基坑监测方案.docx
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基坑监测方案
轨道交通二号线一期工程第二十二标段土建工程——8888车站
基
坑
监
测
方
案
88888888888888888
2010年7月
目录
1工程概况1
1.1工程概述1
1.2工程地质及水文地质条件1
1.3结构设计概况4
1.4周边环境概况4
2施工监控量测方案4
2.1编制依据4
2.2监测目的5
2.3监测项目5
2.4监测测点布设6
2.5监测点埋设与测试方法6
2.6监测频率、精度与预警值9
3监测数据整理、分析与反馈10
3.1监测数据整理10
3.2数据处理与成果分析10
3.3数据反馈与报告提交11
4拟投入的人员与仪器设备11
5组织机构和保障措施12
5.1组织机构和职责12
5.2进度和质量保证措施12
5.3落实项目责任制的主要措施13
1工程概况
1.1工程概述
武汉市轨道交通二号线一期工程线路北起汉口常青花园北端的马池路站，沿途经汉口火车站—青年路—解放大道—江汉路—越江隧道—和平大道—中山路—小龟山—洪山广场—中南路—武珞路—珞喻路，至光谷广场站。
武汉市轨道交通二号线一期工程第22标段广埠屯车基本概况如下站。
1）站址环境
广埠屯站位于武汉市洪山区广八路与珞喻路的交叉路口下，车站南侧有广埠屯电脑资讯广场、华中师范大学、金丰大厦和武汉市洪山分局税务大楼，北侧为武汉大学（信息学部）、测绘科技大厦、电脑大世界、汇通大厦、武汉电力学校和方达科技楼。
2）总平面布置
广埠屯站为线间距13m的地下岛式二层车站，在站后设有折返线，折返线上方站厅层的空间（长约236m）为物业开发（主体土建施工与车站同时进行）。
车站有效站台中心线的里程为右ZK23+205.007，车站总长度为534.7m。
车站共设有十个出入口，其中四个（Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅷ号、Ⅸ号）为车站使用，满足了最大客流方向的要求，另外五个（Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅴ号、Ⅵ号、Ⅶ号、）及3号风亭为配合物业开发的疏散要求，为方便乘客过街设置了Ⅹ号出入口。
1.2工程地质及水文地质条件
1.2.1区域地质概况
武汉地区位于淮阳山字型弧顶西侧与华夏构造复合部位，也处于山字型构造上的新华夏系第二沉降带。
燕山运动在本区遗留的构造形迹表明，本区内主压应力为近南北向，因此形成了一系列近东西向的压性结构面和相伴而生的近东西向压性断层、北北西及北北东的压扭性、张扭性断层。
区内褶皱构造主要为龙阳湖—王家店倒转背斜和汤家山—新安村扇形向斜，二者轴向近东西向。
其中龙阳湖—王家店倒转背斜北翼位于珞喻路以北，地层产状正常；核部地层为志留系中统坟头组（S2f）；南翼地层倒转，自北往南为泥盆系上统五通组（D3w）、石炭系下统高骊山组（C1g）、石炭系中统黄龙组（C2h）、二叠系下统马鞍组（P1m）、二叠系下统栖霞组（Ｐ1q）、二叠系上统龙潭组（P2l）、三叠系下统大冶组（T1d）。
地层向10°～20°方向以45～75°角度倾斜。
汤家山—新安村扇形向斜位于龙阳湖—王家店倒转背斜南部，其北翼即为与该背斜的南冀，南翼与工程关系不大。
据地震区划，武汉市属4.7～5级震级，为地震烈度6度区，属基本稳定区。
1.2.2工程地质概况
1）地形地貌
广埠屯站位于武汉市洪山区珞喻路上，车站一端在珞喻路与广八路与交叉路口处，现状道路宽40m，规划道路宽60m，沿线道路路面起伏较大，向虎泉方向为降坡。
道路车流量大，交通非常繁忙，经常发生交通堵塞。
2）岩土分层及特征
拟建场地地层岩性为:
第四系近代人工填土层（Ｑml）、第四系中更新统冲积层（Q2al）、冲、洪积层（Q2al+pl）。
下伏基岩主要为：
志留系中统坟头组（S2f）。
各岩土层的地层岩性分述如下：
（1）第四系人工填土层（Ｑml）
杂填土（1-1）：
结构松散；层厚在0.3～5.5m；分布于地表。
（2）第四系中更新统冲积层（Ｑ2al）、冲、洪积层（Ｑ2al+pl）
①（Ｑ2al）粉质粘土（10-1）：
黄褐色，结构紧密，可塑，厚度变化较大，层厚1.4～9.5m，埋深0.3～5.5m。
沿线路均有分布。
②（Ｑ2al＋pl）粘土（10-2）：
结构紧密，硬塑状，裂隙发育，裂面光滑，具烛状光泽。
分布不均一，厚度变化较大，层厚1.0～17.5m，埋深1.5～12.0m。
③（Ｑ2al）（10-3）粘土：
结构紧密，硬塑状，裂隙发育，裂面光滑，具烛状光泽，分布不均匀，厚度变化较大，层厚1.7～15.7m，埋深0.8～19.0mm。
（3）志留系中统坟头组（S2f）
泥岩（20a）：
微风化状态下坚硬、完整。
厚度大于117m，分布于（10-１）之下。
全风化泥岩：
岩石风化呈土状,三轴抗剪强度C'为0.15～0.18MPa，φ'为15°～18°，承载力标准值fk为300～350kPa。
强风化泥岩：
岩石风化呈土状，少量呈碎块状，三轴抗剪强度C'为0.15～0.18MPa，φ'为17°～20°，承载力标准值fk为350～400kPa。
中风化泥岩：
裂隙较发育，岩体较完整，三轴抗剪强度C'为0.5～0.7MPa，φ'为30°～35°，承载力标准值fk为400～500kPa。
微风化泥岩：
裂隙不发育，岩体完整，三轴抗剪强度C'为0.6～0.8MPa，φ'为35°～40°，承载力标准值fk为600～800kPa。
车站底板位于中风化岩层中。
3）地质构造
车站位于龙阳湖—王家店倒转背斜南翼，地层倒转，产状为15°∠75°。
4）不良地质现象及措施
本场地膨胀土主要为（10-2）粘土、（10-3）粘土，具中等膨胀性，埋深1.5～12.0m。
失水干裂遇水膨胀，膨胀土中裂隙较发育，裂面光滑。
裂隙中富水时可能导致基坑失稳。
5）场地地震效应
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第3.1.3条关于抗震设防标准的规定，本区场地抗震设防基本烈度为6度，设计地震分组为第一组。
设计基本地震加速度0.10g。
6度地震烈度下场地地基土不存在液化问题。
6）建筑场地类别
根据场地覆盖层厚及等效剪切波速判定，本场地土类型为中硬土，Ⅱ类建筑场地。
地震特征周期值为0.35s。
7）基坑开挖应注意的问题
基坑开挖应尽量避开雨季，雨季会使地下水位上升，影响坑壁的稳定，降低基底岩层的强度；基坑周边环境较为复杂，建筑物及管线众多。
基坑开挖时应对坑壁、土体、支护结构和周围重要建筑物进行变形监测。
1.2.3水文地质条件
拟建场地的地下水按赋存条件，可分为孔隙水、碎屑岩裂隙水和岩溶水。
（1）孔隙水主要赋存于人工填土层中，水位不连续，无统一的自由水面，为上层滞水。
埋深为0.50～2.50m，主要接受地表水与大气降水补给。
（2）碎屑岩裂隙水，主要赋存于泥盆系的砂岩中，上覆7.0～11m粘性土，水位埋深2.5～3.5m。
水量不丰。
地下水对混凝土结构不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋无论是在长期浸水情况下，还是在干湿交替的条件下均不具腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
1.3结构设计概况
广埠屯车站采用明挖顺作法施工，明挖基坑采用钻孔灌注桩加旋喷桩的围护结构形式，本工程ZK23+112.007-ZK23+643.707段基坑采用φ1000mm钻孔灌注桩围护，桩间距1400mm，桩间采用φ800旋喷桩止水；风亭基坑采用φ800mm钻孔灌注桩围护，桩间距1200mm，桩间采用φ800旋喷桩止水。
1.4周边环境概况
1.4.1建（构）筑物
在地铁车站的西北端左侧距车站10～12m处有广埠屯电脑资讯广场大楼（19～20层），以及汇通大厦（10～22层）、华中师范大学、金丰大厦和武汉市洪山分局税务大楼，北侧为武汉大学（信息学部）、测绘科技大厦、电脑大世界、武汉电力学校和方达科技楼，以上建筑物基础均为桩基。
1.4.2地下管线
根据管线资料和现场调查，施工场地内的地下管线密集，但多集中在道路两侧。
车站所在场地主要有给水、污水、雨水、电信、交通通信、路灯和10kV高压电缆线等等管线，地下管线埋深1~2m，大部分管线位于车站主体、出入口及风道结构上方。
路面Ф300雨水管作临时废弃处理，在路面施工时予以恢复。
对煤气管线全部采取改迁的处理方式。
施工前与各种管线单位联系，摸清现状和规划地下管线的准确位置，按管线单位具体要求进行监测点的埋设，并做好监测点的保护工作。
结合地表监测，形成管线监控网，全面监控区内所有管线。
对距车站基坑较近的部分地下管线，施工中埋设测点严密加强监测。
同时加强沿线巡视，发现问题及时解决。
2施工监控量测方案
2.1编制依据
（1）《地铁设计规范》（GB50157-2003）
（2）《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008
（3）《城市测量规范》CJJ9-99
（4）《新建铁路工程测量技术规范》TB10101-99
（5）《国家一、二等水准测量规范》GB/T12879-2006
（6）《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999
（7）《工程测量规范》（GB50026-2007）
（8）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
（9）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
（10）《建筑变形测量规程》（JGB/T8-2007）
（11）《湖北省深基坑工程技术规定》（DB42/159-2004）
2.2监测目的
车站基坑以及出入口通道等结构物在开挖和施作过程中，必须保证结构的稳定性，以确保施工安全。
同时还要保证施工不危及基坑周边建筑物和既有构筑物、地下管线等。
为此施工过程中必须采取相应的监控保护措施，监测的目的主要是：
（1）了解围护结构和隧道初期支护的受力﹑变形及竖井周边土体的沉降情况，对结构的稳定性进行评价；
（2）对地下水位、地下管线和建筑物的沉降﹑变位等进行监控，了解施工对周边环境的影响情况；
（3）通过获得的围护结构、初期支护及周围环境在施工中的综合信息，进行施工的日常管理，为优化和合理组织施工提供可靠信息，指导施工、改进施工工艺、合理安排施工进度，实现动态设计和信息化施工；
（4）积累资料，为类似工程提供参考。
2.3监测项目
依据设计和有关国家及地方规范的要求，考虑拟建工程的重要性等级、工程地质条件、设计支护及施工方法等，确定车站基坑施工监测项目如下。
（1）主体结构与周边环境观察
（2）基坑周围地面沉降
（3）周边建（构）筑物沉降
（4）地下水位
（5）周边管线沉降
（6）围护桩桩顶水平位移与沉降
（7）围护桩桩体变形
（8）支撑轴力
（9）桩侧土压力
2.4监测测点布设
监测点平面布设图见附图1~3，车站基坑监测点布置统计如下：
表1广埠屯站基坑测点统计表
监测项目
测点布置
单位
数量
基坑周围地面沉降
在基坑施工影响范围内（1~2倍开挖深度）的长短边均匀布置。
个
120
周边建（构）筑物沉降
测点布置在车站施工影响范围内的建筑物上，根据建筑物的结构型式确定观测点，一般布置在建筑物的角点中点及每隔10-15m布设。
个
66
地下管线沉降
结合地面沉降形成监测网，位于管线上方的地面沉降观测点必须按照管线点埋设要求进行埋设
个
54
围护桩桩顶水平位移
沿长短边围护桩顶每15m布设1个
个
71
地下水位
基坑四周，长短边，均匀布置
孔
11
围护桩桩体变形
保证基坑每边都有监测测点，且监测桩有桩顶水平位移测点
个
37
支撑轴力
参考设计图纸进行布设。
组/个
22/66
2.5监测点埋设与测试方法
（1）主体结构与周边环境观察
基坑开挖后地层的工程地质特性、地表及地表裂缝情况。
地下水类型、渗水量大小、位置、水质气味、颜色等。
围护结构（含桩）及支撑结构状况。
基坑周边建筑物及其基础状况。
（2）基坑周围地面沉降
埋设方法：
放出测点位置，钻穿路面，将土普通水准标识送入路面以下。
测试方法：
沉降测量在施工影响范围之外布设2～3个高程起算点，且均与已知水准点定期联测，对起算点定期复核，确保起算点的准确性。
测量采用精密水准仪，按国家二等水准要求观测。
以附合或闭合路线在水准路线上联测各监测点，以水准控制点为基准，测算出各监测点标高。
（3）周边建筑物沉降及位移
埋设方法：
建筑物监测点直接用电锤在建筑物外侧墙体上打洞，并将膨胀螺栓或道钉打入，或利用其原有沉降监测点。
见下图。
图1周边建筑物测点埋设示意图
地下管线监测点的埋设除能利用原有管线设备点外采用直接点法或间接点法。
直接点法即在地下管线顶面与地表之间打设或埋设硬套管，将顶面刻划“＋”的钢筋置入其中，并用粘土或砂将其固定；间接点法即在地下管线相应上方将顶面刻划“＋”的道钉打入道路接缝处。
测量方法：
每次观测宜形成闭合或附合观测路线，同时工作中按国家二等水准测量各限差要求进行测量，并符合国家二等水准的各项精度要求。
（4）地下水位
埋设方法：
用钻机成孔至15m深度后清孔，安放PVC透水管，在其外侧用滤网布裹扎好。
然后将水位管插至孔底。
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2）。
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。
测试：
水准联测各管口高程后，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。
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。
（5）周边管线沉降
埋设方法：
地下管线监测点的埋设除能利用原有管线设备点外采用直接点法或间接点法。
直接点法即在地下管线顶面与地表之间打设或埋设硬套管，将顶面刻划“＋”的钢筋置入其中，并用粘土或砂将其固定；间接点法即在地下管线相应上方将顶面刻划“＋”的道钉打入道路接缝处。
测量方法：
每次观测宜形成闭合或附合观测路线，同时工作中按国家二等水准测量各限差要求进行测量，并符合国家二等水准的各项精度要求。
（6）围护桩桩顶水平位移与沉降
埋设方法：
将顶端划“+”字的钢筋埋入桩顶，用混凝土固定。
测量方法：
水平位移测量按小角度法（或前方角度交汇法）进行观测。
在平行与基坑围护墙延长线上的平面控制点设工作站，取远方50m外位置稳定、成象清晰的永久性目标作固定后视方向分别测出各监测点相对后视的夹角，每次四测回取平均值A。
光电测距量出测站至监测点边长S。
同一测点相邻两次测角差dA=Ai-Ai-1，从而计算出该测点本次位移量，第一次位移量累加至当次本次位移量即为该测点累计位移量。
（7）围护桩桩体变形；
埋设方法：
将测斜管的顶底两端头用布料堵塞，盖好管盖；检查测斜管内壁的一组导槽，使其与基坑一边水平延伸方向基本垂直；将测斜管绑扎在钢筋笼上，送入孔底，内部注入清水，防止其上浮。
测试方法：
桩体混凝土浇筑3天后，取得初始读数。
在操作时要特别注意：
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0.5m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。
⑥墙顶测斜是假定孔顶为不动点，故测量的数据为相对的，因此通过对孔顶平面位移（利用同部位围护桩顶水平位移）值进行修正。
图3支撑轴力计埋设图
（8）支撑轴力
埋设方法：
根据布置图中在钢管支撑中布设轴力监测钢弦式传感器（轴力计或反力计）的方法如图所示：
轴力计（反力计）一般设置在支撑端部的活络头侧，X型外壳钢托架与活络头贴角全部围焊，防止轴力计偏移支撑中心，维持支撑的稳定性；而轴力计与钢围檩贴角围焊，并保持其中心线与钢支撑中心线的方向一致性。
轴力计安装好后，在施加预应力时，应与支撑施工单位所采用的油压千斤顶进行支撑轴力换算比较，偏差较小时方可采用。
测试方法：
采用频率读数仪采集数据。
（9）桩侧土压力
埋设方法：
制作挂布，将土压力盒放在挂布上的口袋内，混凝土浇筑时可将土压力盒压向土侧，防止其浇筑在混凝土中。
测试方法：
采用频率读数仪采集数据。
2.6监测频率、精度与预警值
表3基坑监测频率与精度与预警值表
监测项目
监测仪器
监测频率
极限值
监测精度
累计值（mm）
速率（mm/d）
基坑周围地面沉降
水准仪
基坑开挖期间：
基坑开挖深度h≤5m，1次/3天；5m＜h≤10m，1次/2天；10m＜h≤15m，1次/天；h＞15m，2次/天。
开挖完成后：
1~7天，1次/天；7~15天，1次/2天；15~30天，1次/3天；30天以后，1次/周；数据稳定后，1次/月。
30
3
0.1mm
周边建筑物沉降
水准仪
30
3
0.1mm
围护桩桩顶水平位移与沉降
经纬仪、水准仪
10
1
±2”，±（2mm+
2ppm）
；0.1mm
周边管线
水准仪
按管线要求
0.1mm
地下水位
水位计
1000
500
5mm
围护桩桩体变形
测斜仪
30
3
±2mm/15m
支撑轴力
读数仪
设计值80%，异常拐点
1/100（F.s）
桩侧土压力
读数仪
注：
极限值的70%为报警值，80%为警戒值。
3监测数据整理、分析与反馈
3.1监测数据整理
每次量测后，将原始数据及时整理成正式记录，并对每一个量测断面内每一种量测项目，均进行资料整理，结合原始记录表及实际测点图，整理位移值、应力值、位移速度、位移（应力）加速度随时间及开挖面距离的变化情况。
为使监测工作能及时地为工程施工安全提供信息，应对观测资料进行整理，使之成为便于使用的成果。
具体内容为：
（1）观测点平面位置分布图；
（2）水平位移量和沉降量成果表；
（3）位移量时程曲线图；
（4）位移速率时程曲线图；
（5）侧向位移深度曲线图；
（6）最大侧向位移时程曲线；
（7）桩体应力变化时程曲线、随深度变化曲线；
（8）地下水位变化时程曲线；
（9）土压力、支撑轴力时程曲线；等
3.2数据处理与成果分析
每次量测后，对量测面内的每个量测点（线）分别进行回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移和掌握位移变化规律，并由此判断结构的稳定性。
利用已经得到的量测信息进行反分析计算，提供基坑、隧道结构和周围建筑物的状态，预测未来动态，以便提前采取技术措施，验证设计参数和施工方法。
观测成果的分析对基坑施工而言，是极具参考价值的成果。
观测成果的分析目的，就是通过对多期观测成果进行分析，归纳基坑施工过程中基坑、隧道及其周围环境的变形过程、变形规律、变形幅度以及变形原因，并预报未来变形趋势及工程安全程度，以达到指导安全施工的目的。
观测成果的分析主要包括：
（1）成因分析：
成因分析是对结构本身与作用在结构物上的载荷以及观测本身加以分析，确定变形值变化的原因和规律。
（2）统计分析：
根据成因分析，对实测数据进行统计分析，从中寻找规律，并导出变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系；
（3）变形预报和安全判断：
在成因分析和统计分析的基础上，可根据求得的变形值与引起变形因素之间的函数关系，预报变形的发展趋势和判断基坑及周边环境的安全程度。
3.3数据反馈与报告提交
监测数据全部输入计算机，由计算机计算并描绘出各测量对象的变化曲线，快速、及时地反馈给有关单位和人员，实时监控基坑施工。
在施工过程中，采用周报和月报反馈监测成果，当测试数据接近监控报警值时，立即通知项目部，并主动加密观测，在基坑施工和隧道工程完成后，提交监测监控分析总报告。
4拟投入的人员与仪器设备
根据基坑和隧道工程的特点和施工要求，组建专业监测监控组，负责该工程监测的计划、组织和质量审核。
制定如下人员组织措施：
（1）监测组由经验丰富的专业技术人员组成；
（2）做好基准点和监测点的保护工作；
（3）采用专门的测量仪器进行监测，并定期标定；
（4）测量仪器由专人使用，专人保养，定期检验；
（5）测量数据在现场检验，室内复核后才上报，并建立审核制度，对采集的数据及其处理结果经过校验审核后方可提交；
（6）严格按现行《地铁设计规范》、《基坑工程支护技术规程》、湖北省地方标准等规范与有关细则操作；
（7）根据测量及分析的结果，及时调整监测方案的实施；
（8）测量数据的储存、计算与管理，由专人采用计算机及专用软件进行；
（9）定期开展小组活动，交流信息和经验。
仪器设备一览表见表4，人员组成和职责见表5：
表4仪器设备一览表
设备名称
数量
设备型号
产地
Neica水准仪
1
NA2
瑞士
TOPCOM全站仪
1
GTS-600
日本
苏光经纬仪
1
J2
中国苏州
测斜仪
1
CX-03
中国
水位计
1
TS1001
中国
频率计
1
JTM-V10C
中国常州
收敛仪
1
WRM—3
中国武汉
表5监测人员组成表
序号
姓名
拟在本项
目中任职
职称
从事相
关工作时间（年）
1
项目负责人
教授
20
2
技术负责人
教授
21
3
现场负责人
讲师
8
4
安全负责人
讲师
2
5
资料员
研究生
2
6
测试员
研究生
2
7
测试员
研究生
2
8
炎
测试员
研究生
1
9
测试员
研究生
2
5组织机构和保障措施
5.1组织机构和职责
通道施工监测监控组织机构如图4所示。
5.2进度和质量保证措施
监测组将严格按照通道有关规范和监测方案，组织实施本项目。
具体进度保证措施为：
（1）制定详细的监测实施计划，明确各分项目的工作内容及具体计划，责任落实到各相关小组及个人；
图4项目组织机构图
（2）对监测组的工作，主管领导将督促按计划和施工进度完成各分项目工作，一旦发现有所延迟，将查明原因，以确保项目的顺利实施；
（3）监测负责人和技术负责人将对各分项加强指导和监督，对各项进度进行定期检查，一般一月一次；
责任落实到各成员单位和个人。
确保监测严格按国家现行规程规范以及监测任务书、监测方案、合同组织实施，做到不缺项、不漏项，并保证数据的真实性、科学性和严谨性，力争取得一批高质量成果。
监测负责人对各分项的完成质量组织内部验收，以每一个子项质量控制的方法来达到保证整体质量的目的。
5.3落实项目责任制的主要措施
（1）成立专门的监测组，本工作领域有扎实工作基础和丰富实践经验并具有高级职称的技术人员担任监测负责人和技术负责人；
（2）在监测实施期间，保证监测主要人员相对固定，人员变动不超过10％。
人员变动时，要做好交接工作，以保证工作的连续性；
（3）在监测实施期间，每台监测设备制定责任人，使测试设备保持良好状态，出现故障及时修理，做到随调随用。
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