4、深基坑监控量测施工工艺工法

深基坑监控量测施工工艺工法1 前言1.1工艺工法概况城市轨道交通具有安全、迅捷、容量大、能耗低、污染少等优点。因此轨道交通已成为现代化城市交通网的重要组成部分。地铁土建施工中监控量测作为必要的手段存在于各个施工过程中；监控量测信息化管理在施工质量及安全控制方面起这举足轻重的作用。监测项目类别有位移监测项目：围护结构桩顶水平位移及垂直位移、基坑周边土体沉降及水平位移等；应力监测项目：围护结构支撑轴力、围护桩内力等；应变监测项目：围护桩变形、土体变形、建筑物沉降倾斜及裂缝、地下管线沉降变形等。1.2工艺原理1.2.1在施工中，实际施工的工作状态往往与设计预估的工作状态存在一定的差异，有时差异的程度还相当大。设计预测和预估往往只能够大致描述正常的施工条件下，围护结构与相邻环境的变形规律受力范围。由于差异的存在和不确定，必须在开挖和支护施筑期间开展严密的现场监控量测，以保证工程的顺利进行。1.2.2通过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，保证基坑稳定、支护结构稳定、地表建筑物和地下管线的安全。1.2.3通过监控量测提供判断基坑、结构和周边环境基本稳定的依据。1.2.4通过监控量测，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。1.2.5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.工艺工法特点2.1时效性普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合开挖过程，有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的，1d以前（甚至几小时以前）的测量结果都会失去直接的意义，因此变化快的关键时期，可能每天需进行数次。基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。2.2高精度普通工程测量中误差限值通常在数毫米，而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下，要测到这样的变形精度，普通测量方法和仪器不能胜任，因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。2.3为建筑施工和使用提供安全信息，优化设计，指导施工将量测的数据整理分析得到的信息及时反馈到设计和施工中，以达到进一步优化设计和施工方案，安全、经济、快速施工的目的对施工作业人员的人生财产安全负责，使城市地铁施工在取得良好的经济效益的同时，有良好的社会影响和社会效应。3.适用范围本工艺工法适用于明挖深基坑施工中的监控量测。4.主要引用标准4.1地铁工程监控量测技术规程（DB11/490）4.2建筑变形测量规范（JGJ8）4.3地铁及地下工程建设风险管理指南（中国建筑出版社，2007）4.4建筑基坑工程监测技术规范（GB50497）4.5地下铁道工程施工及验收规范（GB50299）5监测项目及监测方法5.1监测项目为确保施工期间的结构及建筑物的稳定和安全，结合该地形地质条件、支护类型、施工方法等特点，确定监测项目。监测项目见下表1，根据项目的实际情况选择必测项目和选测项目。北京地铁八号线二期工程技术要求（试行稿）（2008年9月）表1 监测项目汇总表类别监测项目监测仪器和工具监测精度控制值测点布置监测目的和要求监测频率应测项目基坑及其周围环境目测、拍照一个断面优化开挖支撑参数全过程，1次/1天出现情况异常时,加强监测频率地表沉降水准仪±1.0mm27.5mm基坑周边点间距5-10m 排距3-8m开挖引起地表变形情况确保施工安全注：H为基坑开挖深度基坑开挖期间：H5m，次/3天； 5m<H<10m，1次/2天；10m<H15m，1次/1天；H>15m，2次/天；出现情况异常时，加强监测频率。基坑开挖完成后：17天，1次/1天；715天，1次/2天；1530天，1次/3天；30天以后，1次/周；基本稳定后，1次/月；出现情况异常时，加强监测频率。桩顶水平位移垂直位移全站仪水准仪±1.0mm27.5mm10mm钻孔桩上端部监测基坑开挖引起的围护结构变化情况支撑轴力轴力计0.15F.s设计值支撑端部或中部监测钢支撑的受力情况地下水位水位管、水位计±5.0mm基坑周边监测水位变化情况确保临近构筑物的安全围护桩变形测斜管、测斜仪0.02mm/0.5m27.5mm钻孔桩内监测基坑开挖引起的围护结构变化情况支撑立柱沉降水准仪±1.0mm10mm立柱端部监测基坑开挖引起的中间桩柱变化情况建筑物沉降、倾斜、裂缝水准仪裂缝仪±1.0mm注1基坑周边须保护的建筑物监测基坑开挖引起的地面建筑及构筑物变化情况地下管线沉降水准仪±1.0mm注2管线接头监测基坑开挖引起的地下管线变化情况选测项目围护桩内力应力计0.15F.s设计值钻孔桩后和嵌固段钻孔桩前了解侧向压力对支护结构的影响土体沉降及水平位移分层沉降仪、测斜仪±1.0mm0.02mm/0.5m30mm27.5mm基坑周边开挖引起地表变形情况确保安全基坑底部隆起水准仪±1.0mm20mm基坑底部施工引起基坑底部地表变形情况全过程，1次/1天出现情况异常时，加强监测频率注1：沉降控制值桩基础为10mm，独立、条形及其他基础为30mm;砌体结构基础局部倾斜0.002。注2：煤气、供水等重要管线沉降控制值为10mm，其他管线为30mm。注3：对于周边环境的监测，应按照评估报告及权属单位要求做为监测控制值的依据。355.2 监测示意图图1 监控量测立面图5.3 监测方法5.3.1 地质和支护状态观察采用目测和拍照的方式观察每次开挖时地表有无裂缝，建筑物有无开裂，支护体系有无明显变形，桩间土体有无大面积滑落，边墙及地下有无水渗出。5.3.2 地表沉降1工作基点的布设工作基点是每次监测工作的直接出发点，因此，工作基点的选取原则是要保证监测的便利性和稳定性，所以工作基点一般选在相对稳定的地段，至少距基坑开挖深度或隧道埋深3.0倍范围之外；浅埋式工作基点直接埋设至自然地坪以下深度不小于3m；若采用永久建筑物式工作基点，应在地铁线路两侧施工影响范围以外已稳定的建筑上安设，并采取保护措施，确保观测数据的连续性。2仪器设备采用瑞士徕卡DNA03精密水准仪，配铟钢水准尺,读数精度0.01mm。3测点埋设如图2，在平行于车站主体西侧围护结构的方向,并分别距围护结构5米、10米、20米处,用108的钻机将地面硬化层钻透，随即打入作为监测点的钢筋，使钢筋与土体结为整体，可随土体的变化而变。为了避免车辆对测点的破坏，打入的钢筋要低于路面5-10cm。图2 地表沉降测点剖面4监测方法1）在沉降监测前1个月埋设至少3个水准点，水准点设在现场附近，组成水准控制网，对水准点定期进行校核，防止其本身发生变化，以保证沉降监测结果的正确性。水准点的埋设要求外界影响小、不易扰动或震动影响、通视好、测点距离不超过100m，以保证监测精度。2）根据监测对象性质、允许沉降值、沉降速率、仪器设备等因素综合分析，确定量测精度，沉降监测采用精密水准仪按二等水准精度要求进行监测。3）沉降监测的技术措施：观测前对所用的水准仪和水准尺进行校验，做好记录，在使用过程中不随意更换；首次进行观测，适当增加测回数，一般取2次的数据作为初始值。定期对水准点进行校核、测点检查和仪器校验，确保测量数据的准确性的连续性。记录每天测量的气象情况、施工进度和现场工况，以供监测数据分析时参考。确定沉降监测控制标准值，作为监测数据分析时的对照数据，测量数据超出允许值时及时反馈信息。4）地表沉降控制标准根据规范要求，地表允许最大沉降值为25-35mm，位移平均（最大）速率控制值1-3mm/d。5.主要施工对策1）当监测结果超出警戒值时，查明原因，加大监测频率、掌握变化情况及时采取措施（加固地层、加强支撑等）确保施工安全。2）通过现场视察及监测相结合，当监测结果超出警戒值较大范围时，及时报告、加强监控、分析原因、会同有关单位共同制定相应对策。5.3.3周边建筑物变形监测1建筑物沉降监测点埋设根据地质和车站深度等确定的施工影响范围是车站结构以外50米范围内的所有地面建筑物。在这些建筑物的四个角上采用植筋的方式，将钢筋植入建筑物的构造柱或地圈梁中。监测点必须埋设牢固，并等其稳固后方可使用。沉降观测点的埋设特别注意保证在点上垂直置尺和良好的通视条件。图3 建筑物测点剖面2建筑物沉降监测方法水准点与前述地表沉降监测共用，有关要求同前。采用精密水准仪按二等水准的精度进行量测。沉降监测时应注意：观测时充分考虑施工的影响，避免在空压机、搅拌机等振动影响范围之内。观测在水准尺成像清晰时进行，避免视线穿过玻璃、烟雾和热源上空。前后视观测最好使用同一根准尺，前后视距尽可能相等，视距一般不超过50m，前视各点观测完后，回视后视点，最后闭合于水准点。3建筑物倾斜监测图4 差异沉降法原理图建筑物倾斜监测，因影响范围内建筑物均为整体刚度较大的建筑，经综合比选认为，用差异沉降法推算建筑物倾斜的方法既能达到反映建筑物的倾斜变化情况又切实可行。其原理如图4所示。= h/ L 推算的倾斜度h相对沉降差L两监测点水平距离AB为变形前两监测点的相对位置，当建筑物发生倾斜时，B点将变化到B点位置，由此即可按上式推 算建筑物倾斜度和判断倾斜方向。相对沉降差h与沉降监测结果相结合。监测点间的水平距离L用经鉴定的钢卷尺丈量两次。量距相对中误差不大于1/2000。4邻近建筑物保护措施在车站施工过程中充分考虑地面沉降问题，以减少施工中地面沉降变化过大。主要措施有：及时按设计按要求架设钢支撑：开挖至一定深度时及时架设钢支撑加强支护，以减少围岩变形。对井口3米范围土体进行加固，以防可能的从砂层渗水。施工监测反馈信息指导施工：在开挖中依据监测数据分析结果，采取各种措施控制地层变形量，如果发现周边建筑有较大的沉降或倾斜趋向，立即采用注浆加固保护措施。并在开挖中改变开挖顺序，放慢开挖速度，加强支撑等措施，加大观测频率直至建筑物变形得到控制。制定应急措施：平常预备一定数量的备用钢支撑。当周边建筑物沉降或变形趋势剧烈，接近控制标准时，立即采用应急措施，停止开挖，加强支撑，将情况向有关部门汇报，召集有关专家和专业单位进行研究处理，采取切实可行的措施处理，直至沉降或变形得到纠正。5.3.4 地下管线沉降及水平位移监测1点位布设点位布设根据基坑开挖宽度和管线长度而定，但每条管线上布设观测点不少于3个，监测点是将8圆钢加工成三角钩后用铁条绑到管线上（或打开井盖设在管线上），绑扎要牢固，用油漆做好标记。2点位埋设在变形稳定的地段引测水准点作为基点，用油漆做好标记。3量测设备采用瑞士徕卡DNA03精密水准仪，铟瓦尺，量测精度0.01mm。4监测方法通过对监测点相对于基点位移变化测定管线位移的变化量。5.3.5 围护桩顶水平及垂直位移监测监测点应沿基坑周边布置，周边中部、阳角处布置。监测点水平间距不宜大于20m，每边监测点数目不应