轨道交通土建工程监测施工方案.doc
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1、轨道交通土建工程监测施工方案1、 监测目的施工监测主要目的为:(1)监测基坑稳定和变形情况,验证围护结构、支护结构的设计效果,保证基坑、隧道稳定、支护结构稳定、地表建筑物和地下管线的安全;(2)提供判断基坑、结构和周边环境基本稳定的依据;(3)通过监测,了解施工方法和施工手段的科学性和合理性,以便及时调整施工方法,保证施工安全;(4)通过量测数据的分析处理,掌握基坑和围岩稳定性的变化规律,修改或确认设计及施工参数。并为今后类似工程的建设提供经验。2、 监测内容说明1、围护结构测点布置如图“围护结构监测剖面参考图”所示。图 13.1围护结构监测图2、区间隧道一般地段监测和试验项目常规地段的监测试
2、验主要目的是探明地层和普通建筑物的变形,为决定盾构掘进时掘进速度、顶进力等施工参数提供依据。监测项目内容主要包括:地表沉隆、地表和地中管线沉隆、地面建筑物下沉和倾斜、地层的水平位移、地层的竖向位移、地下水位、地层孔隙水压力。3、区间隧道特殊地段监测和试验项目针对本区间的特殊地段,进行必要的监测和试验是保证施工顺利开展,避免重大工程事故的关键。主要包括:邻近建筑物沉降与倾斜、外表观测、各联络横通道施工监测。(1) 区间监测点的布置表13.1盾构隧道监测点布置表序号监测项目测点布置1地表沉降盾构始发30m内每15m设一断面,其余地段每45m设一断面2建筑物沉降、倾斜盾构施工影响范围(线路中线40m
3、)内所有建筑物四角或主要承力柱3地下管线沉降沿管线纵向方向每5m一个测点4管片变形每50100m一个断面,每断面12个测点5拱顶下沉每510m设一个测点6净空收敛每50100m一个断面,每断面2个测点7土体水平位移每30m一个断面,每断面4个测孔8土体垂直位移每30m一个断面,每断面2个测孔测点布设原则如下:(1)观测点类型和数量的确定结合本工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑,并能全面反映被监测对象的工作状态。(2)为验证设计数据而设的测点布置在设计中最不利位置和断面上,为结合施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位,其目的是及时反馈信息、指导施工。(3)表面变形测点的位
4、置既要考虑反映监测对象的变形特征,又要便于应用仪器进行观察,还要有利于测点的保护。(4)埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力,不能削弱结构的刚度和强度。(5)在实施多项内容测试时,各类测点的布置在时间和空间上应有机结合,力求使一监测部位能同时反映不同的物理变化量,找出内在的联系和变化规律。(6)根据监测方案预先布置好各监测点。(7)测点在施工过程中遭到破坏时,应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点,保证该点观测数据的连续性。图 13.2地面监测点布置图(2) 监测标准(1)下列情况应暂停施工,并根据具体情况制定加强措施:1)当地表沉降值超过30mm;当地表隆起值超过10mm时;2)当房屋倾斜
5、超过3时;3)当隧道掌子面施工通过一倍洞径,变位速率超过5mm/d,仍持续增加时。(2)各类建构筑物沉降标准表13.2沉降标准表(3)隧道内沉降监测报警值:累计量一般在30mm以内,变化速率3mm/d,差异沉降/L1/300(为差异沉降值,L为测点间距)(4)对地下管线的监测点布置及控制标准应严格按照管线权属单位的要求执行。(3) 车站监测点数量统计表13.3 地铁车站监测点统计监测项目测点布置测点数量(个)点数附属结构点数合计墙(桩)顶位移量测连续墙上端部,间距10-15m 29029墙(桩)体变形量测围护结构内,间距15-20m29029地下水位量测基坑周边,间距20-25m482472地
6、面沉降测点基坑周边,间距20-25m87087支撑内力钢支撑端部,混凝土支撑中部58058立柱沉降量测立柱顶端,间距约35m808建(构)筑物竖向位移建(构)筑物角点、沿外墙设1015m或每隔23根柱基上,且每边不少于3个测点26026建(构)筑物水平位移建(构)筑物的墙角、柱基及裂缝的两端,每侧墙体的监测点不应少于3处建(构)筑物倾斜建(构)筑物角点、变形缝或抗震缝两侧的承重柱或墙上土体侧向位移量测靠近围护结构的周边土体,间距40m14014建(构)筑物裂缝观察布置以具体情况而定周围地下管线变形布置以具体情况而定工地巡检3、 监测点布设(1) 控制点布设原则控制点包括基准点和工作基点,又可分
7、为垂直位移控制点和水平位移控制点。本车站的控制点对所布设精密导线点进行复测。其中布设控制点遵循以下原则。1、垂直位移控制点布设原则为:(1)基准点是检验工作基点稳定性的基准,设在远离地铁基坑施工影响区的稳固位置。埋设在1.5倍基坑深度外密实的路层或原状土层中,且需要埋设在冻土线以下,也可利用稳固建筑物,设置墙上水准基点。(2)工作基点是直接测点变形观测点的依据,应埋设在施工影响范围外靠近观测目标点的位置,一般距离不少于30米,采用挖孔或钻孔方式布设在易于保护,且稳定的地表(路面、建筑物)。(3)控制点的分布应满足准确、方便引测全部观测点的需要,每个相对独立的测区基准点及工作基点的个数均不应少于
8、3个,以保证必要的检核条件。(4)地表基点或工作基点一般埋设在场区密实的低压缩性土层上,建筑物上基点或工作基点埋设在沉降已稳定的建筑物墙体上。(5)基点及工作基点要避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源井、河岸、松软填土、滑坡斜面及标志易遭破坏的地点。(6)受条件限制(在变形区内埋设)时,垂直位移监测控制点要埋设在地铁变形影响深度以下,采用金属管高程控制点(标准式)。(7)以地铁实际线路的施工高程系统为基准建立沉降监测控制网,一般布设闭合、附合或结点水准等路线。起始并附合于地铁施工控制网一等精密水准点上,为保证监测数据的可追溯性,一般不采用假定的高程系统;(8)地表基点或工作基点在变形观测中定
9、期对控制点的稳定性进行检测,一般每12个月进行复核一次。2、水平位移控制点布置原则为:(1)按前方交会法布设的测站点,基线端点应布置在远离地铁基坑施工影响区的稳固的地面位置。(2)控制点选取宜使交会角在60120之间。(3)每个控制点临近应选取至少2个的定向基点,以保证必要的检核条件。(4)控制点一般埋设容易保存的场区密实的地表低压缩性土层上,或稳定的建筑物屋顶上。(5)控制点之间及控制点与监测点之间应通视情况良好。(6)水平位移监测控制网中的控制点埋设在变形区以外,变形测量精度要求较高的区域,如围护桩顶部设置具有强制对中器的观测墩或采用对中误差小于0.5mm的光学对中装置;在变形观测中定期对
10、控制点的稳定性进行检核。(2) 监测控制网的布设为保证所有监测工作的统一,提高监测数据的精度,使监测工作有效的指导整个基坑施工,本车站监测工作采用由整体到局部的原则。即首先布设统一的监测控制网,再在此基础上布设监测点(孔)。监测控制网主要用于地下管线、围护结构水平位移、基坑周边建(构)筑物沉降、基坑周边地表沉降、地下水位、深层土体测斜等方面的监测。监测控制网分两部分:1、平面控制网:用于各水平位移监测项目平面控制基准。平面控制点测量用莱卡 TCRP1201+R400全站仪,其标称精度为:测距1+1.5ppm,测角1。平面控制点按实际情况布设,控制区域为整个监测区,为使测距、测角误差在横、纵坐标
11、上均匀分布,网形为闭合导线网,引测外方向为施工用平面控制网。点位设在稳定、安全的地方,有条件可采用固定观测墩;通常在地面埋设钢钉点,顶上刻划“+”字。图 13.3 莱卡 TCRP1201+R400全站仪2、水准控制网:用于各垂直位移监测项目(即沉降监测)的高程控制基准。水准测量用莱卡DNA03电子水准仪配合精密铟钢水准尺,其标称精度为:0.3mm。建立闭合环与施工高程控制点联测。图 13.4莱卡DNA03电子水准仪3、布设方法地表控制点(基准点或工作基点)(工作基点结构形式见图11.4、图11.5)采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设,埋设步骤如下:(1)土质地表使用洛阳铲,硬质地表使用80
12、mm工程钻具,开挖直径约80mm,深度不小于3000mm孔洞;(2)夯实孔洞底部;(3)清除渣土,向孔洞内部注入适量清水养护;(4)灌注不低于C20的混凝土,使用震动机具使之灌注密实,混凝土顶面距地表距离保持在50mm左右;(5)在孔中心置入长度不小于800mm的钢筋标志,露出混凝土面约1020mm;(6)养护15天以上。图 13.5 平面控制点剖面示意图图 13.6 现场照片4、基点联测的基本要求:(1)观测前对所用的仪器设备按有关规定进行校验,并做好记录,在使用过程中不得随意更换;(2)固定观测人员、观测线路和观测方式;(3)定期对基准点进行校核、测点检查和仪器的校验,确保监测数据的准确性
13、和连续性。控制点具体布设情况将在进场后根据现场条件进行布设。(3) 控制测量精度要求1、平面控制网按城市轨道交通工程测量规范,其各项技术指标如下:表13.4 水平位移监测控制网主要技术要求等级相邻基准点的点位中误差(mm)平均边长(m)测角中误差最弱边相对中误差全站仪标称精度水平角观测测回数距离观测测回数往测返测II3.01501.81/700002((2mm+2D)933水平位移监测控制网的布设应附和下列要求:(1)水平位移监测控制网可采用导线网、三角网、边角网、基准线和卫星定位等形式或方法,当采用基准线控制时,基准线上必须设立检核点;(2)基准点应埋设在变形区域外,按变形监测精度要求可建造
14、具有强制对中标志的观测墩,也可采用对中误差小于0.5mm的光学对中装置。水位位移监测控制网的基准点不应少于3个。2、水准控制网按城市轨道交通工程测量规范,各项技术指标如下: 表13.5垂直沉降监测控制网主要技术要求等级相邻基准点高差中误差(mm)测站高差中误差(mm)往返较差、附和或环线闭合差(mm)备注II0.50.154L为公里数表13.6水准测量主要技术要求(m)等级标 尺类 型视 线 长 度前后视距差(m)前后视距累计差(m)视线离地面最低高度(m)仪器型号视距(m)II铟瓦DL200300.51.50.3表13.7精密水准测量的测站观测限差(mm)基辅分划读数差基辅分划所测高差之差上
15、下丝读数平均值与中丝读数之差检测间歇点高差之差0.30.43.01.03、在测量过程中固定观测人员和仪器,测量成果必须严密平差。4、基点联测的基本要求:(1)观测前对所用的仪器设备按有关规定进行校验,并做好记录,在使用过程中不得随意更换;(2)固定观测人员、观测线路和观测方式;(3)定期对基准点进行校核、测点检查和仪器的校验,确保监测数据的准确性和连续性。建网初期1次/月,3个月后,1次/季度,建网初期可根据控制点稳定情况酌情增加观测次数,确保基准点的稳定,可靠。4、 监测的数据分析与信息反馈 监测数据在24小时内报送监理工程师及项目工程师审阅。各项监测数据及时整理、绘制位移时间曲线、应变应力
16、等随施工作业面的推进时间变化规律曲线。对初期时态曲线及时进行回归分析以预测可能出现的最大变形值、应力值,回归函数可在下列函数中选用。U=a+b/lg(1+t)U=a(1-e-bt)U=a1-1/(1+bt)2U=t/(a+bt)U=a1+(1+bt0)2-1/(1+bt)2 式中U:变形值,a、b:回归系数,t:测点埋设后时间。根据时态曲线回归结果,结合监控量测管理等级,见表10-4所示,进行位移,速率综合分析判断,指导施工,反馈设计。表13.8监控量测管理等级管 理 等 级管 理 位 移施 工 状 态UU0/3正常施工U0/3U2U0/3加强观察支护U2U0/3采取特殊措施注:U :为实测变
17、形量;U0:为允许变形量。5、 监测方法(1) 围护结构变形监测1 、 钻孔桩顶部水平位移监测点的布设(1)布设原则a测点按监测设计图纸布点位置在基坑四周围护桩顶上设置,布置的测点应尽量布设在基坑冠梁和地下钻孔桩的顶部等较为固定的地方,同时不易损坏,且能真实反映基坑围护结构顶部的侧向变形为原则。b根据图纸要求沿基坑长边1520m设置1个测点。c基坑短边中点处设置1个测点。d测点设置强制对中标志,或采用对中误差小于0.5mm的光学对中装置。e围护桩顶水平位移监测点应与桩顶垂直位移监测点同位置或同点。f在基坑周边荷载较大部位、管线渗漏部位布设测点。g对于水平位移变化剧烈的区域,宜适当加密测点。h根
18、据图纸要求来设置布点数量。(2)施工方法a根据要求在适当的时机将监测点安设于地下钻孔灌注桩顶部。b用冲击钻“12”型钻头在安设位置钻深约10cm左右的孔。c将固定杆打入孔内,并检查固定杆的牢固性。d将微棱镜焊在固定杆上,必须保证棱镜朝向测站方向,可在测站点架设仪器指导安设,如图13.6(a)、(b)所示:e安设完成后必须检查固定杆及微棱镜的稳定性,如有松动或者不符合监测要求必须重新安设。围护桩顶图 13.7监测点埋设示意图 (a) (b)图 14.8微棱镜安设示意图(3)水平位移监测方法及数据处理根据基坑施工现场实际条件,水平位移监测采用极坐标法,基坑开挖前一周建立各监测点的初始坐标(不少于3
19、次,取平均值作为初始坐标),基坑开挖后每次测量值与初始值对比得到改点的位移量,并根据该点的在基坑的方位角,确定位移量在垂直于地墙方向的分量。通过极坐标法测量获得的是位移点在地铁施工测量坐标系下的坐标值,水平位移量是指位移点沿垂直于基坑边线方向的偏移值。如图11.8所示,xoy为施工测量坐标系,xoy为与xoy共原点的参考坐标系。P(x,y)和P(x,y)为位移点P分别在施工测量坐标系和参考坐标系中的坐标。为位移点P沿基坑边垂线(且指向基坑内)在施工测量坐标系中的坐标方位角,参考坐标系x轴系施工测量坐标系x轴旋转角且与P点基坑边的垂线平行。由坐标系旋转变换原理可得: .(3-1)图 13.9水平
20、位移量计算示意图即以施工测量坐标系中按极坐标法施测的位移点坐标P(x,y)、位移点基坑边的垂线坐标方位角,可由方程(3-1)求得位移点在参考坐标系中的坐标值。设本次监测为第(i+1)次,前次监测为第i次(i1),则位移量计算可表达为: .(3-2)通过全站仪测量角度、距离计算监测点在施工坐标系统下的坐标值,数据处理的模型为式中:所测的平距;为待测点的坐标;为工作基点坐标;为起始边AB的坐标方位角;为所测方向与起始方向间的左角值。图 12.10全站仪测量坐标值示意图结合以上各式解算的即为P点在基坑边的垂线方向的位移量,位移往基坑内数值为正,往基坑外数值为负,在初次监测时,解求每个位移点基坑边垂线
21、(指向基坑内)的坐标方位角。根据现场情况,选择视准线法或小角度法进行水平位移监测。2 、 钻孔桩顶部竖向位移监测点的布设(1)布设原则钻孔桩顶部竖向位移监测点布设原则与钻孔桩顶部水平位移相同,且竖向位移监测点应与水平位移监测点同位置或同点。(2)施工方法钻孔桩顶部竖向位移监测点施工方法与钻孔桩顶部水平位移监测点施工方法相同,但不需要布设棱镜和强制对中等设施。(3)竖向位移监测:水准测量用瑞德DL200电子水准仪配合精密铟钢水准尺。观测采用精密水准仪以保证监测精度。观测前对所用仪器按规定进行校验,同一监测项目用同一仪器、固定观测人员、观测路线和观测方法;在基本相同的环境和条件下工作,定期进行基准
22、点校核,确保量测数据的准确性和连续性。沉降值计算:在条件许可的情况下,尽可能的布设水准网,以便进行平差处理,提高观测精度,然后按照测站进行平差,求得各点高程。施工前,由基点通过水准测量测出观测点的初始高程H0,在施工过程中测出的高程为Hn。则高差HHnH0即为沉降值。3 、 支护墙体水平位移监测点布设(1)布设原则a按照监测设计要求,沿主体基坑长边和短边围护结构2030m布设1个;b测斜管底部与钢筋笼底部持平或略低于钢筋笼底部,顶部达到地面(或导墙顶);c测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设,绑扎间距不宜大于1.0m;d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;e绑扎时应调正方向,
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