沉降监测技术标.docx

1、沉降监测技术标1.工程项目概况1.1工程名称杜邦公司中国案沉降监测工作。（Settlement monitoring program for Dupont Titanium Technologies China Project）1.2项目地点1.3沉降监测杜邦*项目的待建场区现貌是原海水养殖场的旧址。工程拟在此场地上吹沙填筑，平整后开展项目的建设工程。本项目系配合吹沙填筑及建设、初期使用中对场地沉降的观测而设。2.沉降监测方案的制定原则2.1制定原则对招标文件中要求开展的永久水准点（PB）、沉降观测点（SP）、沉降观测板（SP）、沉降仪（E）、（电子式）孔隙水压力计（TP）、地下水观测井（G）

2、和测斜孔（I）七项要求，根据场地的特点和我公司的经验，向业主提出最佳的监测方法、测点埋设方法、使用的仪器和现场的组织实施方案。2.2方案制定的依据2.2.1招标文件及其附件的要求2.2.2已收集的项目场区情况、地质资料及已有经验。2.3技术标准和规定2.3.1 国家标准A. 中华人民共和国工程建设标准强制性条文B. 国家标准岩土工程勘察规范（GB50021-2001）C. 国家标准工程测量规范（GB50026-93）D. 国家发展计划委员会、建设部工程勘察设计收费标准2002（修订本）2.3.2 行业标准A. 行业标准软土地区工程地质勘察规范（JGJ72-2004）B. 行业标准建筑工程地质钻

3、探技术标准（JGJ87-92）C. 行业标准原状土取样技术标准（JGJ89-92）D. 行业标准建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002） 3.各类监测点埋设的技术要求和监测读数方法3.1永久水准点 Permanent Benchmark（PB）3.1.1埋设供高程测量用的永久水准点应按国家标准“工程测量规范”（GB50026-93）中第三章第一节和第二节的规定执行。永久水准点的构造见图1（集中编排于本章后）所示。在设置时应特别注意材料的正确使用、操作的步骤和孔口保护装置的实际保护功能。设置完成后的永久水准点应稳定3-4周后方可进行其本身的高程测量。测点处应有明显的、永久性的标志和编号。钻孔

4、使用XY300型回旋钻机（重庆探矿机械厂出品）。3.1.2测量其高程的测量与确定，应与委托方提供的在现场附近的BM点进行联测来进行。用二等水准测量的方法，经过中间转点，用来回路线闭合方法进行。中间转点使用的测点，视现场具体情况安排，构造见3.2节。测量使用的仪器为水准仪。仪器：徕卡NA2型水准仪加GPM3平板测微器，因瓦（invar）合金尺；精度：0.5mm/(km)。 徕卡NA2型水准仪3.2沉降观测点 Settlement Observation Point（SP）3.2.1埋设沉降观测点应由头部为凸球型的钢制测钉打入地面内构成。为保护测点不受车辆的碾压破坏，应将测点安置在低于地面的凹型坑

5、内，此坑应在测点埋设时先行形成（可用专门的取芯机进行），然后在孔内钻一略小于测钉直径的小孔（孔深小于测钉长度2-3cm），将测钉打入孔中即可。打击时注意保持测钉头部的球面不变形。测点应有永久性的标志和编号。沉降观测点的构造见图2（集中编排于本章后）。测孔中会有存水，在每次测量立尺时应先将孔中的积水清除。以保护测量的因瓦合金尺。沉降观测点设置完成后，应有3-5天的稳定后方可使用。3.2.2测量对沉降测点的测量，用水准仪按高程测量的方法进行，用3.1节的永久水准点作为后视点。测量使用的仪器为水准仪和因瓦合金尺。仪器：徕卡NA2型水准仪加GPM3平板测微器，因瓦合金尺；精度：0.5mm/(km)。

6、徕卡NA2型水准仪3.3沉降观测板 Settlement Observation Plate（SP）3.3.1埋设此项监测具体实施时测点的埋设是一个关键，应在场地吹填前预埋“沉降板”来设置测点，见图3（集中编排于本章后）。具体方法如下：a）沉降板是一块800mm800mm（厚度810mm）的平整钢板，在钢板的一面（使用时是底部），预先在四角和中心各用电焊固定一条16mm，长约80mm的钢筋，焊接要牢固（图3），在钢板另一面的中心预先用电焊的方法联接固定一根标称直径25mm（1英寸）的镀锌钢管（水管）作为沉降测量杆，沉降测量杆的上端应预先固定供测量时立尺的球型测点，测量杆的总长度（包括底版和球型

7、测点）应比预定的吹填小5cm左右。钢管（沉降测量杆）应与钢板保持垂直。并再与该钢管同心布置一只定位环，供以后固定保护管用（图3）。b）吹填前，安置沉降板，要用碎石和砂仔细将板底垫平，使沉降测量杆保持垂直状态，同时将钢板底部的5只“支腿”打入或压入土层中，使沉降板能牢固地竖立在地面上。并在堆载层达到0.5m高度前一直要由专人看管，确保沉降测量杆保持垂直状态。c）在上述钢管（沉降测量杆）外再套一根直径60mm左右（壁厚3mm左右）的硬塑料管，塑料管的下端套在沉降板的定位环中心，塑料管长度1.9m。应保证内部的沉降测量杆的上端高于外套塑料管的上端510cm左右。d）在继续的吹填过程中，由专人随时调整

8、以保持沉降测量杆和套管的垂直状态,并防止吹填材料大量进入沉降测量杆和保护硬塑料管间的空隙。e）在吹填完成后，在新形成的地表上的沉降测量杆的顶端埋设安置测点保护井，沉降测量杆顶端的球型测点应置于保护井的中心位置（图3）。f）测点应有永久性的标志和编号。3.3.2测量测点设置完成后就可进行测量。对沉降板测点的测量同3.2.2节的方法。3.4（分层）沉降仪 Extensometer（E）要完成此类对土层内部指定深度处垂直位移（沉降）的监测，应使用杆式（分层）沉降仪（Rod Extensometer）来进行。针对本项监测时间长，测孔深度大的特点，根据我公司的经验，应选用美国Slope Indicato

9、r 公司（或其它类似的大公司）的专业产品，（见图4，集中编排于本章后）。优质的产品和我公司的安装经验将是本项监测成功的保证。3.4.1基本构造杆式（分层）沉降仪使用刚性杆（6mm左右的不锈钢杆）来将深处土层的位移传递到土面供测量，而该刚性杆的下端通过锚具与待测土层结合为一体，土层的活动将如实地传递到地面的测量位置上。它的典型结构和工作原理如下：（1）图4（集中编排于本章后）是典型的杆式（分层）沉降仪的结构和工作原理。（2）杆式（分层）沉降仪由锚头、传递杆、井口平台、测量元件等几个主要部分。它们都一起安装在一个测孔中。锚头：与被测地层结合，感知其垂直位移。对工作在不同性质地层的锚头有不同的构造。

10、如灌注锚（化学锚固剂），机械锚等。传送部件：将锚头所得到的位移传递到井口，传递部件常用刚性的杆件；杆件外套以专用（塑料）隔离管，使下一步用膨润土泥球封孔时，将膨润土和传递土层沉降的刚性的杆件隔离。井口平台：接收传递部件传来的位移，并为测量提供一个基准面并兼作测 量元件的安装平面。 测量元件：测量在井口处接收到的位移。测量元件是数字显示的电测百分表。使用百分表时读数的分辨率为0.01mm，基本误差为0.5mm左右。（3） 只要有足够的空间，一个测孔内可以上下分开安装多个锚头，一般常用的为三点式（三个锚头）。3.4.2安装要点安装深度大（70m）是本次监测的特点，针对此，建议：（1）由于测点埋设深

11、度深，预计三个点分别为25m、45m、70m，组装时杆件太长，不能用常规在地面组装后往孔中装的办法，而应在孔口单点组装、边组装边下孔。（2）根据我公司的安装经验及具体的地质情况，成孔直径应加大到100mm，钻深70米，并采取防止孔壁坍塌的措施。成孔使用XY100型回旋钻机。（3）边组装杆件边下孔，下到孔底70m处时定位，定位后由锚头将其与土层锁定。然后在70m45m段用澎润土泥球充填，充填过程中不断测试孔深，到45m孔深时用同样方法安装第二个点，如此方法把三个点安装完毕后再在孔口处安装井口平台及外筒、护罩等。（4） 在现场露在地面上的只有一个不锈钢制的测量平台（直径80mm，高出地面200mm

12、），设在专门设置的（砖砌）井内，井上加盖。如有必要可以将地面装置作成与地面平齐，但不利日后进行的测量读数操作。（5） 安装完成后，有710天的稳定期，之后就开始读取初读数。（6） 测点应有永久性的标志和编号。3.4.3读数方法（1）杆式（分层）沉降仪的读数读数使用可分离式的数字式百分表，这种仪器是工业上成熟产品，显示清晰，读数方便。而且只需在测读时使用，读数完成后该百分表可以取下拿回办公室保存，安全便捷。数字式百分表（2）孔口高程由于测量时是以孔口的测量平台作为基准的，孔口会随其所处的地表土层发生沉降。所以必须在孔口加设一个地表沉降监测点，测量孔口的标高（变化）。以将各点沉降换算成绝对高程，作

13、为监测结果。孔口高程监测的测点设置和测量方法同3.2节。3.5（电子式）孔隙水压力计Transducer Type Piezometer（TP）3.5.1孔隙水压力计 考虑到长期监测（5年半以上）和监测现场东邻渤海，地下水会带有腐蚀性的盐类的特殊情况，为保证长期监测测点的成活率和数据的质量，根据我公司的经验，以选用美国Geokon公司的产品为妥。（以我公司的经验，国产较廉价的产品只能适应以一年左右的监测使用，之后会不断出现失效的现象。）推荐使用美国Geokon公司4500s型电子振弦式 (即电子式) 孔隙水压力计（Geokon 4500s piezometer）。3.5.2埋设（电子式）孔隙水

14、压力计（以下简称“孔压计”）用钻孔的方法埋设。测点构造见图5（集中编排于本章后）。（1） 埋设时使用XY100型回旋钻机在指定测孔处钻孔，孔径100mm左右，深度80m。在钻孔时应采用适当的方法保护孔壁不发生坍塌。（2） 孔压计应有足够长的电缆，长度应为“埋设深度加1米”，而且在整个长度内应是整根的，不能有接头。电缆应选用厚橡胶护套的。（3） 孔压计安装前必须按规定进行滤层（即“透水石”）的排气处理。（4）将第一个孔压计送入孔中指定深度80m处。 同时在孔压计位置的上下各50cm填以粗砂，孔压计自身周围（40cm范围内）应填满较细的砂粒。（5）测量已埋好的孔压计的（频率）读数，此时应比出厂的空

15、载读数有明显变化。如有疑问或故障应找出原因后再进行下一步。如问题不能解决，不能进行下一步操作。（6）在粗砂层上用膨润土泥球封孔，直到第二个孔压计的深度45m处。（7）重复上述步骤（3）、（4）和（5）。（8）在封孔的泥球填到孔口时，将保护井安设在孔口。（9）记录下此时两个孔压计的读数；在50cm左右长度（多余的剪去）的电缆头上做好标记和编号，电缆端部用绝缘带包扎，把电缆盘卷好规则地放入保护井，盖上井盖。（10）测点应有永久性的标志和编号。3.5.3测量 测点设置完成后经57天的稳定后方可进行测量。 用与孔压计配套的读数仪（频率计）读数。然后按各个孔压计出厂的“频率压力”标定系数和公式将频率读数

16、换算成（孔隙水）压力。 仪器：频率计；量程：500-500Hz；分辨率：0.1 Hz。3.6地下水位观测井Groundwater Observation Well（G）3.6.1埋设水位井的结构图见图6（集中编排于本章后）。（1）井管材料： 优质、聚氯乙烯工程塑料管（PVC、UPVC管）。（2）井管尺寸： 内径5070mm，壁厚3.55mm。（3）井管加工a）井管下端用同样材料的底帽封死，最下部0.21.0m为不钻孔的沉淀管。b）沉淀管向上有一段为取水管段，为园孔包网过滤器，应钻园孔，直径为58mm，孔隙率控制在2530%左右。取水管段的长度，根据现场实际情况确定，过滤器上加6根4mm粗尼龙绳

17、垫筋，再用尼龙筛网布或土工带包缠，规格根据现场地质结构而定，原则是不影响滤水过滤器管的孔隙率及滤水过滤器管对地下水的反应灵敏度，筛网一般采用3040目，包缠后，采用直径23mm粗的尼龙绳缠绕固定，缠绕宽度为30mm。c）井管上端加盖，以防外物入内。（4）监测井填充材料a）地下水位监测井井管外的填充分为三层，最下面一层为填砾层，中间一层为止水层，最上面一层为水泥砂浆层。b）填砾层的砾料应选用事先分选好、并清洗干净的天然园、卵状的石英砂。可用建筑砂或其他材料代替。砾料的直径以510mm为主，其中90%的颗粒应大于滤水过滤器的孔径。以保证滤料层对地下水能发挥良好的过滤和渗透作用，同时又不进入井管内部

18、。滤料层应一直延伸到井管取水段上端以上0.40.6m处。c）填砾层以上为止水密封层，止水密封层用料为优质白色膨润土（Bentonite）球，直径1020mm。止水密封层厚度约0.6m。d）止水层以上是水泥砂浆层，是水泥和优质膨润土混合物，此层以上为监测井地面部分。（5）地下水监测井地面部分a）监测井的地面部分，原则上与地面取平（或按现场要求作井台）。为避免雨水流入等，地面部分的顶圈和上盖可略高出地面约50mm，并向四周用水泥作出斜坡，使之不妨碍行任何车辆的交通。顶圈和上盖部分应采用购买的正规顶圈和上盖。b）井管上端开口除了有上盖以外，必须有一钢质封闭圆筒（不小于0.8m长），其下部封死于水泥砂

19、浆层之中，上部有铰链可以使圆筒之顶部方便的开启和关合。（6） 钻孔设备和成孔措施a）成孔使用XY100型回旋钻机。b）井位如选在水泥地坪或沥青等坚硬表面，应先行破碎，清除。c）根据井位地质情况，采用相应技术措施如护壁套管以防塌孔、缩孔等，确保成孔质量。（7） 成井方法a）当钻至设计深度（必要时须有护壁措施）后，开始安装预先准备好的（塑料）井管。当井深超过一整根井管的长度时，井管的连接可用丝扣连接 ，或插接，或热空气焊接，或胶结。b）井管取水段的上端应高于地下水涨落的最高水位约0.3m，以保证地下水表面飘浮的污染组分能通过取水层进入井管内部。c）井管下到要求深度后，将填料缓缓投入井管与钻孔（或套

20、管）壁之间。d）填料完成后上面投入优质膨润土球至止水设计深度。e）止水密封层以上为水泥和优质膨润土混合土层，混合土层之上为监测井的地面部分。f）完成的测井应有永久性的标志和编号。3.6.2 测量（1）用尺式水位计进行测量。并应在测井设置完成后经5天的稳定后方可进行。 尺式水位计：量程20m，精度：1cm。尺式水位计（2）由于测量时是以水位井的井口作为基准的，井口会随其所处的地表土层发生沉降。所以必须在井口加设一个地表沉降监测点，测量井口的高程（变化）。以将水位换算绝对高程，作为监测结果。孔口高程监测的测点设置和测量方法同3.2节。3.7测斜孔 Inclinometer （I） 测斜孔由将测斜管

21、埋入被监测地点的土层内构成，图7（集中编排于本章后）。测斜管是专供测斜仪测量时使用的特殊管子，它埋入测点位置的土层中，与土层协同变形，使得通过它内部的测斜孔探头能测出各深度位置的土层的水平位移数值。3.7.1埋设（1）在测点位置的地表上钻孔（使用XY100型回旋钻机孔），内埋设一条专门制造的“测斜管”。测斜管可用PVC塑料制，其内部有两对互成90角的凹槽，是供“测斜仪”使用的“导向槽”。（2）测斜管的埋设深度应大于要监测的地层深度1米（总深度36米）。（3）装入孔中的测斜管底部应加底帽。管段间的连接要按制造厂提供的部件、方法连接。所有的接头密封应达到不漏水的使用效果。（4）应该特别注意的是：因

22、随时间和加载的作用，土层会因固结而发生沉降。所以埋设在尚未完成固结的土层中的测斜管，在管接头间应留有充分的空隙，使测斜管因土层沉降而随之沉降时，管段间的预留空隙可以补偿管段的下沉，从而避免因设有补偿空隙而造成测斜管变形弯曲致使测孔报废的事故。本项目中应留有总量为200mm的空隙，分布在离地表较近的管段接缝中，离地表近者多留。据经验，若用每节3m的测斜管，空隙的分配预计可以是60mm/3m深度、40mm/6m、30mm/9m、20mm/12m、20mm/15m、20mm/18m、10mm/21m。（5）安装测斜管时其两对导向槽中的一对必须和待监测的水平位移的方向一致。测斜管就位后，其外壁和地层间

23、的空隙应注浆填充，并应考虑填充材料与所在地层的模量要基本匹配。使测斜管能随地层的水平位移而变形，即测斜管各处的水平位移就是对应处地层的水平位置。（6）管口设保护井，以起保护作用。（7）测点应有永久性的标志和编号。3.7.2测量（1）测量应在测孔埋设后，经10天的稳定后方可进行。（2）测量用测斜仪和配套的记录仪进行。仪器：美国 SLOPE INDICATOR 公司双向测斜仪，DATA MATE 数据采集仪；量程： 53；分辨率：0.02mm。（3）处理数据时采用自管口向下累计的方法进行，即假设孔口是固定不动的。（4）为补偿孔口实际会发生的水平位移和沉降对上述（3）条假设带来的影响，应在孔口加设沉

24、降和水平位移测量。测点埋设同3.2节，但测钉顶部应加刻“+”字线，以适应水平位移监测的要求。孔口沉降用高程测量的方法，用水准仪进行（同3.2节），孔口水平位移用全站仪进行。仪器：日本Nikon DTM352全站仪；精度：2(2+2ppm*D)。要用所测得的孔口沉降和水平位移Nikon DTM352全站仪数据及时对测斜数据进行修正。图1 永久水准点（PB）构造图Fig 1 Illustration of Permanent Benchmark（PB）图2 沉降观测点（SP）构造图Fig 2 Illustration of Settlement Observation Point（SP）图3 沉降

25、板观测点（SP）构造图Fig3 Illustration of Settlement Observation Plate（SP）单位： mm Unit: mm图5 （电子式）孔隙水压力计测点（TP）构造图Fig5 Illustration of Transducer Type Piezometer（TP） 图6 地下水位观测井（G）构造图Fig6 Illustration of Groundwater observation Well（G） 图7 测斜孔（I）构造图Fig7 Illustration of Inclinometer （I） 4.对监测（测量）的总体技术要求4.1测点布设定位 测

26、点按标书要求的座标设置。具体点位由委托方所属的代表人在现场指定。若由我方自行定位，则应加收放样（定点）费用。4.2初读数（1）所有的各类监测点均在埋设阶段中，在埋设完成经一段稳定期后方能读取初读数。（2）读取初读数的工作应由与日后监测同样的仪器、人员和技术要求进行。各测点应连续三天进行相同操作的读数，若三天读数无异常，则以其平均值作为该点的初读数。（3）若有读数异常，应在排除异常后，重复上述步骤（2）。（4）初读数经我方确认后，以正式报告提交委托方存查。4.3报警值（1）由于本项目的监测是为委托方提供土层变化期的变化数据。在一定的意义上讲数据的变化应存一个“度”。超过此“度”，会有损委托方的利

27、益。所以过“度”的变化应及时得到控制。（2）在这层意义下，监测的各项目对数据的变化都应预先提出一个合理的范围。若实测数据超过此范围，监测方必须向委托方提出警示。此合理范围的界限，称为“报警值”。（3）“报警值”要由委托方（或者代表人）用书面文件的方法正式提供给监测方。监测方在接受此文件后，必须严格按文件中规定的数值执行“报警”的责任。4.4仪器的标定（1）委托方所用的仪器，必须全部持有证明其性能和数据准确程度的文件（通称“标定证书”或“合格证”），而且是在证明文件规定的有效期内使用。（2）上述证明文件的副本应在仪器投入使用前交委托方的代表人认可。4.5监测的频率和次数 监测频率和次数按委托要求

28、实行，分安装后（初读数）、月测、季测。5.监测报告（1）包括初始次、日测、季测、以及项目最终各阶段的监测工作，应按委托方的要求提供报告。（2）报告内容包括：a）沉降监测报告书之内容包含工程概况、监测项目和各测点的平面图和立面布置图、所采用的仪器设备和监测方法、监测数据处理方法和监测结果汇总表及有关汇总和分析曲线、对监测结果之评价等。报告书中之分析评价必须符合国标、行业、地方标准之规定。b）沉降监测及分析报告书提供各监测项目的汇总表、时程曲线、速率时程曲线，且应针对各监测项目之变化趋势进行总体评价，阐述异常原因，提供结论性意见和建议。c）沉降监测之成果提供累积沉降量、最大及最小沉降量、平均沉降量

29、、平均沉降速率、沉降计算表、沉降曲线图等。d）其它在监测中得到的重要的、有价值的信息。（3）报告要做到：a）沉降监测及分析报告书以Microsoft Word 之电子文件格式存贮，各项试验之原始数据应以Microsoft Excel 之电子文件格式存贮，连同报告书，以e-mail 或CD-R 磁盘提送。上述之电子文件亦可能用其它可兼容的电子文件格式提送。b）沉降监测及分析阶段性报告书(初稿)分别以中文与英文撰写，于每月月底及每年年底提送本公司审核；经本公司提供审查意见后，承包商应依本公司审查意见修改后，提送阶段性报告书定稿本中文与英文一式8 份(含电子文件)。c）沉降监测及分析最终成果报告书(

30、初稿)分别以中文与英文撰写，于最终监测结束后15 天内提送本公司审核；经本公司提供审查意见后，承包商应依本公司审查意见修改后，提送最终成果报告书定稿本中文与英文一式8 份(含电子文件)。d）各报告的初稿送出后，在接到委托方审查意见的十日内，提送相应报告的定稿本，定稿本为中/英文一式8份（含电子文件）。6.主要施工设备及观测设备6.1 主要施工设备（1）XY300型回旋钻机（重庆探矿机械厂出品） 1台（2）XY100型回旋钻机（重庆探矿机械厂出品） 2台（3）轻型卡车 1辆（4）自备发电机（1.5kW） 1台6.2 主要监测设备（1）水准仪 2台徕卡NA2型水准仪加GPM3平板测微器，因瓦（in

31、var）合金尺；精度：0.5mm/(km)。（2）数字式百分表 2台 昆明量具厂 ； 量程100mm ； 分辨率0.01mm。（3）数字式频率计 2台常州金土木工程仪器有限公司ZXY型；量程500-500Hz；分辨率0.1 Hz（4）水位尺 2台常州金土木工程仪器有限公司SWJ-90型；量程20m；精度1cm 。（5）测斜仪 2台美国 SLOPE INDICATOR 公司双向测斜仪，DATA MATE 数据采集仪；量程： 53；分辨率：0.02mm。（6）全站仪 1台 日本Nikon DTM352全站仪；精度：2(2+2ppm*D)。 7.工程进度及说明说明:(1) 此进度按65个实际工作日计。我方可以安排人员以轮休的方法连续65个日历天完成。 (2) 若因受每月最多25日工作的限制,则每月不能工作的天数不能计入连续6