广深港施工监测方案.doc

广深港铁路客运专线SDⅡ标明挖段
施工监测实行方案
一、编制依据
1、《工程测量规范》 GB 50026—93
2、《建筑变形测量规程》 JGJ/T 8-97
3、《广州地区建筑基坑支护技术规定》GLB02-98
4、《狮子洋隧道进口明挖段围护结构设计图》
5、本工程的地理、地质、水文条件、周边环境条件和工程有关资料等。
二、工程概况
1.场址及规模
狮子洋隧道位于广深港客运专线东涌站——虎门站区间，为全线控制性工程。本标段起止里程为：左线DIK33+000～DIK38+550，右线DIK33+000～DIK38+250。明挖段施工里程为DIK33＋000～DIK33＋661.9，明挖段施工长度660m，涉及130m引道段，507m明挖暗埋段，线路范围位于广州市南沙区黄阁镇东风农场，工程施工需占用东风农场部分果林和鱼塘。明挖段围护结构，根据开挖深度的不同，围护结构分别采用钢板桩、φ600（φ800）钻孔灌注桩和800厚地下连续墙。
盾构工作井起止里程为DIK33+637～DIK33+660，长23m，宽32.45m，开挖深度20.18m。围护结构采用地下连续墙与钢筋砼或钢管内支撑组成联合支护形式，地下连续墙厚800mm，深32m，墙间采用Φ600旋喷桩止水。明挖段桩底标高为－20.5m,工作井段桩底标高为－24.1m，桩顶标高高于基坑开挖面0.5m。坑底加固在基坑开挖前施工。
明挖段围护结构型式及分布见表2.1.1，明挖主体结构断面形式见图2.1.1。

里 程
长度（m)
基坑深度
基坑宽度 (m)
围护形式
DIK33+000-+130
130
0.22～5.75
20.03～21.69
钢板桩
DIK33+130-+270
140
5.75～8.34
21.69～26.74
600钻孔桩
桩
DIK33+270-+345
75
8.34～9.72
22.50～23.20
800钻孔桩
DIK33+345-+573
228
9.72～14.97
23.20～25.66
800钻孔桩
DIK33+573-+637
60.62
14.97～16.95
25.66～31.09
600连续墙
DIK33+637-+660
28.28
16.95～20.18
27.31～32.88
800连续墙
表2.1.1 明挖段围护结构工程概况表

图2.1.1 明挖主体结构断面示意图
2、工程地质
2.1工程地质
狮子洋隧道明挖段位于珠江三角洲平原地区，小虎沥水道以西，地形平坦开阔，地表重要为鱼塘及果园，水系比较发达，地面高程在-0.8到1.5m之间。明挖敞开段隧道穿越地层重要地质状况为不透水淤泥质、粉质粘土层，明挖段由粘土层进入透水性强的砂层。
3.监控量测重、难点
监控量测是依据“时空效应”理论原理，遵循“分层、分段挖土，做到随挖随撑、限时完毕”原则，并应用“时空效应”原理控制基坑变形的计算机软件，对基坑开挖作动态管理，真正做到信息化施工，始终把基坑变形量控制在合格指标之内。
就本标段而言，测量工作将面对一些具体实际问题，比如：测量作业环境复杂，地形平坦开阔，地表重要为鱼塘及果园，水系比较发达，在测量控制点的埋设和施测方面都有一定难度，在实际测量过程中将采用一些针对性的措施。接触的图纸和数据较多，放样工作的时限性强，规定测量人员具有高度的责任感和精湛的业务技能。
本工程基坑开挖最深超过20m，断面宽度约30m，断面大，基坑外侧水土压力大，基坑底部为富水砂层，松散易流动，地下水位随潮汐变化，对围护结构冲刷频率大，施工对地下水的抽降等因素，都易引起围护结构变形、位移以及周边地表沉降。施工中必须有效控制基坑变形和地面沉降。
4.控制指标
⑴本工程施工采用明挖顺作，围护为基坑开挖时的挡土结构，使用阶段不参与主体结构受力，DIK33＋130～＋505和DIK33＋633.62～＋661.9段的围护结构兼作运营阶段主体结构抗浮桩。
⑵主体结构抗浮安全系数为1.1，内涝水位为2.67m。
⑶围护结构要保证施工期安全可靠，控制其变形和沉降，防止对周边环境产生明显不利影响。
⑷ DIK33＋130～DIK33＋661.9段基坑侧壁安全等级为二级，支护结构最大水平位移应不大于0.4%H（H为基坑开挖深度）且不大于50mm，DIK33＋000～DIK33＋130段基坑侧壁安全等级为三级，支护结构最大水平位移应不大于2%H（H为基坑开挖深度）且不大于100mm。
三、 施工监测
3.1监测目的及监测流程
3.1.1监测目的
监测是对工程施工中所引起的土体性状的变化、周边环境与地下管线的变化、基坑和支护结构自身的安全及稳定性的变化进行的系统和系列的现场观测工作。概括而言，本次监测工作的重要目的有：
⑴ 及时为基坑开挖、工程施工提供反馈信息，随时根据监测资料调整施工程序，消除安全隐患，是工程信息化施工的重要组成部分，是判断基坑安全和环境安全的重要依据；
⑵ 为修正设计和施工参数、预估发展趋势、保证工程质量及周边管线的安全运营提供实测数据，是设计和施工的重要补充手段；
⑶ 为优化施工方案提供依据；
⑷ 为理论验证提供对比数据；
⑸ 积累区域性设计、施工、监测的经验。
3.1.2监测流程
监控量测流程见图3-1：

现场施工
监控量测
监测设计
资料调研
量测结果的微机信息解决系统
量测结果的综合解决及分析
监测结果的综合评价
量测结果的形象化、具体化
报送设计、监理单位
经 验 类 比
理 论 分 析
规范及设计规定等
地层支护结构安全稳定性判断
地层、支护结构动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议
反馈设计施工
是否改变设计、施工方法
新设计施工方法
调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施
YES
NO

图3-1

3.1.3监测点位布置图

3.2 监测项目
3.2.1监测项目
为了在施工中充足监控明挖基坑围护结构的安全稳定,结合本工程的实际情况，拟定如下监测工作的重要项目：
⑴ 围护结构（内部）水平位移监测；
⑵ 围护结构水平位移监测；
⑶ 围护结构垂直位移（沉降）监测；
⑷ 支撑轴力监测；
⑸ 立柱隆沉监测；
⑹ 地下水位监测；
⑺ 土压力及孔隙水压力监测；
⑻ 围护结构应力/应变监测；
⑼ 基坑周边地表沉降监测；
⑽ 周边土体分层沉降观测；
3.2.2监测点位布置
监测项目、测试方法及测量点位数量见表3-1所示：

表3-1 监测项目、测试方法及测量数量
3.3 监测的方法和监测点布置的原则、埋设方法
根据设计图纸和有关规范规定，结合本工程的实际特点、规模和环境复杂性以及施工安排，监测项目和测点布置的总原则为：满足全局，照顾特殊。
3.3.1 围护结构（内部）水平位移监测（测斜）
本项监测是进一步到围护结构内部，用测斜仪自下至上测量预先埋设在围护结构内的测斜管的变形情况，以了解基坑开挖施工过程中，围护结构在深度方向上的水平位移的情况。
⑴ 工作原理
① 测斜管
在待测地下围护结构内埋设一条专门制造的“测斜管”。测斜管用PVC塑料制成，其内部有两对互成90°角的凹槽，是为“测斜仪”使用的“定向槽”。
② 测斜仪
a. 测斜仪是一种有两对（四个）导轮的角度测量仪器。其角度测量部分能测出测斜仪轴向与（即时的）铅垂线间的角度（t）；它的两对导轮间距离是定长“L”（一般 L=50cm）。测斜仪自身防水，其尾后有一条兼作信号传送和荷重的钢丝多芯电缆。
b. 使用时将导轮纳入测斜管待测方向的一对导槽中。
c. 当测斜仪停在测斜管的某深度位置时，该处测斜管与铅垂方向的夹角t就被斜仪所测出。从简朴的数学关系可知此位置时测斜管与铅垂位置偏开的距离（水平位移）S=L·sin t。
⑵ 测点安装方法
在地下连续墙和钻孔桩等围护结构施工前，将测斜管作为预埋件埋置于围护结构内，深度与围护结构等深（本工程盾构工作井周边围护结构最深处约35m）。
测斜管固定在钢筋笼上与之一起放入槽壁（孔）内，埋入混凝土中。
埋设时，测斜管的一对槽口必须与所在的围护结构成垂直位置。在围护结构顶部处要加钢套管于测斜管外以起保护作用，钢套管的上口必须高出围护结构顶部15cm、埋入围护结构的深度不小于1m。围护结构施工过程中，在即将投入使用的测斜管管口部设立可靠的保护装置，防止外界因素导致测斜管损坏。
3.3.2 围护结构顶部水平位移监测
⑴ 工作原理
运用前视固定点形成的测量基线，用经纬仪测量地表各测点与基线间距离的变化；假如视线受限制，则采用全站仪测水平角、水平距或直接测量各点实际坐标，通过解算，从而掌握围护结构顶部水平位移的情况。
⑵ 测点布置方法
围护结构顶部为冠梁。冠梁施工前，在围护结构顶部的测点处埋入专用为形监测标志。测量标志与混凝土体间不应有松动，并在测点附近做好醒目警戒标志，防止人为因素导致测量标志损坏。
3.3.3 围护结构沉降监测
⑴ 工作原理
采用几何水准测量方法，依据基坑周边的水准基点，运用精密水准仪观测各测点瞬时高程，通过对比历次高程变化，了解围护结构沉降变化情况。
⑵ 测点布置方法
沉降观测点沿围护结构顶部纵向布置，点位与“围护结构顶部水平位移监测”的测点一一相应。
3.3.4 支撑轴力监测
⑴ 工作原理
钢支撑采用支撑轴力计来监测其支撑轴力的变化。
⑵ 测点布置方法
钢支撑：在选定的钢支撑的一端安装压力传感器，安装时规定承压板与支撑垂直，压力伟感器轴线与钢支撑轴线重合，并与承压板法线重合，钢支撑端头须平整，与承压板密切接触。
钢筋混凝土支撑：采用在其内部钢筋上预设钢筋应变计的方法来监测其工作时的支撑轴力的变化。预设时需在上下的两根主钢筋同时安设应力计；解决检测数据时取其平均值，以消除弯矩的影响。
3.3.5 立柱隆沉监测
⑴ 工作原理
立柱隆沉监测原理等同围护结构沉降监测。运用水准仪观测测点（立柱桩桩顶）高程变化情况。监测立柱隆沉情况，以了解基坑底土体的回弹隆起情况，及早采用应对措施。
⑵ 测点布置方法
沿基坑每开挖段布置一个测点，在立柱桩顶部（竖直）安装带有毫米刻度的钢尺，钢尺和立柱桩顶部应结合牢固，不能松动。
3.3.6 地下水位监测
⑴ 工作原理
在基坑周边场地硬化过程中，预埋水位测管于基坑外的土体内，用水位计测量，了解基坑开挖过程中的降水效果。严密监测，以防止管涌、流砂等岩土工程病害的发生。
⑵ 测点布置方法
地下水位观测孔的深度约为设计降水位以下4～5m处。
观测井布设在基坑的两侧长边外的土体中，距围护结构为1～2m处。地下水位观测井深度不低于降水深度。
设井时，先在土体内钻孔至设计深度，然后将带有进水孔的水位管放入孔中，再于管外回填中粗砂至进水段上方30cm。管口设必要的保护装置，防止施工过程中外界因素导致水位管损坏。
3.3.7 土压力及孔隙水压力监测
⑴ 工作原理
在围护结构中安装土压力和水压传感器，以对积极土压力进行监测。土压力读数可反映不同工况下围护结构不同深处所受侧向土压力的大小；而孔隙水压力读数可以反映施工场地降水效果及土体内孔隙水压变化的情况，以综合分析地基土的稳定性和用来判断结构支护体系的安全限度。
⑵ 测点布置方法
在竖井短边埋设测斜管的连续墙中用挂布法埋设土压力计和孔隙水压力计。
土压力盒埋设在围护结构外侧，监测墙体侧向变形时，在墙中心处预埋测斜导管，深度达成围护桩底，在围护结构冠梁施工时，预留80cm的高度，浇注混凝土时须注意对测斜导管的保护，保证测斜导管铅垂向下。
3.3.8 围护结构应力/应变监测
⑴ 工作原理
在安排上述“土压力及孔隙水压力监测”项目的同一幅钢筋混凝土地下连续墙的竖向主钢筋中预设钢弦式钢筋应力计进行监测。由于埋设钢筋应力计的位置和水/土压力计的位置一一相应，所以该两项的监测数据可以进行对比分析，以了解地下连续墙的中的竖向主钢筋在不同的工况和受力情况下的应力/应变和变化分布情况。
⑵ 测点布置方法
钢筋应力计分别位于该剖面左右两侧相应的两根钻孔桩上。在钢筋笼制作过程中将钢筋应力计焊接在主钢筋的相应位置上，各钢筋应力计的电缆汇集，沿同一根主钢筋向上引出，沿途要稳妥绑扎，在钢筋笼顶部（也就是连续墙顶部）位置处要加钢套管于电缆外以起保护作用，钢套管的上口必须高出连续墙顶部15cm、埋入连续墙的深度不能小于1m。安装就位的钢筋应力计随钢筋笼一起放入槽壁，浇入混凝土内。
3.3.9 基坑周边地表沉降监测
⑴ 工作原理
其工作原理等同于“围护结构沉降监测”。采用几何水准测量方法，依据基坑周边稳定的水准基点，运用精密水准仪观测各测点瞬时高程，通过对比历次高程变化，了解围护结构沉降变化情况。
⑵ 测点布置方法
测点布置：在相应于“围护结构顶部水平位移监测”的断面处埋设沉降观测标志，在布置测斜管的围护结构外侧2m处的地表布置测点；并且均匀分布在整个基坑四周。
基坑周边场地硬化过程中，将专用沉降观测标志预埋于设计测点处，或将长钢筋打入土体中。土体中的沉降观测标志要有足够的埋置深度（0.8～1米），且与土体间不能有松动。
3.3.10 周边土体分层沉降观测
⑴ 工作原理
使用分层沉降仪测出预埋于不同深度土体内的各沉降标的移动量，以了解在施工过程中基坑周边各层土体的沉降情况。
⑵ 测点布置方法
通过用埋设分层沉降环的方法监测不同深度土体在开挖过程中的隆起变形。
测点布置时每施工区沿基坑两侧各布置1～2个观测孔（可运用土体中安装的地下水位观测管）。
3.4 监测频率
在基坑内土方开挖施工开始前，完毕有关各项测点的埋设工作，并待各点稳固后，取各变形监测点的前三次读数的平均值作为初始读数，以保证测试数据更接近真实。
施工开始后，根据有关技术规程的规定和开挖进度进行安排观测频率：
⑴ 基坑开挖期间，开挖段内的监测点约天天1～2次，未开挖段每周约1～2次；
⑵ 基坑底板完毕的区段，约每周1～2次。但换撑期间应天天1次。
⑶ 当监测数据达成报警范围，或碰到特殊情况，如暴雨、防汛期高水位等恶劣天气以及其它意外工程事件，应适当加密观测，直至24小时不间断的跟踪监测。
3.7.1地表及建筑物监测结果超限且有不断增大的趋势；
3.7.2变形～时态曲线长时间没有变缓的趋势。
3.7.3暴雨和久雨不晴、基坑内大量积水过后、停工结束复工前和有较大荷载变化前后，都要加强监测（加大监测频率）。
相应监测频率见表3-2所示：
监测必要性
监测内容
监测周期
监测频率
必须监测
围护结构水平位移
全过程
1次/天
必须监测
围护结构垂直位移
全过程
1次/天
必须监测
支撑轴力
支撑设立至拆除
1次/天
必须监测
基坑周边地下水位
降水过程
1次/天
必须监测
立柱垂直沉降
全过程
1次/天
必须监测
围护结构深层挠曲
全过程
1次/2天
必须监测
土压力
全过程
1次/3天
选择监测
基坑内地下水位
开挖至基坑底
1次/3天
表3-2 监测频率
3.5 报警值
根据规定和规范得出以下变形警戒值供业主及有关方参考：
⑴ 地表最大沉降量为40mm；
⑵ 围护结构最大水平位移为40mm；
⑶ 其它未详部分由有关方面（设计、业主、监理、施工、监测）各方共同研究后决定。
⑷ 具体实行中，将以上述警戒值的80%作为报警值，此举将可认为有关单位和部门分析情况和采用制止险情的措施争取到宝贵的时间。
在日报表上对超限数据会以明显的示警标记提醒。最终报告在监测工作全面结束后一个月内提交。
四、量测仪器及人员组成
4.1监测仪器
项目部监测仪器采用检定合格的高精度全站仪、精密水准仪、铟瓦尺等。重要监测仪器、器材表4-1。
序号
仪器名称
规格型号
精度标称
生产厂家
数量
状态
1
索佳全站仪
SET2130R3
±（2+2×10-6·D）mm
日本索佳
1台
检定合格
2
徕卡全站仪
TCRA1202R300
±（2+2×10-6·D）mm
瑞士徕卡
1台
检定合格
3
自动安平水准仪
NA2
±0.7mm/1KM
瑞士徕卡
1台
检定合格
4
数字水准仪
DNA03
±0.3mm/1KM
瑞士徕卡
1套
检定合格
表4-1重要监测仪器、器材
4.2监测人员
在项目总工程师的指导下，项目部专设监控量测小组，项目部测量队由4名具有高度责任感的专职测量员组成，具有相关的理论知识和丰富实际工作经验。为保证圆满完毕西部通道施工测量任务，人员组成固定，由专人司仪，专人记录、计算,并配备一定数量的普工进行辅助工作。各成员之间既分工又合作，共同完毕测量任务。
五、信息化施工及保证措施
5.1信息化施工
每次外业结束后立即对观测成果进行内业资料整理，形成规范的监测资料。将相应点位的实测值与前次实测值比较，得出本次沉降量或本次位移量；与初始值比较，得出累计沉降量或累计位移量。并绘制相应的变形～时间关系曲线，以直观地反映变形趋势。
根据监测成果，结合现场情况，对支护受力进行分析判断，预测变形发展趋向，及时向工程管理中心、项目总工程师及监理工程师报告。
5．2保证措施
从实际出发，按照规范、技术规定进行监测设计、作业和检测，保证各项测量成果的精度和可靠性。
因地制宜，精心组织，合理安排，提高工作效率。认真核对用于监控量测的控制桩点、设计图纸，有的应做现场验证，如有疑问，及时同相关部门进行沟通解决。
监控量测过程中做到“三固定”：即监测仪器固定、监测线路固定、监测人员固定。以消除初差，尽量提高观测精度和效率。
测量仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。
测量设备、元器件等在使用前均应通过检校，合格后方可使用。
由专人做好测量记录，及时完毕各次监测内业资料。
测量人员务必掌握现场情况，及时整理、完善和上报相关测量资料，及时将相关信息反馈给技术部门，以达成服务施工，指导施工的目的。