昆明北站附属结构监测方案.doc

昆明地铁首期工程土建施工12标段 昆明北站附属结构昆明市轨道交通首期工程土建施工12标段（昆明北站附属结构）施工监测方案编 制： 审 核： 审 批： 廊坊市中铁物探勘察有限公司成都分公司2012年5月目 录一、编制说明31.1编制目的31.2编制依据31.3编制原则4二、工程概况42.1工程简况42.2工程、水文地质5三、施工监测项目及要求63.1监测布点原则63.2监测频率基本要求63.3监测项目基本要求6四、施工监测值控制标准14五、监测数据处理及监测报告145.1数据分析处理145.2绘图六、信息反馈、预警报告及其程序156.1 信息反馈与管理156.2 信息预警及响应16七、监测组织机构人员、设备配置177.1组织机构人员177.2监测设备17八、监测质量系统保证18九、监测安全保证措施199.1人员安全199.2仪器设备安全、安全199.3数据安全19.昆明地铁2号线土建工程12标段施工监测昆明北站附属结构监测方案一、编制说明 1.1编制目的为验证支护结构设计、指导基坑支护结构施工、保证基坑支护安全、经济合理的原则，为完善设计提供依据；为对既有建筑物影响的评价提供依据；为更好的对基坑施工过程进行动态控制，特制定本方案。1.2编制依据城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）工程测量规范（GB50026-2007）地铁设计规范（GB50157-2003）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）建筑变形测量规范（JGJ8-2007）城市地下水动态监测规程（CJJ/T76-98）昆明北站附属结构相关设计文件1.3编制原则1、施工监测方案应根据工程地质及水文地质条件、地铁周边环境条件、地铁埋深及结构形式等进行编制，同时考虑监测工作的经济性，并注意与施工进度相适应。2、监测项目分为应测项目和选测项目两类。3、地铁区间结构（含隧道）的监测范围一般为地铁结构外沿两侧各 30m 范围内，但在地铁车站施工地段，监测范围应视车站周围环境和建（构）筑物情况予以适当加大。4、监测频率应与施工进度密切配合，针对车站和区间应分别制定相应的监测频率。5、施工中应按施工进度及时进行监测，对监测数据进行分析处理后，及时反馈给业主、设计、监理和施工等单位。6、监测所采用的监测仪器及元件应满足各类监测工作的要求。二、工程概况2.1工程简况车站共设4个出入口（其中1号为预留入口），车站的2、4出入口为战时人员出入口，其中部设钢结构无门槛双扇防护密闭门一道和双扇密闭门一道，其它出入口及消防连通道战前关闭。在4号出入口附近预留一块换成通道，为与远期4、5号线实行通道换成，预留人防连通道。车站2组风亭均设在北京路东侧规划道路红线外，风井中的排风井为战时排风井；2号风亭、无障碍电梯与3号出入口合建，风井中的新风井为战时新风井。本站所有出入口及风亭均未在周边建筑物倒塌之内，因此，不考虑防倒塌措施。2号出入设提升高度为8400m上下行自动扶梯各一台和宽度为2.7m的楼梯一部。3号出入口与2号风亭及消防疏散口合建。出入口通道宽度为6.5m；设提升高度为9.6m的上下行自动扶梯各一台个宽度为2.7m的楼梯一部。远期换成通道，应考虑做人防连通道。 本站设2组风亭， 2组风亭均位于车站东面，1号风亭、活塞风亭战时排风亭及新风亭与4号线出入口合建，至于车站东北侧，2号风道机械风亭、2号风亭战时新风、排风井和活塞风井与消防疏散口、3号出入口合建。 2.2工程、水文地质上层滞水主要分布于第四系人工活动层中，水位变幅大。水量较小，主要接受大气降水、灌溉水、盘龙江等河流流水、生活废水和自来水、雨水、污水等地下管线漏水垂直渗漏补给。在不同地段含水层的渗透系数相差较大，补给方式和补给量相差悬殊。排泄方式为蒸发、向下补给潜水。第四系孔隙潜水的地下水位受地形起伏和地层的分布及变化影响，局部受地下水开采或工程降水的影响，起伏较大。含水层主要以圆砾层为主，渗透性强，其与盘龙江有水力联系，地下水位较高，水量大。总体径流方向为由北向南、由东向西方向运动。接受大气降水、灌溉水、盘龙江等和上层滞水的补给，地下水的排泄方式主要有蒸发、侧向径流、向下补给承压水和人工抽降地下水，在盘龙江水位低于地下水位时表现为向盘龙江排泄等。第四系承压水补给以径流和越流为主，排泄以侧向径流和人工抽取地下水方式为主。径流总体方向指向冲洪积扇下游或人工抽取地下水形成的地下水漏斗中心。上层滞水的水位随季节的变化而变化，受大气降水、灌溉水、河流流水及管道渗漏的影响，变化与赋存区域的环境关系密切，没明显的变化规律。潜水的动态与大气降水关系密切，每年69月份为大气降水的丰水期，地下水位自6月份开始上升，910月份达到最高水位，随后逐渐下降，次年5月底达到最低水位，平均年变幅约为15米。承压水的动态变化比潜水稍有滞后。勘察期间测得稳定水位埋深4.755.99m，相应标高1886.041888.82m。三、施工监测项目及要求3.1监测布点原则1、昆明地铁首期工程土建施工12标段昆明北站附属结构施工监测布点应在围岩条件和工程性状预测的基础上进行，应以围岩稳定性和支护结构的工作状态监测为重点。2、测点布置应严格按相应规范进行，保证监测数据的可靠性。3、观测仪器布置要合理，注意时空关系，控制关键部位。4、监测围岩和支护结构性状变化的全过程，在条件许可时，能从附近钻孔预埋观测仪器的，尽量采取预埋监测的方式；在不具备预埋条件时，应紧跟掌子面及时埋设。3.2监测频率基本要求各点的监测频率应根据工程需要确定，对昆明北站附属结构主要考虑施工进度的影响，随施工进行，不同位置监测点的监测频率要灵活调整。对于处在施工主要影响范围内的监测点，其监测频率要适当加大，严密监测施工现状和影响；对于处在施工主要影响以外的监测点，监测频率可适当减低，车站和区间的监测频率应根据工程自身特点和实际需要分别制定。3.3监测项目基本要求1基坑工作状态观察肉眼观察是监控量测首选项目，采用仪器仪表不可能在基坑任何位置进行，因此对基坑工作状态的观察必不可少。肉眼观察可宏观全方位地对基坑安全状态进行观察，但同时肉眼观察仅仅是宏观定性的观察，当基坑工作状态发展到一定程度时才能发现，对基坑微观变化不能看出，必须配合仪器、仪表等多种精密的监测设备才能全面提供可靠的安全信息。此项包括基坑周围地面荷载状况、基坑周围地面裂缝状况和基坑渗漏水情况。2. 地面沉降监测对于基准点应布设在沉降、变形影响范围以外的土质坚实、稳固可靠的地方，且通视条件较好，禁止选在易受水淹潮湿或地下水位较高、易发生土崩滑坡沉陷隆起、易受剧烈震动的地方。平面控制点标志采用磁质或金属等材料制作，其规格如图3.1所示；或直接掏孔插入长度2m以上螺纹钢，并采用水泥回填置换，并砌砖体保护；控制点（基点）设置与开挖影响范围外（大于2倍基坑开挖深度），基准点要牢固可靠，我部拟选址于距基坑结构外沿50m以外的稳定通视条件较好的位置。基准点布设一般不少于3个，并定期校核。203040图3.1 基准点点标识埋设图(单位：cm)(1)测点埋设地表沉降测点须直接接触地层（如图3.2），应设置在2倍基坑深度的范围内，每隔10m一点，每30m一组大断面，单侧大断面设置5个测点（测点距离1.5m，3m，5m，10m，15m），延车站两侧对称布置。针对市体育馆车站，因两建筑物临近车站基坑，无法展线，故该车站布置两排监测点（若与管线测点发生冲突，优先考虑管线测点）。在地表沉降埋设时，.先用工程地质取芯机将混凝土路面取出直径为120mm圆形孔，原则为穿透硬化路面，且采用洛阳铲将渣土清理出来，并于孔内土层底部浇筑厚度为20mm的混凝土，且不与路面混凝土接触；再用事先准备好的长约1m的钢筋埋入孔内，测点高度低于路面高度，以避免行车对其影响；同时采用规格16的PVC管外套，以减小表层土与测点之间的摩擦力，并用粗沙回填夯实，最后在测点位置用红油漆做好标记（此方法使测点以端承+摩擦的方式直接反映土层变化）。地表沉降点埋设后，要每天对测点巡视，加强测点保护，确保测点完好。混凝土路面沉降测点地层20mm的混凝土垫层 图3.2地表沉降测点埋设示意图(2)测试方法在埋设好的沉降监控点上支立铟钢尺，使用精密水准仪采用往、返路线进行量测。该路线必须复合或者闭合在沉降监控量测基点上，测设精度满足二等水准测量要求。成果合格后，计算各测点与水准原点的高差。统计并比较各次的高差值，得出该次各监测点的变化值。本工程测点高程采用绝对高程。 (3)计算方法地表监测基准点为已知高程点，利用测得的各监测点与基准点的高差H，可得到各监测点的高程H，其与上次测得高程的差值h即为该监测点的沉降值，即h=H（2）-H（1）(4)数据分析与处理首先绘制时间-位移散点图和距离-位移散点图，根据沉降规律判断基坑稳定状态和施工措施的有效性。如下图：图3.3 时间-位移曲线图3.围护结构变形监测 (1)测点埋设测斜管底部宜与钢筋笼底部持平或略低于钢筋笼底部，管顶低于基准面150200mm，在测斜管管口段用钢绞线固定，保证管口段转角的稳定性。测斜管与围护结构的钢筋笼绑扎埋设时，绑扎间距不宜大于1.5m，原则是管子不移动、不松动。测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封。测斜管绑扎时应调正方向，使管内的一对测槽垂直于测量面（即平行于位移方向）。封好底部和顶部，保持测斜管干净、通畅和平直。做好清晰的标示和可靠的保护措施,其中底部采用钢垫板保护，以防下放钢筋笼时的冲击力对管底造成损坏。埋设完成后对测斜管临近钢筋进行标示，便于冠梁施工过程中对测斜管进行接出。监测点间距宜为2050m，本站采用20m间距。 图3.5围护结构变形测点埋设示意图(2)测试方法测斜观测分正测和反测，观测时先进行正测（每个测斜仪的导轮架上都标有一个正方向），再进行反测，一般是每0.5m读数一次，测斜探头放入测斜管底应等候5分钟，以便探头适应管内水温，观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性，以防探头数据传输部分进水。测斜观测时每0.5m标记一定要卡在相同位置，每次读数一定要等候电压值稳定才能读数，确保读数准确性。图3.6测斜原理图(3)计算方法通过上述，计算可得到这一区段的变位i，计算公式为： 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(0)，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： (4)数据处理通过仪器导出并借助专业软件对数据进行初步处理，并参考桩/墙顶水平位移进行适当修正，绘制位移-深度时态曲线，判断基坑围护结构即时状态。4.钢支撑受力监测(1)测点埋设支撑轴力的测点布置主要由平面、立面、断面三方面因素所决定。平面即同一标高、同一道支撑内量测杆件的选择，原则上应参照支护设计方案中各道支撑内力计算结果，选择轴力最大的杆件予以跟踪监测。在缺乏计算资料的情况下，通常可选择平面净跨较大的支撑杆件布设测点。立面是指不同标高处各道支撑的测试选择，由于基坑开挖各工况下各道支撑轴力有着明显的差异，因此，要求对各道支撑都加以监测。如果是各道支撑上的测点均布置在同一平面位置上，则对于从轴力时间曲线上分析各道支撑的设置受力拆除过程中的内在相互关系，掌握水平支撑受力规律很有指导意义。断面指的是对被量测支撑在其量测断面内测试元件的布设位置处数量的选择。对于钢筋混凝土支撑，为了能真实反映出支撑杆件的受力状况，测试断面内一般应配置4个钢筋应力计，位置分别选择在四侧的中间。轴力计、应力计、应变计的埋设与安装应遵守下列原则：安装前，确认元件完好。采用专用的轴力架安装架固定轴力计，安装架的一面与支护桩(墙)上的支撑牛腿（即钢支撑端头）连接牢固，安装架与牛腿上的钢板通过焊接方式连接，中间加一块25025025mm的加强钢垫板，以扩大轴力计受力面积，防止轴力计受力后陷入钢板影响测试结果。安装过程必须注意轴力计和钢支撑轴线在一条直线上，各接触面平整，确保钢支撑受力状态通过轴力计（反力计）正常传递到支护结构上。待焊接冷却后，将轴力计推入安装架圆形钢筒内，并用螺丝（M10）把轴力计固定在安装架上。将导线电缆接到观测台，进行安装保护和做好标识。图3.7支撑轴力测点埋设示意图(2)测试方法在支撑受轴力前进行初始频率的测量，基坑开挖前应测试23次稳定值，取平均值作为计算应力变化的初始值。振弦式频率读数仪测试轴力计的频率值，与元件标定的频率曲线进行比较，换算成相应的应力值，每次应力实测值与初始值之差即为应力变化，并填写监测报表，绘制轴力变化曲线图。5.周边建筑物沉降监测本站基坑开挖对周边建筑物影响较小，穿金住宅小区位于基坑东北角，离基坑最近距离为25左右， 7层钢混结构，在基坑开挖深度约2 倍的距离范围，在建筑物的四角（拐角）上，长条形建筑物长边适当加密（间距不大于20m）；此外高低悬殊或新旧建筑物连接处，伸缩缝、沉降缝和不同埋深基础的两侧均应考虑。对于混凝土结构墙体上的观测点，采用在结构上钻孔后埋设“L”型点位标志的方法；测点采用14钢筋制作，先用冲击钻在墙柱上成孔，在孔中装入测点，然后在孔内灌注云石胶及其凝固剂进行固定，样式如图3.8所示：图 3.8 建筑物沉降测点(2)测试方法、计算方法、数据分析与处理与地表沉降类似。6.周边重要管线监测监测点埋设方式：有检查井的管线应打开井盖直接将监测点布设到管线上或管线承载体上；无检查井但有开挖条件的管线应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上；无检查井也无开挖条件的管线可在对应的地表埋设间接观测点；在管线上布设监测点时，对于封闭的管线可采用抱箍式埋点，对于开放式的管线可在管线或管线支墩上做监测点支架。管线沉降测点标志形式如图6-1。本站基坑周边管线统计表区域位置序号管线种类管径（mm）离基坑距离埋深材质备注基坑周边南侧1电力70060012m0.8mPVC管暂无施工，影响3号出入口施工2输配水20012m1.2m铸3电信105050012m0.8mPVC管4雨污水60010m1.5m波纹管位于基坑东南侧西侧5电力7006002.6m1.4mPVC管暂无施工，影响2号出入口施工6电信10505002.2m0.8mPVC管7联建6008002.2m0.8mPVC管8高压电缆2000200022m2.6m现浇隧道7.监测点统计表5.1本站附属结构所有监测内容明细表监测项目监测对象监测点数量（合计）使用仪器仪器精度监测次数（次）管线沉降输配水、高压电缆15个DSZ2+FSI0.7mm/km3060建筑物沉降穿金住宅小区6个DSZ2+FSI、0.7mm/km2040地表沉降基坑周边土体30个DSZ2+FSI0.7mm/km3060墙体水平位移围护结构12个YT-610B8.0，不确定度0.013060支撑轴力钢支撑8个GPC-21.0HZ2040四、施工监测值控制标准根据昆明地铁2号线设计要求并参考相关规程，对于特别重要或者周边环境十分复杂的地铁工程应经论证后进行专项设计，以确定其安全控制标准。表 4.1 地铁明（盖）挖法监控量测值控制标准（根据本站及相关规范暂定）序号项 目控制标准预警标准位移最大速率控制值(mm/d)1墙体水平位移21mm17mm32周围建筑物沉降20mm15mm33地面土体沉降16mm13mm34支撑受力（600，t=12）设计值0.8倍设计轴力5地下管线沉降15mm12mm3五、监测数据处理及监测报告在工程施工过程中，监测结果应逐次整理，以月报、周报或日报的形式送达有关各方；在遇到沉降或其它观测值变化速率加快，或者遇到自然灾害如暴雨、台风、地震等情况，随时向有关单位报告监测结果；对于重点监测项目需要以日报形式向有关单位报告监测结果。工程结束时，提交完整的监测总报告。各级报告内容应包括以下几个方面：5.1数据分析处理监测数据的整理分析反馈的方法和内容通常包括监测资料的采集、整理、分析、反馈及评判决策等方面。1、采集通过现场监测取得的数据和与之相关的其它资料的搜集、记录等。本监测项目采用的仪器如水准仪需人工读数、记录，然后将实测数据输入计算机；全站仪则自动数据采集，并将量测值自动传输到数据库管理系统。2、整理每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图，异常值的剔除、初步分析和整编等，并将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。3、分析采用比较法、作图法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以便对工程的安全状态和应采取的措施进行评估决策。4、预报和反馈为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测周报表，并按期向有关单位提交监测月报，同时附上相应的测点位移时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。5.2绘图在数据整理这一阶段，需绘制的曲线一般有三大类：过程线，分布线和相关线。它们分别表征物理量随时间的变化情况，物理量在空间（线、面和立体）的分布情况以及各物理量之间的相互关系。过程线是物理量与时间的关系，通常以时间为水平坐标，以物理量（例如位移、应变等）为纵坐标。最常见的分布图是物理量沿某一特定方向（线）的分布线。例如边坡水平位移沿测斜孔深度的分布，应力、应变、位移在某个断面上的等值线等。相关图分为散点相关图和相关线两种，相关图中一般以两个有关的物理量为纵横坐标。对于不同的相关关系，坐标可以识等距的也可以是不等距的（例如对数或其他形式）。绘相关线时应注意尽可能选择自变量单调变化，或变化不太频繁的区间来绘制。为表明两个物理量的关系，还可以考虑把表征两者相互关系的回归曲线同时绘在一个图上。六、信息反馈、预警报告及其程序6.1 信息反馈与管理取得监测数据后，要及时进行整理和校对。施工监控量测的各类数据均应及时绘制成时态曲线（如位移时间曲线和速率时间曲线），同时应注明开挖方法和施工工序及开挖面距监测断面的距离等信息。监控量测数据的计算分析除对每个项目进行单项分析外，还要进行多项目的综合分析，以充分利用监控量测数据获得更多的反馈信息。当监测时态曲线呈现收敛趋势时，应根据曲线形态选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最终位移值和预测结构和建（构）筑物的安全性，据此确定施工方法及判定施工方法的适应性。监测项目应按“分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测控制标准，并按绿色、黄色、橙色和红色四级预警进行管理和控制。见表 6.1 所示。表6.1监测管理等级表预警等级状态描述监测管理施工状态绿色实测位移（或沉降）的绝对值和速率值双控指标均未达到预警值时一般日常监测可正常施工黄色实测位移（或沉降）的绝对值和速率值双控指标均达到极限值的70%80%之间时；或双控指标之一达到极限值的80%100%之间而另一个指标未达到该值时。一般的监测管理，监测和施工单位应加密监测频率，加强对地面和建筑物沉降动态的观察，尤其应加强对预警点附近的雨污水管和有压管线的检查和处理。加强监测橙色实测位移（或沉降）的绝对值和速率值双控指标均达到极限值的80%100%之间时；或双控指标之一达到极限值而另一个指标未达到时；或者双控指标均达到极限值而整体工程尚未出现不稳定迹象时。重视管理，加强观测、分析原因、增加量测频度、检查量测设备，应继续加强上述监测、观察、检查和处理外，施工单位应根据预警状态的特点进一步完善针对该状态的预警方案。应对施工方案、开挖进度、支护参数、工艺方法等作检查和完善，在获得设计、建设单位同意后执行。应加强支护红色实测位移（或沉降）的绝对值和速率值双控指标均达到极限值；与此同时，还出现下列情况之一时：实测位移（或沉降）速率急剧增长；隧道或基坑支护混凝土表面已出现裂缝，同时裂缝处已开始出现渗流水。重要管理，加强现状检查、观察、增加量测频度，增加测点, 立即向有关单位报警外还应立即采取补强措施。施工单位应采取特殊措施，并经设计、监理和建设单位分析和认定后，改变施工程序或设计参数，必要时应立即停止开挖，进行施工处理。应采取特殊措施6.2 信息预警及响应当各监测项目监测数值超过预警值时，施工监测单位应向有关单位和部门发出预警报告。并应加强监测，随时掌握变形情况，直到变形趋于稳定。施工单位在收到监测单位报送的预警报告后，应积极采取相应技术措施，控制变形趋势的发展。当监测数值达到控制标准值时，施工监测单位应向有关单位和部门发出报警报告，施工单位在收到监测单位报送的报警报告后，应暂停施工，积极主动的与设计人员和驻地监理进行沟通，组织相关部门人员讨论、分析原因，制定处理方案及相应措施，并在最短时间内予以实施，确保工程安全。同时，施工单位应及时将所定方案、采取的措施以及处理效果等向建设指挥部报告。七、监测组织机构人员、设备配置7.1组织机构人员根据昆明地铁首期土建工程12标段的特点及施工要求，特委派技术水平高、经验丰富的技术人员主持本站点的监测项目，使用高精度的先进测量设备，保证所有监测项目按规定指标完成。作业人员严格遵守 ISO9001 管理体系及测量程序文件。表7-1本标段组织机构人员名单及联系方式廊坊市中铁物探勘察有限公司成都分公司昆明地铁首期工程12标段组织机构人员名单及联系方式通讯地址昆明市北京路726号一单元302室E-mail邮编-传真-序号部门姓名职责联系方式备注1土建总承包项目总工俞 丰 平监督指导工铁二局2监测负责人左 回 刚监督指导工作135292320903项目负责人李 波全面管4技术负责人张 宝全面技术负责131085450835办公室主任陈 应 强资料管理187250022516现场技术员陶 章监测组成员7现场技术员任 何 东监测组成员8现场技术员唐 骏监测组成员7.2监测设备为保证监测数据充分有效，及时反映现场情况，各单位监测仪器要保证满足监测项目精度要求，满足现场监测要求。表7.2本段拟投入的设备仪器一览序号设备名称规格型号数量精度1全站仪ZTS602R11.02水准仪+测微器DSZ-2+FDI20.7mm/km4频率仪GPC-221.0HZ5测斜仪YT-610B18.0，不确定