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1、西寧市火車站綜合改造工程預留地鐵站深基坑監控方案監控單位：施工單位：2011年5月目錄1 工程概況12 監測目的23 監控參考規范規程24 監測項目和基本要求24.1 監測項目24.2 監控基本要求35 監測方法及測點布置35.1 樁頂水平位移35.2 地下水位監測45.3 地面沉降45.4 土體側向變形55.5 樁（墻）變形監測65.6支撐軸力監測75.7 支護樁內力85.8樁側向土壓力的監測95.9錨桿軸力的監測95.10基底隆起的監測105.11 基坑內外情況觀察106數據處理116.1 數據錄入116.2 數據處理116.3 預警機制117 監控質量保障措施127.1 人員素質127.2、2 關鍵工程部位的監測措施12附件：監控費用預算131 工程概況本基坑為四個基坑地下空間基坑、祁連路與互助錄下穿隧道基坑、預留地鐵站基坑和湟水河改造暗涵部分基坑之一，且基坑深度最深，最深達26米；基坑場地位于湟水河北岸級階地及高滿灘，地形起伏較大，總的趨勢是西高東低；海拔高程2209.312217.41m，相對高差6.8m；依據勘察結果，場地在勘察深度內依其成因及巖土物理力學特征可分為6大層，與基坑支護相關的地層物理力學性質如下表：地層編號巖土名稱參數C(kPa)()r(kN/m3) 雜填土518.0 18.0 粉質粘土3022.0 18.4-1粉土1516.0 17.8-1粉細砂018.0 3、18.0 卵石040.0 21.0 -1強風化泥巖22033.0 19.0 -1中風化石膏巖35032.5221.1-2中風化泥巖18032.5721.7-1微風化泥巖82037.1222.0 -2微風化石膏巖61035.1522.3場地賦存第四系松散巖類孔隙潛水，地下水位標高為2208.22211.2m，含水層主要為全新統沖積卵石層，隔水底板為第三系泥巖，地下水由西北流向東南，以地下徑流形式排泄于下游地區，最終排泄于湟水河，動態變化季節性明顯，年水位變幅0.51.0m左右，水量比較豐富，該層水位受地面排水影響較大，導致地下水位起伏較大，第三系泥巖及石膏巖中局部賦存由節理裂隙和構造裂隙水，因其4、構造裂隙分布不均，連通性差，無統一水面，該層水具承壓性，水量較小，本工程可不考慮該層水的影響。基坑開挖深度5.5026.0m，且開挖面積大，屬特大型深基坑工程，安全等級一級，基坑設計使用年限1.5年，控制基坑頂水平位移不大于30mm，控制周邊地面及建筑物沉降變形不大于20mm，不均勻沉降滿足相應規范要求，控制基坑周邊荷載不大于20kPa，且距基坑邊不小于6.0m。基坑支護形式為三種：（1）在環境條件相對寬松的部位采用放坡開挖支護結構形式，（2）對環境條件緊張的且基坑開挖范圍內主要為力學性質相對較好的卵石層、基巖層采用樁錨支護結構形式，（3）對坑中坑部位采用樁錨支護、噴錨支護和鋼砼梁格構式預應力5、錨桿支護形式。2 監測目的基坑支護工程是巖土工程的一部分。在深基坑開挖工程中，土體變形的控制是工程技術的關鍵問題之一。這些變形包括：深基坑底面的隆起， 基坑周邊支護結構和地面的沉降和側向位移以及基坑周邊臨近建筑物的位移和沉降。不管是哪種位移，如果超出其允許范圍，都將對基坑工程造成危害。因此在深基坑施工過程中，必須對基坑支護結構，基坑周圍的土體和相鄰的建筑物進行綜合、系統的監測，才能對工程情況有全面的了解，確保工程的順利進行。3 監控參考規范規程(1) 建筑地基基礎設計規范 GB50007-2002； (2) 工程測量規范 GB50026-2007；(3) 建筑基坑支護技術規程 JGJ120-96、9； (4) 建筑基坑工程監測技術規范 GB50497-2009；(5) 城市軌道交通工程測量規范GB50308-2008；(6) 地下鐵道工程施工及驗收規范GB50299-1999；(7) 國家一、二等水準測量規范 GB12897-2006；(8) 建筑邊坡工程技術規范 GB50330-2002；(9) 錨桿噴射混凝土支護技術規范 GB50086-2001；4 監測項目和基本要求4.1 監測項目基坑監控項目是一項技術上復雜，不確定因素較多、風險性較大的系統工程，依據本基坑支護及周邊環境的特點，需要進行監控的項目如下：(1) 樁頂水平位移(2) 地下水位(3) 建筑物的沉降、傾斜(4) 地下管7、線沉降和位移(5) 地面沉降(6) 土體側向變形(7) 樁變形 (8) 樁內力(9) 支撐軸力(10) 側向土壓力(11) 錨桿軸力4.2 監控基本要求(1) 基坑監測應以獲得定量數據的專門儀器或專用測試元件監測為主，以現場目測檢查為輔，觀測項目必須嚴格按照技術文件執行。(2) 監控數據必須可靠，觀測必須及時。(3) 各監測項目在基坑支護施工前應測得穩定的初始值，且不少于2次。(4) 各項監測工作的時間間隔應根據施工進度確定，參照有關規范執行，對于觀測的項目，應按照工程具體情況預先設置預警值，當觀測發現超過預警值的異常情況，要立即向設計單位、監理單位及施工單位報告，以便采取應急補救措施。(5)8、 及時向建設單位、設計單位、監理單位及施工單位提供量測報告，報告內容包括：測點布置、測試方法、量測記錄、形象的圖表、及經整理的量測資料、數據分析、結論和建議。5 監測方法及測點布置5.1 樁頂水平位移 (1)測點布置基坑開挖，在側向土壓力的作用下支護樁開始受側壓力，產生側向變形，樁頂出現水平位移，通過監測樁頂水平位移，監控支護結構的受力情況，判斷支護是否穩定，保證基坑安全施工，為此進行基坑支護樁樁頂的水平位移監測具有重要意義。測定布置，沿基坑邊線支護樁每15m布置一個水平位移監測點，據本工程情況，共布設監測點53個，同時在遠離基坑邊緣不受基坑開挖影響的地方 埋設兩個基點。每個點位在成樁的鋼筋籠9、上綁扎一根大約0.8m長的光圓鋼筋，頂部略微高于樁頂面，并在旁邊用紅色油漆標注點號（見附圖1樁頂水平位移測點布置圖）。(2) 監測儀器樁頂水平位移監測采用經緯儀，讀數精度為0. 10mm。(3)監測方法觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀較差不宜超過0.5mm，監測完成時要閉合至控制基點以作核對。首次觀測應對測點進行連續兩次觀測，兩次讀數之差應小于1.0mm，取平均值作為初始值；頻率：開挖過程測1次/2天；主體施工時1次/周；根據數據分析確定水平位移基本穩定后1次/月。5.2 地下水位監測(1)監測目的主要對基坑開挖后，圍護結構的地下水位狀態進行監控，以防止圍護滲漏水引起坑外大量水土向基坑內流入10、，使基坑部分破壞或周圍土體流失導致周邊建筑物與地下管線破壞；并對坑內降水狀態進行預測。(2)測點布置鉆機成孔，鉆孔直徑110mm，深度大于基坑深度，下入50 PVC管；其中下部35m為濾水管，底部1m為沉砂管，井周填濾料厚度2530mm。防止塌孔便于測量，采用水位計加鋼尺的方式進行量測。基坑內部布設地下水位觀測點10個；基坑外布設地下水位觀測點16個。(3)監測方法采用電感應水位測試儀（或鋼尺）加水準儀進行測試。其中水準儀用于量測水位管頂的絕對標高，每隔一定時間應測一次管頂標高。頻率：觀測周期為基坑開挖前觀測3次，開挖過程中1次/3天，主體施工1次/周。5.3 地面沉降(1)測點布置基坑施工會11、對臨近土體產生擾動，進而在推進面附近產生地面凹陷，為此進行基坑外側的地面沉降監測具有重要意義。為此，沿邊線外側每1520m布置一個地面變形監測斷面，每個橫斷面上布置3個測點，共布設斷面42處，監測點105個。 每個點位埋設一根大約0.8m長的光圓鋼筋，頂部略微低于地面。埋設時在地面鉆挖一個直徑10cm左右，深80cm的柱狀孔，在孔中灌入砂及木屑插入鋼筋。鋼筋頭低于半剛性路面層表面5mm，并在旁邊用紅色油漆標注點號。(2) 監測儀器沉降監測采用電子水準儀及相應的銦鋼水準標尺，讀數精度為0.01mm。(3)監測方法觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀數較差不宜超過0.5mm，監測完成時要閉合至控制水12、準點以作核對。首次觀測應對測點進行連續兩次觀測，兩次高程之差應小于1.0mm，取平均值作為初始值；頻率：維護結構施工時測1次/天，土方開挖過程測2次/天，根據數據分析確定沉降基本穩定后1次/月。5.4 土體側向變形(1) 監測目的監測維護結構周邊土體的側向位移，監測維護結構周邊土體和支護結構的穩定情況。(2) 土體側向位移的測點布置土體側向位移的監測采用測斜管，在維護結構周邊土體中鉆機成孔，鉆孔直徑110mm，深度大于基坑深度，埋設測斜管；埋設時將測斜管在現場組裝，下入鉆孔中,在測斜管與鉆孔壁間用沙土填實的過程中盡量使管身豎直,管口應高出地面并在測斜管內灌滿清水。埋設過程中要避免管子的縱向旋轉13、，在管節連接時必須將上、下管節的滑槽嚴格對準，以免導槽不暢通。埋設就位時必須注意測斜管的一對凹槽與欲測量的位移方向一致。測斜管固定完畢后，用清水將測斜管內沖洗干凈。由于測斜儀的探頭是貴重儀器，在未確認導槽暢通可用時，先用探頭模型放入測斜管內，沿導槽上下滑行一遍，待檢查導槽是正常可用時，方可用實際探頭進行測試。埋設好測斜管后，需測量測斜管十字導槽的方位、管口坐標及高程，要及時做好保護工作，如測斜管外局部設置金屬套管保護。本工程共擬布設觀測點10個。 (3) 土體側向位移的監測方法采用測斜儀進行傾斜角測量。測斜儀器由測斜管、測斜探頭、數字式測讀儀三部份組成。測斜管內有四條十字型對稱分布的凹型導槽，14、作為測斜儀滑輪上下滑行軌道，測量時，使測斜探頭的導向滾輪卡在測斜管內壁的導槽中，沿槽滾動將測斜探頭放入測斜管，并由引出的導線將測斜管的傾斜角值顯示在測讀儀上。觀測時將測斜探頭插入測斜管，使滾輪卡在導槽上，緩導下至孔底，測量自孔底開始，自下而上沿導槽全長每隔0.5米測讀一次，每次測量時，應將測頭穩定在某一位置上。測量完畢后，將測頭旋轉180插入同一對導槽，按以上方法重復測量。兩次測量的各測點應在同一位置上，此時各測點的兩個讀數應是數值接近、符號相反的值。如果測量數據有疑問，應及時復測。開挖前用測斜儀測量初始值3次，開挖過程中每3天一次，主體結構施工時1次/2天。5.5 樁（墻）變形監測(1)監測15、目的監測樁（墻）的側向位移。(2)樁（墻）側向位移的測點布置樁（墻）體側向位移監測的測斜管采用綁扎埋設。埋設時將測斜管在現場組裝后固定在樁體鋼筋籠上，管身每1.5m綁扎1次。測斜管隨鋼筋籠一起下到孔槽內，并將其澆筑在混凝土中，澆筑之前應封好管底底蓋并在測斜管內注滿清水，防止測斜管在澆筑混凝土時浮起，并防止水泥漿滲入管內。埋設過程中要避免管子的縱向旋轉，在管節連接時必須將上、下管節的滑槽嚴格對準，以免導槽不暢通。埋設就位時必須注意測斜管的一對凹槽與欲測量的位移方向一致。測斜管固定完畢或混凝土澆筑完畢后，用清水將測斜管內沖洗干凈。由于測斜儀的探頭是貴重儀器，在未確認導槽暢通可用時，先用探頭模型放入16、測斜管內，沿導槽上下滑行一遍，待檢查導槽是正常可用時，放可用實際探頭進行測試。埋設好測斜管后，需測量測斜管十字導槽的方位、管口坐標及高程，要及時做好保護工作，如測斜管外局部設置金屬套管保護。本工程共擬布設觀測點42個。 (3) 樁（墻）側向位移的監測方法采用測斜儀進行傾斜角測量。測斜儀器由測斜管、測斜探頭、數字式測讀儀三部份組成。測斜管內有四條十字型對稱分布的凹型導槽，作為測斜儀滑輪上下滑行軌道，測量時，使測斜探頭的導向滾輪卡在測斜管內壁的導槽中，沿槽滾動將測斜探頭放入測斜管，并由引出的導線將測斜管的傾斜角值顯示在測讀儀上。觀測時將測斜探頭插入測斜管，使滾輪卡在導槽上，緩導下至孔底，測量自孔底17、開始，自下而上沿導槽全長每隔0.5米測讀一次，每次測量時，應將測頭穩定在某一位置上。測量完畢后，將測頭旋轉180插入同一對導槽，按以上方法重復測量。兩次測量的各測點應在同一位置上，此時各測點的兩個讀數應是數值接近、符號相反的值。如果測量數據有疑問，應及時復測。開挖前用測斜儀測量初始值3次，開挖過程中每3天一次，主體結構施工時1次/2天。5.6支撐軸力監測(1)監測點布設支撐軸力計一般設在鋼支撐的頂部一端，選具有代表性的支護部位, 測點布設在軸力較大的地方，或起關鍵作用的支撐上，布設時注意必須與鋼支撐同心，本基坑施工設計布置6處支撐軸力。 (2)軸力計安裝支撐軸力監測的核心問題就是軸力計的安裝。18、必須保證軸力計中心線與支撐中心線在同軸線上，以保證軸力計測出的軸力能真實地反映鋼支撐所承受的軸力大小。軸力計安裝步驟如下：鋼圍檁安裝好后，根據設計標高以及平面位置在鋼圍檁上及鋼支撐端部擋板上畫出鋼支撐十字中心線。根據軸力計截面半徑大小，中心線位置，在鋼圍檁上及鋼支撐端部的擋板上畫出軸力計安裝位置。根據已畫好的軸力計位置，在鋼圍檁上或鋼支撐端部的擋板上采用電焊方式將軸力計支架固定，再將軸力計插入支架內，用螺絲鎖緊。軸力計安裝時，要對軸力計的引出電纜做好保護工作。(3)監測方法用振弦式頻率計，量測軸力計的頻率值，當軸力計受到軸向力時，引起彈性鋼弦的張力變化，改變鋼弦的振動頻率，通過頻率儀測得鋼弦的19、頻率變化即可測出軸力計受力的大小，通過換算計算出橫撐內力的大小。儀器精度：2HZ，監測頻率：鎖定后第一月內1次/周，以后1次/2周。5.7 支護樁內力(1)監測目的主要對基坑開挖后，圍護結構支護樁的受力情況進行監測，以保證圍護結構在基坑施工中保持穩定。(2)測點布置測點布置基坑深度變化處， 通過綁扎、對焊或者螺紋與支護樁鋼筋籠的主筋連接，本基坑設置12個鋼筋應力計。(3)監測方法采用振弦式鋼筋應力計來監測地連墻內部鋼筋應力的變化。振弦式鋼筋應力計工作原理是利用一根張拉并固定在應力計變形段兩端中心位置的鋼弦，在受力變形后自振頻率發生改變，求出鋼弦應力的大小，進而推算出被測鋼筋受力的變化。鋼筋應力20、計算公式如下：P=KF+bT+B式中：P被測鋼筋的荷載（KN）；K鋼筋計的標定系數（KN/F）；F鋼筋計輸出頻率模數實時測量相對于基準值的變化量（F）；b鋼筋計的溫度修正系數（KN/C）；T鋼筋計的溫度實時測量相對于基準值的變化（0C）；B鋼筋計的計算修正值（KN）；觀測時利用振弦式頻率接收儀測得鋼筋計在受力后的自振頻率讀數，經上述公式轉換后求出樁、墻的內部應力應變。儀器精度：2HZ。頻率：觀測周期為基坑開挖前觀測3次，開挖過程中1次/3天，主體施工1次/周。5.8樁側向土壓力的監測土壓力計選擇在基坑的端頭井部位。在地連墻施工鋼筋籠時將土壓力計采用掛布法固定在地連墻鋼筋籠上，從上到下每隔2 321、米設一點，埋設在基坑圍護墻的外側，土壓力計的受壓面面向迎土方向，與鋼筋籠用掛布隔開，引出導線集束用鋼絲固定在鋼筋籠上，待鋼筋籠吊入成槽內后，將導線集束引至墻頂并用號碼套環標記；如果支護樁或地連墻施工使用了泥漿護壁，則用鉆機成孔，孔徑130mm，然后沿深度每隔2 3米埋設土壓力計，將導線成束引出并編號，共鉆15個孔。用頻率儀測得初始值，按一定的周期進行人工巡檢監測，將監測的值與初始值比較計算，獲得土壓力分布狀態。儀器精度：2HZ。5.9錨桿軸力的監測(1)監測目的主要是監測錨桿的預軸力大小，掌握樁錨支護結構的受力情況，以保證圍護結構在基坑施工中保持穩定。(2)測點布置在基坑放坡錨桿支護和樁錨支護22、結構周邊，按3050米布置一個剖面，每個剖面的每一個錨桿安裝一個錨桿應力計，合計布置115個錨桿應力計。(3)監測方法采用振弦式錨桿應力計來監測錨桿應力的變化，其工作原理與振弦式鋼筋應力計的工作原理相似，也是利用一根張拉并固定在應力計變形段兩端中心位置的鋼弦，在受力變形后自振頻率發生改變，求出鋼弦應力的大小，進而推算出被測鋼筋受力的變化。鋼筋應力計算公式如下：P=KF+bT+B式中：P被測鋼筋的荷載（KN）；K鋼筋計的標定系數（KN/F）；F鋼筋計輸出頻率模數實時測量相對于基準值的變化量（F）；b鋼筋計的溫度修正系數（KN/0C）；T鋼筋計的溫度實時測量相對于基準值的變化（0C）；B鋼筋計的計23、算修正值（KN）；觀測時利用振弦式頻率接收儀測得鋼筋計在受力后的自振頻率讀數，經上述公式轉換后求出樁、墻的內部應力應變。儀器精度：2HZ。頻率：鎖定后第一月內1次/周，1次/2周。5.10基底隆起的監測(1)監測目的基坑開挖是基坑底下的土體卸荷的過程，使基坑內外的土體形成一個土壓力差，有時會產生隆起現象，特別是砂性土地區，對基坑安全危害很大，需要進行回彈監測。(2)測點布置基坑開挖到基底后沿基坑中部長短邊每隔50米布設基底隆起觀測點，每個點位埋設一根大約0.8m長的光圓鋼筋，頂部略微底于地面。埋設時在地面鉆挖一個直徑10cm左右，深80cm的柱狀孔，在孔中灌入砂及木屑插入鋼筋。鋼筋頭低于半剛性24、路面層表面5mm，并在旁邊用紅色油漆標注點號。本工程共布設8個點。(3)監測方法基底隆起監測采用電子水準儀及相應的銦鋼水準標尺，讀數精度為0.01mm，觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀數較差不宜超過0.5mm，監測完成時要閉合至控制水準點以作核對。首次觀測應對測點進行連續兩次觀測，兩次高程之差應小于1.0mm，取平均值作為初始值；5.11 基坑內外情況觀察由于支護結構的施工質量、施工條件的改變、基坑邊堆載的變化、施工用水不適當排放、管道滲漏以及氣候條件的改變，還有工程隱患如地面裂縫、支護結構的失穩、臨近建筑物裂縫等都可在巡檢工作中及時發現，因此巡檢是十分重要和很有必要的，應由有經驗的工程師按25、期進行巡檢，巡檢工作應列入觀測計劃，按期進行，并保持記錄。6數據處理6.1 數據錄入每周期觀測后，應及時對觀測資料進行整理，計算觀測點的變形量、變形差以及本周期平均變形量和變形速度。每個監測項嚴格按各自的數據格式錄入計算機，錄入后交審核人審核簽字。6.2 數據處理由能熟練操作Excel，Word, Origin, AutoCAD等軟件專門人員處理數據。首先對數據的有效性進行檢查，數據審核無誤后，按照各自監測項的特點進行處理。做出觀測結果過程曲線，及時反饋給項目總工程師，發現異常現象要及時匯報。當測量值大于設計和規范要求時，要立即組織有關人員分析原因、研究對策，必要時采取果斷措施，以防發生意外。26、這種“現場監測信息反饋方案修正監測驗證”的基坑動態地信息化施工方法，具體如下文中示意圖，可及時發現施工中的問題，從而及時改進施工技術措施或調整設計，以取得良好的工程效果和保持周邊環境的效果。基坑施工期間，項目工程師應根據實際制訂相應的監測制度、巡檢制度、監測責任制、信息化監測技術等制度，確保監測工作順利、如實的開展。6.3 預警機制本次監測擬采用級監測管理并配合位移速率作為監測管理基準，將監控值的三分之二作為警告值，監控值的三分之一作為基準值，將警告值和監控值之間稱為警告范圍，實測值落在此范圍，應提出警告，說明需商討和采取施工對策，預防最終位移值超限，警告值和基準值之間稱為注意范圍，實測值落在27、基準值以下，說明是穩定的。依靠監控量測數據指導施工，及時反饋，做到信息化施工。通過監控量測，掌握施工過程中地面建筑物和基坑的狀況，根據信息及時反饋、及時調整各項施工參數，適應當前的工況，從而達到安全的、高質量的按時完成施工任務。a) 達到警告范圍時，在監測日報表上作上預警記號，口頭報告管理人員；b) 變形值超過警告范圍時，除在監測日報表上作上預警記號外，寫出書面報告，應通知主管工程師立即到現場調查，召開現場會議，研究應急措施。7 監控質量保障措施7.1 人員素質本項目配備有較高專業知識和豐富工程經驗的人員，項目負責人和技術負責人經驗豐富，具有工程管理、工程協調和處理復雜技術問題的能力。項目人員28、專業搭配全面合理，有措施控制人員素質能夠保證滿足工程需要。實施中保證本投標文件所列項目負責人、技術負責人、專業技術人員和骨干測量技術工人到位。7.2 關鍵工程部位的監測措施基坑開挖過程中，可能會出現異常情況和險情。為了應對上述情況，并在緊急情況下能有條不紊地工作，確保施工不受或少受損失，特采取以下措施：（1）、監測人員駐現場辦公，每天至少留兩人值班（如遇險情可馬上處理）。（2）、值班電話24小時開通，出現異常情況及時上報，并加強監測。（3）、監測值班人員及時把異常情況，通過電話告知相關部門和人員。（4）、遇異常情況，如監測數據達到報警值，應24小時跟蹤監測（每1次6小時），進一步觀察異常部位的29、發展情況，監測數據經分析后及時以書面報表形式上報相關單位。附件：監控費用預算一、監測材料及安裝費序號監測材料名稱數量單價（人民幣：元）合價（人民幣：元）1測斜管52孔、1456米米30元436802測斜管蓋、底52付付10元5203測斜管連接管634個個/10元63404鋼筋應力計12個個380元45605鋼筋應力計導線360米米5元18006軸力計6個個500元30007軸力計導線180米米5元90008軸力計支架6個個100元6009護線鋼管180米米30元540010監測標志點185點點30元555011鉆孔成孔費1530米米/100元15300012監測儀器使用費1000013辦公設備30、折舊費8000合價總計人民幣：￥251450元整二、監測分析費序號項目單價（元/次）點數次數合價（人民幣：元）1樁頂水平位移20531421505202地下水位2026142738403地面沉降201051422982004土體側向變形80101801440005支護樁變形80421806048006支撐軸力監測206170204007支護樁內力2012180432008擋墻側向土壓力2015112336009錨桿軸力2011517039100010基坑隆起20860960011測量基準點1002408000合計1805560監測費報價總計（人民幣）：￥2057010元整 監測單位：中南大學 2011年5月5日附圖1 樁頂水平位移測點布置圖附圖2 地下水位測點布置圖附圖3 基坑監控支護樁變形測點布置圖附圖4 地面沉降平面布置圖附圖5 支護樁變形、側向土壓力、地面沉降、錨桿軸力等布置圖附圖6 錨桿軸力、土體側向變形等布置圖