基坑监测方案.docx
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基坑监测方案
一、工程概况
*********基坑开挖深度为11米,基坑侧壁安全等级分为一级,基坑围护结构采用天然放坡、土钉墙(复合土钉墙)和桩锚支护等形式。
二、周边环境条件
由于基坑周边建筑物较多,因此周边环境条件比较复杂。
三、围护结构设计方案
详见由设计单位提供的基坑支护设计方案。
四、监测的目的与意义
由于地质条件、荷载条件、材料性质、地下构筑物的受力状态和力学机理、施工条件以及外界其它因素的复杂性,岩土工程迄今为止还是一门不完善的科学技术,很难单纯从理论上计算出和预测工程中可能遇到的问题,而且理论预测值还不能全面而准确的反应工程的各种变化。
所以,在理论分析指导下有计划的进行现场监测是十分必要的。
监测是对工程施工质量及其安全性用相对精确之数值解释表达的一种定量方法和有效手段,是对工程设计经验安全系数的动态诠释,是保证工程顺利完成的必需条件。
在预先周密安排好的计划下,在适当的位置和时刻采用先进的仪器和方法进行监测可收到良好的效果,特别是在工程师根据监测数据及时调整各项施工参数,使施工处于最佳状态,在实行“信息化”施工方面起到日益重要的、不可替代的作用。
通过对本围护结构的监测工作,可达到以下目的:
1、及时发现不稳定因素:
由于围护结构开挖面积大,深度变化大,支护型式多样化,地质条件差,周边环境较复杂,施工周期长,加上自然环境因素的不可预测性,必须借助监测手段进行必要的补充,以便及时获取相关信息,确保围护结构稳定安全。
2、验证设计,指导施工:
通过监测可以了解支护结构内部及周边土体的实际变形和应力分布,用于验证设计方案与实际情况的吻合程度,并根据变形和应力分布情况来调整设计和施工,为施工提供有价值的指导性意见。
3、保障业主及相关社会利益:
围护结构开挖和地下工程施工将会对周边建筑物、道路和地下管线等产生一定的影响,稍一疏忽或出现问题,将带来具大的经济损失、人身安全。
更值得一提的是,本围护结构为南京市重点建设项目,具有划时代的意义,社会影响尤为重要。
跟踪掌握在土方开挖和地下结构施工过程中可能出现的各种不利现象,及时调整施工参数、施工工序等一系列应急措施提供技术依据。
对保障业主声誉及相关社会利益不受损害具有重大意义。
4、分析区域性施工特征:
通过对支护结构、周边建(构)筑物、道路、地下管线等监测数据的收集、整理和综合分析,了解各监测对象的实际变形情况及施工对周边环境的影响程度,分析区域性岩土变形特征及支护方式,为以后类似施工积累宝贵经验。
本工程基坑开挖深度大,地质条件差,周边环境复杂,管线密布。
各不同支护型式搭接处和施工过程中受土层条件等因素影响较大、施工可能有缺陷的段落需重点关注。
五、监测方案编制依据:
1、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002;
2、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99;
3、《岩土工程勘察规范》GB50021-2001;
4、《工程测量规范》GB50026-93;
5、《精密水准测量规范》GB/T15314-9406;
6、《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97;
7、《建筑物沉降观测方法》DGJ32/J18-2006;
8、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(50202-2002);
9、其他相关的规范、规程和规定。
六、监测设计原则:
1、系统性原则:
⑴所设计的各种监测项目有机结合,相辅相成,测试数据能相互进行校验;
⑵发挥系统功效,对围护结构进行全方位、立体、实时监测,并确保监测的准确性、及时性;
⑶在施工过程中进行连续监测,保证监测数据的连续性、完整性、系统性;
2、可靠性原则:
⑴所采用的监测手段应是比较完善的或已基本成熟的方法;
⑵监测中所使用的监测仪器、元件均应事先进行率定,并在有效期内使用;
⑶监测点应采取有效的保护措施。
3、与设计相结合原则:
⑴对设计使用的关键参数进行监测,以便达到进一步优化设计的目的;
⑵对评审中有争议的工艺、原理所涉及的部位进行监测,通过监测数据的反演分析和计算对其进行校核;
⑶依据设计计算确定支护结构、支撑结构、周边环境等的警界值。
4、关键部位优先、兼顾全局的原则:
⑴对支护结构体敏感区域增加测点数量和项目,进行重点监测;
⑵对岩土工程勘察报告中描述的岩土层变化起伏较大的位置和施工中发现异常的部位进行重点监测;
⑶对关键部位以外的区域在系统性的基础上均匀布设监测点。
5、与施工相结合原则:
⑴结合施工工况调整监测点的布设方法和位置;
⑵结合施工工况调整测试方法或手段、监测元器件种类或型号及测点保护方式或措施;
⑶结合施工工况调整测试时间、测试频率。
6、经济合理性原则:
⑴在安全、可靠的前提下结合工程经验尽可能地采用直观、简单、有效的测试方法;
⑵在确保质量的基础上尽可能的选择成本较低的国产监测元器件;
⑶在系统、安全的前提下,合理利用监测点之间的关系,减少测点布设数量,降低监测成本。
七、监测内容
拟建工程开挖深度较大,地质条件差,周边环境复杂,施工周期长,社会影响重大,工程施工中不得有任何意外。
所布设的监测点确保能及时、准确地反映施工过程中支护体和周边环境的变化动向,及时提供连续、完整、有效的信息,确保施工的安全顺利。
根据基坑开挖的深度、支护结构的特点、所处的周边环境条件及设计文件的要求,监测项目拟设置以下6项内容:
1、现场观察(包括裂缝观测);
2、围护墙顶水平、竖向位移监测;
3、围护墙侧向位移监测(测斜);
4、锚索力的监测;
5、桩体内力监测;
6、相邻建筑物沉降、倾斜及裂缝的监测;
八、监测点的布设
具体内容和布置如下:
1、现场观察(包括裂缝观测):
肉眼观察是不借助任何测量仪器,而用肉眼凭经验观察获得对判断基坑稳定和环境安全性有用的信息,这是一项重要的工作,需在进行其他使用仪器的监测项目前由具有一定工程经验的监测人员进行。
主要观察围护结构外在的施工质量、围护体系是否有渗漏水及其位置和数量、施工条件的改变情况、坑边堆载的变化、管道渗漏和施工用水的不适当排放、以及降雨等气候条件的变化等对基坑稳定和环境安全性关系密切的信息。
同时需密切注意基坑周围的地面裂缝、围护结构和支撑体系的工作失常情况、邻近建筑物和构筑物的裂缝、流土或局部管涌现象等工程隐患的早期发现,以便发现隐患苗头及时处理、尽量减少工程事故发生。
这项工作应与施工单位的工程技术人员配合进行,并及时交流信息和资料,同时,记录施工进度与施工工况。
这些内容都要详细的记录在监测日记中,重要的信息(如裂缝大小及变化情况)则写在监测报表的备注栏内,发现重要的工程隐患则专门出具监测备忘录。
2、围护墙顶水平、竖向位移监测:
基坑开挖期间,为及时监控整个围护体的水平位移、竖向位移情况,沿支护结构顶部布设测点。
共计布设32个监测点。
根据测量结果可以掌握围护墙顶水平、竖向位移的大小及变化发展情况。
3、围护结构侧向位移监测(测斜):
用测斜仪通过测量预先埋置于支护结构或外侧土体中的特别套管的变形,从而获得围护结构和外侧土体在不同深度的各点随着围护结构开挖深度的不断加深向围护结构内不同深度的水平位移的发展变化情况。
沿支护结构共布置2个监测孔。
测斜管埋深与支护结构体深度一致,在孔深范围内每隔0.5米为一测点。
4、锚索内力、桩体内力监测:
为了及时掌握支护结构内力随施工工况变化的情况,确保支护系统在墙后传来的水平荷载、立柱沉降或回弹引起之垂直附加应力等作用下的安全稳定,拟在支护体系上选择布设2个锚索内力与2根桩体内力监测断面进行监测。
5、道路路面沉降的监测:
根据基坑开挖以及主体结构施工期间围挡情况,沿临近基坑范围道路布设观测点。
具体点位布置根据实地围挡和施工情况确定。
6、相邻建筑物沉降(倾斜、裂缝)的监测:
影响区域范围内的每栋建筑物设置6~8个变形观测点,观测点布置于建筑物的四角点、大的拐角点或其它重要的平面特征点。
根据实地情况布设建筑物沉降观测点。
监测随着基坑开挖的不断加深和地下室施工的进行,建筑物(构筑物)沉降的大小及变化发展情况。
九、监测的方法及精度控制
1、水平位移监测:
由于本工程跨度较大,水平位移监测拟采用分段视准线法(视准线法与观测点设站法结合)和极坐标法综合测试,具体方法如下:
分段视准线法:
沿基坑边选定的方向线上埋设二个永久控制点,也称端点,然后在基坑边沿这二端点所连成的直线(即方向线)上设立一排点(称照准点,即测点),定期观测这排点偏离固定方向的距离,并加以比较,即可求出这些测点的水平位移量。
首先,设A、B二端点,端点尽量埋设在不动位置上,并经常检查端点有无移动。
在基坑边方向线上有代表性的地方设立1、2、3----8等测点。
观测时,在一个端点A上安置全站仪,在另一个端点B上设置固定觇标,并在每一测点上安置固定标志,全站仪先后视固定觇标进行定向,然后再观测基坑边各测点,读取读数,即可得到该点相对于固定方向上的偏离值。
比较历次观测所得的数值,即可求得该点的水平位移量。
当距离较远(超过50m)时,需要将仪器设置于观测点上(如1号观测点)时,后视端点A,准确测定∠A1i(i为任意测点)的变化量,根据先得到的∠BA1的变化量即可算得所测观测点的位移量。
极坐标法:
如左图所示,分别设立基准点、工作点和变形观测点,基准点埋设于固定区域,稳定不动。
工作点是基准点与变形观测点之间的联系点,用以直接测定观测点的平面坐标,通过比较历次观测所得的数值,即可求得测点的水平位移量,同时通过多余观测值对观测数据进行平差,校验测量结果并提高测量精度。
水平位移基准点的稳定采用多点定向的方法进行定期检测,准确校核。
水平位移测量等级为一等,变形点点位中误差达到±1.0mm。
2、沉降监测(建筑物、道路、管线):
沉降观测点与工作基点、基准点构成沉降监测网,按二等水准测量的要求进行精确测量,主要技术要求如下表2:
沉降监测网的主要技术要求
表2
相邻基准点高差中误差(mm)
每站高差中误差(mm)
往返较差、附合或环线闭合差(mm)
检测已测高差较差(mm)
使用仪器、观测方法及要求
1.0
0.30
0.60
0.8
DS1型仪器,按二等水准测量的技术要求施测
为保证测量的准确性,观测之前对所使用仪器按规范要求进行检验校正,观测按照采用相同的观测路线、使用同一仪器和水准尺、固定观测人员、在基本相同的环境和条件下工作的要求进行观测,精度严格遵行规范要求。
⑴周边道路路面沉降观测
测点布置:
打设钢筋或道钉作为标志点。
⑵周边建筑物的监测
①建筑物的沉降监测
测点布置:
下沉测点在建筑物四角和长边中点、大的角点处设置。
观测点埋设方法如右图所示。
②周边建筑物的倾斜监测
测点选择在建筑物四角点或大的拐角处两墙相交的棱边。
观测方法与原理:
设A为屋顶一点,在地面用经纬仪(或全站仪)定出A在地面上的投影点B,做上标记,并可量测出AB间的距离h,即得倾斜初读数。
设房屋发生倾斜后A在地面上的投影点为B′,用钢尺量出BB′的距离d,房屋的倾斜度即为
③周边建筑物的裂缝监测
建筑物沉降和倾斜必然导致结构应力的重分布。
故有必要对建筑物裂缝的开展状况进行监测,作为开挖影响程度的重要依据。
测点布置:
在施工前和施工过程中,派有经验的工程技术人员对已有建筑物和在建建筑物进行仔细的观察,当发现建筑物有裂缝时应进行观测工作。
观测方法:
发现裂缝后,将一厚约0.5mm的方铁片固定在裂缝的一侧,使其边缘与裂缝边缘对齐,然后将另一矩形铁片一端固定在裂缝的另一侧,另一端压在方形铁片上约75mm,见下图。
将两张铁片全部涂上红漆,然后写上日期与编号。
每一条裂缝设置两个标志,其中一个设在裂缝最宽处,另一个设在裂缝的末端处,监测精度:
0.1mm。
裂缝薄铁片标志
⑶地下管线变形观测
测点布置:
按照地下管线位置图,找到地下管线的具体位置,在检修井等处的管面标注记号作为观测点。
埋设φ150mm的钢管,钢管长度略小于覆盖土的厚度,并加盖板将观测点盖住,以保护观测点,如下图。
长距离没有检修井的段落或不宜开挖的地方,用钢筋直接打入地下。
量测方法:
几何水准测量,监测精度:
1mm。
地下管线沉降测点布置示意图
地下管线沉降测点布置示意图
3、深层水平位移(测斜)监测:
监测过程中,放入带有导轮的测斜仪沿导槽滑动,由于测斜仪能反应出测管与重力线之间的倾角,因而能测出测斜仪所在位置测管在土体作用下的倾斜度为θi,换算成该位置测斜仪上下导轮间(或分段长度)的位置偏差△d:
△d=Lsinθi
式中,L为量测点的分段长度。
自下而上相加可知各点处的水平位置:
d=∑Lsinθi
与初次位置测值相减既为各点本次量测的水平位移。
本次监测使用的仪器为CX-03E型伺服加速度计式位移仪,仪器标称精度为10-2mm。
4、锚索内力、桩体内力监测:
锚索内力、桩体内力的测试仪器使用ZXY—
型频率读数仪测读,量程为:
500-5000HZ,精度为:
±0.008HZ。
振弦式钢筋应力计具有抗干扰能力强、受温度影响小、零飘小、性能稳定可靠、寿命长等特点,适应在恶劣环境中长期/远距离观测。
十、监测工作实施步骤及监测频率
1、前期准备阶段
做好周边环境调查(普查)工作,掌握周边环境的运行情况,并用摄录像机摄像,以备后用。
在基坑施工和监测的不同阶段,用摄像机、数码相机进行摄录,以便监测资料的完备和留档。
与此同时,根据测试项目订购PVC高精度测斜管、钢筋应力计、锚索轴力计以及辅助材料,制作水平位移及垂直位移观测点的标记和基准测量标石,并完成资料率定计算工作。
2、测试仪器设备的安装、埋设阶段
安装埋设前进行检验和率定,确保仪器设备运行稳定可靠。
埋设时,核定传感器的位置是否正确,埋设是否符合技术要求。
具体安排如下:
支护结构施工过程中监测点的埋设
支护结构施工前或施工过程中,在基坑周边建筑物、道路等相应测点处埋设好位移、沉降测量的标志点,同时埋设测量基准点,在支护结构施工前进行二次初测,精确平差后取二次平均值作为沉降观测点的初始高程。
土方开挖前监测点的埋设
基坑支护结构施工结束,开挖降水前10天左右,埋设好支护结构外侧土体的测斜管。
同期埋设好压顶圈梁的水平位移、垂直位移点和周边道路路面的沉降观测点。
①周边土体测斜管及水位管的埋设
用GXY-1型百米钻机成孔,将PVC测斜管埋设在相应测点的位置上,PVC测斜管内有互成90°的四个导槽,埋设时,一对导槽与土体变形方向一致(与基坑边线垂直),另一对导槽与土体变形方向垂直(与基坑边线平行)。
②沉降、位移监测点的测设:
在相应测点处埋设好道钉或水泥桩作为沉降测量的标志点;在圈梁顶埋设好位移(沉降)测量的标志点;同时,在场地外适当距离处(远离基坑开挖边线100.0米左右)设置水准基点,基准点是沉降观测的基本控制点,确保其坚固、稳定并利于长期保存。
另设置8~10个工作基点,作为直接测定观测点的起始点或终点,为了便于观测和减少高程高差的传递,工作基点尽可能布设在与观测点大致相同的高程上,与基准点、沉降观测点一起组成水准环网,按二等水准要求在支护结构施工前进行二次联测,精确平差后取二次平均值作为沉降观测点的初始高程。
水平位移基准点根据现场场地布置情况合理布设。
⑶锚索、桩体内力监测点的埋设
①桩体内力监测点埋设:
首先应根据桩体测点应力计算值,选择合适量程的钢筋应力计,在安装前对钢筋计进行拉、压两种受力状态的标定;将桩体断面上下需监测的受力主筋割断,割断的钢筋长度与钢筋计和二端的连接杆等长,再将连接杆与钢筋双面满焊,待焊点冷却后,再将钢筋计拧上,钢筋计导线引出桩体部位,用软管包裹。
桩体浇注混凝土后,检查应力计电路和绝缘情况。
具体施工时,请施工单位协助我方焊接、安装钢筋应力计,确保钢筋应力计埋设的位置和方向满足测试的相关技术要求,防止导线、钢筋应力计在焊接过程中被损坏。
导线外露部分用红漆涂抹,提醒现场各方注意保护测试仪器的信号电缆。
②锚索轴力计的安装(如下图所示):
在锚索轴力计安装过程中,我方将派员到现场,请施工单位协助我方安装轴力计,确保轴力计埋设的位置和方向满足测试的相关技术要求,防止导线、轴力计在安装过程中被损坏。
导线用红漆涂抹,提醒现场各方注意保护测试仪器的信号电缆。
一层支撑完成后,在相应测点的立柱桩顶部埋设好支撑立柱桩上的沉降监测点。
锚索轴力计安装
3、监测周期与频率:
根据围护结构施工进程,对各测试项目进行2次初始数据的采集,保证初始数据准确、连续、可靠。
监测周期:
从基坑土方开挖到地下室侧壁回填的全过程。
依据设计文件的要求,具体各项目的监测频率见附图:
具体实施时针对现场的施工步骤,尤其在开挖期间,根据开挖段区分重点监测区和非重点监测区,重点监测区按上述原则确定监测频率,视变形情况、或遇险情时加密监测频率,非重点监测区在上述原则的基础上适当减少监测频率。
监测频率根据实际施工和变形情况作调整。
遇数据异常或现场出现异常时加密监测频率,确保安全。
十一、监测资料的处理和信息反馈
1、监测数据处理方法
①对支护状态和周边环境观测,记录基坑各项作业、时间,记录填写日变化量和累计量的日报表,绘制累计变化量与时间、累计变化量与位置关系散点图。
②分别对各变形值和应力值进行回归分析,根据回归曲线的拟合好坏程度,即选择相关系数或方差最小的函数为该量测数据的回归拟合曲线,并求得回归趋势,对基坑稳定和支护状态进行预测和判断。
2、监测的成果资料及提交
对各项测试数据用微机进行计算分析,及时将测试结果打印成表格送交有关各方(业主、监理、设计、施工单位)分析使用,每次观测提供日报表,按阶段根据需要提供阶段性报告,工程完工后提交最终报告。
监测成果资料的提交
表4
序号
资料文件名称
份数
资料内容
提交时间
1
监测日报
4
各监测成果表、基坑状况分析
按日
2
监测阶段报告
4
阶段性监测结果汇总及结论
每月24日
3
监测最终资料
10
全部成果汇总分析及结论
结束后1个月内
出现特殊情况时(如监测数据超过报警值等),监测报表于测试整理分析后立即提交。
十二、报警值的确定原则及报警值
1、报警值的确定原则:
满足设计计算的原则;
满足监测对象的安全要求,达到预警和保护的目的;
满足各监测对象主管部门提出的要求;
满足现行规范、规程的要求;
在保证安全的前题下,综合考虑工程质量和经济等因素,减少不必要的资金投入。
2、报警值:
当监测值达到下列数据时,则提出书面警戒、报警,以备有关方面采取工程措施时参考:
表5
监测项目
设计值
报警值
警戒值
允许变形值(mm)
速率(mm/d)
累计量(mm)
速率(mm/d)
累计量(mm)
建筑物沉降
20
2
10
3
15
建筑物差异沉降
1/1000L(L为两测点间距)
道路沉降
30
2
15
3
20
地下管线
+10mm~-30mm
1
+5mm~-15mm
2
+8mm~-20mm
水平位移
30
2
20
3
25
深层水平位移(测斜)
30
2
20
3
25
锚索轴力、桩体内力
设计值的70%
注:
管线变形按照道路及管线的使用要求,由建设单位调研后根据相关部门要求给定,本表中数据仅作为参考,地下管线中柔质管线允许值取为30mm,硬质管线允许值取10mm。
3、反馈程序:
用Ⅲ级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准,即将设计值作为基准值(Ⅲ级),警戒值作为Ⅱ级控制,报警值作为Ⅰ级控制。
为确保信息化施工的有效进行,按Ⅲ级监测管理要求建立反馈程序,根据监测数据对施工情况进行评价并提出施工建议,确保工程安全。
监测反馈程序框图
十三、监测技术、质量与安全保证措施与要求
1、监测仪器的选型,既考虑最大可能需要的量程,也要根据围护结构工程仅在地下施工期间使用的性质,选用满足安全监测要求,费用合理的元器件。
2、仪器安装埋设前要进行检验和率定,绘制监测点安装埋设详图,并按照方案和埋设要求作好埋设准备。
3、仪器埋设时,核定传感器的位置是否正确,埋设的准备是否符合技术要求,按监测的位置和方向埋设传感器。
4、所有监测点安装埋设完成后,及时绘制测点位置图,并加强对现场测点的保护,以防监测测点被破坏。
5、承担监测工作的观测人员必须是有专业职称并具有相当工程经验的人员。
6、监测频率依据方案,并根据施工情况随时作出调整,在达到报警值或遇雨、雪等不良天气时,加密观测,作好监测和相关特征状态记录,并会同有关人员分析安全状态。
7、监测数据必须做到及时、准确和完整,发现异常现象,及时加强观测。
对原始数据要进行分析,去伪存真后方可进行计算,并绘制观测读数与时间、深度及开挖过程曲线,按施工阶段提出简报,监测结束后需提交最终报告。
8、由于安装埋设的监测仪器和测点都是在围护结构四周的若干点上,能否代表或控制所有的情况是很难预料的,所以必须把人工巡检补充作为基本的监测项目。
9、严格遵守工地现场的文明管理与安全管理规定,佩戴安全帽,在道路上作业穿反光防护背心,并为进入现场人员购买各种保险。
10、做好与各有关施工单位的协调配合工作,处理好与周边有关单位或个人的关系。
11、项目经理、副经理、项目总工24小时不停机,随时保持与现场的通信联系,并出席每次的工地例会。
十四、本项目使用的仪器设备及精度控制
1、沉降监测采用二等水准测量,使用S05型TopconAT-G2水准仪,其准确读数为0.1mm,可估读至0.01mm。
2、水平位移观测采用视准线法和极坐标法,使用TopconGTS332全站仪(精度:
一测回水平方向误差2″)。
3、深层位移监测采用精密测斜仪(CX-03E型伺服加速度计式位移仪)测读,精度为10-2mm。
4、支撑轴力监测采用ZXY—
型振弦读数仪测读,精度0.1Hz。
5、PanasonicNV-GS30型数码摄像机、数码照相机、KX-FT32CN传真机、台式电脑、惠普激光打印机各一台。
7、2.0m铟钢水准尺1对。
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