土方与监测方案设计.docx

1、土方与监测方案设计2、土方开挖与基坑监测方案2.1土方开挖方案（1）土方开挖概况本工程拟建场地北靠清凉门大街、西临浦江路，地处长江与秦淮河中间地带，西侧与长江距离1.1公里，东侧与秦淮河距离1.5公里（如下图：拟建场地位置及周边），根据南京地区相似工程经验，本工程地下水位较高，孔隙潜水埋藏较浅，土方开挖完成至垫层底标高上0.2m时(相对标高-16.90m，绝对标高-8.55m),土质为情况复杂，土方开挖与降水具有一定难度。拟建场地位置及周边（2）土方开挖重难点分析及解决方案1）本工程北侧为清凉门大街，西侧为浦江路，土方装载车外运目前只可由西侧浦江路两个出入口进行，交通压力较大。解决办法：在土方

2、开挖期间安排24名交通协调员进行道路交通协调，发生严重堵车时可请交警协调疏通。2）场地空间有限，栈桥面积相对较小，全面开挖后即面临与砖胎膜、底板垫层、底板防水及地下室底板结构穿插施工。材料水平、垂直运输所需塔吊基础施工及安装，与土方开挖衔接也是本工程考虑的重点。 解决办法：最后一层土方开挖前期即落实场内塔吊基础施工和塔吊安装，合理划分施工段与开挖顺序，通过场地转换实现既有空间的利用和流水施工。3）拟建场地土质情况复杂，局部角撑部位挖土需要经过多次倒运，土方开挖挖土、运土难度大。解决办法：配备足够的水泵进行及时抽水，备用部分石灰备用。4）本工程位于南京市区交通要道附近，扬尘及环保要求高。解决办法

3、：配备专门的洒水车及昼夜值班司机，负责施工期间全天候常态化洒水降尘，并成立一定规模的保洁小组，由专人负责落实场内及周边道路日常保洁。（3）土方开挖施工部署1）施工区域划分考虑到本工程支护工程的特点、土质情况、挖土深度及建筑物的平面分布情况和业主工期要求，根据总体施工部署，结合主楼位置、地理位置和后浇带设置以及现场道路布置情况，将基坑分为A、B两个地块，其中栈桥及栈桥北侧为A地块（平面面积7880m2），沿底板后浇带划分为A1A6六个施工段；栈桥南侧为B地块（平面面积7827m2），沿后浇带划分为B1B5五个施工段。A2、A3和B3、B4分别为1#和3#塔楼筏板区域。土方开挖总体分区图2）土方开

4、挖分区信息统计区域施工段面积参数/m2土方量m3备注A地块A1652.7217.32A21231.32704.58A31334.2205.16A41284.1411.95A51533.2464.94A61627.2502.68B地块B1815.1704.54B2990.59651.42B31929.63199.64B41843.0493.82B51924.2645.293）施工准备（1）技术准备学习和审查图纸检查图纸和资料是否完全，掌握设计内容及各项技术要求，了解工程规模、特点、工程量和质量要求；熟悉土层地质、水文勘察资料；会审图纸，搞清地下构筑物与基础的关系。进行技术交底与过程管理施工前对施

5、工班组及施工人员进行施工方案、技术、质量、安全和环保交底。对本工程的各分项工程有关注意事项及质量标准作详细介绍，让每个施工人员做到对自身工作的质量标准及规定要求心中有底。在机械挖土时，排列好机械行走路线，在机械挖土时及时告诉挖土司机标高，专人指挥严禁超挖，并且对地下支撑构件要有明显的标识，绝对禁止损伤和破坏地下承力构件。土方开挖过程中与现场土方负责人明确土方基坑开挖整体顺序和重点、难点部位开挖进度要求，落实土方开挖过程管理，避免重点部位因局部开挖难度大而进度滞后。测量定位按设计图纸做好测量控制和基准点的设置，并设置好土方开挖边线。（2）现场场地勘察摸清工程场地情况，收集施工需要的各项资料，包括

6、施工场地地形、地貌、运输道路、邻近建筑物、管线、地上施工范围内的障碍物和堆积物状况，排水系统等，以便为施工规划和准备提供资料和数据。深入细致地进行周围环境调查研究，了解沿线交通状况，针对具体情况制订和采取相应措施以保证土方施工顺利进行。渣土消纳场地、土方弃置场地及行车路线要事先与有关方面取得联系，办理好相关事宜。（3）场地准备清除场地障碍，确保施工场地和道路畅通无阻。对施工现场内地上、地下障碍物及文物进行全面调查，并制定排障计划和处理措施，对现场发现的文物做好现场保护，并及时汇报。设置好挖土路线。现场降水达到土方开挖的要求，降水水位比开挖底面至少低0.5m。对基坑边出土道路进行加固硬化。落实好

7、大门口车辆冲洗设施等安全文明措施的建设配置，在工地大门口用25钢筋设置冲洗槽及加压水泵，保证冲洗土方车辆用水。大门口设置洗车台，满足文明施工需要。土方车辆出入口处冲洗和保洁人员不少于4人。（4）劳动力、机械设备及材料投入计划劳动力投入表序号队伍编号负责施工内容预计人数备注1挖机司机土方开挖402自卸车司机土方外运403保洁队伍周边道路及场内日常保洁254交通协理员负责场内及周边交通管理45洒水车司机负责昼夜常态化洒水降尘26抽水小组负责基坑降水及日常抽水107杂工负责其他应急事宜20主要机械设备选用、投入表及分析a.主要机械设备选用、投入表序号设备名称规格型号数量1加长长臂反铲挖掘机DOOSA

8、N42反铲挖掘机PC210-7C型63小型反铲挖掘机PC100304运土自卸车15m/台405洒水车4.5m1b.机械投入分析最后一层土方（承台、坑中坑）：每个施工段内配置24台小型反铲挖掘机（根据施工段大小及开挖难度确定），非支撑/栈桥范围内布置6台大型反铲挖掘机，用做土方水平转运，基坑栈桥面装土点布置4台加长长臂反铲挖掘机，每台至少需配一台大型挖机反铲挖掘机转土，计划安排40辆15m渣土车，考虑项目地处市区中心及交通干道地段，日计划出土3000方，基本可满足外运进度。（4）土方开挖方案有支护基坑土方开挖顺序直接影响后续底板施工顺序以及基坑整体安全，因此有必要提前结合底板施工顺序规划土方开挖

9、顺序。本工程土方开挖顺序综合考虑塔楼及纯地下室区域施工进度差异、底板结构施工顺序、基坑安全、栈桥布置、出土口位置、场内及周边交通等因素，将最后一层土方开挖整体上划分为3个开挖阶段：（见下图：土方开挖整体顺序），塔楼与纯地下室区域底板穿插流水施工，均衡组织生产。土方开挖整体顺序（5）土方开挖及底板施工均衡组织流程第一阶段：首先开挖A1、A3、B5施工段，承台及坑中坑土方。第一阶段第二阶段：开挖A2、B4施工段， A1、A3、B5垫层、防水施工阶段。第二阶段第三阶段：开挖A6、B1、B3施工段， A2、B4垫层、防水施工阶段, A1、A3、B5承台、底板钢筋绑扎施工阶段。第三阶段第四阶段：开挖A4

10、、B2施工段， A6、B1垫层、防水施工阶段, A2、B4承台、底板钢筋绑扎施工阶段，A1、A3、B5底板施工完成。第四阶段第五阶段：开挖A5施工段， A4、B2、B3垫层、防水施工阶段, B1、A6承台、底板钢筋绑扎施工阶段，A1、A3、B5、A2、B4底板施工完成。第五阶段2.2基坑监测方案（1）监测方案概述1）监测重点：针对本工程场地地质条件及周边环境基坑支护结构形式确定监测重点。本工程由一个独立基坑组成，基坑支护采用钢筋混凝土水平支撑体系，西侧、北侧临近市政道路，沉降观测和土体位移及道路、管线沉降是本工程一个监测重点。基坑开挖易产生侧向变形和土体滑动，从而对周边道路及地下管线产生的不利

11、影响。再结合本基坑支护结构特点，故本工程监测重点为：第一道支撑的应力应变监测；围护钻桩顶水平位移、桩身位移；周边土体变形监测、支撑轴力监测、坑外水位监测、基坑周边环境变形监测等及相邻基坑变形的互相影响监测。我方通过对周边环境及支护结构的监测及时准确地判定在基础及换撑施工各阶段，基坑支护结构的与土体共同作用时的整体稳定性，严格控制土方开挖情况和各施工环节，防止变形过大对地下工程造成不利影响或发生重大安全事故。2）监测目的由于地质条件、载荷条件、材料性质、地下构筑物的受力状态和力学机理、施工条件以及外界其它因素的复杂性，岩土工程迄今为止还是一门不完善的科学技术，很难单纯从理论上计算出和预测工程中可

12、能遇到的问题，而且理论预测值还不能全面而准确的反应工程的各种变化。所以，在理论分析指导下有计划的进行现场监测是十分必要的。监测是对工程施工质量及其安全性用相对精确之数值解释表达的一种定量方法和有效手段，是对工程设计经验安全系数的动态诠释，是保证工程顺利完成的必需条件。在预先周密安排好的计划下，在适当的位置和时刻采用先进的仪器和方法进行监测可收到良好的效果，特别是在专业工程师根据监测数据及时调整各项施工参数，使施工处于最佳状态，在实行“信息化”施工方面起到日益重要的、不可替代的作用。3）监测要求：参照基坑工程设计规程及地方标准，制定基坑工程施工监测和环境保护的基本要求如下：1）必须事先调查、核实

13、清楚基坑周围地下管线和建（构）筑物的位置和状况；2）按照设计提出的监测项目和具体要求，制定基坑工程的监测方案；3）对重大地下构筑物安全保护区内的基坑，执行本市政府颁布的有关文件确定其环境保护标准；4）对重要、特殊的建筑结构应做专门的调查，然后决定容许的变形控制标准；与本工程相关的建筑物对差异沉降的承受能力可按表1、表2的规定确定相关规定： 表1建筑结构类型/L（L为建筑物长度，为差异沉降）建筑物反应1、一般钢筋混凝土框架结构达1/150发生严重变形达1/500开始出现裂缝2、高层刚性建筑（箱型基桩、桩基）达1/250可观察到建筑物倾斜表2建筑物类别容许倾斜高层建筑基础H 100m0.0015说

14、明：H为建筑物地面以上高度。倾斜是基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。5）事先与管线单位联系，了解清楚各类地下管线的新旧、埋设情况、材料结构、管节长度和接头构造，协商制定差异沉降监控标准；6）必须对主楼区与地下室区域之间的差异沉降进行观测，为设计提供确定裙房区地下室与塔楼区地下室贯通最佳时间的参考依据。（2）监测内容及监测点设置1）方案编制依据工程测量规范；基坑变形监测技术规程；工程设计要求；南京市基坑施工规范。2）方案编制原则基坑开挖过程中进行施工信息化监测，这对于基坑及周围环境的安全，具有十分重要的意义。由此可见，开展基坑及其周围环境监测工作，可以根据实时的变形位移数据，分析判断基坑

15、开挖过程中土体位移，采取有效措施，达到保护基坑及周围环境的目的。从时空效应的理论出发，结合本工程的具体情况以及设计单位的要求，本监测方案的编制应遵循以下原则：（1）根据业主的技术要求、技术文件及安排的工作节点编制监测方案，编制的方案要符合国家有关规范和规程的要求。（2）本工程基坑和环境安全等级定为一级，据此规定测量精度等级、工作方法、技术指标、警戒值等。（3）监测项目和监测点的布设，必须满足经济、实用的原则，同时又必须考虑到本工程设计和有关规范规程的对称、形成剖面、相互依托等技术要求，每个施工节段布置相应的监测点能客观全面反映本工程施工过程中周围环境和基坑的变形。收费标准应符合国家有关文件。（

16、4）投入先进的、高精度的仪器设备进行监测。监测仪器必须满足精度要求且在有效的检校期限内；监测频率必须适当，符合设计和规范规程的要求，能及时准确提供数据，满足信息化施工的要求。（3）监测方法与技术1）监测内容水平位移及沉降观测沿圈梁顶面每2025m布设1个观测点，每边监测点不应少于3个，周边中部应布置监测点。测点采用钢筋桩打压在支护顶，钢筋上刻十字丝作为点位观测之用。在测点砼灌注终凝之后，即开始观测，并记录初始值。水平位移使用全站仪极坐标法观测。按照一级变形测量等级施测，变形点的点位中误差1.5mm。深层水平位移量测：基坑外围每2050m布设1根测斜管，监测点应布置在基坑周边的中部及有代表性的部

17、位，每边监测点不应少于1个，埋设在土体中的测斜管长不应小于基坑开挖深度的1.5倍，并应超过支护结构桩长3m。支撑轴力量测：支撑系统选择16根钢筋砼支撑梁采用钢筋测力计进行钢筋砼结构梁轴力量测。支撑立柱沉降：选择交点处支撑杆件较多处立柱桩顶设一个沉降观测点，总数量不小于20%。邻近建筑物倾斜及裂缝监测：每栋设置68个变形观测点，平面特征点位置处应增设变形观测点。沉降点相对于基准点的沉降差就为基坑该段土体或建筑物的沉降量。水准测量采用环形闭合方法，每次观测均当场进行误差检查，闭合误差满足(mm)要求，且同一观测点两次观测误差不大于1mm。所有沉降点可统一纳入一个观测系统，由三个公用基准点共同组成封

18、闭水准网。监测时严格按照国家二等水准测量规范执行，沉降点复测周期按照中华人民共和国城市测量规范执行。沉降监测紧随开挖进行，沉降值存入计算机监测管理系统绘成沉降曲线图统一管理，并绘制报表。坑外设置水位观测孔。测量方法与精度选用Topcon AT-G2+OMIRCO型精密水准仪，仪器标称精密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、建筑变形测量规程、建筑基坑工程监测技术规范等有关规范的要求，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，沉降监测控制网的主要技术要求见下表。表1 垂直位移

19、监测控制网的主要技术要求项目相邻基准点高差中误差(mm)每站高差中误差(mm)往返较差，附合或环线闭合差(mm)检测已测高差之较差(mm)观测方法及技术要求要求1.00.300.60.8按国家二等水准测量技术要求作业注：n为测站数平面控制基准点平面控制基准点布设在5倍的基坑开挖深度之外，在较好的土质处进行埋设标石，基准点附近不能受外界施工等影响。并设有基准点的备用点以防基准点被破坏。各基准点均要设置明确的标牌，提醒不能破坏。由于水平位移类监测每次至少要同时使用两个基准点，所以必须保证每次使用的两个基准点相对位置关系及设站控制点的绝对位置固定。每次观测前应对基准点进行检核，确认稳定后方可进行监测

20、点的观测工作。平面坐标系统与施工坐标系统统一，对于部分可以直接采用的施工控制点可以纳入监测平面控制网。a.测量方法与精度平面控制测量采用一级平面控制网（建筑变形测量规范），其技术要求应符合下表规定：表2 平面控制岗的主要技术要求级别平均边长（m）角度中误差（）边长中误差（mm）最弱边边长相对中误差一级2001.01.01：200000二级3001.53.01：100000三级5002.510.01：50000b.坡顶（包括坑内临时边坡）、桩顶位移（水平位移、竖向位移）。围护结构桩顶水平位移由支撑施筑前挖土引起的变形和支撑杆件压缩带来的变形两部分组成。挖土引起的支护结构变形位移量主要取决于围护结

21、构本身的钢度和支撑施筑前的挖土深度，支撑杆件压缩引起的变形位移量取决于作用在围护结构上的水土压力和支撑材料的刚度。过大的水平位移会影响到基坑内主体结构的施工空间及周围环境安全。支护结构顶的竖向位移，主要是由于基坑土方开挖土体与桩体的摩擦减少，还有桩身自重以及承载水平支撑的重量所致。所以，围护结构桩顶位移监测为必测项目。通过监测位移量必要时调整基坑开挖顺序和速度、反算地层的水土压力，确保基坑和周围环境的安全，并对测斜观测计算结果进行校核。a.测点布置与埋设位移监测点的埋设在围护结构桩顶做固定的标志，并在施工现场进行保护和标志。具体采用基坑监测位移监测专用标记点以便位移监测。b.监测方法与原理采用

22、的方法依据现场情况，测定特定方向上的水平位移拟采用视准轴线法、小角法等；测定监测点任意方向的水平位移拟采用控制网法、极坐标法等。作业前应对使用的基准点和工作基点的稳定性进行检测。其中小角度法测量原理如下。小角度法测量原理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，瞄准另一端的水平位移监测控制点作为起始方向，依次按方向观测法测定两监测控制点间的水平位移监测点与测站连线偏离起始方向的角度，以所没歇脚值作为计算变量（测站点到后视监测控制点的水平距离值由全站仪测出后作为定值），从而计算出监测点沿垂直于起始方向的位移。图1 小角法测量示意图小角法偏移量计算公式：Q=A/PLQ偏移量（mm）A观

23、测点的小角值（秒）P常数206265（秒）L基准点至观测点之间平距（m）通过各次偏移量的比较计算出水平位移观测点的初始值。以后将每次观测值减去上次的观测值得到本次位移量，减去初始值得到总位移量。位移变化量以基坑坡顶为标准，向基坑位移，其值为“”，反之为“+”。监测埋设的监测点稳定后，应在基坑开挖前进行初始值观测，初始值一般应用全站仪独立观测3次，3次观测时间间隔尽可能的短，3次观测值较差满足有关限差值要求后，取3次观测值的平均值作为初始值。水平位移监测以初始值为观测值比较基准，水平位移变形监测应视基坑开挖情况即时开始实施。坐标法测量原理a在基坑水平位移监测中，采用全站仪法,场地内设置坐标控制点

24、,作为工作基点A、B，在基点架设仪器和定向。用全站仪测量各水平位移店点的坐标,通过比较各期坐标变化计算位移变化。b测量方法：视准线法是将仪器架设工作基点A上，盘左照准定向基点B点，输入阿A、B点的坐标，再依次在各监测点上安置棱镜，用全站仪照准各个监测点，读取监测点的坐标值。c通过比较各期坐标变化计算位移变化。本次观测值减去初始观测值，即为累计位移量；本次观测值减去上次观测值即为本期位移量。测量仪器： Topocon GTS-102N型全站仪，测角精度2，测边长精度2mm。测量精度要求a.小角法精度：位移观测仪器读数最小至0.1mm，点位相对中误差1mm。具体的方向观测法限差（）如下：表3 观测

25、法限差仪器类型测回数两次照准目标读数差半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差DJ124595观测方式采用DJ1型全站仪水平角观测两测回。b、坐标法精度：测量仪器： Topocon GTS-102N型全站仪，测角精度2，测边长精度2mm。土体（围护结构）侧向变形a.监测目的基坑土体及桩体侧向变形与其地层性质、几何尺度、支护形式、施工程序、施工方法及周围环境等因素密切相关，其侧向变形观测是基坑开挖和支护施工过程监测中极为重要的环节，是准确掌握基坑支护运用状况的关键手段。b.监测方法与原理测斜仪是一种可精确测量沿垂直方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪。当测斜管深埋于稳定土层中或围护

26、桩体内时，则各点位移可根据测读点间的倾角和距离换算出来。测斜仪测试原理如下图3所示，深层水平位移采用测斜仪施测。图3 测斜仪测试原理示意图测量时放入带有导轮的伺服加速度式测斜仪沿导槽滑动，由于测斜仪能反应出测管与重力线之间的倾角，因而能测出测斜仪所在位置测管在土体作用下的倾斜度i，换算成该位置测斜仪上下导轮间（或分段长度）的位置偏差d：d=Lsin式中，L为量测点的分段长度（一般为1.0m）。自下而上累加可知各点处的水平位置：d=Lsini与初值相减即为各点本次量测的水平位移。观测时的具体步骤如下：将测头导轮卡置在预埋测斜导管的滑槽内，轻轻将测头放入测斜导管中，放松电缆使测头滑止孔底，记下深度

27、标志。当触及孔底时，应避免过分冲击。将测头在孔底停置约5分钟，使测斜仪与管内温度基本一致。将测头拉起至最近深度标志作为测读起点，每1.0m测读一个数，利用电缆标志测读测头至测斜管顶端为止。每次测读时都应将电缆对准标志并拉紧，以防止读数不稳。将测头调转180重新放入测斜导管中,将测头滑到孔底，重复上述步骤在相同的深度标志测读,以保证测量精度。通常采用正反测量的目的是为了提高精度,导轮在正反向滑槽内的读数将抵消或减小传感器的零偏和轴对准所造成的误差。 现场测读记录差值=读数E读数W注：E表示上导轮方向，W表示上导轮调转180的方向，差值表示在该测点1.0m测管的水平位移的2倍。测斜曲线将在围护结构

28、中间一测斜管的不同深度处所测得的累计变位值点在坐标连接起来，从而得到位移历时曲线，孔深位移曲线，当水平位移速率突然过分增大是一种报警信号，收到报警信号后，应立即对各种量测信息进行综合分析，判断施工中出现了什么问题，并及时采取保证施工安全的对策。c.监测精度XB30型测斜仪的系统精度不低于0.25mm/m，分辨率不低于0.02mm/500mm。支撑轴力、支护桩桩身应力及土压力的监测振弦式钢筋应力计具有抗干扰能力强、受温度影响小、零飘小、性能稳定可靠、寿命长等特点，适应在恶劣环境中长期、远距离观测。钢筋砼支撑内力监测使用振弦式钢筋应力计，在钢筋砼内支撑受力主筋上焊接安装钢弦式钢筋应力计，每断面配置

29、4个测试元件，分别设置在砼测试断面的4个角主筋。具体位置详见剖面图4。图4 钢筋砼支撑内力监测点剖面图支护桩桩身应力监测使用振弦式应变计，在管桩的5个断面埋设安装应变计，每个断面内外侧对称埋设2只应变计。（详见剖面图5）。土压力监测，在基坑对应的特征点位置（整个基坑选择10个监测点），用工勘钻机引孔埋深土压力计，每个监测点选择4个竖向断面进行土压力及其分布监测，详见布点剖面图5。在钢支撑梁选择7个断面进行横梁内力监测，每个断面安装4只应力计进行其内力监测。测试仪器使用XP02型频率仪，量程为：5005000Hz，精度为：0.1Hz。d.周边道路、管线及地表沉降监测在基坑北侧及西侧中间位置设置2

30、个典型断面，在土钉长度范围内做地表沉降观测。e.水位（坑外、坑内）监测监测目的在基坑降水、土方开挖及地下室施工过程中基坑支护外侧水位的变形关系到周边的支护结构的安全运行安危，能监测的支护结构的止水效果，所以基坑支护结构外侧地下水位监测是十分必要的；坑内的水位能降到什么标高也关系到土方能否顺利开挖，基础垫层是否便于施工，什么时候坑内水位需要降到什么标高就是坑内水位监测的意义所在。测量方法与精度：用SC-30电测水位仪量测地下水位。电测水位仪由探头、电缆盘和接收仪组成。仪器的探头沿水位管下放，当碰到水时，上部的接收仪会发出蜂响，通过信号线的尺寸刻度，可直接测得地下水位距管口的距离。电测水位仪读数精度为1mm，图7为水位计工作原理。图7 水位计工作原理日常巡视每天不少于1次对施工现场进行巡视，对施工条件的改变和事故隐患进行观察、分析和记录。现场巡视观测主要内容