水工监测技术要求.doc

附件1
大连临空产业园填海造地工程
永久护岸堤身检测（监测）及原型观测技术要求
根据规范要求与实际工程需要，大连临空产业园填海造地工程护岸在部分或全部施工完成后，根据工程进度，需委托有资质的单位采用钻孔探摸法、断面测量、堤身位移和沉降观测（原形观测）等手段分阶段对堤身进行监测、检测和观测，以保证工程安全。
东、南、西、北护岸堤心采用爆炸挤淤，为了检验堤心、坡脚、护坦石等位置施工质量，需对各爆炸挤淤段进行钻孔探摸，查明各检测位置的块石落底深度、混合层厚度、下卧持力层等控制因素，并对下卧持力层做土工试验。且要求利用测量手段对斜波堤在安装扭王块前进行高程测量及钎探抽检，要求测得抽检断面各点高程和泥石分界。最后在堤身完成后进行原型观测，了解和掌握堤身沉降特点，为后续施工积累资料。
东护岸长度382m、西护岸长度328m采用大开挖直立式沉箱护岸（兼工作船码头）通过现场观测控制加荷速率，采用堤身沉降观测、深层水平位移观测等手段来控制施工期加载速率，保证护岸堤身稳定。观测周期暂定竣工后12个月为止，施工期按12个月考虑，共计观测时间约24个月。
爆炸挤淤工程检测，主要检测（观测）内容包括工程区域范围内的永久护岸爆炸挤淤断面检测（断面检测）、堤身位移和沉降观测（原形观测）等相关内容。
沉箱护岸工程主要检测（观测）内容包括工程区域范围内的沉降观测、深层水平侧向位移观测和土压力与基底压力观测。
1、基准点的布设与校核
基准点：在南护岸端点附近、从南护岸西端点开始沿东西护岸向北2600米处、纳泥区围堰与西护岸交点附近进行纳泥基点的布设。
为了避免将永久基准点布设在变形区域内，在岸上合适位置选择3个永久基准点，保证其稳定性，然后与当地的高等级已知控制点进行联测，在人工岛周边计划布设6个工作基点，位置分别为南护岸东端点附近、区围堰与东护岸交点附近、从纳泥区围堰与东护岸交点开始沿东护岸向南2600米处（详见工作基点布置图）。这6个工作基点所构成的封闭区域能将整个人工岛覆盖在里面，同时这些工作基点又距离护岸的距离不小于100m。以保证工作基点的相对稳定性。工作基点采用钻孔灌注桩基础，桩径不小于1.2m，桩底深入到基岩强风化。随着工程的进展，逐步进行工作基点的埋设工作。

（1）护岸平面位移观测测量工作基点校核（施工期）
由于工作基点位于变形区域，因此必须对工作基点进行定期校核（施工初期每半个月校核一次、3个月后根据情况可以1个月校核一次、6个月后3个月校核一次），如果遇到监测点变形突然变大、变形量出现异常现象，应立即对工作基点进行校核，校核方法采取GPS静态的方法将岸上三个永久基准点与工作基点构成GPS网进行联测，求取其各工作基点坐标的方法，然后与初始坐标进行比较判断其稳定性。
（2）护岸垂直位移观测测量工作基准点校核（施工期）
由于工作基点位于变形区域，因此必须对工作基点进行定期校核（施工初期每半个月校核一次、3个月后根据情况可以1个月校核一次、6个月后3个月校核一次），校核方法为以基准点高程为已知高程点，按三等监测要求，采取往返测方法联测出离基准点最近的工作基点的高程，再以这个工作基点作为已知高程点采取闭合水准或往返测的方法联测出其它工作基点的高程，然后比较其高程值。
（3）护岸工作基点校核（运营期）
运营期只进行沉降观测，不再进行平面位移和深层沉降观测，监测点布置在挡浪墙上。
由于工作基点位于变形区域，因此必须对工作基点进行定期校核，校核方法为以基准点高程为已知高程点，按三等监测要求，采取往返测方法联测出离基准点最近的工作基点的高程，再以这个工作基点作为已知高程点采取闭合水准或往返测的方法联测出其它工作基点的高程，然后比较其高程值。
2、斜坡式护岸断面钻孔探摸检测和地质雷达探测
本工程斜坡式护岸采用爆炸挤淤法形成堤身。根据规范要求与实际工程需要并结合大连本地区的相关经验，部分或全部爆炸施工完成后，需委托有资质的单位采用钻孔探摸法和探地雷达法对堤身进行第三方检测。
（1）钻孔探摸检测
检测采用钻孔探摸法直接探明抛石体置换淤泥的落底状况。钻孔探摸应揭示抛填体的厚度、混合层厚度，钻孔应通过抛石体并深入下卧持力层不少于2m，并取土样进行室内实验，以判明各土层的物理力学性质。
钻孔探摸按照沿纵轴线200m一个检测断面布置，堤心钻孔按沿纵轴线400m间隔布置。南护岸堤心布置2个钻孔，其余各方向堤心布置1个钻孔。北、东、西侧护岸每个断面布置3个钻孔，其钻孔位置采取从护坦向堤心方向分别返4m、13m、25m进行控制，施工过程中具体孔位和数量可按不同阶段的需要做适当调整。详见图1所示。为抽检需要，在海上机动布置17孔，其余总计拟定钻孔探摸断面与钻孔数量为：
南护岸钻孔探探摸断面共计15个，堤心与坡肩钻孔14个，海上钻孔28个，总计钻孔数量42个；
东护岸钻孔探探摸断面共计30个，堤心与坡肩钻孔16个，海上钻孔60个，总计钻孔数量76个；
北护岸钻孔探探摸断面共计18个，堤心与坡肩钻孔10个，海上钻孔36个，总计钻孔数量46个；
西护岸钻孔探探摸断面共计30个，堤心与坡肩钻孔16个，海上钻孔60个，总计钻孔数量76个。
图1 钻孔探摸钻孔断面布置图
（2）探地雷达检测
检测采用探地雷达法探明抛石体置换淤泥的落底状况。横断面布置测线，横断面布满全断面范围，间距200m，与钻孔探摸孔交叉布置，一般选在钻孔探摸非完全断面位置，点测时的测点间距不大于2m，并有钻孔资料配合分析。探地雷达检测断面为：
南护岸探地雷达检测断面共计15个；东护岸探地雷达检测断面共计30个；北护岸探地雷达检测断面共计18个；西护岸探地雷达检测断面共计30个。
3、斜坡式护岸原型观测（表面与深层水平位移观测和沉降观测）

本工程采用爆炸排淤法的地基处理方式，由于只爆填至淤泥质粉质粘土底层，下卧层中还存在可压缩的粉质粘土层。根据规范要求，需进行位移观测和沉降观测，以保证工程安全。观测执行《水运工程水工建筑物原型观测技术规范》JTJ218-2005。
结合工程实际需要，位移观测点布置于护岸定位轴线或坡肩的位置，观测点间距200m，东、南、西、北护岸共计测点95个，其中在东、南、西、北四个堤上分别选择3组土体深层水平位移监测，自动采集无线传输方式每组两米间隔固定一个测点共约10个测点，底部设在相对稳定的持力层。施工期间应采取措施对观测点予以保护。
（1）平面位移观测测量(施工期)
① 监测方案
采用静态与RTK相结合的方式。在施工初期，由于护岸较短，变形监测点少，可以直接采用静态模式进行行变形监测，随着施工的进行，当护岸施工到工作基点位置并埋好工作基点的数目达到两个时，这时监测点较多，且工作基点与基准站构成的GPS网能把监测点覆盖在里面，可以采用RTK模式进行位移观测。
②初始值采集
随着施工进行，每埋好一个监测点，立即跟三个基准站采用静态模式联测出坐标作为初始值，这样保证每个监测点都可以用静态模式联测坐标作为初始值，从而提高了初始值的观测精度、可靠性。
③ 位移观测
在施工初期，监测点沿护岸方向两侧没都工作基点、或一侧没工作基点时采用静态模式测坐标，当监测点沿护岸方向两侧都有工作基点时采用RTK测坐标，总之，对工作基点与基准点构成的GPS网能覆盖在内的监测点采用RTK模式，不能覆盖住的监测点采用静态模式，然后根据每天的观测值、及初始值计算向海侧方向的位移值。
④ 观测频率
施工加载期每日观测一次，加载结束后每周观测一次，如果出现陡变或异常情况因增加观测次数，视位移变化速率，观测间隔可适当延长。
⑤ 提交资料
累计位移量和日均位移量
（2）垂直位移观测测量（施工期）
① 监测方案
在护岸施工的初期，由于护岸很短，以基准点高程作为起算高程，按三等监测水准要求，采用往返测方法联测出各监测点的高程，待埋好工作基点后，再以这个工作基点作为起始点联测各监测点的高程。
② 初始值采集
分别在高平潮、低平潮采取附合水准的方法以相邻两个工作基点作为已知高程点，联测出位于这两个工作基点间的监测点高程，在水准观测期间同时进行潮位观测，分析观测结果及变形规律，看看潮位的影响情况，如果有影响，应根据相关数学模型求取个监测点在不同潮位高程值。以前两次的高程观测值作为初始值。
③ 沉降位移观测
监测点在沿护岸方向两边都有工作基点时，分别以相邻两个工作基点作为已知高程点，采取附合水准的方法联测出位于这两个工作基点间的监测点高程（如果水位对高程有影响，应同时观测水位），反之，采用往返测方式联测其高程，然后根据其高程值、初始高高程值求取其垂直位移值。
④ 观测频率
施工加载期每日观测一次，加载结束后每周观测一次，视位移变化速率，观测间隔可适当延长。
⑤ 提交资料
沉降曲线、累计沉降量和日均沉降量、推算一定时期的后期沉降量。
（3）斜坡式护岸监测（运营期）
运营期只进行沉降观测，不再进行平面位移和深层沉降观测。运营期以200m间距布置沉降监测点，共计95个点，监测点布置在挡浪墙上。
①监测方案
运营期由于六个工作基点均已布设完毕，可以以六个工作基点作为已知高程点，采用闭合水准及附合水准相结合的方式联测出各监测的高程。工作基点高程以基准点作为起算高程，按三等监测水准要求，采用往返测方法联测得到。
②初始值采集
分别在高平潮、低平潮采取附合水准的方法以相邻两个工作基点作为已知高程点，联测出位于这两个工作基点间的监测点高程，在水准观测期间同时进行潮位观测，分析观测结果及变形规律，看看潮位的影响情况，如果有影响，应根据相关数学模型求取各监测点在不同潮位高程值作为初始值。
③沉降观测
采用闭合水准的方式联测出各监测的高程。，然后根据其高程值、初始高程值求取其垂直位移值。
④观测频率
施工期结束后，一年内每2个月观测一次，1年后每3个月观测1次，2年后每6个月观测1次直至稳定为止，如遇特殊情况应随时增加或减少观测次数，工后总观测时间不少于10年。
4、斜坡式护岸断面测量
根据现场施工各阶段验收与检验的要求，确定永久护岸在施工完成后：断面验收测量采取50m一个断面，每4m一个测点控制，南护岸共计布置59个断面，462个测点，其中陆地108个测点，海上354个测点；东护岸共计布置120个断面，960个测点，其中陆地240个测点，海上720个测点；北护岸共计布置74个断面，592个测点，其中陆地148个测点，海上444个测点；西护岸共计布置119个断面，952个测点，其中陆地238个测点，海上714个测点，上述工作量以施工和监理单位联合检测为主，检测单位在检测与验收合格的基础上抽检20%，要求平均外轮廓线不小于设计断面，参见图2所示。
图2 断面测量点位示意图
5、斜坡式护岸泥石界面钎探（坡脚验收测量）
泥石界面钎探主要目的是确定抽检断面的海侧泥石分界，该项目在护坦石完成后进行。根据断面抽检情况约50m一个断面，共计测量断面约372个，钎探点共计744个。泥石分界钎探断面测量如图3所示：
图3 泥石分界钎探示意图
6、直立式护岸堤身沉降观测
堤身沉降观测应针对不同位置断面选用适宜的观测手段，对堤身断面的总体沉降进行观测。
施工期间沉降量由加载前以及在施工期间沉降观测结果计算而得。根据沉降数据分析地基的稳定性，从而控制加载的速率，避免因加载过快、过多而造成堤身失稳。
在正式加载之前测读施工期间的沉降观测初始值。在加载期间及满载后第1个月期间每天测读1次高程值，之后每周观测2～3次（观测次数可根据现场施工的进展情况经做适当的增减），每次观测结束后及时整理观测数据并计算出间隔沉降量、沉降速率和累计沉降量，并绘制荷载与地面沉降曲线图，定期向设计、建设、监理方提交沉降监测成果。测量断面均匀布设，共计布置6个断面，沉箱堤身沉降断面测量如图4所示。
7、直立式护岸堤身深层水平侧向位移观测（测斜）
深层水平侧向位移观测（测斜）是为了解在堤身荷载施加过程中，不同深度土层各点的水平位移情况，控制施工堆载速率确保施工过程中堤身的稳定。需埋设深层水平侧向观测点，每个断面水平方向设置3组测点。
测斜管底端必须进入稳定的粘土层中，待测斜管稳定并测得初始值后，投入正常观测。测斜仪从测斜管底处自下而上每2m为一个测点，每组埋设5～7个探头；测量不同深度处的土体水平位移量，绘制水平位移随深度变化曲线，提供土体内部深层水平位移变化情况。深层水平侧向观测要求同沉降观测同步进行。测量断面均匀布设，共计布置6个断面，沉箱堤身水平位移断面测量如图4所示。
8、直立式护岸堤身土压力与基底压力观测
土压力观测是为了解在堤身荷载施加过程中，断面不同位置点的土压力变化，掌握施工中加载的附加应力。土压力观测是在每个断面水平方向设置3个观测点，测量断面均匀布设，共计布置6个断面，详见图4所示。
测量上部土体压力，绘制荷载虽时间变化曲线，提供施工加载情况。土压力观测要求与沉降、深层水平位移观测同步进行。
图4 沉箱堤身沉降、水平位移、土压力与基底压力示意图

9、直立式护岸沉箱表面观测
（1）为了掌握在后方与沉箱内抛石过程中，沉箱的自身稳定情况，在后方与沉箱内抛石过程中除了对地基的正常观测以外还应对沉箱的自身稳定情况（沉降、倾斜、位移）进行表面观测，要求每5个沉箱观测一个断面，每个断面设2个观测点，观测点布置见图5。
（2）堤身沉降观测、深层水平侧向位移观测等监测设备，在沉箱安装后开始进行观测。至施工完成后如有可能，在上部结构层施工开始前应继续保持观测一个月以上。
（3）沉降观测密度应保证加载期间每天观测一次，满载后第一个月内每2天观测一次，以后时间可每3d观测一次；
图5 沉箱表面观测示意图
10、观测其它要求
（1）观测工作在开始进行前应将观测计划方案报甲方、监理及设计单位认可，获得同意之后方可实施；观测资料应随时整理并报告监理、甲方及设计单位，如发现资料数据异常应及时通报各单位及监理工程师；
（2）应采取有效措施保护监测设施，如施工期间发生碰撞或损坏等情况，应立即报告监理人员，不得擅自处理。
（3）结合本地区的工作经验，考虑到现场条件的恶劣与工程的重要性，要求地基与土体监测采用自动控制与无线传输的方式进行。
（4）回填区：清淤换填576万m2，直接回填1152万m2。回填区的陆域形成后的地坪验收测量，以施工单位与监理单位联合检验为主，检测单位在自检与验收合格的基础上，按50000m2一个点的比例进行抽检。换填区的钻孔探测与沉降点布置将根据业主的功能需要进行适当安排。
11、规范、标准
（1）《港口工程地质勘察规范》JTS133-1-2010
（2）《港口工程地基规范》JTS147-1-2010
（3）《港口工程质量检验评定标准》JTS257-2008
（4）《基础设计规范》GB50007-2002
（5）《水运工程水工建筑物原型观测技术规范》JTJ218-2005
（6）《水运工程质量检验标准》JTS 257-2008
（7）《国家三、四等水准测量规范》GB 12898-91；
（8）《工程测量规范》GB 50026-95；
（9）《水运工程测量规范》JTJ203—200l；
（10）《水运工程爆破技术规范》JTS 204-2008；
（11）《大连临空产业园填海造地工程招标图设计说明》（2011年1月）。
12、检测（监测）项目工程量单
本工程主要检测（监测）项目工作量见表1～表3：
表1 斜坡式爆炸挤淤护岸检测（监测）工程量
序号
项 目
分项部位
总工程量
备注
1
钻孔探摸
（含阶段探摸孔与验收探摸孔）
陆上
56个孔
最终以实际完成工作量与运营期监测合计为准。
2
海上
201个孔
3
探地雷达检测
陆上+海上
93个断面
4
断面测量（含三个阶段验收测量）
陆上
734个点
5
海上
2232个点
6
堤身沉降和水平位移（含东、南、西、北四个堤各3组的深层土体位移）
陆上
95个点
深层位移
120个点
7
泥石界面钎探
海上
744个点
表2 直立式护岸堤身监测（观测）工程量
序号
项 目
分项部位
总工程量
备注
1
沉箱沉降观测
换填基床底
18点
最终以实际完成工作量与运营期监测合计为准。
2
沉箱表面位移观测（含倾斜观测）
沉箱前后墙
26点
3
沉箱基底压力监测
基床底
18点
4
沉箱护岸土体深层位移监测
基床底
18组
表3 监测基准网复测工程量
序号
项 目
分项部位
单位
工程量
备注
1
沉降基准点
施工期
个
6
预计复测15次，每次25公里
2
沉降基准点
使用期
个
6
预计观测20次，每次25公里
3
平面位移基准网
施工期
个
6
预计复测15次
4
平面位移基准网
使用期
个
2
预计观测20次

10