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基坑监测方案


新建铁路川藏线拉萨至林芝段站前工程 LLZQ-8 标 铁路基坑围护桩施工变形监测

专项监控量测方案

四川交大工程检测咨询有限公司 二 O 一六年 四月

新建铁路川藏线拉萨至林芝段站前工程 LLZQ-8 标 铁路基坑围护桩施工变形监测

专项监控量测方案

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四川交大工程检测咨询有限公司 二 O 一六年 四月

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目 录
一、工程概况 .......................................................................................................................... 1 1.1 朗镇 3 号桥概况 ....................................................................................................... 1 1.2 朗镇 2 号桥概况 ........................................................................................................ 5 1.3 朗镇 4 号桥概况 ........................................................................................................ 6 1.4 朗镇 1 号桥概况 ........................................................................................................ 8 二、编制依据 .......................................................................................................................... 8 三、监测目的 .......................................................................................................................... 8 四、监测项目 .......................................................................................................................... 9 五、监测项目实施 ................................................................................................................ 10 5.1 围护结构顶水平位移、竖向位移监测 .................................................................. 10 5.2 围护桩倾斜 .............................................................................................................. 12 5.3 钢支撑轴力 ............................................................................................................. 16 5.4 地表沉降监测 .......................................................................................................... 18 六、总体测试安排 ................................................................................................................ 19 七、监测技术成果 ................................................................................................................ 21 7.1 监测数据处理与分析 .............................................................................................. 21 7.2 常规报告 .................................................................................................................. 23 八、组织机构、人员及设备配置 ........................................................................................ 24 8.1 组织机构 .................................................................................................................. 24 8.2 人员安排 .................................................................................................................. 24 8.3 仪器设备 .................................................................................................................. 25 九、 质量保证体系及措施 .................................................................................................. 25 9.1 质量方针 .................................................................................................................. 25 9.2 质量目标 ................................................................................................................. 25 9.3 质量管理体系 .......................................................................................................... 26 9.4 质量措施 .................................................................................................................. 27

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一、工程概况
新建川藏铁路拉萨至林芝段(简称“拉林铁路”)位于西藏自治区东南部,线路从 既有拉日铁路协荣站引出,向南穿过冈底斯山余脉进入雅鲁藏布江河谷,于贡嘎跨过 雅鲁藏布江后向东经扎囊、乃东、桑日、加查、朗县、米林至林芝。 新建铁路川藏线拉萨至林芝段站前工程 LLZQ-8 标段起点位于山南地区加查县冷 达乡,经陇南乡、仲达镇、沿 S306 省道前行,于林芝地区朗镇终止。线路穿越雅鲁 藏布峡谷地带,四跨雅鲁藏布江,起讫里程为 D3K230+703~DK263+844.62,正线 长度 32.23km;其中隧道 7 座 16.613km,占正线长度 51.5%;桥梁 11 座 9642.35 延长 米, 占正线长度 29.9%; 路基 12 段 4.719km, 占正线长度 14.6%; 涵洞 337.5 横延米/21 座,其中盖板涵 98.4 横延米/3 座,框架涵 239.1 横延米/18 座;车站 2 座(热当车站、 冲康车站) 。 朗镇 1、2、3、4 号雅鲁藏布江特大桥受地形、河道及既有道路控制设计,桥位 地区地震动峰值 0.15g,区内不良地质为地震、沙土液化、滑坡、冻害,无特殊岩土, 桥区内水质对混凝土结构无侵蚀性。根据桥位布置及现场实际地形,朗镇 1、2、3、4 号桥共存在 8 个桥墩水中基坑开挖, 水中墩基础采用筑岛围堰施工, 基坑开挖上层 1m 范围采用 1:1 放坡开挖,下层 16.5m 范围采用钢筋砼围护桩与高压旋喷桩止水帷幕支 护方案。钢筋混凝土围护桩直径为 1.25m,桩间距为 1.5m;高压旋喷桩直径为 0.8m, 咬合 20cm;围护桩上部设置钢筋混凝土冠梁,冠梁尺寸为宽 1.4m?高 1.0m。基坑上 层放坡坡顶临江侧平台宽 6m,可作为小型机械临时施工作业平台。

1.1 朗镇 3 号桥概况
朗镇 3 号雅鲁藏布江特大桥:本桥受地形、河道及既有道路控制设计,桥位地区 地震动峰值 0.15g,区内不良地质为地震、沙土液化、滑坡、冻害,无特殊岩土,桥 区内水质对混凝土结构无侵蚀性。桥址处江面宽约 150 米,水流较急,卵石、漂石河 床,测时最大水深约 7 米。桥下小里程端 D2K257+371 处,跨越新 S306 省道。桥址处 地形平缓,阶地发育。桥区附近有公路相通,交通便利。 本桥位于直线、缓和曲线上,采用(44+80+44)m 的连续梁跨越雅鲁藏布江主河 道,两端辅以 24m、32m 简支梁,曲线上的简支梁按平分中矢布置。全桥孔跨布置为: 2?32+1?24+1?32+(44+80+44)m 连续梁+7?32m,中心里程 D2K257+493,桥梁全
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长 532.6m。其中 5 号墩、6 号墩位于雅鲁藏布江江中,其余基础均位于江岸上,目前 该位置实测水位标高 3092.66,设计洪水位标高为 3100.56m(1/300,规划河道) 。

图 1.1-1

朗镇 3 号雅鲁藏布江特大桥平面布置图

5、 6 号水中墩桩基基础均采用 12 根直径 1.8m 的 C35 钻孔灌注桩作为承台承重桩, 桩长分别为 32m、43m,桩底标高分别为 3046.53m、3036.11m,按 3?4 布置。纵桥向 桩基间距为 5.1m,横桥向桩基间距为 4.9m。 水中墩基础承台(二级承台)设计尺寸为 17.6m 长?13.1m 宽?3.6m 高+12.1m 长?10.1m 宽?1.5m 高, 承台主要位于砂层和卵石层中。 承台顶标高分别为 3083.63m、 3084.21m,承台底标高分别为 3078.53m、3079.11m。参见图 1.1-2、1.1-3 所示。

图 1.1-2

6 号墩基础示意图(单位:m)
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图 1.1-3

5 号墩基础示意图(单位:m)

水中墩基础采用筑岛围堰法施工, 当前位置雅鲁藏布江水位为 3092.66m, 根据雅 鲁藏布江历年水位情况,水中墩基础施工期间雅鲁藏布江水位在 3092.66 以下,筑岛 标高定位 3094.66。施工期间派专人对雅鲁藏布江水位标高进行测量记录,如遇水位 骤升的突发情况,组织在承台基坑外 6m 施工平台填筑粘土并分层压实以应对突发情 况。 筑岛范围为承台边线向外延伸 9.4m (1m 施工范围+1.4m 冠梁宽度+1m 放坡宽度+6m 机械通行宽度) , 最大填筑高度 9.84m。 筑岛顶面北面侧填筑宽度为江岸线延江心方向 47m,南面侧填筑宽度为江岸线延江心方向 19.5m,西面侧填筑宽度为 44.5m。筑岛迎 水面边坡采用彩条布+钢筋石笼防止冲刷掏空,厚度为 1m,筑岛边坡按照 1:2 进行放 坡。对应顶面尺寸坡脚尺寸为北面侧 71.6m,南面侧 29.3m,西面侧 70.2m。筑岛面积 约 1301.7 ㎡,填筑方量约 18080m?。筑岛范围见图 1.1-4 所示。

图 1.1-4

水中墩基础施工筑岛平台布置图
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基坑开挖上层 1m 范围采用 1:1 放坡开挖,下层 16.5m 范围采用钢筋砼围护桩与 高压旋喷桩止水帷幕支护方案。钢筋混凝土围护桩直径为 1.25m,桩间距为 1.5m;高 压旋喷桩直径为 0.8m,咬合 20cm;围护桩上部设置钢筋混凝土冠梁,冠梁尺寸为宽 1.4m?高 1.0m; 围护结构布置两道支撑层, 分别位于筑岛顶面下 5m、 10m 和 14m 位置, 钢围檩采用 2I56a 工字钢腰梁, 支撑杆采用φ 630*13mm 钢管, 基坑支护结构布置见图 1.1-5。基坑上层放坡坡顶临江侧平台宽 6m,可作为小型机械临时施工作业平台,对 于大中型机械作业, 应尽力避开相关区域, 采用长臂挖机结合小型挖机进行开挖作业, 必要时可在现场试验满足条件的情况下,酌情考虑。总体施工流程见图 1.1-6 所示。 封底混凝土厚度根据计算采用 2m 厚,承台基坑完毕即可对承台进行钢筋模板安装、 混凝土浇筑作业。基坑施工标高控制参见表 1.1-1 所示。

图 1.1-5

水中墩基础基坑支护平面布置图

筑岛点位放样 筑岛填筑 桩位放样 承台桩基施工 开挖线放样 基坑开挖 支护结构施工 承台施工 基坑回填
图 1.1-6 水中墩基础总体施工流程图
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围护桩基施工

表 1.1-1 部位 筑岛平台顶 冠梁顶 冠梁底 控制标高(m) 3094.66 3093.66 3092.66

水中墩基础基坑施工各控制标高一览表 部位 控制标高(m) 3092.66 3067.16 3092.66 部位 旋喷桩底 第 1 道钢支撑 第 2 道钢支撑 控制标高 (m) 3067.16 3089.66 3084.66

围护桩顶 围护桩底 旋喷桩顶

1.2 朗镇 2 号桥概况
朗镇 2 号雅鲁藏布江特大桥于 6 号、7 号墩位于位于雅鲁藏布江江中,其余基础 均位于江岸上,其施工工艺同 3 号桥,6 号、7 号墩基坑围护桩平面如图 1.2-1 所示, 基坑支撑如图 1.2-2 所示,基坑支撑立面如图 1.2-3 所示,

图 1.2-1

基坑围护桩平面图

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图 1.2-2 基坑支撑平面图

图 1.2-3 基坑支撑立面面

1.3 朗镇 4 号桥概况
朗镇 4 号雅鲁藏布江特大桥于 16 号、17 号墩位于位于雅鲁藏布江江中,其余基 础均位于江岸上,其施工工艺同 3 号桥,16 号、17 号墩基坑围护桩平面如图 1.3-1 所示,基坑支撑如图 1.3-2 所示,基坑支撑立面如图 1.3-3 所示,
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图 1.3-1

基坑围护桩平面图

图 1.3-2 基坑支撑平面图
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图 1.3-3 基坑支撑立面面

1.4 朗镇 1 号桥概况
朗镇 1 号桥与 2 号、4 号桥类似。

二、编制依据
(1)建筑变形测量规范(JGJ8-2007) ; (2)工程测量规范(GB50026-2007) ; (3) 《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009); (4) 《建筑与桥梁结构监测技术规范》 (GB50982-2014) ; (5) 《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ120—2012) 。

三、监测目的
明挖基坑开挖过程中,土体性壮和支护结构的受力状况都在不断变化,支护结构 受地质、荷载、材料、施工工艺及环境等诸多因素影响也较大,特别是对于水压力的 取值问题,理论计算值有时与实际现场的地下水位相差较大,造成理论预测还不能全 面而准确地反映工程的各种变化。所以为确保基坑安全、稳定,在施工过程中必须对
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地层和支护结构进行动态监测,为施工提供可靠的信息,以达到科学知道施工,合理 修改设计或及时采取施工技术措施的目的,使支护结构的设计既安全可靠又经济合 理。 基坑开挖过程中,必须确保基坑本身安全的安全,故在施工过程中,进行基坑及 周围环境信息化监测是必不可少。进行信息化监测的主要目的如下: (1)在设计基坑支护结构时,虽然事先进行了地质调查,但设计值与结构的实 际工作状况往往不一致。主要原因有:①地质土层的复杂性和离散性,勘察所得数据 难以代表土层的总体情况; ②设计计算侧压力荷载的计算与支护结构简化计算的假定 产生误差;③挖土与支撑安装中,施工条件改变,突发和偶然情况等随机因素等造成 的误差。故在施工工程中进行信息化监测,可随时了解围护结构的实际受力情况。 (2)根据监测数据,正确掌握施工进度。当发现监测指标超过报警值时,随时 采取必要的技术措施,以保证下一阶段施工的顺利进行。这不仅对安全有利,而且出 现险情时能把造成的危害降低到最低程度,尚可弥补设计的不足,并可积累经验。 (3)及时了解围护墙体的变形情况、了解支撑受力情况,基坑周围土体的沉降 情况,对围护结构体系的安全性、稳定性进行综合评价。 (4)对基坑周边沉降位移变化进行监控,了解基坑施工对周边环境的影响情况。 (5)将监测数据进行汇总、形成报表,绘制各种沉降、位移、受力变化曲线, 以指导下一步工作。

四、监测项目
为指导施工,确保工程的顺利进行和周围现有建筑物、地下管线的安全,应加强 施工监测,实施信息化施工。根据基坑工程的实际情况,现场监控量测项目有:
表 4.1 监测项目技术要求 序号 1 2 3 4 监测项目 桩顶水平位移、竖向位移 桩体位移(测斜) 支撑轴力 地表沉降监测 测试仪器 全站仪 收敛计 测斜系统 轴力计 频率读数仪 精密水准仪 精度要求 角度: 2″; 测距 1.5mm+2ppm 重复性指标≤0.20mm ±5mm/25m ≤1.5%F.S ±0.05Hz ±1mm 备注

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五、监测项目实施
5.1 围护结构顶水平位移、竖向位移监测
(1)监测目的 了解基坑开挖和主体结构施工中围护结构变形情况,在基坑开挖过程中,随着基 坑内部土体大量移走,围护结构在外侧土压力的作用下,产生变形;围护结构顶部水 平位移和沉降是围护结构变形直观的体现,是深基坑监测中一个重要的项目。 (2)测试形式及工作原理 对于基坑周边水平位移观测,按一个层次布网,由控制点组成控制网,由观测点 与所联测的控制点组成扩展网,扩展网和单一层次布网采用前、后方交会法或附合导 线等形式。对于观测精度要求较高的截段,控制点宜采用有强制对中装置的观测墩, 其对中误差不应超过 0.1mm。控制点要便于长期保存、加密、扩展和寻找,相邻点之 间应通视良好,不受旁折光的影响。 (3)测点布设原则及方法 基准点的布设: 桩顶水平位移量测对象主要为车站基坑的围护结构顶部, 首先需要建立位移监测 网,设置基准点和工作基点。 一般情况下,基准点采用施工平面控制系统为基准建立,采用附合或闭合导线形 式,起始并闭合于工程精密导线上。基准点数量不应少于 3 个,工作基点可根据需要 选择较稳定的位置设置(根据施工现场实际情况确定) ,并定期与基准点联测。常见 的工作基点制作要求如下: 基准点(工作基点可参考)布置原则如下: ①基准点是监测成果稳定的基准,应设于基坑开挖深度 2~4 倍距离外的稳定区 域; ②基准点位的分布应满足准确、方便,并能观测到全部测点的需要; ③每个相对独立的测区基准点个数不应少于 3 个,以保证必要的检核条件。 监测点的布设:

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水平位移监测点宜布设在基坑圈梁、 围护结构顶部较为固定的地方, 以设置方便, 不易损坏,且能真实反映基坑围护结构顶部的侧向变形为原则,实施过程中可根据现 场实际情况进行调整和优化。 监测点常用埋设预埋预制件形式,预制件的制作要求如下:该预制件一般选用钢 质材料,长约 30cm~40cm、直径φ 25,一端锉平并刻有“+”字丝。 监测点的埋设过程如下:首先按照方案要求确定监测点位置(一般在围护结构顶 部按一定间距布设) ,然后在该位置钻孔,孔深一般为 20cm~25cm,在孔内埋设上述 钢质预制件后, 浇筑高强度混凝土, 使该预制件固定, 并制作混凝土保护墩, 如图 3-13.
10cm 混凝土保护墩 预制件

20~25cm

10cm

围护结构顶部

图 5.13 水平位移监测点

埋设监测点时应注意保证与测点间的通视, 测点埋设完毕后, 应进行必要的保护、 防锈处理,并作明显标记。 (4)观测、计算方法及要求 水平位移的量测方法很多,但各种方法的使用条件不一,在方法选择和施测时应 合理选择。 全站测量是集测角、测距于一体的测量技术,可对地面点的三维坐标等参数同时 测定。采用全站测量技术测定监测点的坐标变化可求该点的位移矢量,将该位移矢量 分解到特定的水平方向上的位移分量即为所求。全站测量中三维坐标测量、后方交会 测量(亦即自由设站技术)可实现点的坐标测量。 ①三维坐标测量 将测站 A 坐标、仪器高、棱镜高输入全站仪中,后视 B 点并输入其坐标或后视方 位角,完成全站仪测站定向后,瞄准 P 点处的棱镜,通过相应功能键(测量键)可显 示 P 点三维坐标。 ②后方交会测量(自由设站)
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将全站仪安置于待定点 P 上,观测两个或两个以上已知点(点 A 、 B 、 C 等)的 角度和距离,并输入各已知点的三维坐标和仪器高,全站仪即可计算出测站点 P 的三 维坐标,然后可进行其它点的测设。
B
B

P

A

C

A

P

图 3.15 三维坐标测量示意图

图 3.16 自由设站示意图

在基坑监测过程中,观测点 P 基坑方向的变化量很小,即 S AP' 可认为基本不变; 沿角度观测的测回数视仪器精度和位移观测精度确定, 位移方向根据 ?? 的符号而定。 由于工作基点在观测期间也可能发生位移,所以工作基点应尽可能远离开挖边 线,同时,两工作基点延长线上应分别设置后视点。为减少对中误差,必要时工作基 点可做成混凝土墩台,在墩台上安置强制队中设备。 围护结构顶水平位移基准点观测采用导线测量方法,监测点水平位移根据现场条件, 一般采用全站坐标法。在选定的水平位移基准点(或工作基点)安置全站仪,精确整 平对中,后视其它水平位移基准点并定向,测定监测点与监测基准点之间的角度、距 离, 计算各监测点坐标, 将位移矢量投影到垂直于基坑方向, 根据各期与初始值比较, 计算出监测点向基坑内侧的变形量(该处可选定合适坐标系统,使其中的一轴垂直于 基坑方向) 。

5.2 围护桩倾斜
(1)监测目的 了解施工中围护结构在不同深度处的水平位移情况。在基坑开挖过程中,随着基 坑内部土体大量移走,围护结构在外侧土压力的作用下,产生变形;同时基坑周围土 体受基坑开挖扰动的影响,使围护结构不同深度位置受力不均,为此,在基坑开挖过 程中有必要对围护结构沿纵深方向的水平位移以及基坑周围土体位移进行监控 量测,并及时反馈,以采取针对性措施,确保基坑、安全。
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(2)测试形式及工作原理 工程结构或土体深层水平位移的监测宜采用在结构内或土体内预埋测斜管、 通过 测斜仪观测各深度处的水平位移的方法。测斜装置包含三部分:测斜仪(如下图) 、 测斜导管和测读仪。
电缆

电缆连接头 高导轮

低导轮

加速度仪腔室

高导轮

低导轮 底部缓冲垫

图 5.2-1 测斜仪构造示意图

活动式测斜仪及其导轮是沿测斜导管的导槽沉降或提升, 测斜探头内加速度计传 感器可以敏感的测出导管在每一深度处的倾斜角度,其结果是输出一个电压信号,在 读数仪的面板上显示出来,测斜仪测出的电压信号是以测斜导管导槽为方向基准,在 某深度处,测斜仪上下导轮标准间距 L 上的倾斜角的正弦函数,该函数可换算成水平 位移。 如下图所示,加速度计敏感轴在水平面内时,矢量 g 在敏感轴上的投影为零,加 速度计输出为零,当加速度计敏感轴与水平面存在一个倾角时(等同于加速度计敏感 轴与垂直基准线的夹角记为 ? ) ,加速度计输出一个电压信号。
A? ? K 0 ? K ? g ? sin ? ?x sin ? ? L
Δx Δx L×sin θ
测 θ 读 间 距
总位移

式中: K0为加速度计偏值 ;
K为加速度计灵敏度 ;

Δx

垂 直 基 准 线

g为重力加速度 ;
?x为导管某深度处位移偏量 ; L为上下导轮间距 。

Δx

Δx

为消除 K0 的影响,可以将探头调转 180°,在
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图 5.2-2 测斜仪计算示意图

该点进行第二次测量,则有:
A? ? K 0 ? K ? g ? ?x L

为将偏值 K0 消去,将 A?与A? 进行作差,得差数:
A? ? A? ? 2 ? K ? g ? ?x L

当把这些水平位移偏量累积起来,从测孔底部始绘成曲线,结果就是初次观测与 后来的任一次观测之间的水平偏移变化曲线,代表此观测期间土体发生的变形,即水 平位移,从这个偏移曲线上很容易看出在某个深度正在发生偏移。 计算时,必须设定好基准点,基准点可以设在测斜管顶部或底部。若测斜管底部 进入基岩较深的稳定层,则底部可以作为基准点。 (3)测点布设原则及方法 通过直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在围护结构体的钢筋笼上,钢筋笼入孔 (或槽)后浇筑混凝土。测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设,绑扎间距不宜大于 1.0 米,测斜管与钢筋笼的固定必须十分稳定,以防浇筑混凝土时,测斜管与钢筋笼相脱 落。同时必须注意测斜管的纵向扭转,很小的扭转角度可能导致测斜仪探头被导槽卡 住。
顶盖 保护盖

测斜管 围护桩

底盖

图 5.2-3 测斜管绑扎埋设实景图

图 5.2-4 测斜管埋设图

(1)操作要求及注意事项:

a.管底宜与钢筋笼底部持平或略低于钢筋笼底部,顶部达到地面(或导墙顶) ; b.测斜管与围护结构的钢筋笼绑扎埋设,绑扎间距不宜大于 1.5m; c.测斜管的上下管间应对接良好,无缝隙,接头处牢固固定、密封;
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d.管搬扎时应调正方向,使管内的一对测槽垂直于测量面(即平行于位移方向) ; e.封好底部和顶部,保持测斜管的干净、通畅和平直; f.做好清晰的标示和可靠的保护措施。 (4)观测、计算方法及要求 观测方法: a.用模拟探头检查测斜导管导槽质量,是否有卡探头的现象; b. 首先,必须设定好基准点,基准点可以设在测斜管顶部或底部。若测斜管底 部进入基岩较深的稳定层, 则底部可以作为基准点。 对于悬挂式 (底部未进入基岩的) 可以将管顶作为基准点,每次量测前必须采用光学仪器或其他手段确定基准点的坐 标; c.开启测斜仪测读仪处于工作状态,将探头导轮插入测斜导管导槽内,缓慢地下 放至管底稳定一段时间 (建议超过 5 分钟) , 然后由管底自下而上沿导槽全长每隔 0.5m 读一次数据,记录测点深度和读数。测读完毕后,将探头旋转 180°插入同一对导槽 内,用上述方法再观测一次,深点深度同第一次相同; d.每一深度的正反两读数的绝对值宜相同,当读数有异常时应及时补测。 计算方法: 当被测桩体产生变形时,测斜管轴线产生挠度,用测斜仪确定测斜管轴线各段的 倾角,便可计算出桩体的水平位移。设基准点为 O 点,坐标为(X0,Y0) ,于是测斜 管轴线各测点的平面坐标由下列两式确定:

X i ? X 0 ? L ? f ? ?? xi Yi ? Y0 ? L ? f ? ?? yi
式中 i —测点序号, i =1,2,3?? j ;
L —测斜仪标距或测点间距(m) ;

f —测斜仪率定常数;

? xi —X 方向第 i 段正、反测应变读数差之半;

? yi

—Y 方向第 i 段正、反测应变读数差之半;

为消除量测装置零漂移引起的误差,每一测段两个方向的倾角都应进行正、反两 次量测,即

?? xi ? ((? x )1 ? (? x )1 ) 2

?

?

?? yi ? ((? y )1 ? (? y )1 ) 2
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?

?

当 ?? xi 或Δ

?? yi

>0 时, 表示向 X 轴或 Y 轴正向倾斜, 当Δ ε xi 或Δ ε yi<0 时,

表示向 X 轴或 Y 轴负向倾斜, 由上式可计算出测斜管轴线各测点水平位置,比较不同 测次各测点水平坐标,便可知道桩体的水平位移量。 要求: a.测斜导管应在测试前 5 天装设完毕, 在 3~5 天内用测斜仪对同一测斜管作 2~ 3 次重复测量,判明处于稳定状态后,以 3 次测量的算术平均值作为侧向位移计算的 基准值; b.测斜探头放入测斜导管底应等候 5 分钟,以便探头适应管内温度,观测时应注 意仪器探头和电缆线的密封性,以防探头数据传输部分进水。测斜观测时每 0.5m 标 记一定要卡在相同位置, 每次读数一定要等候电压值稳定才能读数, 确保读数准确性。

5.3 钢支撑轴力
(1)监测目的 砼/钢支撑对于基坑稳定起关键作用,砼/钢支撑受力状态直接影响基坑安全稳 定,应了解基坑开挖和主体结构施作中,支撑的轴力大小及其变化情况,对围护结构 是否安全进行判断。该项监测是主要的监测项目。 (2)测试形式及工作原理 当轴力计受轴向力时,引起弹性钢弦的张力变化,改变了钢弦的振动频率,而且 张力与振动频率存在固定的函数关系,通过频率仪测得钢弦的频率变化,即可测出轴 力计受作用力的大小。 (3)测点布设原则及方法 轴力计(反力计) : ①安装前,一定要对轴力计进行标定; ②采用专用的轴力计(反力计)安装架固定轴力计(反力计) ,将安装架圆形钢 筒上没有开槽的一端面与支撑的牛腿(活络头)上的钢板用电焊焊接牢固, 电焊时必须 与钢支撑中心轴线与安装中心点对齐; ③钢支撑吊装到位后, 即安装架的另一端(空缺的那一端)与围护墙体上的钢板对 上,中间加一块 250?250?45mm 的加强钢垫板,以扩大轴力计受力面积,防止轴力 计受力后陷入钢板影响测试结果;

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④安装过程必须注意轴力计(反力计)和钢支撑轴线在一条直线上,各接触面平 整,确保钢支撑受力状态通过轴力计(反力计)正常传递到支护结构上。 ⑤待焊接冷却后,将轴力计(反力计)推入安装架圆形钢筒内,并用螺丝(M10) 把轴力计固定在安装架上; ⑥将读数电缆接到基坑顶上的观测站;电缆统一编号,在电缆线上作出标识,电 缆每隔两米进行固定,外露部分作好保护措施。进行安装保护和做好标识。

图 5.3-1 轴力计安装示意图

(4)计算、观测方法及要求 可采用各种规格的轴力计(不低于 1.0%F?S) ,采用频率读数仪进行读数,并记 录温度,轴力观测方法及数据采集技术要求:根据每次所测得的各测点电信号频率, 可依据轴力计轴力--频率标定曲线来直接换算出相应的轴力值。 a.轴力计安装后,在施加钢支撑预应力前进行轴力计的初始频率的测量,在施加 钢支撑预应力时,应该测量其频率,计算出其受力,同时要根据千斤顶的读数对轴力 计的结果进行校核,进一部修正计算公式; b.基坑开挖前应测试 2~3 次稳定值,取平均值作为支撑轴力初始值; c.支撑轴力量测时,同一批支撑尽量在相同的时间或温度下量测,每次读数均应 记录温度测量结果。

图 5.3-2 支撑轴力测点埋设示意图
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考虑温度对支撑轴力的影响: 钢支撑结构是一种线性结构,与围护结构相互作用。钢支撑在温度(尤其是冬夏 天温差较大的情况下产生热胀冷缩现象, 在热胀状态下钢支撑受围护结构约束将产生 相应的内力(即轴力) ,在冷缩状态下钢支撑轴力逐渐损失减少。为正确的分析因围 护结构变形引起的轴力变化,有必要考虑温度对钢支撑轴力的影响,具体措施如下: ①建议架设钢支撑后, 钢支撑预加轴力时机宜避免选择在当天温度最高和最低时 进行; ②轴力量测时间宜选在相同或接近的温度下进行 (每天量测时刻宜和钢支撑预加 轴力的时刻近似对应) ; ③为获得温度对轴力影响程度, 宜选取典型轴力监测断面进行温度与支撑轴力变 化统计分析,以求得到本基坑支撑轴力与温度变化的特征曲线。

5.4 地表沉降监测
(1)监测目的 观测基坑开挖过程中对周边土体沉降情况,掌握该区域土体的稳定性,了解 基坑施工对周边土体的影响。 (2)测点布设:基坑周围地面共布设 8 个测点。 (3)埋设方法:在地表插入钢筋,用混凝土包裹,注意地表砼或沥青不能有 松动。

图 5.4-1 地表沉降监测点布置示意图

(4)监测方法 地表沉降监测采用精密水准仪,按国家二等水准要求观测。以附合或闭合路
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线在水准路线上联测各监测点,以水准控制点为基准,测算出各监测点标高。同 一测点相邻两次标高差即为本次该测点沉降量,第一次沉降量累加至本次沉降量 即为该测点累计沉降量。计算公式如下:

?hi ? hi ? hi ?1 ?h ? (?h1 ? ?h2 ? ? ? ?hi )
式中: ?hi 为本次沉降量; hi 为本次标高; hi ?1 为上次标高; ?h 本次累计沉降量。

六、总体测试安排
朗镇 1、2、3、4 号雅鲁藏布江特大桥水中基坑测点数量如表 6-1、6-2、6-3、 6-4 所示,桩体测斜如图 6-1 所示,倾斜仪如图 6-2 所示。
表 6-1 朗镇 3 号桥单个墩监测项目测点数量 序号 1 监测项目 桩顶水平位移、竖向 位移 桩体位移(测斜) 测试仪器 全站仪 收敛计 测斜系统 轴力计 频率读数仪 精密水准仪 或全站仪 单位 点 测点数量 10 备注 基坑长边 4 个, 短边 1 个。 一个基坑 4 个测 斜孔,每个孔深 25m。 中间每个支撑埋 设一个 在基坑坡顶进行 监测

2



25*4

3 4

支撑轴力 地表沉降监测

个 点

6 10

表 6-2 朗镇 4 号桥单个墩监测项目测点数量 序号 1 监测项目 桩顶水平位移、竖向 位移 桩体位移(测斜) 测试仪器 全站仪 收敛计 测斜系统 轴力计 频率读数仪 精密水准仪 或全站仪 单位 点 测点数量 10 备注 基坑长边 4 个, 短边 1 个。 一个基坑 4 个测 斜孔,每个孔深 25m。 中间每个支撑埋 设一个 在基坑坡顶进行 监测

2



16*4

3 4

支撑轴力 地表沉降监测

个 点

4 10

19

表 6-3 朗镇 1 号桥单个墩监测项目测点数量 序号 1 监测项目 桩顶水平位移、竖向 位移 测试仪器 全站仪 收敛计 倾斜仪 频率读数仪 轴力计 频率读数仪 精密水准仪 或全站仪 单位 点 测点数量 10 备注 基坑长边 4 个,短边 1 个。 桩已施工完成, 倾斜仪在 迎水面方向安装在桩的 临空面, 安装在基坑的深 度 1/3、2/3 处 中间每个支撑埋设一个 在基坑坡顶进行监测

2

桩体位移(测斜)



4

3 4

支撑轴力 地表沉降监测

个 点

6 10

表 6-4 朗镇 2 号桥单个墩监测项目测点数量 序号 1 监测项目 桩顶水平位移、竖向 位移 测试仪器 全站仪 收敛计 倾斜仪 频率读数仪 轴力计 频率读数仪 精密水准仪 或全站仪 单位 点 测点数量 10 备注 基坑长边 4 个, 短边 1 个。 桩已施工完成,倾斜仪在 迎水面方向安装在桩的 临空面,安装在基坑的深 度 1/3、2/3 处 中间每个支撑埋设一个 在基坑坡顶进行监测

2

桩体位移(测斜)



4

3 4

支撑轴力 地表沉降监测

个 点

4 10

图 6-1 围护桩测斜孔位布置示意图
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图 6-2 倾斜仪实物图

七、监测技术成果
7.1 监测数据处理与分析
7.1.1 控制基准和预警值 监测预警是监测工作的目的之一,是预防工程事故发生、确保工程结构及周边环 境安全的重要措施。监测控制基准和预警值是监测工作实施的前提,是监测期间工程 结构及周边环境处于正常、异常和危险三种状态进行判断的重要依据,因此确定监测 控制基准和预警值是必要的。 监测控制基准和预警值一般采用监测变量累计值和变化 速率两项指标共同控制。 监测控制基准和预警值应由工程设计方根据工程的设计计算结果、 周边环境中被 保护对象的控制要求等确定,监测工作实施过程中,一般根据设计文件和规范要求, 确定适合本工程的监测控制基准和预警值要求如下: (1)满足设计文件要求,不能超过设计容许值; (2)满足监测对象的安全要求,达到保护的目的; (3)满足规范、规程要求; (4)满足被保护对象的主管部门提出的要求。 本工程采用的监测控制基准和预警值如下表:
表 7.1 本工程采用的监测控制基准及预(报)警值指标
序号 1 2 3 7 监测项目 桩顶水平位移 桩体位移(测斜) 地表沉降 支撑轴力 判定内容 累计值和速率值 累计值和速率值 累计值和速率值 轴力值 21 控制基准 最大水平位移≤0.2%H,或≤30mm,两者取最小值 累计值:30mm;单日变形量:5mm/d 地面最大沉降量≤0.15%H

7.1.2 管理等级及对策 根据现场量测的分析成果, 按照监控控制标准和预警值指标制定对应的监测管理 等级和对策,如下表:
表 7.2 本工程监测管理等级及对策
序号 1 警情等级 黄色预警 状态描述 实测累计值或变化速率达到控制指标的 2/3 实测累计值或者变化速率达到控制值并 伴有“危险情况”(见下注)出现 实测累计值和变化速率均达到控制值并 伴有“危险情况”(见下注)出现 指未经过前三个预警中任意一次预警而 4 紧急报警 伴有 “突发安全隐患” 或者在没有监控点 的部位出现“突发安全隐患” (见下注) 备注: 危险情况为: 1、监测数据达到报警值的累计值; 2、基坑支护结构支护或锚杆体系出现较大的变形、压曲、断裂、松弛或拔出迹象; 3、根据当地工程师经验判断,出现其它必须进行危险报警的情况。 突发安全隐患: 1、监测数据突然红色达到预警值,并有继续发展下去的趋势; 2、基坑支护结构或者周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏 等现象; 3、根据当地工程师经验判断,出现其它必须进行突发安全隐患报警的情况。 即刻 报送时限 2 小时内 报送方式 短信 电话+ 短信 电话+ 短信 电话+ 短信 备注

2

橙色报警

1 小时内

3

红色报警

即刻

7.1.3 信息反馈与工程对策 施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析: (1)实时分析:每天根据监测数据及时进行分析,发现工程结构、周边环境被 监测对象等变形、受力异常应分析原因并提交《监测险情报告》或《工作联系单》 ; 第一时间告知各参建单位相关监测信息,为施工决策和方案优化提供科学依据; (2)阶段分析:按阶段总结监控量测数据的变化规律,对隧道支护结构状态进 行评价,提交阶段分析报告,指导后续施工。 根据监测数据分析成果及时进行监控量测信息反馈,对工程结构、周边环境被监 测对象的安全状态进行合理、科学评价,并提出响应的工程对策与建议。 安全状态评价流程和监测信息反馈程序如下图:

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监测单位进场

不 合 格

编制监测实施方案

甲方审批 合格 安质部监督 监测点布设、数据采取分析

结构、 周边环境安全 正常施工

监测成果提交

结构、 周边环境不安全 险情预(报)警

红色报警

橙色报警 加强支护

黄色预警 引起注意

原 始 记 录

监 测 报 表

监 测 周 报

监 测 月 报

联 系 单

险 情 报 告

暂停施工, 组织召开讨论会, 确 定工程措施和该监测点下一次 预警指标

图 7.3 监控量测信息反馈流程图

7.2 常规报告
现场量测数据应实时分析,及时提交监测技术成果报告:主要有工程险情预警报 告、日报表、周报表、月报及总结报告。各技术报告的主要内容如下: 7.2.1 监测日报 (1)本日现场施工概况及现场巡视记录汇总; (2)本日各监测项目的量测数据分析成果:监测变量的增量、变化速率、累计 值等,并与监测预警指标比对,确定是否有超过监测预警指标的监测点; (3)对本日各监测项目应有正常、异常或危险的判断性结论及施工建议。 7.2.2 监测周报 (1)本周现场施工概况、本周现场巡视记录汇总; (2)本周各监测项目的量测数据分析成果:监测变量的增量、变化速率、累计 值等,并与监测预警指标比对,确定是否有超过监测预警指标的监测点; (3)对本周各监测项目应有正常、异常或危险的判断性结论及施工建议;
23

(4)根据本周监测成果和现场施工实际情况,作出相应的预测分析。 7.2.4 总结报告 (1)工程概况、监测目的、监测依据; (2)监测项目及监测点布置图; (3)监测设备、监测方法; (4)监测频率、监测控制基准、预警值及管理等级; (5)监测信息反馈和工程对策; (6)监测项目的全过程的变化分析及整体评述; (7)监测工作结论与建议。

八、组织机构、人员及设备配置
8.1 组织机构
为保证本项目的高效、高质运行,向甲方提供优质、高效的监测技术服务,本公 司将按照下述原则和条件来组建项目部。组建原则如下: (1)工作整体效率原则:项目部是对整个项目的监测工作过程进行决策、计划、 组织、指挥、协调、监督、控制和评价等一系列环节服务,组建一个合适的项目部能 够优质高效的完胜本项目的整体任务; (2)用户至上原则:根据业主对项目的进度、质量、工作方式、内容等方面的 要求,经与业主进行充分的沟通,了解业主的核心要求,来考虑项目的组织形式; (3)权职一致原则:在本项目组织设置中,各监测组的职责与权力必须一致, 这样才能保证责任的落实和目标的实现; (4)协作与分工统一的原则:各小组之间既要有明确的分工,又要有统一协作 的精神;

8.2 人员安排
为确保监测工作有效开展和顺利进行,项目部拟投入如下骨干人员参与项目管 理(见下表) 。考虑到工程进度,项目部工作人员分批次逐步进场,且以满足工作需 要为原则。

24

表 7.2-1 监测人员组成表 序号 1 2 3 4 5 6 姓名
张 洋

本项目中职务
项目负责人 技术负责人 监测工程师 监测工程师 监测员

从事相关工作时间(年)
10 28 17 6 6

王志杰 申玉生 罗 健

徐坤 季小峰

8.3 仪器设备
表 8.3-1 本项目拟投入的仪器设备一览表 表 5.2 拟投入的仪器设备一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 设备名称 全站仪 精密水准仪 频率仪 测斜仪 数码相机 便携式电脑 打印机 规格型号 徕卡 TCA1201 DSZ2+FS1 GPC-2 YT-160A 佳能 联想 惠普 单位 台 台 台 台 台 台 台 数量 1 1 1 1 1 2 1

九、 质量保证体系及措施
9.1 质量方针
行为公正诚实、方法科学客观、数据准确可靠、服务规范热情。 行为公正诚实——为保护客户(委托人)的技术所有权,站在公正立场上,独立诚实 地开展检验工作; 方法科学客观——严格执行现行有效的,为客户(委托人)认可的方法标准; 数据准确可靠——严格控制检验过程,准确可靠地满足检验要求;

9.2 质量目标
(1)依据《实验室资质认定评审准则》要求建立并不断完善管理体系,始终保持 管理体系运行的有效性。本公司致力于不断提高为客户(委托人)检测服务质量,使本公 司逐步成为本专业领域中让客户(委托人)感到安全、 放心、 满意和权威的检测服务机构;
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(2)维护检测工作的科学性、公正性,确保量值的统一和数据的准确。检测报告 不得有数据或结论性差错,其他差错率低于 1%; (3)坚定不移的执行“以客户为中心”的服务宗旨,不折不扣地贯彻执行“科学公 正、准确可靠、优质高效、方便客户”的服务方针,使客户的满意率达 98%以上; (4)加强全员培训,提高全员素质,使全体员工牢固树立统一的目标和价值观, 并以规范的行为、过硬的技术、优质的服务赢得全社会赞誉;

9.3 质量管理体系
项目部成立质量管理领导小组,由项目负责人任组长,由技术负责人、现场负责 人任副组长,组员由各监测小组长组成,对监测质量进行控制。质量管理领导小组对 各个环节进行定期检查与不定期的抽查,召开质量分析会,发现问题及时解决,及时 改正。建立质量奖惩制度,奖优罚劣,对造成事故的责任人处以重罚。 (1)技术方案审核制度 技术方案是质量保证的根本,方案编写应深入细化,明确做什么与怎么做,对于 重点、难点应特别指明。在监测工作开展之前,项目部将组织技术人员和操作骨干人 员,学习规范与特别要求,并总结要点,重点学习,避免原则性错误的发生。所有监 测方案均进行审核制度,即项目部审批后报建设单位批准后方可执行。 (2)技术交底制度 技术方案的贯彻、执行是质量保证的关键,直接影响到工程质量能否合乎要求。 在每个方案实施前需要对工作人员进行技术交底,工作过程中必须执行规范、标准、 技术方案,明白技术要求、工作流程、质量标准、安全措施等。做好技术交底记录, 接底人对于方案的实施负全部的责任。 (3)仪器设备管理制度 a.保证所有的仪器设备投入使用前在检定有效期内,并进行检查、调试,确保仪 器设备处于良好状态; b.仪器设备使用过程中,严格按照操作说明进行操作,做好使用记录,安排专人 做好仪器设备的保养工作。

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质量监控计划(质量监督员)

实施(项目负责人)

审批(技术负责人)

正常 异常判断 系统校正误差 人为原因 判断 方法原因 进行教育、培训 修正监测方法 或作业指导书 仪器检修、检定 出错 仪器原因

告之各方 校正报告 发送报告 重新监测 发送报告 追回报告

报告并存档

图 9.1 质量保证体系框图

9.4 质量措施
(1)建立监测专业组;建立专业监测小组,以监测组长为直接领导,由具备丰富 施工经验、监测经验的工程技术人员组成。除及时收集、整理各项监测资料外,尚需 对这些资料进行计算分析对比。 (2)制定详细的监测计划:根据施工监测的具体要求制定监测计划,并报监理工 程师和业主。这份报告的内容包括施测方法和计算方法,操作规程,观测仪器设备的 配置和测量专业人员的设置等。 (3)采购元器件及有关监测元件和仪器的标定:根据监测计划,在施工前,备齐
27

所有的监测元件和仪器。并根据规范进行有关标定工作。 (4)处理好施工和监测的关系:妥善协调好施工和监测的关系,将观测设备的埋 设计划列入工程施工进度控制计划中。及时提供工作面,创造条件保证监测埋设工作 的正常进行。 在施工过程中教育全体施工人员采取切实有效措施, 防止一切观测设备、 观测测点和电缆受到机械和认为的破坏,如有破坏,按监理工程师的要求及时采取补 救措施,并详细作出记录备查。 (5)三角网点和测点的保护:保护和保存好合同范围内全部三角网点、水准网点 和自己布设的网点,使之容易进入和通视,防止移动和破坏。 (6)监测数据的采集整理 ①监测资料主要包括监测方案、监测数据、监测日志、监测报表、监测报告、监 测工作联系单、监测会议记要。 ②采用专用的表格记录数据,保存原始资料,并按要求进行签字、计算、复核。 ③根据不同原理的仪器和不同的采集方法,采取相应的检查和鉴定手段,包括严 格遵守操作规程、定期检查维护监测系统,加强上岗人员的培训工作等内容。 ④误差产生的原因及检验方法:误差产生主要有系统误差、过失误差、偶然误差 等,对量测产生的各种误差采用对比检验、统计检验等方法进行检验。 (7)监测结果的分析、处理:对监测数据及时进行处理和反馈,预测围岩及结构 和支护状态的稳定性,提出施工参数的调整意见,确保工程的顺利施工。监测工作应 分阶段、分工序对量测结果进行总结和分析。 ①数据处理:将原始的数据通过科学、合理的方法,用频率分布的形式把数据分 布情况显示出来,进行数据的数值特征计算,舍掉离群数据。 ②曲线拟合:根据各监测项选用对应的反映数据变化规律和趋势的函数表达式, 进行曲线拟合,对现场量测数据及时绘制对应的位移――时间曲线或图表,当位 移――时间曲线趋于平缓时,进行数据处理或回归分析,以推算最终位移和掌握位移 变化规律。 ③通过数据分析,掌握围岩、结构受力的变化规律,确认和修正有关设计参数。

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