基坑监测施工方案

技术标部分包深圳市城市轨道交通14号线工程施工总承包-8-基坑监测施工方案工程概况基坑工程概况本工程五层地下室基坑深度约25.3~26.3m，一期支护采用桩+内支撑支护，二期支护采用排桩支护，坡顶采用土钉墙或自然放坡+挂网喷浆支护，临近道路处采用注浆锚管及高压旋喷桩进行加固。本基坑属于一级基坑。监测目的基坑工程的施工直接关系到基坑本身及邻近建（构）筑物、道路和管线的安全，由于岩土工程的复杂性,深基坑支护系统受到许多难以确定的因素的影响。现场监测工作的目的在于：1）在施工过程中进行监测，及时掌握支护系统及周围环境的动态变化，通过动态信息管理，应用监测所得的信息指导施工,使施工过程科学化、信息化，在预知可能出现危险的情况下及时报警，以便采取相应的应急措施，确保支护系统和周围环境的安全。2）根据监测结果，分析安全稳定性，指导现场施工，确定和优化施工参数，进行信息化施工，并据此调整施工进度，确保工程安全、顺利实施。3）根据监测结果，及时发现危险的先兆分析原因，判断工程的安全性，采取必要的工程措施，防止发生工程破坏事故和环境事故。4）评价工程的技术状况，检验设计参数和设计理论的正确性。5）在施工全过程监控对周边环境的影响，确保施工效果、安全并有利于提高施工工艺水平。6）能保证监测数据的准确、公正和科学性，为必要的施工方案调整提供可靠的依据。7）加强建设方对重大安全和质量问题的监控。监测技术的依据1、《工程测量规范》(GB50026-2007)；2、《建筑变形测量规范》(JGJ8-2016)；3、《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)；4、本项目基坑支护工程设计图纸。监测内容根据规范及设计图纸要求，本基坑需实施以下几项监测：（1）周围建筑物、地表沉降监测；（2）桩顶位移监测；（3）周边管线变形测；（4）锚索内里监测（7）水位观测（孔）监测；（8）深层水平位移观测；（9）支撑轴力（压力计）监测；（10）围护桩内力（钢筋计）监测；（11）立柱沉降监测。监测点的布置根据突出重点区域、兼顾一般区域的变形监测原则和规范、设计图纸的有关规定，本监测工程布设各监测点如下：桩顶位移监测点62个锚索内力监测点4个支撑内力监测点92个内支撑水平位移监测点12个周边地表竖向位移监测点15个周边管线变形监测点30个支护桩桩身应力（钢筋计）监测15根桩；立柱桩沉降测点32个；监测点的设置与数量详见图4.1.5-1，满足设计和规范要求。监测点平面布置图监测重点和难点分析及对策本项目基坑支护工程具有：基坑开挖深度大；基坑周边建（构）筑物和市政管线密集；基坑紧靠地铁车站；设计采用的支护方法多等特点，这些特点为本工程的监测工作提出了较高的技术要求。监测重点分析本项目监测的重点主要有：坡顶水平位移监测水平位移监测是反映基坑是否安全、稳定的最直接方法。因此，坡顶水平位移监测将是本工程在施工期间的重点监控项目，监测信息必须准确、及时反馈到施工单位，起到指导施工的作用。边坡坡体水平位移监测（测斜）边坡坡体水平位移监测（测斜）是观测基坑围护体系变形最直接的手段。因此，边坡坡体水平位移监测（测斜）将是本工程在施工期间的重点监控项目。内支撑应力监测内支撑效果直接关系到基坑支护系统的安全，支撑应力监测是反映基坑整体安全最直接的手段。因此，支撑应力监测将是本工程在施工期间的重点监控项目。监测难点分析本工程监测的难点表现在：本基坑开挖深度和开挖面积较大，监测项目多，场地地质条件较为复杂。因此，本工程监测的难点表现在：监测数据量大，分析工作难度大本工程支护方法多、监测项目多。在施工时，基坑周边道路沉降和应力等监测数据非常大，并要及时、准确地提交保证各种监测数据。这要求既要有足够的技术过硬的现场监测和测试人员，又要有经验丰富的基坑监测技术分析人员，以及较好的计算机软件、硬件，及时分析，否则，很难做到监测数据及时、准确提交和指导施工。我们将设立专门的技术管理组、配备专业技术人员；采用我院自行编制的监测分析程序，根据工程进展及需要，不定期进行分析、反演，为施工服务。监测仪器的保护难度大一方面，埋设的监测仪器设备容易被不法人员盗取和破坏；另一方面，在施工过程中，特别是夜间施工容易使监测仪器遭到破坏。我们将对测试点设置醒目标志；确定施工承包方为主要保护单位，并建立破坏赔损惩罚制度；对重要断面预留监测孔，以备破坏后的重新埋设。基准点布置基准点布置原则水平位移观测基点网1）按规范要求，位移监控网布设成独立控制网；2）根据场地实际情况，测量控制网采用独立导线网；3）控制点按二等三角控制网的要求进行布设制作；4）本工程每个基坑分别布3个测量基准点，布置在施工时不会影响基准点的位置；5）坐标控制点应间隔10天用GPS或其他方法复核，精度应达到±6mm。垂直位移观测基点网1）垂直位移监控网基准点高程采用黄海高程；2）控制点按二等水准控制的要求进行布设制作；3）控制网布设成闭合水准线路；4）沉降基准点布置在工程影响范围之外，采用永久性测量基准点；5）在沉降观测中应按每月1次的频率定期对高程控制点进行复核。基准点的埋设 基准点埋设时，钻孔至基岩，标头应设置有盖板的保护井进行保护，其具体埋设方法如下图4.3.2-1所示。基准点埋设示意图基准点设置使用的仪器日本索佳SET2X全站仪，一级精度全站仪，测角中误差1，测距中误差1+110-6·D(mm)。美国天宝电子水准仪，Trimble高精度电子水准仪，配合精码铟钢标尺，精度0.4mm/km。监测原理及方法水平位移监测控制网的建立水平位移监测控制网的布设原则（1）按照《建筑深基坑支护技术规范》中的有关规定，位移监测点控制网布设成独立的控制网；（2）根据场地的具体情况，位移监测网采用独立的导线网，导线的边长取150米左右；（3）水平位移控制点按二等三角控制网的要求进行布设制作；（4）水平位移观测基准点布设在基坑变形影响范围之外，具体基准点应布设在距离基坑的开挖边缘30米之外；（5）在水平位移观测期间，按每月一次的频率，对基准点进行复合。（6）埋设专门观测标石，并根据使用仪器和照准标志的类型，顾及观测精度要求，配备强制对中装置，强制对中装置的对中误差最大不应超过±0.1mm。（7）照准标志具有明显的几何中心或轴线，并符合图象反差大、图案对称、相位差小和本身不变形等要求。位移观测基点可以同时作为水准基点，但不能全部合一相互代替。以下地点应将两种基点分开设立，如：（1）作为水准基点监测不便的情况；（2）合适设立水准基点，但位移观测通视有影响的情况；（3）利用已有水准基准点，但不合适用于导线点的情况。主要技术要求水平位移监测控制网的建立可采用三角测量或导线测量。导线测量和三角测量主要技术要求见表4.4.1-1~2。导线测量的主要技术要求等级导线最弱点点位中误差(mm)导线长度(m)平均边长(m)测边中误差(mm)测角中误差(")导线全长相对闭合差一级±1.43600300±15±51:14000二级±4.22400200±15±81:10000三级±14.01500120±15±121:6000三角测量主要技术要求等级最弱边边长中误差(mm)平均边长(m)测角中误差(")最弱边边长相对中误差一级±1.01000±51:20000二级±3.0500±101:10000三级(图根)±10.0200±201:5000水平位移监测控制网的测量水平位移监测控制网使用全站仪进行观测，其标称测量精度相当于DJ1。水平角方向观测的限差不超过表4.4.1-3要求。水平角方向观测限差仪器型号两次照准读数差（"）半测回归零差（"）一测回中2倍照准差互差（"）同一方向值各测回较差（"）DJ11585数据处理为评价观测精度和成果的可靠性，应计算测角网的测角中误差mβ、按方向观测法所测一测回方向值中误差mα和n个测回方向值中数中误差Mα。测角网的测角中误差可按下列公式计算：式中n——三角形个数。计算所得的mβ不应超过方案设计所选用的测角精度。在独立测站上，按方向观测法所测一测回方向值中误差和n个测回方向值中数中误差，可按下列公式计算：式中vi——各方向观测值与平均值之差（″）；m——方向数；n——测回数。沉降监测控制网的建立沉降监测控制网的布设原则沉降监测控制网的布设应符合下列要求：（1）本工程沉降监控基准点的高程采用黄海高程系。（2）沉降监测控制网是在合肥市二等水准点下布设的精密沉降监测控制网。（3）精密沉降监测控制网以里程为观测单位布设，一般每个观测单位沉降监测控制点（基准点）不少于三个，监测控制网的布设形式为附合水准路线。（4）精密沉降监测控制网中的水准点的标石应埋设在施工或观测对象沉降所波及的变形区外的基岩层或原状土层中，也可埋设在稳定性好的既有永久建（构）筑物上。（5）在沉降观测期间按每月一次的频率，定期对高程控制网高程进行复合。（6）各类水准点应避开易遭腐蚀和破坏的地点。标石类型选用墙上精密水准点标志二种。主要技术要求沉降监测控制网采用精密水准测量方法进行，其主要测量技术要求见表4.4.2-1。沉降监测控制网测量精度要求每千米高差中数误差(mm)附合水准路线平均长度(km)水准仪等级水准尺观测次数往返较差附合或环线闭合差偶然中误差M△全中误差MW与已知点联测附合或环线平坦区±2±42～4DS1因瓦尺往返测各一次往返测各一次±4沉降监测控制网的测量精密水准点测量的观测方法：往测奇数站为：后-前-前-后；偶数站上为：前-后-后-前返测奇数站为：前-后-后-前；偶数站上为：后-前-前-后精密水准测量的视距长度、视距差、视距高按下表4.4.2-2的要求执行：精密水准测量的视距长度、视距差、视距高要求表标尺类型视线长度前后视距差(m)前后视距差累计差(m)视线高度(m)仪器等级视距(m)视线长度20m以上视线长度20m以下因瓦尺DS1≤60≤1.0≤3.00.50.3精密水准测量站限差不超过表4.4.2-3的要求：精密水准测量站限差基辅分划读数差（mm）基辅分划所测高差之差（mm）上下丝读数平均值与中丝读数之差（mm）监测间歇点高差之差（mm）0.50.73.01.0数据处理为评价观测精度和成果的可靠性，计算每千米高差偶然中误差、高差全中误差和相邻点的相对高差中误差。计算成果取位至0.1mm。每千米水准测量的高差偶然中误差按下式计算：式中M△——高差偶然中误差（mm）；L——水准测量的测段长度（mm）；△——水准路线测段往返高差不符值（mm）；n——往返测的水准路线的测段。当附合路线和水准环多于20个时，每千米水准测量高差全中误差按下式计算：式中Mw——高差全中误差（mm）；W——附合线路或环线闭合差（mm）；L——计算W时的相应路线长度（km）；N——附合路线或闭合路线的个数。测量精度要求沉降和位移测量精度要求沉降和水平位移测量精度要求变形监测等级沉降观测位移观测适用范围高程中误差(mm)坐标中误差(mm)一级≤0.15≤1.0高精度要求的高层建筑物或大型建筑物的变形观测二级≤0.50≤3.0建筑物、管线和其它重要建筑(构)物的沉降和倾斜，基坑的变形三级≤1.50≤10.0低精度要求的建(构)筑物的变形，道路、地坪的沉降观测。应力和地下水位的测量精度要求（1）应力：监测误差小于±0.1kN。（2）水位：监测误差小于±20mm。（3）对于以上未涉及的其它观测项目，根据具体要求和可实现性综合考虑制定监测精度要求。施工监测工作技术纲要基坑坡顶位移及周围沉降监测点的埋设与观测观测点埋设观测点采用挖坑用素砼浇筑十字钢筋棍制作，坑尺寸长×宽×深＝200×200×300mm，十字钢筋棍用Φ20钢筋，长350mm，顶部露出20mm，端面锯十字。见图4.4.4-1。基坑坡顶沉降、位移监测点埋设示意图观测方法及仪器水平位移观测采用采用三角测量法进行观测，控制网为三角网。三角网由测区内若干个起控制作用的点（工作基点）和基坑周边按规范要求的间距设置的位移观测点相互连接而成。观测中使用钢尺或红外测距仪测量控制网中三角的起始边（基线）长，使用SET2X型全站仪观测各三角的内角，按四等三角精度观测。外业观测成果经内业整理计算即可求得各点的位移量。测量中的主要误差如下：(经过计算，角度值已经折算成长度值。)对中误差：<1.0mm整平误差：<0.3mm瞄准误差：<0.4mm方法误差：<0.3mm沉降观测采用精密几何水准测量方法进行地面沉降观测，仪器采用TrimbleDiNi电子水准仪（如图2所示）和数码铟瓦水准标尺，精度为0.01mm（满足二等水准要求）。水准测量按照国家Ⅱ等水准测量规范的要求进行。水准测量的主要技术要求等级每千米高差全中误差(mm)水准仪的型号水准尺类型观测次数往返较差、附和或环线闭合差(mm)二等2DZS1铟瓦尺往返各一次±4说明：L为往返测段、附和或环线的水准路线长度(km)。水准观测的主要技术要求等级水准仪的型号视线长度(m)前后视较差(m)前后视累计差(m)视线离地面最低高度(m)基辅分划读数较差(mm)基辅分划高差较差(mm)二等DZS130130.50.50.7说明：视线长度小于20m时，视线高度不应低于0.3m。对已制作好的观测点进行水准路线设计。从已知水准点至另一已知水准点上。根据基坑周边观测点点数及设站数以水准导线长度构成闭合或符合水准路线。位移及沉降观测示意图边坡坡体位移（测斜）观测测斜仪的构造活动测斜仪的组成大致可分为四部分：装有重力式测斜传感元件的测头、测读仪、连接测头和测读仪的电缆、测斜管。1）测斜仪测头：倾斜角传感元件。2）测读仪：测读仪应和测头配套选择与使用。其测量范围、精度和灵敏度，根据工程需要而定。在现场条件下，测斜仪测量结果的重复性，一般应等于或优于±0.01°3）电缆：电缆作用有4个：=1\*GB3①向测头供给电源；=2\*GB3②给测读仪传递量测讯号；=3\*GB3③测头量测点距孔口的深度尺；=4\*GB3④提升与下放测头的绳索。电缆除具有很高的防水性能，还不能有较大的长度变化，为此，电缆芯线中设有一根加强钢芯线。4）测斜管：测斜管一般由塑料或铝合金制成。测斜管直径大小不一，长度每节约2～4m，管接头有固定式和伸缩式两种；测斜管内有两对互成正交的纵向导槽，测量时测头导轮座落在一对导槽内并可上、下自由滑动。观测点的埋设在护坡桩施工时预埋测斜管，测斜管随钢筋笼一起埋设，埋设过程中注意事项如下：1）安装或埋设时，应及时检查测斜管内的一对导槽，其指向是否与欲测量的位移方向一致，并应及时修正。2）测斜管固定完毕，用清水将测斜管内冲洗干净，用测头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，以检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的测头是贵重的仪器，在未确认测斜管导槽畅通时，不得放入真实的测头。3）量测测斜管导槽方位、管口坐标及高程，做好孔口保护装置，作好记录。观测方法及仪器坡体位移（测斜）观测采用美国SINCO测斜仪监测坡体在整个开挖深度范围内的水平位移。将测斜仪置入测斜管内，并使导向轮完全进入导向槽内。方向应为导向轮的正向与被测位移座标(+X)的正向一致时测值为正，相反为负。测斜仪测量时先将测斜仪放入管底，至下而上测量。根据电缆上标明的记号，每1m单位长度测读一次测斜管轴线相对基准轴线的倾角，以此可换算出标准基长范围内的水平位移，通过算术和即可累加出测孔全长范围内的水平位移。计算公式：Si=500×Sin(a+b×Fi+c×Fi2+d×Fi3)

S=S1+S2+S3+S4+...

（如图4.4.4-3所示）式中：Si—被测结构物在i点相对铅垂线的水平位移变形量，单位为mm；

Fi—测斜仪在i点的实时测量值；

S—该次相对管底测量的总变形量（水平位移），单位为mm。测量计算示意图地下水位观测观测点埋设（1）钻孔：在放好的点位上安放钻机，调整钻机水平，选用Φ108㎜的钻头全段带套管钻进，直至设计要求的位置。钻进时应保证钻机处于水平状态，钻孔的倾斜度小于0.5%。钻孔到位后，清理套管内的残留物质。清孔后，在孔底铺设中粗砂垫层，厚20㎝。（2）埋设：水位孔可采用小型钻机成孔，孔径Φ108㎜。成孔至设计标高后，放入裹有滤网的水位管，除有滤网范围填中粗砂外，其余管壁与孔壁之间用膨润土干泥球封填。水位管采用Φ38的PVC管，管底加盖密封，以防泥砂进入管中，PVC管下部管壁周围钻出直径为6mm左右的滤水孔，纵向孔距50～100mm，相邻两列的孔交错排列，呈梅花状布置，管壁外部包扎过滤层，过滤层用土工织物。中、上部不打孔。如图4.4.4-4所示水位观测点埋设示意图观测方法及仪器地下水位使用SJ-92型电测水位计观测。观测前应测量水位观测点的坐标、地面标高。待测管中水位与周围水位平衡后，测量测管中的水位。将带电缆的探头下降到钻孔中，当接触到水面时就会触发声音报警器和信号灯，水深可从刻有标度的电缆线上读出，精度为±10mm。管线沉降监测观测点埋设对地下管线进行监测是对其进行间接保护，在监测中主要采用间接测点和直接测点两种形式。间接测点又称监护测点，常设在管线的窨井盖上，或管线轴线相对应的地表，将钢筋直接打人地下，深度与管底一致，作为观测标志。但由于测点与管线之间存在着介质，与管线本身的变形之间有一定的差异，在人员与交通密集不宜开挖的地方，或设防标准较低的场合可以采用。直接测点是通过埋设一些装置直接测读管线的沉降，常用方案有：(1)抱箍式。由扁铁做成的稍大于管线直径的圆环，将测杆与管线连接成为整体，测杆伸至地面，地面处布置相应窨井，保证道路、交通和人员正常通行。抱箍式测点具有监测精度高的特点，能测得管线的沉降和隆起，其不足是埋设必须凿开路面，并开挖至管线的底面，这对城市主干道路是很难办到的，但对于次干道和十分重要的地下管线，如高压煤气管道，按此方案设置测点并予以严格监测，是必要和可行的。(2)套筒式。基坑开挖对相邻管线的影响主要表现在沉降方面，根据这一特点采用一硬塑料管或金属管打设或埋设于所测管线顶面和地表之间，量测时将测杆放入埋管，再将标尺搁置在测杆顶端。只要测杆放置的位置固定不变，测试结果能够反映出管线的沉降变化。按套筒方案埋设测点的最大特点是简单易行，特别是对于埋深较浅的管线，通过地面打设金属管至管线顶部，再清除整理，可避免道路开挖，其缺点在于监测精度较低。测点埋设方式有两种：直接测点和间接测点，直接测点是用抱箍把测点做在管线本身上；间接测点是将测点埋设在管线轴线相对应的地表。直接测点，具有能真实反映管线沉降和位移的优点，但这种测点埋设施工较困难，特别在城市干道下的管线难做直接测点。有时可以采取两种测点相结合的办法，即利用管线在地面的露头作直接测点，再布置一些间接测点。观测方法及仪器观测方法及仪器同基坑坡顶水平位移、沉降观测。钢筋应力监测1观测点埋设桩身应力在桩身沿基坑内外两侧成对对称布置，安装前先将钢筋计两端的连接拉杆拧下，选配与钢筋计规格相同的钢筋与连接拉杆焊接在一起。将钢筋计（已接长电缆）与已焊好钢筋的连接拉杆旋拧紧，钢筋计与连接拉杆的螺纹拧紧时应附胶。观测方法及仪器考虑到本基坑面积大、现场施工机具及人员活动频繁和监测时间长等诸多因素,拟选用钢弦式GJL-10型钢筋应力计（见图4.4.4-5）作为应力监测的传感器,其优点是抗干扰性强,性能稳定,寿命长。接收仪选用CTY-202型振弦式测读仪,这样组成的应力监测系统误差小，可满足监测要求。为保证钢筋计的焊接质量,钢筋计就位后应测一次应力,若有异常及时纠正,否则不能浇注砼。GJL-10型钢筋应力计根据现场钢筋计频率模数实时测量值，通过以下计算公式可算出不同位置的受力大小。式中：—被测结构物钢筋所受的应力值，单位为MPa；—钢筋计测量应力值的最小读数，单位为MPa/F；—钢筋计的温度修正系数，单位为MPa/℃；—钢筋计的实时测量值，单位为F；—钢筋计的基准值，单位为F；—温度的实时测量值，单位为℃；—温度的基准值，单位为℃。使用注意事项a、必须做好钢筋计传感器部分和信号线的防水处理，以防影响钢筋计的正常使用或测试结果的可信度；b、钢筋计的信号线需使用金属屏蔽线，以减少外界因素对信号的干扰；c、仪器安装前须做好钢筋计与信号线的编号，一一对应，并登记造册；d、钢筋计对焊必须保证焊接质量；e、钢筋计安装好后，浇捣混凝土前测量一次初使值；f、应考虑温度对测试结果的影响。监测频率及报警监测频率基坑监测频率序号监测目的监测频率1地面沉降监测土方开挖过程1次/1天2建筑物沉降监测土方开挖过程1次/1天3地下水位监测土方开挖过程1次/1天4坡顶水平位移监测土方开挖过程1次/1天5围护桩变形监测土方开挖过程1次/2天6围护桩内力监测土方开挖过程1次/2天7支撑内力监测土方开挖过程1次/1天8基坑底隆起监测土方开挖过程1次/2天9自来水管线监测土方开挖过程1次/1天监测报警根据规范分类：基坑安全等级为一级，本基坑深度在20m以上。当监测值达到警戒数据时，则提出书面报警，以备有关方面采取工程措施时参考。详见表4.5.2-1~2。基坑变形监测要求剖面号坡顶、桩顶累计水平位移（mm）深层累计水平位移（mm）水平位移速率（连续3