最终基坑监测方案.docx

1、最终基坑监测方案苏州市轨道交通一号线土建工程I-TS-16标施工监测方案审核： 编制： 校核： 中铁十九局集团有限公司苏州I-TS-16标项目经理部二八年六月一、 工程概况1二、 监测目的2三、 方案编制依据2四、 监测内容及测点布置2五、 项目监测重点、难点及关键性技术5六、 监控与反分析、信息化施工5七、 监测进度计划及频率安排 12八、 报警指标.12九、 监测方法及监测设备.13一十、 应急措施.18一十一、 监测项目组人员安排.18一十二、 监测质量的保证措施18一十三、 监测资料.19一十四、 合理化建议19一十五、 安全施工管理20一、工程概况1.工程简介苏州轨道交通一号线星湖街

2、站钟南街站全长约2.94km，沿翠园路自西向东延伸，拟建地势较为开阔，除星湖街站南施街站段区间沿线有少数建筑物外，其它周边沿线均为空地；道路两侧管线较为密集，大部管线在施工期间将临时改迁或临时（永久）废弃；此外区间沿线穿越翠园路1#、2#桥，桥墩桩基础离隧道顶部4.99m6.00m，盾构施工时须对桥基沉降进行监测。本次拟建南施街站位于苏州工业园区，南施街地下，沿翠园路路中设站，跨路口东西向布置。站址处地势较为开阔，除车站西南角为苏州电信办公大楼外，其余地方均为规划空地。南施街、翠园路均为城市新建道路，车流量较少。道路两侧地下管线密集。南施街站为两层地下岛式站台车站，车站主体结构外包尺寸长约12

3、2m，标准段宽约18.7m，设计里程为右DK23184.500右DK23+305.100；车站采用套筒咬合桩围护结构+内支撑的结构体系，沿车站竖向设置4道支撑，明挖法（局部盖挖）施工，车站标准段基坑埋深为15.3m，车站端头盾构井基坑埋深为17.3m。本工程基坑等级为二级，为及时掌握基坑安全状态，需对基坑进行严密的监测，达到信息化施工的目的。2.工程地质概况苏州地区属于江南地层区苏州长兴小区的江苏部分，太湖冲积平原区，场地第四系覆盖层厚度大。苏州位于亚热带湿润气侯区，温暖潮湿多雨，四季分明；年均气温15.7，最高温度40.2，最低温度-12.1；年均降雨量1063mm，年均降雨日125天；一年

4、之中6月份降水量最多，12月份降水量最少；春季风速最大4m/s。根据地质资料显示，基坑开挖深度范围内土层依次为：填土、可软塑粉质粘土、硬塑粘土层软塑粉质粘土、稍中密粉土稍中中密粉砂、软流塑粉质粘土；基底落于：稍中密粉土稍中中密粉砂、软流塑粉质粘土，围护结构插入土层：可软塑粉质粘土。场地内未发现晚更新统以来的活动性断裂，属地壳活动相对稳定区。穿越场地附近的断裂构造对轨道线路场地不会产生直接影响，不具备由于地震作用而产生地面破裂和裂缝、砂土液化和滑坡等地质灾害的条件，可判定本场地稳定性属基本稳定。勘察场地40.00m范围内各土层分布较稳定，土类型为中软土，无不良地质作用，场地适宜性较好，适宜本工程

5、建设。二、监测目的在车站基坑开挖及区间盾构施工期间对车站基坑及车站（区间）周边环境进行监测，预警并防范过大位移、变形与工程事故的发生，对周边环境进行监测，并通过监测，指导施工，实现整个工程的信息化施工。即主要有：1、在基坑施工期间确保围护结构不产生过大的位移和变形。2、对基坑外改迁后地下管线位移进行监测，预警环境问题。3、对地下水位、车站基坑底隆起回弹进行监测。4、对盾构施工时地表沉降及周边建筑物、深层土体位移进行监测。5、隧道水平相对净空变化量测及拱顶相对下沉量测等。6、信息化施工。根据监测数据，及时通报施工中出现的问题，以便采取相应的措施。三、方案编制依据1、 苏州市轨道交通一号线星湖街站

6、钟南街站区间隧道平面图、南施街站施工设计图2、 建筑地基基础设计规范GB50007-2002；3、 建筑基坑围护技术规程JGJ 120-99；4、 岩土工程勘察规范GB50021-2001；5、 工程测量规范GB50026-2007；6、 精密水准测量规范GB/ T15314-9406；7、 建筑变形测量规程JGJ/T 8-2007；8、 建筑地基基础工程施工质量验收规范（50202-2002）；9、 基坑工程手册刘建航主编；10、岩土工程安全监测手册林宗元编，辽宁科学技术出版社；11、地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB50308-2008）四、监测内容及测点布置根据本工程实际情况，并结合国

7、家、省市有关规范及设计要求，确定本项工程监测的主要内容确定如下：1、南施街站基坑监测内容：(1)基坑周边建筑物沉降及管线的位移；(2)围护桩顶的沉降和水平位移；(3)围护桩体水平位移；(4)基坑外地下水位监测；(5)基坑外侧地表沉降；(6)支撑轴力监测；(7)基底回弹监测；2、星湖街站钟南街站区间隧道监测内容：(1)隧道周边建筑物沉降及管线的位移；(2)隧道沿线地表沉降；(3)隧道净空收敛量测；(4)隧道拱顶下沉量测；(5)隧道外侧深层土体水平位移；(6)翠园路1#桥监测；(7)翠园路2#桥监测。车站部分整个监测过程将自基坑开挖施工开始，到基坑基本回填至0.00，监测数据基本稳定为止。监测期限

8、与频率如下表： 基坑开挖深度施工阶段5m510m1015m15m开挖面深度5m1d2d1d2d510m1d1d1d10m12h12h挖完以后时间7d1d1d12h12h715d3d2d1d1d1530d7d4d2d1d30d10d7d5d3d说明：.在基坑开挖前，取连续三次测量无明显差异时的读取为初始读数；.埋设在土层中的元件应在基坑开挖一周前埋设；.监测频率应随基坑状况、变化速率而作适当调整。区间部分整个监测过程自该段盾构施工开始，到盾构通过后一段时间后，监测数据基本稳定为止；周边有建筑物地段当盾构通过时应加强监测频率，其他地段可适当调整监测频率。3、监测点（孔）布置（1）南施街站基坑监测点

9、布置围护结构顶垂直、水平位移围护结构顶垂直、水平位移监测点,基坑标准段以40m左右水平距离布置一个监测点，两侧端头井加密，共布置16个点。围护结构变形监测基坑标准段约40m左右水平距离布置一个测斜孔，两侧端头井侧斜孔加密。共布置14个测斜孔，测斜孔埋设深度与围护结构同深。支撑轴力测试在基坑施工时，为了解支撑的受力变化情况，标准段以40m水平距离布置轴力监测断面，端头井每个斜撑方向上均设置轴力监测断面，在第一道砼支撑采用钢筋计与主筋串联布设；在第二道、三道和四道钢支撑处放置轴力计，共设置10组，30只轴力计，20只钢筋计。钢筋计串联在第一道砼支撑主筋上，轴力计放置在第二道第四道钢支撑上。基坑外地

10、下水位测试为了解基坑围护止水效果，在基坑每侧布置3个水位观测孔，共设6个孔。水位孔深为20m。地表沉降监测为了解施工对围护外侧土体的扰动影响，沿基坑周边方向，每隔15m左右布设一个地表沉降观测点，两侧端头井处加密，共布置28个点。建筑物监测南施街站西端头井西南角的中国电信大楼，为重点监测建筑物，在该楼四个角点布置沉降监测点，共设8个点。坑底回弹监测在两端头井和标准段各设一组基底回弹测点，共3组。南施街车站监测点布置，具体位置见附图：南施街站基坑监测点平面布置图。（2）南施街站地下管线监测基坑开挖期间，监测沿线的地下管线，同时每天对地下管线进行巡检工作，观察地下管线是否有渗漏现象（漏水、渗水、漏

11、气）。水平距离20m左右布1个监测点。根据管线种类的不同，分别布点。电力监测点10个；电信、集约化管线监测点8个；污水、超越管监测点14个。管线监测点详细布置见附图：南施街站管线位移监测点布置平面图。（3）16标盾构区间监测点布置建筑物沉降测点20个；隧道地表沉降监测点126个；翠园路1#桥沉降测点13个；翠园路2#桥沉降测点13个；规划桥梁沉降测点13个；隧道净空收敛点126对；隧道拱顶沉降点126个。盾构区间监测点位布置详见附图：盾构区间监测点平面布置图。五、项目监测重点、难点及关键性技术本次监测重点主要为车站基坑监测，车站基坑主要采用明挖法施工，基坑开挖较深且为中软土基坑，施工工序转换多

12、，工程环境及区域工程复杂，因此基坑变形监测的重点和难点为围护结构变形监测；而区间施工采用盾构法施工，其主要监测重点为周边建筑物变形监测和隧道结构变形监测。此外车站基坑工程地处苏州工业园区翠园路、南施街交叉路口，西南侧为苏州电信办公大楼；同时，管线改迁后部分管线距离基坑边缘仍然较近，基坑开挖到一定深度后土层应力的变化会引起管线的位移，因此对该基坑外部分改迁后管线的观测也是监测的重点。六、监控与反分析信息化施工基坑开挖及区间盾构施工期间，根据大量的监测数据，利用理论和数值反分析工具预测预报基坑开挖、降水及盾构施工引起的结构位移和变形及地面沉降的发展，随时掌握结构的位移和地面沉降情况，及时预报施工中

13、出现的问题，判断结构可能产生变位的原因，信息化指导施工，为有关单位研究对策和采取措施提供依据，防止过大变形和沉降的发生，确保结构本身及周围环境的安全是尤为重要的。图1是施工监测和信息化施工流程图，以施工监测、力学计算以及经验方法相结合为特点。与地面工程不同，在地下工程设计施工过程中，勘察、设计、施工等诸环节允许有交叉、反复。在初步地质调查的基础上根据经验方法或通过力学计算进行预设计，初步选定围护参数。然后，还须在施工过程中根据监测所获得的关于地层稳定性和围护系统力学和工作状态及对周围环境影响程度的信息，对施工过程和围护参数进行调整。施工实践表明，这种调整和修改是十分必要和有效的。详细说明：1

14、监测水准点的布置车站基坑工程拟布设34个工作基点；区间沿线可利用就近车站既有监测基点，基点位置以便于观测目标且处于稳定或相对稳定位置为宜。根据业主提供的水准点及相关资料，通过联测及复核，将本项目沉降监测高程纳入本工程高程系统内，水准监测及数据均采用统一的高程系统进行。2 车站基坑围护桩桩顶水平位移和垂直位移监测点基坑围护桩桩顶水平位移与沉降测点，沿围护桩圈梁顶均匀布设，并刻划十字丝将水平位移测点和垂直位移测点结合于一点，测点间距约40m。布设时应及时了解施工方破桩、浇筑圈梁的进度，避免圈梁硬化后布点，加大布点难度。图2 围护桩顶位移监测布置示意图3车站基坑围护桩体水平位移监测（测斜）围护桩体水

15、平位移测点布设时，将PVC测斜管逐节绑扎在咬合桩桩体主筋上，管间用接头管衔接，螺丝拧紧，用胶水、胶布密封。管壁内有二组互为90度的导向槽，固定时使其中一组导槽与基坑纵向基本垂直，并在管内注满清水，防止其上浮，测斜管管底及管顶用布料堵塞，盖好管盖。此外如受现场施工条件的影响，部分桩体未及时布设桩体测斜管，通过相关工程类比法，拟采用钻机成孔布管于围护桩体附近土体，补设测斜管的方法加以补救。图3 围护桩体水平位移监测布置示意图4车站基坑外地下水位测点基坑内外地下水位测点埋设采用地质钻机成孔后，放入裹有滤网的53mmPVC水位管，管壁与孔壁之间用中粗砂回填，地表用粘土进行封填，以防地表水流入。水位管在

16、滤水段管壁以梅花型钻设滤水孔后作为滤管，底部0.51.0m管壁不钻孔作为沉淀管，管底加盖密封，防止泥砂进入管中。滤水段管壁外包扎滤网或土工布作为过滤层（图4）。管身下放完毕后，管端应加工到硬化路面以下，防止过往施工车辆的破坏。图4 水位管布置示意图5周围建筑物监测监测基坑及盾构施工周围邻近建筑物的沉降和位移，确保基坑开挖期间邻近建筑物的安全。本站周边建筑物在施工全过程中必须对其沉降、倾斜及所引起的结构裂缝进行监测，保证建筑物安全。实施方法主要在门窗、边角上设置沉降监测点，同时布设倾斜监测点。图5 建筑物沉降监测布置示意图6地下管线测点地下管线测点布设一般采用抱箍法和地层模拟法。结合管线的改移，

17、用抱箍将测杆与管件紧密连接，伸至地面，地面处布置相应的窨井，保证道路交通和人员正常通行；如果马路上有管线设备（如管线井、阀门等）的话，则可在设备上直接设点观测。见图6。图6 管线测点布设示意图综合考虑本工程特点，传统的开挖布点监测方法在实际施工中也很难一次性较为准确地找到所要布设测点的管线；同时，制作窨井式标志周期长、费用大。总结多次进行管线及建筑变形观测的经验，本工程也可对地下管线的监测提出了一种间接监测（不用开挖地面埋测点）的方法-不直接测量管线的变形，而是通过监测其周围土体的沉降位移情况，间接反映管线的变形。在大型建（构）筑物的地基施工中，地下埋设管线多是单方向受拉（或受压）如图7所示。

18、图7 管线侧向受力示意图地下管线一侧的土体通过横向作用力向基坑方向推挤，使地下埋设管线横向受剪切力作用。由于沿管轴线方向产生位移（纵向位移）的可能性非常小，因而它对管线造成的变形影响可忽略不计。主要考虑垂直于管轴线方向的位移：水平方向的侧向位移和垂直方向的下沉或隆起。位移测点的布设：间接测量法不直接在受测管线上布点，而是根据现场施工的实际情况及地下管线的分布情况，将测点布设在地下管线的内侧土体中（距离管线约2-5m的范围内），沿AB视准线布设M1Mn各测点。用20螺纹钢筋打入管线内侧的施工区土中，在钢筋头上刻划十字丝，各测点的点位偏离AB视准线不超过200mm。通过监测土体的侧向位移及沉降（或

19、隆起）而达到对管线监测的目的。此外结合基坑外侧土体分层沉降监测数据综合分析基坑施工过程中管线变形状况。7.车站基坑钢支撑轴力明挖结构钢支撑轴力采用钢弦式轴力计测试。测点布设随钢支撑安设同步进行，架设钢支撑时，将轴力计支架焊接于钢管支撑一端，轴力计放入支架内，并保护好引线。测点布设如图8所示。图8 钢支撑轴力测点布设示意图南施街站基坑支撑第一道采用混凝土结构的支撑，可用钢筋计混凝土支撑主筋串联焊接，将导线引出并作好保护以便于测量。8. 地表点地面监测点的埋设，应首先在基坑外侧（区间盾构正对着的地表）地面开150mm的孔，打入顶部磨成椭圆形的18mm螺纹钢筋（如果是混凝土路面，钢筋底部至少应进入到

20、路面下的路床上20cm，并与路面分离），然后在标志钢筋周围填入细砂夯实，为了防止由于路面沉降带到测点沉降影响监测成果数据，不可用混凝土或水泥固牢，必要时还应在监测点上部做上铁盖加以保护。具体方法见地表点布设示意图9。图9 地表点布设示意图9.车站基坑基底回弹基底回弹测点的布设主要有两种方案：采用沉降管的测点布设法。优点：在深大基坑分部、分层开挖中可以进行跟踪监测。缺点：不易保护，现场基坑开挖机械对测管影响较大。布设回弹标。优点：操作简单，机械开挖影响小。缺点：不能跟踪监测，只能测量基底最终回弹量。图10 基底回弹测点布设及测量方法现场实际布设时应结合施工状况对比分析，采用合适的布设方案。10.

21、区间隧道外侧深层土体水平位移区间沿线深层土体水平位移测点埋设用钻机在预定孔位上钻孔，拟钻至与隧道施工相同深度，将测斜管放入孔中，对好导槽方向，盖好顶盖，然后回填密实。图11 深层土体水平位移布设方法11.隧道净空收敛监测隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收敛量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测，本次监测主要为水平方向上的净空收敛监测，收敛值为两次量测的距离之差。目前隧道施工中常用的收敛计为机械式的钢尺收敛计和数显式收敛计。本工程主要采用JM-46钢尺收敛计。图12 收敛计结构示意图围岩类别断面间距（m）每断面测点数量净空变化拱顶下沉501条基线1点图13 收敛

22、量测的间距与测线设计 12. 隧道拱顶变形监测暗挖施工时隧道支护结构拱顶变形状况，分析数据、总结规律，以便施工顺利、安全进行。沿区间隧道纵向间距50m埋设一个拱顶沉降测点，材料选用22螺纹钢，埋设或焊接在拱顶，外露长度5cm，外露部分应打磨光滑, 以减少与尺面接触不均匀的误差，用红油漆标记统一编号。七、监测进度计划及频率安排为了保证测量精度，基坑开挖前测读三次初始数据。实际测量频率根据前两次测量情况而定。当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率；当达到报警指标、观测值变化速率加快或出现危险事故征兆时，应加强观测。八、报警指标地表最大沉降量m50mm，速率3mm/24h。围护结构墙顶最大水平位移5

23、0 mm，围护结构墙体最大水平位移3/1000 L(L为基坑开挖深度)，速率在3mm/24h之内；超出指标作为报警处理。如绘制的位移曲线上出现明显的折点变化或斜率较大，也要作报警处理。刚性管线的允许张开值 6mm，因此，管线的局部最大沉降量10mm，变化速率2mm/12h，管线变形警戒值由累计变化量与变化速率二个量控制，根据以往同类工程的经验，本工程累计变化量大于8mm或日变化量大于2mm作为警戒值。建筑物沉降预警值为/h2/1000（为差异沉降值h为建筑物长度），允许最大倾斜变化率为1/2500，根据测点之间的距离控制差异沉降值的警戒值或根据设计的要求确定警戒值。实测轴力大于设计轴力的80时

24、为警戒值。天气正常情况下,水位日变化下降值达到0.5米为警戒值。其中区间部分以区间施工设计警戒值为准。九、监测方法及监测设备1. 主要监测设备序号设备名称型号规格数量国别产地备 注1全站仪NTS-302B1南方测绘精度2,2+2ppm 自有2高精度水准仪AT-G21日本拓普康精度：0.4mm 自有3铟钢尺2m2日本拓普康自有4水位计JM-901江苏自有5测斜仪JM-80001江苏精度：0.04/m 自有6收敛计JM-461江苏0.01mm7读数仪JM-4062江苏自有8计算机2美国自有9成图软件CAD20044美国自有10数码相机1韩国自有11打印机1韩国自有12对讲机MOTOROLA3中国自

25、有2.车站基坑围护桩顶水平位移观测、在场地外围不受施工影响的稳固处，埋设三个控制点，以其作为测量控制基准点组成一个边角控制网。根据业主提供的导线点及相关资料，通过联测及复核，将本项目监测点坐标纳入本工程坐标系统内，其监测及数据均采用统一的坐标系统进行。、观测方法：全站仪：点到直线的距离。全站仪：坐标系统法。经纬仪：视准线法。此观测方法亦适用于其他水平位移监测。3沉降观测、基准点埋设：以上述三个控制点作为沉降观测的基准点。、沉降观测点的布设：桩顶沉降观测与桩顶水平位移采用一体化观测点； 、精密水准测量每次沉降观测前均应对基准点进行联测检校，确定其点位稳定可靠后，才对沉降点进行观测。基准点联测及沉

26、降点观测均应组结成附合或闭合水准路线。采用仪器：用精密水准仪配合铟钢尺进行观测。仪器标称精度为0.4mm/km，观测时读数取至0.01mm。技术要求：按照二等变形观测（国家一等精密水准测量）的技术要求施测。各项限差规定如下表所示。视线长度、前后视距差和视线高度（m）类 别视线长度前后视距差前后视距累积差视线高度控制网30120.3沉降点50230.2水准观测的限差（mm）类 别基辅分划读数之差基辅分划所测高差之差往返较差及附合或环线闭合差单程双站所测高差较差控制网0.30.50.30.2沉降点0.50.71.00.7N代表测站数地表监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各测点与水准点

27、（基点）的高程差H，可得到各监测点的标准高程ht，然后与上次测得高程进行比较，差值h即为该测点的沉降值。即：Ht(1,2)=ht(2)-ht(1) 在条件许可的情况下，尽可能的布设附合水准网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。每次观测应固定线路和仪器站位及立尺位置，并尽量不替换观测人员。观测时仪器应避免在搅拌机、卷扬机等有震动影响的范围内设站。沉降测量适用于其他水准测量，及基坑回弹、地表测量及建筑物（管线）沉降等。、数据分析与处理时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断围岩稳定状态和施工措施的有效性。当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进

28、行回归分析。预测最大沉降量，如工程需要可作横断面和纵断面沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度等。4围护桩体水平位移、深层土体水平位移、测斜管埋设：在车站基坑围护结构桩内埋设测斜管；在区间隧道外侧钻孔埋设测斜管。、测量仪器：JM-8000型活动式测斜仪及读数仪。、测试方法：将仪器探头沿测斜管内十字定向导槽放至管底（桩底），从底往顶每0.5m测读一次数据，得到每0.5m的偏斜量；在基坑、盾构施工过程中把每次测量值与初值比较，即可得出不同深度处的位移量。原理简述如下：测斜仪按0.5m点距由下往上逐点进行读数，即将测斜管分成了n个测段（见图11），每个测段的长度li =500mm，在某一深度位置

29、上所测得的两对导轮（500mm）之间的倾角i，通过计算可得到这一区段的变位i。计算公式为： 图11 测斜原理图某一深度的水平变位值i可通过区段变位i的累计得出，即： 设初次测量的变位结果为i ,则在进行第j次测量时，所得的某一深度上相对前一次测量时的位移值xi即为：相对初次测量时总的位移值为： 计算时假定管底为基准点，由下而上累计计算某一深度的变位值i，直至管顶，然后再根据测得的该点桩顶位移对水平变位值进行修正。但是不论基准点设在管顶或管底，计算变位值i总以向基坑侧变位为正，反之为负。将在围护结构中同一测斜管的不同深度处所测得的变位值i，点在坐标纸上连接起来，便可绘制出桩体的水平变位（Hi）曲线。另外，为确保防止桩体发生整体性位移和桩体水平位