地铁车站深基坑开挖支护及周边建筑物监测施工方案.docx
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1、一、工程概况1二、监测目的及监测方案编制依据6三、基坑施工监测设计原那么及监测内容8四、监测点仪器安装和埋设10五、观测方法、周期 17六、监测数据分析、整理与反应21七、实施组织形式和质量保障措施26八、平安目标、平安保证体系28九、监测仪器设备29设置监测断面,分别布设38个水平位移监测点。水平位移点布置在冠梁顶部顶部(见 图4.1),两侧地连墙对称布点。4. 3测斜管布设沿隧道中轴线间隔40m左右设置一个监测断面,共9个断面埋设测斜仪监测孔。 测斜仪监测孔监测地连墙深层水平位移。共埋设测斜管18个(两侧各8个,两端各 1个)。测斜管布置在支护桩体内,测斜管埋设时,在现场组装后绑扎固定于钢
2、筋笼上, 校正导向槽的方向,使导向槽垂直或平行于基坑边线方向,随钢筋笼一起沉放到槽 内,并将其浇灌在混凝土中。浇灌混凝土前,封好管底底盖,并在测斜管内注满清 水,防止测斜管在浇灌时浮起和防止水泥浆渗入管内。测斜管露出冠梁顶部约10- 20cm o4灌注桩钢筋应力监测(1)根据设计要求,沿基坑标准段设10个断面,盾构设3个断面,共13个监测 断面。在桩主筋上每隔5米布设钢筋计,及每根桩5个钢筋计。根据监测点应力计 算值,选择钢筋计的量程,在安装前对钢筋计进行拉、压两种受力状态的标定。(2)钢筋应力是通过串联于受力钢筋之中的钢筋计量测而得。钢筋计与主筋通过 连杆采用电焊的方式联结,在绑扎钢筋笼的同
3、时焊接。焊接中采用敷湿毛巾降温, 以免钢筋传热对钢筋计产生影响。布设钢筋计时,选取具有代表性的断面,布设点 须设在支撑位置。(3)在浇筑砂前,对钢筋笼上的钢筋计逐一编号,核定位置,将应力计上的导线 逐段捆扎在邻近的钢筋上,引到地面的测试匣中,并注意导线的保护。碎浇筑后, 检查应力计电路电阻和绝缘情况,作好引出线和测试匣的保护措施。4. 5轴力计(应变计)布设应用轴力计或应变计来量测水平支撑的轴力,根据设计要求,沿基坑标准段设 10个断面,盾构设4个断面,共14个断面进行监测,每个断面的钢支撑分别设置轴 力计或应变计计,共5个。轴力计通过安装架来固定在钢支撑的端头。钢支撑和轴力计安装后,即可确定
4、支撑的轴向荷载和偏心荷载。钢支撑变形主 要表达在钢支撑的位移上(见图4.8)。钢管支撑图4.8轴力计安设示意图4. 6水位监测(1)地下水位观测井布置本工程用地下水位仪和水位管来量测地下水位,地下水位观测井在坑内四角及 坑外沿车站基坑每隔75米设一个,共布设5个断面10个水位观测孔。孔位距离围 护结构外边2米左右,孔深低于基坑底2m,。(2)水位管埋设水位管内径70 nm1,管上钻有4排呈梅花状布置的孔。水位孔用小型钻机成孔, 孔径略大于水位管的直径。成孔至设计标高后放入裹有滤网的水位管,管壁与钻孔 孔径间用净砂回填至离地表0.5米处,再用粘土封填,以防地表水流入。4. 7保护措施观测仪器和观
5、测点安装埋设完毕后,均要采取保护措施,防止施工和人为损坏。(1)观测孔孔口均要浇筑税保护墩,盖上盖板,盖板要加工成必须用专用工具才 能翻开;保护墩作上明显标记。(2)测量放样定观测点位置时,如与其它建筑发生冲突时,在设计允许的范围内, 经监理人同意批准,适当改变测点位置。(3)观测设施埋设完成后,将点位布设图及时上报监理人,由监理人转发各有关 施工单位,通知有关人员注意保护。(4)观测电缆线要穿管保护,并挖电缆沟埋设,严禁裸露在外和架空牵弓I。10房屋沉降点布点示意图图例:桩顶水平位移及沉降(36点);地面沉降点(36点);Q测斜管(18点)一一钢筋计(26点);8 一一轴力计(14点);一一
6、水位(10孔)主体结构监测点布设示意图五、观测方法5.1 观测方法1 .沉降观测(1)测量方法沉降监测拟使用瑞士 Leica NA2精密水准仪(配以精密因瓦尺)或日本Sokkia SDL30精密电子水准仪(配以电子条码尺)进行测量;使用的水准仪应定期鉴定和 检校并合格。水准基点监测控制网采用独立高程系,进行往返观测。沉降观测按国 家二等水准技术要求施测,高差中误差W0.5mm,观测点高程中误差土 1.0mm; 高差闭合差L()Gmm。为提高精度,每次观测时的水准路线应尽可能相同;注 意消除零点误差;观测读数取位到0.1mm,(2)数据分析与处理在降水井开始抽水前,要进行现场沉降点初始值量测,并
7、做好记录。之后,每 次观测结束后,应认真检查全部外业观测记录,经平差法进行平差计算和处理后, 计算各个观测点的位移量,并填写成果表,计算一个观测周期内的位移量,并及时 通知有关人员进行分析,做出预测,具体计算过程见下:1)对基准点与沉降观测点进行联测,所取得的数据进行整理,计算闭合差,闭合 差应符合规范要求时,经平差计算出各沉降观测点高程H0,确定为原始值。2)闭合水准路线的高差闭合差化等于该线路上各点间高差代数和Eh,即fh二h。 符合水准路线的高差闭合差fh等于所测各点间高差的代数和Eh减去终点与起点已 知高程之差,即fh=Eh- (H终-H起)。往返测水准路线的高差闭合差fh等于往、返
8、测高差代数和fh=| X h往- h返|。3)平差计算将高程闭合差按测站数进行分配,即Vi=-fh/Nnio式中:ni为某测段的测站数;N为水准路线的总测站数;fh为水准路线闭合差;Vi 为个观测点所分配的改正数。4)各沉降观测点的沉降量H=H0-Hi式中:HO位观测点高程原始值;Hi为每次计算后的观测值。5)根据量测数据绘制时间位移曲线散点或距离位移曲线散点图。并结合施工情况 对建筑物的沉降数据进行分析,当沉降值过大,应采取加固措施,防止地面继续下 沉,形成塌陷。(3)数据超限后采取的措施由于降水原因引起的地面下沉,可以采取回灌措施防止地面继续下沉;由于初 支格栅背后有孔洞引起的下沉,可以采
9、用初支后注浆防止下沉;明挖车站中,由于 支撑结构及桩体结构受力变形引起的下沉,可采用加强支撑结构或在桩体后加设锚 杆的措施来防止地面的下沉。2 .水平位移测量水平位移监测使用日本XXopcon全站仪GXXS-311 (2,2+2X10-6D),采 用基线法或坐标法观测点位变化。即在施工现场建立独立监测控制网系,坐标系x 轴垂直基坑长度方向,y轴那么平行基坑长度方向。每次在控制点安置全站仪观测监测 点的坐标变化得到其位移大小。因控制点与观测点连线(即视线方向为x轴方向) 垂直基坑长度方向,那么每次侧得的基线长度变化即为观测点的水平位移值(X=X2 XI, Ay=y2yl,位移量=邸;因=(),所
10、以位移值=ZX)。水平位移观测点中误差为2mm。3 .测斜仪监测应用侧斜仪进行监测的基本原理是:将测斜探头放入测斜管底部,提升电缆使 测斜探头沿测斜管导槽滑动,自上而下每隔一定距离逐点量测每个测点相对于铅垂 线的偏斜。测点间距一般就是探头本身长度,因而可以认真量测结果沿整个测斜孔 是连续的,这样,同一量测点任何两次量测结果之差,即表示量测时间间隔内围护 结构在该点的角变位。根据这个角变位,可以把它们换算成每个测点相对于测斜管 基准点水平位移。由此,可以提供围护结构沿深度方向的水平位移随时间变化的曲 线。使用XX基深生产的CXO3D钻孔倾斜仪,测斜管为CXG型,直径70mm。 测读时测点间距为1
11、m。在基坑开挖结构施工过程中实施测斜,以了解支护结构的变 形和土层深部水平位移。测试时保证测试仪导轮在导槽内,轻轻滑入管底待稳定后 每隔100 cm测读一次,直至管口;然后测斜仪反转180度,重新测试一遍,以消除仪器的误差。第一次(基坑开挖前)测试时,每个测斜孔至少测试2次,取平均值作为 初始值。以消除仪器的误差。4 .钢筋计、轴力计采用振弦读数仪测量,为单点手动测量。量测时,将传感器的引线与测读仪的 出线相连,读出传感器的振动频率,根据预先标定好的频率应力曲线即可算出钢筋 应力或水平支撑轴力。5 .水位观测水位观测方法采用电测水位计。其原理是根据水能导电的原理设计,当水位计 探头接触水面时使
12、电路闭合,信号经电缆传到指示器及触发蜂鸣器和指示灯,此时 可从电缆和标尺上直接读出水深。6 . Vb出入口暗挖拱顶下沉及通道净空收敛通道拱顶下沉采用精密水准仪测量。水平收敛线采用收敛剂进行测量。7 .巡视观察定期由富有经验的技术人员进行肉眼巡视观察,主要对地表、建筑物裂缝、塌 陷,支护结构工作失常、流土、渗漏或局部管涌等严重的不良现象的发生和开展进 行记录、检查和分析。8 .建筑物裂缝观测在目测巡视中假设发现建筑物出现裂缝,那么应增加观测次数,并立即设置标志进 行裂缝变化的观测。设置标志的要求是,当裂缝开展时标志能相应开裂或变化,正 确反映建筑物裂缝开展情况。在每个裂缝处设置两个标志:一个设置
13、在裂缝最大开口处,另一个设置在裂缝 末端。这样对裂缝的继续开展和延伸可分别在两个标志中反映出来。六、监测频率、时叵6. 1监测频率监测周期根据施工进度确定。在基坑开挖期间各工程监测的频率按以下要求:(1)监测工程在基坑开挖前应测定初始数据,且不宜少于两次。(2)水平位移观测、地面沉降观测、测斜观测、钢管轴力、支护结构应力、水 位观测:开挖初期时,1次/23天;完成三道水平支撑后,3次/周;底板浇筑完后, 2次/I周;完成地下一层结构后,1次/周。(3)房屋沉降观测:23次/周。(4)当变形急剧增加等情况、测试数据接近监控报警值时,应加密观测次数。 当出现险情时,进行连续监测,并及时向有关部门报
14、告监测结果,立即采取应急措 施。(5) 根据监测变形稳定情况可调整监测频率。变形趋向稳定时,可适当调整 监测频率。为确保基坑平安,加强基坑监测,将监测数据及时反应给有关人员,实行信息 化施工,对各监测工程按规范要求设置预警值,超出预警值时迅速报有关部门处理。6. 2监测时间监测时间为支护结构施工(埋设监测装置)至土方开挖至地下结构施工完毕。 工期约32个月。七、监测数据分析整理与反应6.1 原始观测资料的检验由于来自人员、仪器设备和各种外界条件等原因的影响,各种原始监测值不可 防止地存在误差。因此在监测资料整理分析过程中,首先应对原始监测资料进行可 靠性检验和误差分析,评判原始监测资料的可靠性
15、,分析误差大小、来源和类型, 以采取合理的方法对其进行处理和修正。原始资料的检验主要有可靠性检验、误差 分析和粗差判识三种方法。1 .原始监测数据的可靠性检验可靠性检验的主要内容是采用逻辑分析方法,进行以下检验:(1)作业方法是 否符合规定。(2)观测仪器性能是否稳定、正常。(3)各项测量数据物理意义是否 合理,是否超过实际物理限值和仪器限值,检验结果是否在限差以内。(4)是否符 合一致性、连续性、相关性和对称性等原那么。一致性和连续性分析的主要手段是绘 制“时间效应量”过程曲线,“时间原因量”过程曲线和“原因量效应量”相 关曲线,相关性分析的主要手段是绘制不同监测工程或不同部位测点间“效应量
16、 效应量”相关关系图。2 .误差分析和处理观测数据误差有以下几种:(1)过失误差。它一般是观测人员过失引起,数据 上反映出是错误的或超限差,如读数和记录错误、输入错误、仪器编号弄错、观测 度不够等。遇到这种错误,将其剔除,并及时进行补测或返测。(2)偶然误差。它 是由于人为不易控制的互相独立的偶然因素作用引起,是随机性的,客观上难以避 免在整体上服从正态分布,可采用常规误差分析理论进行分析处理。(3)系统误差。 它是由观测母体的变化所引起,即由于观测条件的变化,仪器结构和环境所造成的 误差。这种误差通常为一常数或为按一定规律变化的量,一般可以通过校正仪器消 除。3 .粗差的判识和处理所谓粗差是
17、指粗大误差,通常来自过失误差或偶然误差。粗差处理的关键在于 粗差的识别,粗差的识别和剔除可以采用人工判断和统计分析两种方法。(1)人工判断法:人工判断是通过与历史的或相邻的观测数据相比拟,或通过所 测数据的物理意义判断数据的合理性。为能够在观测现场完成人工判断的工作,应 该把以前的观测数据(至少是局部数据)带到现场,做到观测现场随时校核、计算 观测数据。在利用计算机处理时,计算机管理软件应提供对所有观测仪器上次观测 数据的一览表,以便在进行观测资料的人工采集时有所参照。也可在观测原始记录 表中列出上次观测时间和数据栏,其内容可以由计算机自动给出。人工判断的另一主要方法是作图法,即通过绘制观测数
18、据过程线或监控模型拟 合曲线,以确定哪些是可能粗差点。人工判别后,再引人包络线或3。法判识。(2)统计回归法:把以往的观测数据利用合理的回归方程进行统计回归计算,如 果某一个测值离差为23倍标准差,就认为该测值误差过大,因而可以舍弃,并利 用回归计算结果代替这个测值。7. 2数据处理与成果分析每次量测后,对量测面内的每个量测点(线)分别进行回归分析,求出各自精度最 高的回归方程,并进行相关分析和预测,推算出最终位移(应力)和掌握位移(应力)变 化规律,并由此判断基坑的稳定性。利用已经得到的量测信息进行反分析计算,提 供支护结构和周围建筑物的状态,预测未来动态,以便提前采取技术措施,验证设 计参
19、数和施工方法。观测成果的分析对基坑施工而言,是极具参考价值的成果。观测成果的分析目 的,就是通过对多期观测成果进行分析,归纳基坑施工过程中基坑及其周围环境的 变形过程、变形规律、变形幅度以及变形原因,并预报未来变形趋势及工程平安程 度,以到达指导平安施工的目的。观测成果的分析主要包括:(1)成因分析:成因分析是对结构本身与作用在结构物上的载荷以及观测本身加以 分析,确定变形值变化的原因和规律。在(2)统计分析:根据成因分析,对实测数据进行统计分析,从中寻找规律,并导出 变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系;(3)变形预报和平安判断:在成因分析和统计分析的基础上,可根据求得的变形值 与引起变
20、形因素之间的函数关系,预报变形的开展趋势和判断基坑及周边环境的安 全程度。7. 3监测控制标准、工程概况1.1 工程基本状况XX村是XX地区最繁华的商业区,车站位于XX大道与XX大道交叉口,XX 大道两侧有XX商场、XX百货、XX等大型商场,XX城、XX等新建住宅小区, XX村服装城、XX村小商品市场,此外,还有XX省保险公司、XX银行XX支行、 XX分公司XX支公司、XX公司等单位。XX大道和XX大道均是XX的主干道,车流密集,人流量大,在交叉路口有过 街天桥连通四个路口,而规划道路红线较窄,XX大道规划道路红线宽40m, XX大 道规划道路红线宽30mo车站为地下三层15m双柱岛式站台车站
21、,有效站台中心里程为右CK11+849.187, 车站外包总长325m,标准段宽24.1m、高22.46m,顶板埋深3.34.0m, XX号线右 线有效站台中心处轨面高程10162m,XX号线左线有效站台中心处轨面高程2.162m。车站共设置6个出入口通道及1个设备区消防疏散通道。I、II、Va、Vb四个出入口设于XX大道与XX大道交叉路口四个象限,同 时兼顾过街功能;m号出入口通道设在车站中部,位于XX省保险公司北侧;IV号 出入口设在车站南端,和XX结合设置。风亭设置在车站两端,共设置三组。1、3号风亭分散布置在XX大道与XX大 道交叉路口,设置成装饰柱形式,和周边的环境协调统一;XX位于
22、车站南端,结合 IV号出入口设置。1.2 工程地质条件(略)1.3 水文地质条件(略)基坑稳定性及支护平安度是比拟复杂的问题,就本工程具体情况和所掌握的资 料来讲,拟采用最大值控制的标准判别方法:首先确定监测工程的最大控制值,即管理基准值;是根据有关规范、规程、计 算资料及类似工程经验制定的。管理基准值的35%以下为正常施工,于35%70% 之间是应加强观测,当监测数据到达监控量测管理基准值的70%时,定为警戒值, 应加大监测的频率。当监测数据到达或超过监控量测管理基准值时,应立即停止施 工,修正施工参数后方能继续施工。根据设计要求,明挖基坑沉降、位移控制指标为:围护结构水平位移报警值为30m
23、m或连续三天变形速度超过5mm/d;煤气管道变形报警值为10mm或连续三天变形速度超过2mm/d;供水管道变形报警值为30mm或连续三天变形速度超过5mm/d;桩顶下沉不应超过10mm;支撑内力监测报警值不应超过设计值的80%o建筑物允许沉降差控制标准表6.1建筑物允许沉降差控制标准变形特征地基变形允许值上的压缩性中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.00L0.003L工民建柱间沉降差、框架结构 砖石墙填充的边排柱0.002L0.0007L0.003L0.001L注:L为柱中心距,单位:mo表6. 2多层和高层建筑的地基倾斜变形允许值注:H为建筑物高度,单位:m。桩基础建筑物允
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