地铁车站基坑监测方案

武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案11工程概况武汉市轨道交通3号线为武汉市第一条穿汉江地铁，它起始于沌阳大道站，终止于汉口三金潭站。全长28公里，设站23座，范湖站为第14座车站。范湖站为地下三层单柱两跨式岛式站台车站，地下分站厅、设备、站台三层，车站标准段结构外包尺寸为21.01×20.10m，顶部覆土约3.3～3.6m。主体建筑面积16443m2，附属建筑面积6808m2，总建筑面积23251m2。有效站台宽11m，有效站台中心处轨面绝对标高为-1.450m。车站主体围护结构采用1000mm厚地下连续墙，并入岩以满足抗浮要求；出入口和风道部分采取SMW工法桩加内支撑，桩径850mm，咬合250mm本站位于规划马场角路与青年路的交叉路口，沿规划马场角路布置于路下，路口北侧有富苑假日酒店，马场角路北侧为在建葛洲坝国际广场北区住宅小区，南侧为规划葛洲坝国际广场（如图1-1所示）。车站与2号线范湖站通过通道换乘。车站内主要有电力、电信、自来水、排水等管线。图1-1现场图片拟建场区地形平坦，原始地貌属长江冲积I级阶地。场区内地表水体不发育，未发现有河、沟、塘等地表水体分布。地下水按赋存条件，可分为上部滞水、潜水、孔隙承压水、碎屑岩裂隙水。地下水对砼及砼中钢筋不具腐蚀性，对地下钢结构具弱腐蚀性。2编制依据及主要原则2.1编制依据1）武汉市轨道交通3号线一期工程设计施工图2）地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB-50308-1999）3）《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案24）《工程测量规范》(GB50026-2007)5）《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-20092.2主要原则1）对围护体系及支撑系统中相当敏感的区域加密测点数和项目，进行重点监测；2）对勘察工程中发现地质变化起伏较大的位置，施工过程中有异常的部位进行重点监测；3）除关键部位优先布设测点外，在系统性的基础上均匀布设监测点；结合施工实际确定测试方法、监测元件的种类、监测点的保护措施，调整监测点的布设位置，尽量减少对施工质量的影响；结合施工实际确定测试频率。4）监测网监测点的数量，在确保全面、安全的前提下，设置不少于3个点。3监测目的和任务3.1施工监测目的在施工中，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施工条件下，围护结构与相邻环境的变形规律及受力范围。由于差异的存在和不确定，必须在开挖和支护施工期间开展严密的现场监测，以保证工程的顺利进行。为此基坑工程施工监测的目的如下：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；4）通过量测数据的分析处理，掌握基坑和坑壁岩土体稳定性的变化规律，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。3.2施工监测主要任务1）通过对地表变形、围护结构变形、基坑开挖后坑壁土体内力的监测，掌握土体与支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业和确保施工安全。2）经量测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和地层及支护的稳定。武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案33）对量测结果进行分析，可应用到其它类似工程中，作为指导施工的依据。4监测组织与流程4.1监测组织1）成立专业监测小组，设小组负责人。监测组织机构见图4-1。2）监测小组主要职责：①负责监测方案和监测计划的制定、量测的安排；②负责监测管理工作；③监测工程师负责方案的实施，包括量测断面选择、测点埋设、日常量测、资料管理等；④组员负责及时进行量测值的计算和绘制图表，并快速、及时、准确地将信息（量测结果）反馈给领导及现场施工，以指导施工。⑤组员每次量测结束后，及时进行数据计算和分析，当天将监测结果和可能出现的问题通知项目部领导，并协助主管工程师制定相应措施。3）现场监控量测，按监测方案认真组织实施，并与其它环节紧密配合，不得中断施工。4）预埋测点牢固可靠，并易于识别和妥善保护，不得任意撤换和人为破坏。5）监测的实施按测点布设、量测和资料报告整理三个阶段组织进行。6）由监测小组及时向监理工程师报告监测成果。图4-1监测组织机构4.2施工监测流程土木总工程师监测小组组长监测工程师监测小组成员对方案和监测结果做决定监测方案进行审核，数据进行分析评价制定监测方案，负责数据处理负责测点的布置、监测武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案4信息化施工工艺流程如图4-2所示。图4-2信息化施工工艺流程图5测点布设原则1、按照监测方案，在现场布设测点，原则上以监测方案中的设计位置布置。实际根据现场情况可在靠近设计测点位置设置测点，但以能达到监测目的为原则。2、监测测点的类型、数量结合工程特点、设计要求、施工特点等因素综合考虑，但要必须以能保证安全施工为原则。3、为验证设计数据而布设的测点布置在设计最不利位置和断面，为指导施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是为了及时反馈信息，以修改设计和指导施工。4、地表及建筑物变形测点的位置既要考虑反映对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。5、深埋测点不能影响和防碍结构的正常受力，不能削弱结构的变形、刚度和密度。6、各类监测测点的布置在时间和空间上有机结合，力求同一监测部位能同时反映武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案5不同的物理变化量，以便找出其内在的联系和变化规律。7、测点的埋设应提前一定时间，并及早进行初始状态的量测。8、测点在施工过程中一旦破坏，尽快在原位置处补设监测点，以保证该测点观测数据的连续性。6监测项目及监测仪器6.1监测项目为确保施工期间的结构及建筑物的稳定和安全，结合该段地形地质条件、支护类型、施工方法等特点，确定监测项目和使用的监测仪器。监测项目见表6-1《范湖站施工监测项目汇总表》。表6-1范湖站施工监测项目汇总表序号监测项目监测仪器及方法测点布置预警数值量测频率备注1*围护结构渗漏及裂缝观测目测视具体情况而定含地质条件、结构、周围地面裂缝、塌陷、渗漏、超载等2*基坑周围地表沉降沉降标、位移标、全站仪、水准仪详见测点布置图基坑开挖深度≤5m,1次/2天，基坑开挖深度5～15m,1次12天，基坑开挖深度≥15m,2次/1天，地表沉降不应超过30mm3*基坑周围建筑物沉降及倾斜基坑外65米范围内，测点间距10-15米4*建筑物裂缝观测描绘5*基坑周围地下管线沉降煤气管道变形监控报警值为10mm，或连续三天超过5mm/d；供水管道变形监控报警值为30mm，或连续三天超过2mm/d；6*围护墙顶水平位移及竖向位移详见测点布置图30mm或连续三天变形速率超过3mm/d7基坑底回弹详见测点布置图8*墙体水平位移测斜孔、测斜仪详见测点布置图9地下水位量测水位管、地下水位仪详见测点布置图1次/1～2天，降水单位负责10*钢管支撑轴力钢弦式或电阻应变式轴力计、频率接收仪或电阻应变仪详见测点布置图支撑内力监测报警值不超过设计值的70%11围护结构内力监钢弦式或电详见测点基坑深度武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案6测阻应变式钢筋计、频率接收仪或电阻应变仪布置图变化处增加12墙背侧向土压力土压力盒、频率接收仪详见测点布置图埋设1周后，1次/周13墙背侧水压力孔隙水压力计详见测点布置图降水单位负责标有*为必测项目，其余为选测项目。主体结构测点横断面布置图如图6-1《主体结构测点横断面布置图》。图6-1《主体结构测点横断面布置图》6.2监测仪器1）从可靠性、坚固性、通用性、经济性、测量原理和方法、精度和量程等方面综合考虑选择监测仪器。武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案72）监测仪器和元件在使用前进行检定和调试。3）由监测小组指定专人做好监测仪器和元件的保管和管理工作。4）施工监测仪器见表6-2《施工监测仪器汇总表》。表6-2施工监测仪器汇总表仪器名称规格型号单位数量全站仪Leica402台1精密水准仪LeicaDNA03台1铟钢尺2米个2频率接收仪SS-2台1测斜仪CX201台1游标卡尺0-150mm个17监测方法7.1地表沉降监测1）测点埋设如图7-1，在平行于车站主体围护结构的方向,并分别距围护结构边缘按照15～20m间距布设测点,用Φ108mm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，可随土体的下沉而下沉。为了避免车辆对测点的破坏，打入的钢筋要低于路面5-10cm，并于测点外侧设置保护管，且上面覆盖盖板保护测点。图7-1地表沉降测点剖面2）监测方法①在沉降监测前1个月埋设不少于2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，以武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案8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，范湖站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：a、观测前对所用的水准仪和铟钢尺进行校验，做好记录，在使用过程中不随意更换；b、首次进行观测，适当增加测回数，一般取2--3次的数据作为初始值。c、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和连续性。d、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。e、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。3）主要施工对策①当监测结果超出警戒值时，查明原因，采取改变开挖方案、加固地层、加强支撑等措施确保施工安全。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，并停止施工，立即采取支撑、封堵等应急措施，会同有关单位共同制定相应对策。7.2围护墙顶及立柱水平及竖向位移监测1)测点埋设在围护墙顶及立柱顶部布设监测点，植入顶部带十字刻痕的钢筋，钢筋露出冠梁砼面2cm，并用红漆标注，这些点即作为水平位移量测。2)监测方法水平位移监测使用全站仪，采用参照线法量测监测点的水平位移。在车站围护结构直角上设基准点，在两基准点的连线方向上布置监测点。在垂直于连线方向上量出各点与连线方向的偏差值，向外为正，向内为负，作为初始值。监测开展后的实测值与此初始值比较，即可得墙顶的实际水平位移。根据实际经验，在围护结构直角处水平变形很小，不会影响量测结果的真实性。坚向位移监测方法同地表沉降监测。7.3围护墙体水平位移监测武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程基坑位移监测方案91)测点埋设沿车站主体围护结构墙身内埋设测斜管。测斜管拼装时应注意导槽对接，埋设时将测斜管两端封闭并牢固绑扎在钢筋笼背土面一侧，同钢筋笼一同放入地下连续墙基槽内，灌注混凝土。测斜管长应为墙深加冠梁高并露出冠梁10cm。埋设时，应保证让一组导槽垂直于围护体，另一组平行于基坑墙体，注意在钢筋笼放入孔内砼浇注前一定要校正测斜管的方向。2)监测方法将测斜仪放入与基坑边墙垂直方向的测斜管导槽中。沿导槽缓慢下滑，滑至管底时开始测读，按0.5米间隔测读一次，徐徐提升测斜仪，直至测斜管顶。同时用光学仪器测量管顶位移作为控制值。在基坑开挖前，分二次对每一测斜孔测量各深度点的倾斜值，取其平均值作为原始偏移值。“＋”值表示向基坑内位移，“－”值表示向基坑外位移。测试原理见图7-2。图7-2测斜仪工作原理示意图计算公式：0iiiXXX式中：△Xi为i深度的累计位移(计算结果精确至0.1m