设

计

书

测量3142——39

——张豪

3.监测方法和监测频率及所实用仪器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-11 

表3.1   明挖法区间监测项目表. . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

表3.2   明挖法车站监测项目表. . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

所使用仪器及方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11

1.总体概述

1.1工程位置

福州市轨道交通1号线黄山站位于福泉高速连接线同则徐大道交叉口的南端，沿福峡路南北向布置。

1.2工程简况

黄山站为地下二层岛式车站，车站为双层双跨箱型框架结构。车站中心里程为SK18+819，车站主体结构外包尺寸为：长192.2m，工作井宽24.9m，标准段宽20.8m。

车站工作井开挖深度约为17.7m，支撑型式为第一道砼支撑+第二～第五道钢支撑；标准段开挖深度约16m，支撑形式为第一道砼支撑+第二～第四道钢支撑。工作井围护结构采用800mm地下连续墙，深度为25.6m及31.6m；标准段采用800mm地下连续墙，

深度为27m及32m。

车站主体采用明挖顺筑法施工。

本次监测内容为葫芦阵站基坑工程主体施工监测。根据设计资料，基坑变形控制等级为一级。

1.3 沿线周边环境

车站周围环境较为复杂。车站西北侧为中国石化天天加油站、福州百利彩印工业有限公司、凯旋中国集团等，西南侧为福建宏祥翔汽车贸易有限公司，东侧为部分居民楼。

1.4 工程地质与水文地质

1.4.1 工程地质

依据勘察报告提供资料，本车站开挖影响范围内地基土划分为11个工程地质层，16个工程地质亚层。各土层的分层描述详见勘察报告。本工程所处地质情况至上而下为：1-1杂填土；2粉质粘土；3-1淤泥；3-2细砂夹淤泥；4粉质粘土；4-a粉质粘土夹细砂；4-J中砂；5-1淤泥质土夹细砂；5-2中砂；5-3淤泥质土；7粉质粘土；7-J中砂；13-a残积粉质粘土；14-c全风化凝灰熔岩；15-c散体状强风化凝灰熔岩；16-c碎块状强风化凝灰熔岩；17-c中风化凝灰熔岩。大部分底板坐落于4-J中砂或5-2中砂层，连续墙趾大部分落于8-1淤泥质土，局部落于7粉质粘土或7-J中砂层。本工程场地区域地质相对稳定，区域稳定性较好，场地稳定性分类为稳定。

1.4.2 水文地质

本场地地下水主要为松散岩类孔隙潜水、松散岩类孔隙承压水和基岩裂隙水三类。松散岩类孔隙潜水主要赋存于场区表部填土、浅部黏性土中，主要接受大气降水竖向入渗补给和地表水的侧向入渗补给，多以蒸发方式排泄。勘察期间测得潜水稳定水位埋深为1.50～3.10m，高程为3.63～5.54m，潜水位年动态变幅一般在1.0m左右。松散岩类孔隙承压水主要赋存于场地内的4-J、5-2层中砂，4-a粉质黏土夹细砂，局部富水性较好，具弱承压性。承压含水层场区内均有分布，厚度2.10～11.70m，承压水测压水位埋深4.50～4.83m，高程为2.48～2.65m，渗透系数为5.56～8.5m/d（6.43×10-3～1.03×10-2cm/s），为中等透水层。

    基岩裂隙水赋存于岩体碎块状强风化及中等风化带中，由于裂隙张开和密集程度、连通及充填情况都很不均匀，所以裂隙水的埋藏、分布及水动力特征非常不均匀，主要受岩性和地质构造控制，透水性及富水性一般较弱，渗透系数小于0.50m/d，为弱透水层，具弱承压性，埋深较大，对本工程影响较小。

场地地下水中潜水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水和干湿交替条件下具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性；场地地下水中的承压水对混凝土结构具中腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具微腐蚀性，对钢结构均具中腐蚀性。

2.编制依据

（1）委托单位提供的设计图纸等；

（2）中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）；

（3）《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；

（4）《建筑基坑围护技术规程》（JGJ120-99）；

（5）《工程测量规范》（GB50026-2007）；

（6）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T127-2006）。

三、监测方法和监测频率

区间监测的项目见表3.1，车站监测的项目见表3.2。

表3.1   明挖法区间监测项目表

 (1) 地表沉陷监测

①监测仪器

精密水准仪，玻璃钢瓦尺等。

②监测实施方法

a、基点埋设：基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠。基点埋设方法示意图如图3.1.11所示。

图3.1.1 基点埋设方法示意图(单位:cm)

b、沉降测点埋设：用冲击钻在地表钻孔，然后放入长200～300mm，直径20～30mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。

c、测量方法：观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。

d、沉降值计算：在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差△Ｈ＝Hn－H0即为沉降值。

③数据分析与处理

地表沉降量测随施工进度进行，根据开挖部位、步骤及时监测，并将各沉降测点沉降值绘制成沉降变化曲线图、沉降变化速度、加速度曲线图。

2、地下水位观测

①监测仪器

水位计、PVC塑料管、电缆线。

②监测实施方法

a、测点埋设：测点用地质钻钻孔，孔深应根据要求而定（以保证施工期产生的水位降低能够测出）。测管用Φ100mm的PVC塑料管作测管，水位线以下至隔水层间安装相同直径的滤管，滤管外裹上滤布，用胶带纸固定在滤管上，孔底布设0.5～1.0m深的沉淀管，测管的连接用锚施作锚钉固定。测孔的安装应确保测出施工期间水位的降低。

b、量测及计算：通过水准测量测出孔口标高H，将探头沿孔套管缓慢放下，当测头接触水面时，蜂鸣器响，读取测尺读数ai，则地下水位标高HWi=H-ai。则两次观测地下水位标高之差△HW=HWi –HWi-1，即水位的升降数值。

③数据分析与处理

根据水位变化值绘制水位-随时间的变化曲线，以及水位随施工的变化曲线图。

3、墙水平位移

①监测仪器

水平测斜仪，测斜管。

②监测实施方法

a、测点埋设：对于基坑围护桩测斜孔，在浇灌混凝土前安装测斜管。管底应埋置在预计发生倾斜部位的之下，测斜管应竖直。

b、量测与计算：测试时，联接测头和测斜仪，检查密封装置，电池充电量，仪器是否工作正常。将测头放入测斜管，测试应从孔底开始，自下而上沿导管全长每一个测段固定位置测读一次，测段长度为1m，每个测段测试一次读数后，将测头提转180°，插入同一对导槽重复测试，两次读数应接近，符号相反，取数字平均值，作为该次监测值。在基坑开挖前，以连续三次测试无明显差异读数的平均值作为初始值。

应在正式测读前5天以前安装完毕，并在3～5天内重复测量3次以上，当测斜稳定之后，开始正式测量工作。首先测试时沿预先埋好的测斜管沿垂直于隧道轴线方向（A向）导槽（自下而上每隔一米(或0.5m)测读一次直至孔口，得各测点位置上读数Ai（+）、Ai（-），其中“+”向与“-”向为探头绕导管轴旋转180°位置。然后以同样方法测平行隧道轴线方向的位移。

③数据分析与处理

每次量测后应绘制位移—历时曲线，孔深—位移曲线。当水平位移速率突然过分增大是一种报警信号，收到报警信号后，应立即对各种量测信息进行综合分析，判断施工中出现了什么问题，并及时采取保证施工安全的对策。

4、横撑内力

①仪器设备

轴力计和频率接收仪。

②监测实施方法

a、测点布设：在基坑的每个监测主断面上，在每道支撑与围护结构布设测试仪器。

③数据分析与处理

量测所得水平支撑轴力的数值绘成应力变化曲线，及时报主管工程师。

注意事项：轴力计的量程需要满足设计轴力的要求。在需要埋设轴力计的钢支撑架设前，将轴力计焊接在支撑的非加力端的中心，在轴力计与钢围囹、钢支撑之间要垫设钢板，以免轴力过大使围囹变形，导致支撑失去作用。支撑加力后，即可进行监测。

5、桩内力

①仪器设备

钢筋计，电阻应变仪。

②监测实施方法

a、测点布设：钢筋计直接布置在钢筋笼的主筋上。

③数据分析与处理

量测所得钢筋轴力的数值绘成轴力、应力变化曲线。

注意事项：安装时应注意尽可能使钢筋计处于不受力状态，特别不应处于受弯状态，将钢筋计的导线逐段捆在临近钢筋上，引到外露的测试匣中，灌砼后，检查钢筋计的电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护措施。

6、基坑回弹

①仪器设备

回弹仪，水准仪。

②监测实施方法

a、测点布设：使用小口工程钻机钻孔，孔深达到设计平面以下数厘米后，将孔底清除干净，然后将回弹仪在保护管下端孔口放入孔底，再利用辅助杆将回弹仪压入孔底。

b、观测时先将保护管提起约10cm，在地面临时固定，然后将辅助杆立于回弹标头即可进行观测。

③数据分析与处理

量测所得数值绘成回弹变化曲线。

7、支护结构界面上侧向压力

①仪器设备

压力盒、空隙水压力探头、频率接收仪。

②监测实施方法

a、测点布设：在支护之前将压力盒按布置原则布设，然后进行基坑支护。

b、使用频率接收仪测读支护结构侧压力的变化值。

③数据分析与处理

量测所得数值绘成压力-时间变化曲线。

8、土体分层位移

①监测仪器

由两大部分组成：一是地下材料埋入部分，由沉降导管、底盖、沉降磁环组成，二是地面接收仪器—SOILINSTR型分层沉降仪，由测头、测量电缆、接收系统和绕线盘等组成，如图3.8.1所示。

图3.8.1  垂直位移观测孔示意图

②监测实施方法

a、测点埋设：原则上布置在有选择性、有代表性的断面上。锚固体为磁式锚环，间距1～2米，钻孔采用地质钻成孔，遇到土质松软的地层，应下套管或水泥护壁；成孔后将导管缓慢地放入孔中，直到最低观测点位置，然后稍拔起套管，在保护管与孔壁之间用膨胀粘土填充；再用专用工具依次将磁式锚环沿导管外壁埋入设计的位置。锚点间用膨胀粘土回填。测管口上盖，再用Ф150的钢套管保护，套管外用砼堆砌并标明孔号及孔口标高。

b、量测及计算：量测时将探头沿管内壁由下而上缓慢提升测尺，当通过测点磁环位置时，蜂鸣器发出声响，此时读取孔口标志（基点）处测尺的读数。

③数据分析与处理

每次量测后应绘制不同深度的位移—历时曲线、孔深—位移关系曲线。当位移速率突然增大时应立即对各种量测信息进行综合分析，判断施工中出现了什么问题，并及时采取保证施工安全的对策。

9、地下管线沉降及位移

①仪器设备

水准仪，玻璃钢瓦尺等。

②监测实施方法

a、测点布置：地下管线测点重点布设在煤气管线、给水管线、污水管线、大型的雨水管及电力方沟上，测点布置时要考虑地下管线与隧道的相对位置关系。有检查井的管线应打开井盖直接将监测点布设到管线上或管线承载体上；无检查井但有开挖条件的管线应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上；无检查井也无开挖条件的管线可在对应的地表埋设间接观测点。管线沉降观测点的设置可视现场情况，采用抱箍式或套筒式安装。每根监测的管线上最少要有3～5个测点。基点的埋设同地表沉降监测。

b、测量方法：与地表沉降观测同。

c、沉降计算：与地表沉降观测同。

③数据分析与处理

根据施工进度，将各测点变形值绘成管线变形曲线图。即： 绘制位移—时间曲线散点图，据以判定施工措施的有效性；位移—时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析，预测管线的最大沉降量；沿管线沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、最小曲率半径等。

4.车站基坑监测点位（孔）布设情况

4.1围护墙顶水平位移、沉降点位布设情况

在基坑压顶梁上每隔20m布设一个点，共22个，水平位移与墙顶沉降点位公用。

4.2 围护结构变形布设情况

在围护结构内部共布设22根测斜管。

4.3 地面沉降点位布设

在基坑周围共布设54个地面沉降点。

4.4地下水位点位布设

在基坑周围共布设8个水位监测孔。

4.5土体侧向变形点位布设

在基坑周围布设14个土体侧向位移监测孔。

4.6 支撑轴力点位布设

共选6个监测断面，20根轴力计，6组钢筋计。

4.7建筑物沉降监测点布设

在基坑周围共布设65个建筑物监测点。

4.8 管线监测点位布设

在基坑周围共布设85个管线监测点

五、监测控制标准、警戒值

1、监测控制标准

监控量测管理基准值是根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定的。对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准，分别采用如下标准：

（1）地表沉降控制标准

地面最大沉降为0.0015h。

(2) 建筑物沉降控制标准

桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10mm；天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于30mm。对于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高控制标准。

(3) 建筑物倾斜控制标准

建筑物允许沉降差控制标准如下表所示。多层和高层建筑物的地基倾斜变形允许值如表5.1所示。

表5.1    建筑物允许沉降差控制标准            

(4) 地下管线及地面控制标准

煤气管线的沉降或水平位移均不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；自来水管线的沉降或水平位移均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm。承插式接头的铸铁水管、钢筋砼水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.0025，采用焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.006，采用焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不大于0.002。相应的道路沉降按上述相应管线的标准进行控制。

 (5) 地下水位变化控制值

受监测、监控的建（构）筑物场地的地下水位下降幅度宜控制在5.0m内，但最终须以建（构）筑物的变形控制值来控制。本工程隧道施工，地下水位应控制在开挖面以下0.5m，量测预警值为开挖面以下0.2m。

（6）围护结构侧向位移

围护结构侧向位移最大为0.002h且≦30mm。

为了尽快了解本工程隧道最终稳定的位移值，在施工初期，选择有代表性的断面进行持续量测。对量测结果作回归分析，求出回归方程，进行相关分析和预测，推算出最终位移值，并与规范允许值相比较，然后根据设计要求确定本工程的监控量测控制值。

2、警戒值

当监测数据达到管理基准值的70%时，定为警戒值，应加强监测频率。当监测数据达到或超过管理基准值时，应停止施工，修正支护参数后方能继续施工。

在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。见表5.2。

                    表5.2    监测管理表               

位移管理基准值在地下工程安全监控中有广泛应用，但需要补充说明的是对地下工程而言，位移指标本身的物理意义不够明确，主要是位移指标与洞径、埋深、支护、施工等影响因素关系未能很好解决，这方面的研究成果也不多见，因而位移控制指标的制定和应用必须同时考虑以上各种因素，并尽可能同时配合使用位移速率控制指标。

与位移相比，位移速率控制指标有明确的物理意义，它反映了地层随时间变化的变形效应，在位移V=0 条件下，洞室围岩趋于稳定，反之，V=C（常数）或不断增大，则说明地层处于等速或加速流变状态，洞室是不稳定的，因此位移速率控制指标是洞室失稳的充分条件，在安全预报中，较位移指标有更直观和明确的控制意义。

6.车站主体部分变形监测数据分析

2015年5月至2016年3月，我宿舍根据福州地铁1号线黄山站基坑的施工进度先后进行了10个项目的监测。现对整个期间的数据分析如下：

6.1 基坑周围建筑物沉降监测数据

在基坑周围建筑物共布设了65个监测点，具体点位见（监测点布设图）

我宿舍根据施工进度与2015年5月3日对建筑物进行首次观测，只2016年1月24日最后一段顶板浇筑完毕，然后又连续观测到2016年3月5日，总共   306天。累计最大沉降点JC45，沉降量为-8.38mm，沉降速率为-0.02739mm/d。累计最小沉降点为点JC56，沉降量为-0.02mm，沉降速率为-0.00005mm/d，整个过程变化量均在控制范围内。基坑监测正常。

图1建筑物沉降变化历时曲线

6.2 地下管线沉降监测

在基坑周围管线的点共布设了87个监测点，具体点位见（监测点布设图）

我宿舍根据施工进度与2015年5月3日对地下管线进行首次观测，只2016年1月24日最后一段顶板浇筑完毕，然后又连续观测到2016年3月5日，总共   306天。累计最大沉降点GCG16，沉降量为-28.48mm，沉降速率为-0.09307mm/d。累计最小沉降点为点GCY10，沉降量为0.39mm，沉降速率为0.00127mm/d，整个过程变化量均在控制范围内。基坑监测正常。

图2 地下管线沉降历时曲线图

     图3地下管线沉降历时曲线图

6.3 围护体顶部水平位移监测

在基坑围护体顶部水平位移的点共布设了22个监测点，具体点位见（监测点布设图）

我宿舍根据施工进度与2015年5月17日对围护体顶部水平位移进行首次观测，只2016年1月24日最后一段顶板浇筑完毕，然后又连续观测到2016年2月29日，总共256天。累计最大沉降点QW07，沉降量为2.25mm，沉降速率为0.00879mm/d。累计最小沉降点为点QW21，沉降量为-0.16mm，沉降速率为-0.00063mm/d，整个过程变化量均在控制范围内。基坑监测正常。

图4围护体顶部水平位移变化历时曲线

6.4 围护体顶部垂直位移监测

在基坑围护体顶部垂直位移的点共布设了22个监测点，具体点位见（监测点布设图）

我宿舍根据施工进度与2015年5月3日对围护体顶部水平位移进行首次观测，只2016年1月24日最后一段顶板浇筑完毕，然后又连续观测到2016年2月19日，总共292天。累计最大沉降点QC17，沉降量为5.90mm，沉降速率为0.02021mm/d。累计最小沉降点为点QC05，沉降量为0.22mm，沉降速率为0.00075mm/d，整个过程变化量均在控制范围内。基坑监测正常。

图5围护体顶部垂直位移测点历时变化曲线图

图6围护体顶部垂直位移测点历时变化曲线图

6.5 地表沉降监测

在基坑周围地表沉降的点共布设了54个监测点，具体点位见（监测点布设图）

我宿舍根据施工进度与2015年5月3日对围护体顶部水平位移进行首次观测，只2016年1月24日最后一段顶板浇筑完毕，然后又连续观测到2016年2月19日，总共292天。累计最大沉降点DC17，沉降量为-28.51mm，沉降速率为-0.097mm/d。累计最小沉降点为点DC28，沉降量为-2.15mm，沉降速率为-0.00736mm/d，整个过程变化量均在控制范围内。基坑监测正常。

图7地表沉降变化历时曲线

6.6地下水位监测

在基坑周围地下水位的点共布设了8个监测点，具体点位见（监测点布设图）

我宿舍根据施工进度与2015年5月3日对围护体顶部水平位移进行首次观测，只2016年1月24日最后一段顶板浇筑完毕，然后又连续观测到2016年2月19日，总共292天。在整个监测过程中，水位变化最大的为ＳＷ02最大水位1791mm。基坑监测正常。

图8地下水位变化历时曲线

图9地下水位变化历时曲线

6.7支撑轴力监测

根据工程需要，在葫芦阵站基坑轴力监测，一共设置了6道混凝土支撑，相应布设了6个监测断面，20个钢支撑中布设了20个轴力计。（详见监测点布设图）

在整个监测过程中，第一道混凝土支撑最大受力2107.24KN，第二道钢支撑最大受力2011.97ＫＮ，带三道钢支撑最大受力1739.13ＫＮ，端头井第四道最大受力11.33ＫＮ。各道支撑轴力保持在一定范围内，在可控制范围内。基坑监测正常。

图10砼支撑轴力历时变化曲线图

图11砼支撑轴力历时变化曲线图

图12钢支撑轴力历时变化曲线图

图13钢支撑轴力历时变化曲线图

6.8围护体、土体内部水平位移观测数据

在基坑围护体、土体内部水平位移观测点共布设了36个监测点，具体点位见（监测点布设图）

我宿舍根据施工进度与2015年5月3日对围护体顶部水平位移进行首次观测，只2016年1月24日最后一段顶板浇筑完毕，然后又连续观测到2016年2月19日，总共292天。

图15围护体水平位移测点CX03历时变化曲线图

图16围护体水平位移测点CX08历时变化曲线图

图17围护体水平位移测点CX09历时变化曲线图

图18围护体水平位移测点CX11历时变化曲线图

图19围护体水平位移测点CX14历时变化曲线图

图20围护体水平位移测点CX15历时变化曲线图

图21围护体水平位移测点CX16历时变化曲线图

图22围护体水平位移测点CX18历时变化曲线图

图23围护体水平位移测点TTCX01历时变化曲线图

图24围护体水平位移测点TTCX03历时变化曲线图

图25围护体水平位移测点TTCX05历时变化曲线图

图26围护体水平位移测点TTCX12历时变化曲线图

图27围护体水平位移测点TTCX14历时变化曲线图

由以上数据及图形可知，基坑开挖期间，测斜数据都在报警值范围内，由此可见，基坑监测正常。

７．结论

轨道交通1号线黄山站基坑施工阶段监测顺利结束，通过对本阶段施工的监测数据分析，可认为：

（1）由于采用合理的施工方案，分段施工，重点突出，化难为易。根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）和设计及结合监测数据显示在施工过程中（降水、开挖）基坑周围建筑物累计沉降小于±10mm(报警值±20mm)，在主体封顶后累计沉降速率小于0.2mm/d（报警值±3mm/d）。表明基坑围护体系和周围环境变形均处在正常范围内，表明围护结构、周围环境均处在可控的稳定状态下，可结束该基坑的施工监测。

（2）严格按照“时空效应”的原理安排挖土和结构的施工，有利于减小基坑变形和周围环境变形，既保证基坑本身的安全，又保证了周围环境的安全。

（3）重视信息化施工，密切关注基坑变形和环境安全，严格控制基坑变形，保证了施工顺利完成。

在第一期基坑施工中，我宿舍严格遵照监测方案及相关规范开展监测工作，向委托方提交完整的实时资料；这些资料为委托方在判断施工工艺和施工参数是否符合预期要求、调整施工工艺等过程中起到科学依据的作用，实现了信息化施工。

８．致谢

测量3142——218宿舍对在完成本阶段工程监测任务中给予大力支持的业主、顾问单位、设计、监理、总包等深表谢意！

９．监测测点布置图

图1 轨道交通1号线黄山站基坑施工监测测点平面布置示意图

图2 轨道交通1号线黄山站周围建筑物监测测点平面布置示意图

图3轨道交通1号线黄山站周围管线监测测点平面布置示意图

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