地铁一号线工程——南楼站监测方案.docx

1. 工程概况
地铁一号线南楼站，位于河西区大沽南路与爱国道交口处。车站全长205.6m，车站最宽处23.8m，最窄处19.3m。主基坑一般深度15.98m，最深处18.17m。站区位于河西区商业中心。车站西侧三、四号出入口处距四栋老式6层砖混居民楼只有2米左右的距离，（作为我站重点保护的对象）三号出入口的北侧距一座正在建设中的高层建筑10m左右，南侧风亭距天润里小区两栋6层砖混居民楼10m左右，在主体的东南侧有一座24层高的烂尾楼距主基坑30m左右。在车站的范围内地下的管线比较繁多，尤其是在西侧有一条沿车站方向穿过三、四号出入口220kv的电力线，这是天津的电力主动脉由为重要，因此我们将其作为一项防护重点。
2. 监测目的
（1） 在施工阶段对基坑和坑周边地层的沉降、位移以及附近建筑物、地下管道的变形和受力情况进行跟踪测量，对观测的数据与允许值、理论值进行比较，使之能够及时可靠的反映出施工的情况及所造成的影响。
（2） 将现场测量结果用于信息化的回归分析，使设计达到合理、安全、经济、优质便于指导施工。
为周边环境的安全、工程顺利竣工和地铁一号线的全线贯通。
3. 监测的原则
变形测量工作应从施工前开始，直至结构稳定终止。变形测量中应遵守下列规定：
1) 测量前应对施工现场工程岩土变化和支护工程的状况进行查看比作简明记录。
2) 分布施工时，每步应有完整连续的观测数据。
3) 雨后、冻融、地震等对变形体产生显著影响时应增加观测频率。
4) 根据变形体的变形趋势，变形体趋于稳定期间可延长观测频率，急剧变动期间应缩短观测频率。
5) 对每个单元变形体进行测量时采用相同的观测线路和观测方法，使用同一仪器和设备，并应固定观测人员。
6) 首次观测时应进行反复测量，取其平均值作为初始值。
在进行监测工作之前一定要对周围的环境作一个详细的调查，必要时可以拍照、录象或请公证处公证，避免一些不必要的麻烦。
4. 监控网的布设
在进行一向监测向目前，首先要建立监测控制网，及时准确的反应监测项目、测点的变化情况。
（1） 平面位移监测控制网应布设独立的控制网，控制点埋设在变形区外，如有条件监测网宜采用强制对中观测架。监测网线路根据我南楼站地形特点宜采用符合式线路。
（2） 垂直位移监测控制网宜采用工程高程控制网在变形观测中应定期对高程控制网点进行检测。在车站监控范围内至少有三个基准点。
水平位移监测网的技术要求

等级
相邻控制点点位中误差(mm)
平均边长(m)
测角 中误差 (″)
最弱边点位中误差
Ⅰ
±1.5
150
±1.0
≤1\120000

垂直位移监测网技术要求
等级
相邻基准点高差中误差 (mm)
每站高差 中误差 (m)
往返较差,附和或环线闭合差 (mm)
检测已测高差较差 (mm)
Ⅰ
±0.3
±.07
0.15√n
0.2√n
注：n为测站数

5．变形观测点的布设原则
根据地岩层土条件、埋深和结构特点、支护类型、开挖方式以及环境状况等因素综合考虑变形观测点的布设。利用少而精的测点取得全面的监测结果。
（1） 能够反映建筑物、构筑物变形明显的部位。
（2） 点位标志稳固、明显、结构合理，不影响建筑物、构筑物的美观和使用。
（3） 点位应避开障碍物，便于观测和长期保存。
6．监测内容：
（1） 围护结构的沉降和位移监测；
围护结构分两种：主体和2个风亭为地下连续墙，4个出入口的维护结构为灌注桩。
（2） 对主基坑和2个风亭进行基坑回弹的监测；
（3） 地下连续墙的内力监测；
（4） 对钢管支撑的内力监测；
（5） 结构底板的沉降监测；
（6） 结构顶板的沉降监测；
（7） 基坑外水位的监测；
（8） 基坑周边地表的沉降监测；
（9） 基坑周边地下管线的沉降监测；
（10） 基坑周边建筑的沉降监测；
7．监测方法
1. 围护结构的沉降和位移监测
A) 对围护结构的沉降监测
在主体部和风亭的压顶梁上两端和墙体的各角设沉降点。每10m观测一个点。出入口的围护结构为灌注桩，在灌注桩围护结构的拐角处设点，剩下的每15m布设一个测点。测点为预先埋设在连续墙内的钢桩，埋设深度为10cm~20cm。利用精密水准仪和铟瓦尺，用观测高程的方法来测定其竖向位移变化。
B）对围护结构的位移监测
a) 围护结构内部的位移
围护结构的内部位移使用测斜仪进行监测。测斜仪是一种可以精确的测量沿铅垂方向围护结构内部水平位移的监测仪器。测点分别布设在主体和2个风亭的连续墙中，以及4个出入口的灌注桩中。将测管固定在连续墙的钢筋笼内，在绑扎时一定要牢固可靠，以免浇筑混凝土时使其发生上浮或侧向位移，影响监测数据的准确性。密封测斜管底部以及各处的接头，在安装测斜管是随时检查其内部的一对导槽，使其始终与坑壁走向垂直。然后将测斜管同钢筋笼一起沉入挖好的槽段中。每25m埋设一处。主体全长205.6m每侧布设8处，两侧16处。2个风亭埋设10处，4个出入口埋设16处，总计42处。量测时将探头插入测斜管，使滚轮卡在两道槽上缓慢下至孔底以上50cm处，自下而上沿导槽全长每隔50cm测读一次，为提高测量结果的可靠性，在每一次测量步骤中均须一定的时间延迟，已确保读数系统与温度及其他条件平稳（平稳的特征是读数不在变化）。测量完毕后将探头旋转180°插入同一对导槽中，按以上方法重复测量。前后两次测量时各测点应在同一位置上，在这种情况下，两次测量同一测点的读数绝对值之差小于10%，两次结果符号相反，否则应从测本组数据。
b） 用经纬仪观测维护结构顶部的水平位移
利用视准线法，用经纬仪量测维护结构顶各点与基线之间距离的变化，如视线受阻采用全站仪测角、水平距离进行计算，已达到了解围护结构顶位移的目的。测点可采用围护结构的沉降点，每一个沉降点为一个水平位移监测点。
维护结构的变形量很大时可适当的调整开挖顺序或改变支撑位置来控制围护结构的位移。
通过对围护结构的观测可以更好的掌握其稳定性，了解围护结构在开挖、降水、支撑时的位移变化规律，从而更好的指导施工。
围护结构最大水平位移≤0.14H%（H为基坑开挖深度）。
2. 基坑回弹的监测
基坑的挖土过程实际对基坑底下的土体是卸载的过程。随基坑内土体的开挖基坑下层的土压力随之减少，引起基坑土体的回弹。另外，由于基坑内土体的开挖，使基坑内外的土体形成一个压力差。基坑外的土体通过连续墙底部往里拥挤，严重时就会产生基底隆起现象，使坑外的土体涌入基坑，造成涌土现象。因此要对基坑内的土体严格监测，采用水准仪配合深层沉降仪的方法。
A) 采用深层沉降仪对基坑监测
在主体基坑范围内埋设3个回弹监测点，每个风亭埋设2个回弹监测点，在埋设点位时应注意避开侧墙和柱子的轴线位置。使用分层沉降仪对埋设于不同深度的每个沉降环进行监测。在深层沉降标孔口做出醒目的标志，严密保护孔口，将孔口同一编号宜于测量结果对应。在开挖的过程中对不断露出的连通管采取有效的保护措施，每次基坑有较大的荷载变化前后，亦须测量磁性环的位置，确保测点的正常工作。
B) 采用水准仪监测基坑回弹
对基坑开挖是分槽段的，在每一段开挖完毕后在第一时间埋设监测点，用精密水准仪对其进行高程观测，连续观测三次取平均值作为初值。在打垫层之前（开挖后到打垫层相隔一天时间）观测两遍，如有隆起现象马上清到设计标高。打完垫层就结束了对此槽段的监测。在开挖下一段的时候继续对开挖段进行监测，直到打完垫层。
通过对基坑底的监测可以了解土体的变化过程，以便于采取有效的、相应的措施。
3. 围护结构的内力监测
用钢弦式钢筋计对围护结构进行内力的监测。点位布置在钢支撑之间和水土压力、地面荷载较大的地方，将钢筋计和钢筋笼绑扎在一起，串联焊接在围护结构钢筋笼的主筋上。核查焊接位置及编号无误后下沉钢筋笼。沿基坑方向每50m布设一处，每处布设8个测点，在开挖前测取读数，然后按规定频率随基坑开挖逐层读取数据，根据测取数据与标定曲线的比较，能更好的判断围护结构的稳定性，通过对该项的监测了解了围护结构承受土压力后的变形规律。
4. 对钢管支撑的内力监测
车站主体部分和风亭的钢管支撑内力采用轴力计进行监测，监测其轴力随基坑开挖产生的变化规律。轴力计在横撑端头布设，其一头与横撑连接，另一端与支撑面连接。轴力计每50m布设一组，每组布设4个点，在结构断面宽度相差较的地方应布设一处。用专用的支持器固定轴力计，以保证加装了轴力计的钢管支撑能够正常工作。在开挖过程中测量的结果确定是否调整钢管支撑的内里参数。通过对该项目的监测，能了解在开挖的过程中钢管支撑的受力情况。
5. 结构底板的沉降监测
在底板上每10m一个断面，每个断面布设4~6个点（按实际情况部设），测点为预先埋置在底板上的钢桩，用精密水准仪和铟瓦尺用观测高程的方法来监测其竖向位移的变化，通过对其观测可以了解底板的变化情况，是否有沉降、隆起的变化，以便及时采取相应的措施，从而保证结构安全和下一道工序的顺利进行。
6. 结构顶板的沉降监测。
在顶板的立柱支撑处和立柱的排、列之间布设沉降点。利用精密水准仪、铟瓦尺观测高程的方法对其进行竖向变形观测。量测顶板的下沉量和下沉规律，以保证车站结构的安全。
7. 基坑外水位的监测
在基坑外距基坑2m的距离处布设水位观测井，将水位管
预埋在观测井内对水位进行监测以了解其变化过程。在车站的两侧和轴线位置各布设一个观测井，观测井为小型钻孔机成孔,观测井深度在20m左右的透水层中，然后将带有进水孔直径50mm的水位管（钢管或pvc管）放入孔中，在从管外回填净砂至地表50cm，管口设必要的保护装置。用水位计量测到水位管顶的距离，测出水位管的高程，推算出水位的标高。通过对水位的监测，可以进一步得到基坑内降水、开挖对基坑外部地下水的影响。地表和建筑物的沉降，基本上都是因为大面积降水引起的，因此要严格控制地下水位，必要时加强观测频率。
坑内降水、开挖引起坑外的降水，每天不超过500 mm，累计不超过1000 mm。
8. 基坑周边地表的沉降监测
在基坑顶面西侧地表纵向每10m一个断面，横向3~5m布设一个测点，每个断面布设3个点，东侧地表纵向每25m一个断面，横向5~10m布设一个测点，每个断面布设3个点，这样布设是因为西侧的建筑物比较密，环境比较复杂，而东侧的建筑物离基坑相对比较远，因此点位布设东侧比西侧少一些。测点为地下一定深度的钢桩，以保证点位不移动、不丢失。用精密水准仪对其进行高程观测，从而更好的掌握基坑周边土体的沉降变化，以保证周围环境的安全。
9. 基坑周边地下管线的沉降监测
在基坑开挖中由于土体的卸荷作用，导致了围护结构的侧移，基坑底部膨胀致使墙后的土体随之移动，带动了临近的地下管线的位移。在连续墙背后约1左右倍开挖深度范围内的地下管线最易受到破坏。结合我站区内地下管线的特点对西侧一条220kv的高压电力管线和东侧一条煤气管线、一条自来水管线进行全面监控。根据纵向地下管线的变形形状与相应位置的地表沉降纵向分布曲线的形状相似的原理进行布点监测。将金属管打设到地下管线的顶部。用精密水准仪和经纬仪分别观测起水平和垂直的位移变化。这样布点可以避免破土开挖，在人员与交通密集的区域比较适合。通过对该项目的监测，能了解到在开挖、降水和局部荷载的影响下的变化情况，以便采取有效的措施，从而保证邻近居民的正常生活。
注：在此项监测点的布设和监测前，应对管线状况进行充分调查，并与管线单位充分协商、认同后才能进行工作。
10. 基坑周边建筑物的沉降监测
为保护周边的建筑物，为避免一些不必要的麻烦，也考虑到我站的周边环境的特点，对3、4号出入口侧的四幢老式居民楼（离基坑很近作重点防护对象）、南侧风亭距天润里小区两栋6层砖混居民楼10m左右，和东侧的一幢高层以及周围的建筑物进行沉降点的布设。沉降点的位置和数量应根据建筑物的基础形式、结构类型及地质条件因素综合考虑。在建筑物的四角上、新旧建筑物连接处、沉降缝处、伸缩缝处布设点位。用精密水准仪对其进行高程观测。通过对其的监测可以了解建筑物是否发生开列、倾斜和不均匀沉降，以便采取相应的措施。
8．监测频率

序号
监测项目
监测频率
1~7天
7~15天
15~30天
30天以后
1
围护结构的沉建观降
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
2
基坑回弹的监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
3
地下连续墙的内力监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
4
对钢管支撑的内力监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
5
结构底板的位移监测

2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
6
结构顶板沉将监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
7
基坑外水位的监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
8
基坑周边地表沉降监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
9
基坑周边管线沉降监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
10
建筑物的沉降监测
2次/天
1次/天
1次/2天
1次/3天
变形测量的周期应根据建筑物、构筑物的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件等因素综合考虑，观测过程中根据变形量的情可适当调整。
9．内业分析
以上几项监测的结果都应及时整理和检查外业观测手簿再将数据输入计算机内进行回归分析，分析内容如下：
1. 垂直、水平位移量成果表。
2. 观测点位置图。
3. 位移速率、时间、位移量曲线图。
4. 变形分析报告等。
10. 监测依据
以上几项监测工作应严格按照《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308—1999、《工程测量规范》 GB50026—93、《建筑物变形测量规范》 JGJ/T 8—97等技术规范来实施，以确保我南楼站工程的顺利完工和地铁一号线的全线贯通。

附 图：
1.监测点布置图