岩土工程课程设计

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学    号：     ***********               

班    级：      11地质一班              

设计课题：人行地下通道监控量测方案               

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一、设计资料

题目2：某地下人行通道在道路两侧及路中BRT站台处分别设置出入口。通道主体断面形式为拱顶直墙，开挖跨度为6.54米，开挖高度5.1米，通道长约52米。结构覆土厚度约为4米。

此通道所处位置地貌单元属南淝河一级阶地，上部第四系覆盖层厚度约19.0m，根据探测报告显示上部覆土1.6～5m为杂填土，结构顶局部含有淤泥质填土，对施工不利。结构底部位于粉质粘土中，与下层粉细砂联通，底板以下粉土夹粉细砂中赋存承压水，承压水头3m。所处位置及断面设计如图3和图4所示。

图3  地下通道平面图

 图4  地下通道断面设计图

二、监控量测目的和意义

（1）掌握地下工程施工过程中周围地层、支护结构、地下管线和周边建筑物的动态变化，明确工程施工对地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节，预防工程破坏事故和环境事故的发生

（2）通过监测了解支护结构及周边建筑的变形及受力状况，并对其安全稳定性进行品价。

（3）将现场量测结果与预测值相比较，以判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工。

（4）将量测结果用于优化设计，使设计达到优质安全、经济合理，另外还可将现场监测结果与理论预测值比较，用反分析法导出更接近实际的公式，用于指导其他工程的施工。

三、监控量测内容（必测项目和选测项目）

3.1 监控量测内容;

方法：人行地道施工工艺流程（见附图一）

主要施工顺序：基坑开挖→垫层施工→涂刷防水层→外贴式止水带安装→底板及侧墙模板钢筋安装→安装止水钢板→变形缝中安装止水带→第一次浇筑底板混凝土→侧墙及顶板模板钢筋安装→施工水平缝处防水处理→第二浇筑侧墙与顶墙混凝土→结构防水层处理。主要施工技术：

1、基坑开挖

基坑开挖前的准备工作：放出人行地道基础点，测定基坑高程；按地质水文资料，结合现场情况，明确地下管线的走向，再进行开挖，平均挖深为7m,原设计开挖坡度为1:0.75，防护为在坡面锚挂20*20cm的钢筋网，并在坡面喷射厚度为10cm混凝土作硬化处理。根据现场实际情况下，WXL15号墩基础位于该地下通道中心位置，基坑开后已将该通道内部土方挖除，边坡已不存在。另外，为加快工程进度，节约工程投资，并确保基坑内作业安全，根据基坑地质情况与实际情况，通过对基坑边坡稳定性计算后，建设单位、地勘单位、设计单位、监理单位与施工单位现场勘测后共确定，开挖方案变更为：先将基坑顶平均降低1米后，再按为1：1边坡坡率开挖，挖至设计基底高，预埋10cm,人工清理平整。

2、钢筋工程

2.1、钢筋加工

2.1.1 钢筋应有质保书或试验报告单。

2.1.2 钢筋进场时应分批抽样做物理力学试验。使用中发生异常， 尚应补充化学成分分析试验。

2.1.3 钢筋必须顺直，调直后表面伤痕及腐蚀不应使钢筋截面积 减少。

2.1.4 对钢筋要加强管理，按级别、规格分别堆放。要严格遵守“先试验后使用”的原则。对含碳量较高的脆性钢筋不得使用碰焊、 点焊。

2.1.5 钢筋焊接使用焊条、焊剂的牌号、性能以及接头中使用的 钢板和型钢均必须符合设计要求和有关规定。

2.2、钢筋绑扎与安装

2.2.1 所配置钢筋的级别、钢种、根数、直径等必须符合设计要求。

2.2.2 焊接成型后的网片或骨架必须稳定牢固，在安装及浇注混凝土时不得松动或变形。

2.2.3  同一根钢筋上在 30d、且<500mm 的范围内，只准有一个 接头。

2.2.4  绑扎或焊接接头与钢筋弯曲处相距不应小于 10 倍主筋直 径，也不宜位于最大弯距处。

2.2.5  钢筋与摸板间应设置足够数量与强度的垫块，确保钢筋的 保护层达到设计要求。

2.2.6  在绑扎双层钢筋网时，应设置足够强度的钢筋撑脚，以保证钢筋网的定位准确。

监测仪器 

                  主要监测仪器和型号

（1） 观测点类型和数量的确定综合考虑工程地质条件、设计要求、施工特点等因素；

（2） 为验证设计数据而设的测点尽量布置在设计中的最不利位置和断面，如最大变形处、最大内力处，为及时反馈信息，考虑相同工况下的最先施工部位，以指导施工；

（3）观测变形的测点（连续墙水平、垂直位移，建筑物位移等）考虑既能反映监测对象的变形特征，又能便于使用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。即全面监测、选择最危险断面集中设置多种测点、各种测试结果相互验证，既安全可靠又经济合理。

六、地下洞室的变形监测

 拱顶下沉监测与底板上隆监测（见图）

因本工程属于浅埋的地下工程，冒顶坍塌可能是比较容易发生的破坏性态。因此，应特别注意拱顶下沉的监测。

（1）监测目的 拱顶下沉和底板上隆监测值反映地下工程结构安全和稳定的极其重要的数据，是支护力学形态变化的最直接、最明显的反映。

（2）测点的埋设 拱顶沉降与底板上隆测点与地面的沉降测点在一个断面，方便与地面的沉降相对比，拱顶下沉的水准基点可布设在洞内和洞外，但要布设牢固，易于测量。在施工的整个过程中都要保护测点不被破坏，使监测不间断。

（3）数据的处理 同一个测点，拱顶下沉计算式U=Ui-Ui-1， U 为第i次的沉降值。数据分析与地表沉降的分析一样，采用沉降历时分析。

（4）监测的控制标准 拱顶下沉总量不超过30毫米，上隆不超过20毫米。

七、工程周围地表的沉降监测

   本通道地江中路与飞凤街交叉口，通道下穿长江中路，通道正上方为路面和BRT站台，路面周围有建筑物众多，属于人流高聚地。

（1）设置基点 在监测对象的沉降影响范围以外，寻找城市中的永久水准点，或工程施工时使用的临时水准点作为基点，基点要有足够的个数，并要能构成水准控制网，不可选那些在沉降影响范围内的基点，不可选取不能直接观察到监测对象的基点。要求对基点进行定期的校核，防止出错。

（2）沉降测点的埋设 在地表钻孔，然后放入长20-30厘米，直径20-30毫米的园头刚筋，四周用水泥砂浆填实。

（3）测量方法 观测方法采用精密水准测量方法。利用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，每测点读数高差不能超过0.3毫米，不在水准路线上的观测点，一个测站不能超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测时，对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于1.0毫米，取平均值作为初始值。

（4）沉降值计算 在本工程段，长度并不太长，可以尽可能布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求的各点高程。施工前2，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始工程H0，在施工过程中测出的工程为Hn.则高差△H=Hn-H0即为沉降值。

  （5）地表沉降分析  对某一断面沉降采用沉降历时分析，做出地表沉降历时曲线。

 对地下通道工程来说，地表沉降测点与洞内测点布置在同一断面，以便不同的观测数据相互印证，地表沉降测点沿隧道纵向的间距为10米。

（6）地表沉降基准值 根据有关经验和标准设定为30毫米，当达到累计沉降30毫米。则要加强监控，甚至商讨设计的合理性。

3、地表、地表建筑、地下管线和结构物沉降的监测

①、建筑物变形监测

建筑物变形监测项目包括沉降监测、水平位移监测、倾斜监测、裂缝监测。因本工程采用浅埋暗挖法施工，对周围的建筑物影响不可不考虑，为了确保建筑物的安全，应进行建筑物的相关监测。

（1）建筑物沉降监测 与地表沉降监测大体一致，只是选点在建筑我的主题承重的柱子或墙上。另外注意选点要可见，基点要在沉降影响范围外。

（2）建筑物水平位移监测的测点布置、观测方法与地表水平位移的观测大体一样。、可以用沉降观测点作为水平位移测点。

（3）建筑物的倾斜监测就是对建筑物的倾斜度，倾斜方向和倾斜速率进行测量。远离在建筑物上找上下两个在一条垂线上的点，然后利用经纬仪观测这条线是否发生倾斜，发生倾斜的方向，速率。

（4）建筑物的裂缝观测主要靠目测巡检，在巡检中发现建筑物出现裂缝，则就要加大观测力度了。并标记裂缝的位置，大小。当发现裂缝时，在裂缝出设置两个标志，一个在裂缝最宽处，一个在裂缝的末端，这样裂缝的继续开展和延伸可分别表示出来。

（5）监测标准 由于建筑物本身的性质，差异沉降与建筑物长度比不得超过1/600 。

②地下管线的变形监测

由于通道地处城市主要交通要道，其周边和通道上方定有大量的地下管线，例如污水管、上水管线、电力管线、共同沟。如果管线部位不均匀沉降发生的过大，则管线的接头部位后容易就发生了破坏。

（1）管线资料：管线的水平位置，埋深；材质与规格；接头的形式；管线的最大允许位移值，城市管理部门对于地下管线的沉降允许值。

（2）地下管线监测方法有抱箍法、直接测量法。但一般的管线变形不易测量，所以可以根据沉降观测区地表沉降值和管线与地下工程的相对位置、方位关系、管线材质，建立适当的函数关系，因为地表沉降值相对要好测一点，因此用此法可对管线的变形进行一种较为准确的测量。

（3）注意事项 在管线监测中，由于管线允许变形量较小，一般在10-30毫米，故应使用精度较高的仪器和检测法。

（4）数据处理 记录每一到两天的变形量，做出图表，当累计的变形量达到或接近允许值时，或变形速率突然变大，要加大监测频率，并及时向施工监测上级部门反映，采取措施，挽回不必要的损失。

 （5）监测控制值 据经验和标准，定位（1-2）/1000 rad 垂直方向：±20—－40毫米，污水管下沉：20毫米 

八、监测频率的确定

各量测项目通常的观测频度为：在洞室开挖或支护后的半个月内，每天应观测1-2次；半个月到一个月内，或距掌子面推进到观测断面大于2倍洞径的距离后，每2天观测一次；一到三个月，每周测读1-2次；三个月后，每月测读1-3次。但当出现例如沉降速率突然加大，或总沉降量达到最大允许沉降值后，就必须加大测读的频度，并应立即相上一级反映，以便采取措施，防止出现监测失误导致不可挽回的损失。

九、测数据分析及处理方法及监控量测管理

1、监测数据分析及处理方法

根据处理方法可以分为统计学方法和确定性方法两类。统计法主要使用统计回方法，灰色系统和模糊数学方法。确定性方法主要是有限元，边界元，反分析法。位移监测数据处理倾向与采用回归方法分析，包括沉降历时曲线、沉降历程曲线。管线变形数据不易测的，可以利用反分析法先得出一个接近实际的函数关系，在反过来分析管线的变形，判断是否达到允许值。

 （1）拱顶下沉和地表下沉、建筑物水平位移 除了每次测量的记录还要整理成图表形式，包括沉降历时曲线，沉降速率曲线，有必要时剔除一些应人为因素造成的数值偏离较大的数值。

（2）建筑物的倾斜 当建筑物发生倾斜时，记录倾斜的角度、方向、倾斜的速率，并以表格的形式表示出来，做出倾斜速率曲线。

（3）裂缝的数据处理 当出现建筑物开裂现象，必须记下最大的裂缝宽度，并以第一次观察到的裂缝的尖灭处的相对地面的位置为初始位置，往后以此记录，密切注意裂缝的发展。

（4）收敛计的数据处理 记录收敛计的读数，每次进行温度校正，计算收敛速率，做成收敛速率曲线形式。

（5）钢筋计和土压力计、孔隙水压力计的数据处理 利用监测数据借助于电脑，自动做出压力、应力和时间对应的散点图。

（6）水位计数据处理 记录水位高度，做出水位高度随日期变化的曲线图。

2、监控量测管理

本工程监测系统采用人工测试系统与自动化测试系统相结合，像地面沉降，拱顶下建筑物的变形均有专人进行监测、记录和处理数据，但钢筋拱架的应力，孔隙水压力，土压力计的数据记录由传感器导出，再经电脑系统的处理，简单快捷准确。

（1）监测中会用到很多种仪器，为了保证仪器的正常工作，由专人负责仪器的调试与保管，在监测中将仪器专仪专人的分配和监测，各自负责自己的仪器，保证出了问题能直接找到专人对此负责。

（2）监测中会用到很多的基点和测试点，这也由专人负责保护，免遭意外的损坏。影响数据的连续测读。

（3）由于仪器在使用时难免会出现一些小问题，因此由专人进行调试，实际上可由负责使用此仪器的人进行调试和定期校检。

（4） 量测设备、元器件等在使用前均应经过校检，合格后方可使用。若有损坏，应及时金行修复并校检。

（5）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。

（6）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。

（7）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。

（8）系统在使用前，在室内进行单项和连机的调试，和包括对传感器、仪表的调试。最终

在投入使用时在现场也要在安装完毕后进行调试。

（9）及时的测的数据及时处理，防止时间久了，忘记了某些细节，影响整个监测结果。

（10）在工程结束后和地层稳定前，必须有专人继续负责监测，直到地层稳定。

十、参考资料

1．《城市地下工程施工监测与信息反馈技术》，刘招伟主编，科学出版社；

2．《地下工程浅埋暗挖通论》，王梦恕，安徽教育出版社社；

3．《地下工程施工与管理》，杨其新主编，西南交通大学出版社；

4．《地下建筑结构》，朱合华主编，中国建筑工业出版社；

5．《隧道工程设计要点集》，关宝树，人民交通出版社；

6.《岩土工程》，汤康敏主编，武汉理工大学出版社；

7．《铁路隧道设计规范》（TB10003-2001）；

8．各种隧道设计标准图集。

地下通道施工工艺流程（附图一）

防水处理

安装止水钢板

十一、材料计划

由于混凝土灌注量大，必须加强物资材料的管理。加强材料的储备，满足现场所需。对进场主要材料、设备、构备件进行验证，并做好数量、规格型号、生产批号、质量的验收记录；及时收集、整理相关的质量证明文件；搞好统计报表的汇总、编报工作。

(1)对进场材料实施检验，及时通知试验中心，监理单位人员对试验结果进行认定，合理调配材料，优化供应作业经线，确保供应。

(2)对进场主要材料、设备、构备件点验，严把验收关，无论是业主供应的物资还是自购的物资，都必须按实物进行点验，同时根据进行点验入帐。

(3)在供方货源处实施检验。应组织有关人员前去检验，检验合格后才能交付。

(4)在施工现场实施检验。项目部材料人员对进场材料进行检验，必要时与顾客或供方人员进行检验。

（5）根据施工进度，建立适宜的料库。根据材料、设备、构备件的特点，确定储存方式。

（6）入库点验应按照交货清单仔细点验，填写点验单，办理交接手续，并向交货人索要合格证或质量检验证书。存放，按材料、设备、构备件性能、结构、包装状况选择存放方式。

（7）依据材料、设备、构备件的特点进行保管，确保材料、设备、构备件的质量。

（9）台帐是物资管理的基础，是企业经营及经济活动分析的依据。各施工用料单位，必须按统一标准格式建立台帐和其它业务帐。台帐必须按点、发料单的内容认真填写，做到数字准确，字迹清晰。

主要材料用量计划

本工程的结构防水等级为一级，结构不允许漏水，结构表面无湿渍， 本工程中，结构本身防水性以及附加防水层施工质量是确保防水的关健。 所有防水系统的施工工艺，必须严格按照《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）和《地下工程施工及验收规范》（GBJ50208-2011） 及有关防水材料生产商提供的说明书和技术要求进行施工。

结构均采用防水混凝土，其抗压强度、抗渗标号都满足设计要求， 并具有良好的抗裂性能。

原材料：

1 水泥标号符合要求；

2  砂石材质可按普通砼的规定。

3  拌和用水应采用无侵蚀性的洁净水。

4 外加剂采用适用的减水剂、膨胀剂等。

.5 所有原材料都需经检验后才能使用。

2 、防水混凝土施工重点控制环节

砼搅拌、运输、浇筑、振捣、养护等严加控制，按规范规定进行施工。

1 模板采用定型钢模板，固定如需采用螺栓穿过防水砼结构， 应采取止水措施。在螺栓加焊止水环，止水环必须满焊，螺栓加堵头；模板应表面平整，拼缝严密，吸水性小，结构坚固。

2 防水砼运输在运输过程中要防止产生离析和坍落度、含气量损失及漏浆。当运送距离较远或气温较高时，可掺入缓凝剂。

3 防水砼振捣：防水砼密实度要求较高，故采用机械捣密，振 捣时间为 10～30s，以砼开始泛浆和不冒气泡为止。掺引气剂减水剂时 应采用高频插入式振捣器振捣。振捣器的插入间距不得大于 500mm， 并贯入下层不小于 50mm。

4 养护：防水砼的养护对其抗渗性能影响极大，特别是早期湿润养护。当砼进入终凝（约浇灌后  4～6h）即应覆盖并浇水养护，养护不少于 4d。

5 拆模时防水砼的强度必须超过设计强度的 70%，防水砼表面 温度与周围气温之差不得超过 15℃，以防止表面出现裂缝。

3、施工缝、变形缝防水施工

施工缝：纵向水平施工缝设置底板与侧墙交界处位置，采用镀锌钢板止水带，施工时应对其材质、性能、规格进 行检查，符合设计要求。先施工的结构中预埋一半止水带，应用止水带钢筋夹固定在结构钢筋骨架上，并用两块挡头牢牢定住，避免混凝土灌筑过程中止水带移位。止水带不得打孔或用铁钉固定。拆模时和进行施工缝凿毛处理时，仔细保护止水带以防被破坏。 后施工的结构在灌筑前，必须对止水带加以清洗。

变形缝：变形缝设计为 2cm宽，变形缝内安设中埋式止水带，安设位置要准确，其中间空心圆环与变形缝中心重合，并牢固，做到平、直、顺。止水带之间塑料用热熔焊接，要求连接缝严密，不允许出现漏缝。转角处做成圆弧形，半径为200mm。

1 止水带不得被钉子、钢筋和石子刺破。如发现有割伤、破裂现象，应及时修补。

2 在固定止水带和浇筑混凝土过程中应防止止水带偏移。

3 加强混凝土振捣，排除止水带底部气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合。

4  橡胶止水带，接头形式应采用搭接或复合接。 

4 、附加防水层施工

1地道结构顶板采用聚氨酯涂料防水层，底板采用在混凝土垫层上涂刷水泥基渗透结晶型防水材料，利用双向渗透和长期活性的功能，封闭底板混凝土裂缝，进行底板防水处理。

2侧墙采用聚氨酯涂料于侧墙外作为附加防水层，尽可能与顶、底板附加防水形成全包防水。

3施作附加防水层的顶板混凝土基面不允许作找平层，必须采用多次收水多次压平和再拉成细毛面，并要求从速覆盖塑料膜进行湿养护，以满足粘贴、涂抹防水层时所要求的混凝土基面坚实平整。混凝土基层表面不得有突出的尖角与可见的贯穿裂缝等弊病，若出宽度>0.3mm的裂缝，必须作灌注化学浆液处理。

十三、养护及拆模

（1）混凝土终凝后应及时养生，结构混凝土养生期不小于14天。混凝土养生可采用土工布或湿毛毡覆盖。

（2）防水混凝土拆模时，混凝土结构表面温度与周围气温差不得超过 15oC。

（3）顶板浇筑完混凝土后，必须在混凝土强度达到 70%设计强度后，才能拆除支顶。

十四、结构防水工程施工

本工程的结构防水等级为一级，结构不允许漏水，结构表面无湿渍， 本工程中，结构本身防水性以及附加防水层施工质量是确保防水的关健。 所有防水系统的施工工艺，必须严格按照《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）和《地下工程施工及验收规范》（GBJ50208-2011） 及有关防水材料生产商提供的说明书和技术要求进行施工。

结构均采用防水混凝土，其抗压强度、抗渗标号都满足设计要求， 并具有良好的抗裂性能。

项目分工表