降

开挖过程1次/1天，初支1次/3天。

二衬施工1次/1周。

精密水准仪、铟钢尺

6

地下水位

开挖过程1次/1天，主体施工1次/3天。

水位仪

7

地下管线

开挖过程1次/1天，主体施工1次/3天。

全站仪、水准仪

8

土体侧向变形

开挖过程1次/1天，底板浇筑前1次/周，底板浇筑后1次/半月。

测斜管、测斜仪

第四章监测项目警戒和监测点位统计

在工程监测中，每一监测项目都应根据具体工程实际，按照一定的原则，预先确定相应的警戒值，以判断位移或受力状况是否会超过允许的范围，判断工程施工是否安全可靠，是否需要调整施工工序或优化原设计方案。

因此，监测项目的警戒值的确定至关重要。

一般情况下，每个警戒值应由两部分控制，即总允许变化量和单位时间内允许变化量（允许变化速度）。

4.1警戒值确定原则

（1）满足现行的相关规范、规程的要求；

（2）满足设计计算的要求；

（3）满足监测对象的安全要求，达到保护的目的；

（4）满足环境和施工技术的要求，以实现对环境的保护；

（5）满足各保护对象的主管部门提出的要求；

（6）在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，以达到降低工程造价的目的。

4.2监测项目警戒值

各监测项目的警戒值应在满足《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）的相关要求前提下，根据基坑支护类型、安全等级及周边环境的具体情况而定。

根据经验，地铁工程施工各监测项目警戒值可按下表确定。

表4-1：

监测项目警戒值

监测项目

判定内容

控制标准

预警标准

围护结构桩顶、坡顶水平位移

水平位移值

30mm、5mm/天

20mm

围护结构侧向变形

侧向变形值

30mm、2mm/天

20mm

土体侧向变形

侧向变形值

30mm、5mm/天

20mm

钢支撑轴力

支撑轴力值

设计允许值或钢材标准强度（考虑压杆稳定）

控制标准的2/3

地面沉降

最大沉降量

30mm、5mm/天

20mm

建（构）筑物、桩顶沉降

最大沉降值

桩基础建筑物10mm

控制标准的2/3

天然地基建筑物30mm

基坑立柱桩10mm

沉降速率

2mm/天

建（构）筑物地基变形

多层和高层建筑物的整体倾斜

H≤24m

0.004

控制标准的2/3

24m

0.003

60m

0.0025

H>100m

0.002

建（构）筑物裂缝开展宽度

既有裂缝发展速率

每天发展不超过0.1mm

0.08mm

新发生裂缝

发现立即报警

备注：

1、局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6～10m内基础两端沉降差与距离的比值；

2、L为相邻柱基中心距离（mm）；

3、H为基坑深度或自室外地面算起的建筑物高度（m）；

4、整体倾斜=（（建筑物横向倾斜）2+（建筑物纵向倾斜）2）1/2

5、对于测斜光滑的变化曲线，若曲线上出现明显的折点变化，亦应报警。

4.3监测点位统计

表4-2：

监测点统计

序号

监测项目

元器件名称

监测点位

1

钢支撑轴力

轴力计

点

2

土体侧向变形

PVC测斜管

孔

3

桩体侧向变形

PVC测斜管

孔

4

桩顶水平位移

钢筋

点

5

桩顶沉降

钢筋

点

6

地表沉降

钢筋

点

7

砼支撑轴力

预埋式轴力计

点

8

水位

PVC

孔

第五章测项目实施方法

5.1沉降监测

（1）桩顶沉降；

（2）地表下沉；

（3）建筑物基础沉降；

（4）地下管线沉降；

沉降监测所布设的监测点分为基准点和变形监测点两种类型。

（1）监测点布设原则

基准点要求稳定可靠，远离变形区；

变形监测点应设在变形体上能反映变形特征的位置；

点位应稳固，点位应避开障碍物，便于观测和长期保存。

（2）沉降基准点的布设

沉降监测范围至少要有3个稳固可靠的点作为沉降监测基准点，以便组成监测水准控制网，沉降监测基准点布设在受影响范围至少30米以外稳定可靠的地方，但也不宜过远，一般不宜超过100m，以保证监测精度。

可以利用地铁施工水准点作为沉降监测基准点。

（3）沉降变形监测点的布设

沉降变形监测点布设的位置以能够准确全面反映既有建筑物沉降特征和便于分析为原则，同时要求布设的监测点能够突出反映结构控制部位的变形情况。

基坑回弹埋点位置应在基坑的中间。

（4）各种形式布点图（见图1、图2）

图1：

建筑物沉降测点示意图

图2：

管线测点布设示意图

沉降观测选用精密水准仪配合铟钢尺测量，仪器标称精度±0.4mm/km。

在观测前对所用的水准仪和水准尺按照有关规定进行检定，在使用过程中不得随意更换。

根据《工程测量规范》GB50026-2007、《建筑变形测量规程》JGJ/T8-2007等有关规范的要求，结合我单位经验，沉降监测观测方法按二等水准测量技术要求作业，按照先控制后加密的原则作业。

（1）沉降观测遵循先控制后加密的原则，在观测前要检查维护监测控制网的可靠性。

沉降监测严格按照国家二等水准测量要求进行作业，在作业过程中采用相同的观测路线和观测方法，使用同一仪器，并尽量长期固定司镜人员。

（2）计算沉降变形量。

（3）填写变形表格，绘制时间位移变形曲线，进行变形分析。

（1）初始值的观测一般取2～3次的数据的中值，每次初始值观测的时间要尽可能的短。

（2）在监测数据发现异常现象，要及时通知有关各方，同时加密监测频率，防止突发事故，直至采取有效措施。

（3）地表监测点采用冲击钻在地表钻孔，然后放入沉降测点，测点一般采用Ф20～30mm，长200～300mm半圆头钢筋制成。

测点四周用水泥砂浆填实。

5.2水平位移监测

（1）围护桩顶水平位移；

（2）建筑物倾斜；

（3）地裂缝相对、绝对水平位移。

水平位移监测点分为基准点、工作基点、变形监测点3种。

基准点和工作基点均为变形监测的控制点。

基准点一般距离施工场地较远，应设在影响范围以外，用于检查和恢复工作基点的可靠性；工作基点则布设在基坑周围较稳定的地方，直接在工作基点上架设仪器对水平变形监测点进行观测。

水平位移监测控制网宜按两级布设