城市地铁监控测量施工浅谈

-1-城市地铁监控测量施工浅谈摘要：地铁工程监控测量是确定施工技术方案、加快施工进度的必要工序。城市地铁周围一般都在建筑物、构筑物较密集的地区修建，精度要求较高。这样，工程的监控测量显得尤为重要，因此，新的测量仪器及新的测量方法均在地铁施工中的应用非常重要。现就武汉地铁二号线一期工程汉口站地铁工程监控测量的主要技术方法，作一些介绍和论述。关键词：地铁监控测量浅谈1.工程概况汉口火车站站为标准地下两层车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。有效站台中心里程为CK4+632.612，左线起讫里程为CK4+493.787～CK4+754.312，长为260.45m;右线CK4+491.921～CK4+754.312，长为262.21m，标准段宽20.3m，站台为13.5米双柱岛式站台，主体建筑面积为18030㎡，出入口通道、风道（风亭）建筑面积为540㎡，车站总建筑面积21220㎡。本方案涉及的基坑工程由二号线汉口火车站站基坑和七号线换乘节点基坑组成。车站基坑深约14.5-15.7m（不含七号线站台层），车站顶板覆土0.8m，车站总高约13.1m，属浅埋地铁车站。明挖土方68979m3。疏散通道明挖土方19584m3，Ⅰ、Ⅱ号出入口通道明挖土方7780m3，1、2号风道明挖土方3760m3。车站主体基坑标准段开挖深度约为14.5m，盾构井段基坑开挖深度约为15.55m。2.监测方案汉口火车站明挖基坑周边的建筑物，主要有距基坑为16米的武汉市邮政局及车站所处既有人防结构，在基坑开挖前对邻近的人防结构工程进行加固处理，在基坑开挖时，通过布设在以上建筑物内的沉降、倾斜监测点，监测建筑物的变形值，变形值不能超过响应范围内的允许值。信息化施工是保证基坑安全和周围环境影响进行报警的重要手段。根据设计要求对基坑工程作出详细的监测方案。施工前在待建建筑物及重大管线间打设回灌井及跟踪注浆孔，当监测数据异常时，及时采取地下水回灌或补偿注浆措施，保证建筑物以确保建筑物和施工作业人员、周围居民的安全。2.1项目上场一支具有丰富施工经验、监测经验，有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成的监控量测施工队伍，专门进行地铁施工的测量放线、现场监控量测，随时为施工提供准确的监控量测数据，并对每个数据进行精确分析，为地铁施工提供决策依据。2.2监测人员对收集、整理观测所获得的检测资料及时的进行计算、分析、对比：2.2.1预测基坑及结构的稳定性和安全性，提出工序施工的调整意见及应该采取的安全措施，确保整个工程安全、可靠的进行；2.2.2优化设计，使围护结构达到优质、经济合理、施工快捷的目的；2.2.3基坑开挖进行监控，防止出现坍塌等安全事故；-2-2.2.4对初期支护进行监控，及时提供信息，确保主体结构及时跟进。2.3对需要布设观测点的监测作业，提出监测方案，经过业主和工程师同意后，及时的布设观测点，以便施工作业。2.4监测设备安装调试按照业主规定的方法进行，记录下在工作状态下的初始数据，按照项目总工程师的要求进行定期的观测，并将数据等报送项目总工程师和设计院。3.监测内容根据施工方法不同，监测施工内容和项目也不大一样，但其目的是一致的，即利用科学的施工监测方法和手段，在科学计算和数据的指导下，确保地铁施工安全和临近建筑物的安全。考虑到本基坑工程周围环境的性质和安全等级，确定基坑检测主要有以下几个方面的内容：3.1维护结构的监测（1）围护结构水平位移；（2）围护结构测斜；（3）围护结构沉降；（4）围护结构应力；（5）支撑轴力监测。3.2周围环境的监测（1）基坑周围建筑物的沉降及倾斜观测；（2）相邻地表、地下管线的沉降监测及位移监测；（3）围护结构侧向土压力观测；（4）地下水位动态观测；（5）基坑边坡土体分层沉降；（6）基坑底部回弹观测；（7）孔隙水压力监测；（8）裂缝观测。4.现场监控量测项目及量测频率、监测方法4.1汉口火车站站监控量测项目表序号监测项目数量单位型号1围护结构水平位移；65个φ18mm钢筋观测点2围护结构测斜；240mPVC测斜管3围护结构沉降；65个φ18mm钢筋观测点4围护结构应力；144支LKX型钢筋计（量程0~200Mpa）5支撑轴力监测。48支钢筋计、应变计6基坑周围建筑物的沉降及倾斜观测；沉降28倾斜7个φ18mm钢筋观测点2mm金属片7相邻地表、地下管线的沉降监测及位移监测；地表48个φ18mm钢筋观测点-3-管线10抱箍式管线观测点8围护结构侧向土压力观测；72个TYJ20型（量程0~0.4Mpa）9地下水位动态观测；192mф50PVC水位管10基坑边坡土体分层沉降；480mPVC测斜管11基坑底部回弹观测；18条回弹观测杆件12孔隙水压力监测18个KXR型弦式孔隙水压力计。12裂缝观测。20组2mm金属片13基准点7个ф18钢筋14工作基点4个ф18钢筋4.2监测项目频率项目预计次数监测频率（次/天）围护结构裂缝及渗漏水观察180视具体情况基坑周围地表沉降70基坑开挖深度≤5m1次/2天基坑开挖深度5m~15m1次/1天基坑开挖深度≥15m2次/1天基坑建筑物沉降与倾斜70建筑物裂缝观测70基坑周围地下管线沉降70围护墙顶水平位移及沉降70基坑底部回弹70墙体测斜70地下水位量测501次/1-2天支撑轴力50围护结构内力监测50分层沉降30埋设1周后开始观测，1次/1周墙后侧向土压力30孔隙水压力30基点联测304.3监测方法3.3.1水平位移监测：水平位移监测根据现场情况采用方向观测法和垂距法进行监测，按照二级位移观测精度进行观测，二级测角网各项技术要求如下:测角控制网技术要求等级最弱边边长中误差平均边长测角中误差最弱边边长中误差二级±3.0mm300m±1.5”1:100000水平角观测宜采用方向观测法，当方向数不多于3个时。可不归零；对位移观测点的观测，宜采用2”级全站仪，按照1测回观测。方向观测法的限差应符合下表规定：方向观测法限差-4-Dab仪器类别两次照准目标读数差半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差DJ26”8”13”8”垂距法观测，如下图所示，在基坑边方向上选定固定轴线点AB（A、B坐标已知，AB距离为D），在位移点P处架设仪器，测β值。计算P点到AB线的垂距：E=Sinβ，垂距观测示意图求出P点的位移，该方法可使位移测量误差mE＜±2mm。4.3.2沉降监测：沉降观测所使用的仪器应为DS1级的精密水准仪，配合2米铟钢水准尺进行。沉降观测的等级应为二等，相邻观测点间的高差中误差为±0.5mm,观测点的高程相对于起算点的高程中误差为±1mm，为此，除应严格执行《工程测量规范》中的有关二等水准的技术要求外，对外业观测另作下述要求：水准外业观测要求视线长度前后视距差前后视距差累积基辅分划读数差基辅分划所测高差之差符合水准线路闭合差≤35m≤1m；≤3m；≤0.3mm；≤0.5mm；≤0.5nmm(n为测站数)；另外必须定期进行仪器i角(视准轴与水准轴间夹角应不大于10″)检验，以确保仪器的性能。4.3.3测斜监测:测斜监测采用CX-03型测斜仪，观测精度1mm，测斜管应在测试前5天装设完毕，在3～5天内重复测量不少于3次，判明处于稳定状态后，进行测试工作。观测方法，使测斜仪处于工作状态，将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢放置管底，然后由管底自下而上沿导槽每隔1m读数一次，并按记录键。测读完毕后，将探头旋转1800插入同一导槽内，以上述方法再测一次，测点深度同第一次。观测数据输入计算机，利用测斜仪数据处理软件计算成果。4.3.4建筑物倾斜监测:倾斜观测使用2全站仪进行观测，将建筑物主要边角顶部投影到底部，然后通过观测投影点到边角底部的距离，得出建筑的倾斜量，倾斜量与建筑物高度的比值就是建筑物的倾斜度。建筑物主要边角的倾斜方向和倾斜度略有不同，可以同时标注在倾斜观测成果中，综合考虑建筑物的倾斜状态。4.3.5主筋应力、轴力、孔隙水压力、土压力监测:采用振弦式频率测定仪进行主筋应力、轴力、孔隙水压力、土压力的应力数据观测。仪βBAP基坑-5-器型号为SDP-Z振弦频率测定仪。在监测元件布设完毕以后，立即测试，读取钢筋计的频率读数，记录作为初始数据。初始数据最少测试3次，取稳定读数作为初始值。通过相应的公式计算出测试元件的受力状况，监测精度≤1/100（F.S）。4.3.6水位监测:采用钢尺水位计进行观测。将水位计探头缓慢放入水位管，当探头接触到水位时，启动讯响器，此时，读取测量钢尺与管顶的距离，根据管顶高程即可计算地下水位的高程。监测精度≤5mm。4.3.7基坑边坡分层沉降监测:采用分层沉降仪进行分层沉降观测。在基坑开挖前，至少进行2次观测，以确定监测初始值。测试时将分层沉降仪探头缓慢放入测斜管内，当探头经过沉降磁环时，仪器发出鸣声，此时记录分层沉降仪导线尺上的读数，作为观测值。观测完毕后，记录观测时天气和工况，然后将测斜管的管口密封好，防止泥沙等杂物进入。监测精度≤2mm。4.3.8基坑底部回弹监测:在基坑开挖前，对回弹观测点进行高程观测，仪器使用S05水准仪，观测精度采用三等水准进行观测。基坑开挖后，根据基坑开挖的深度，每开挖2m后，卸下一根杆件，继续观测回弹点的高程，比较前次高程，得出基坑底部沉降变化。4.3.9裂缝监测：在基坑开挖前做好裂缝调查，并做好记录和观测标识。基坑开挖后，除了对已有的裂缝进行观测外，还要重点检查有可能出现裂缝的部位，及时发现新的裂缝，并做好记录和观测标识跟踪观测。裂缝观测采用精密钢尺，在裂缝标示上直接丈量，当裂缝两端的标示距离增大时，裂缝的变化值就可以计算出来。观测精度为1mm。4.3.10基点联测：位移监测基点采用导线测量方法，按一级测量的精度施测，其观测点坐标中误差≤1mm。，沉降监测基点按二级水准要求施测，往返较差或环闭合差≤1.0√n。监控量测主要仪器设备表序号量测项目测试元件和仪器一、测试仪器1建筑物、地表、管线、围护桩沉降、位移量测，基坑底部回弹、建筑物倾斜观测Laica－N3全站仪，铟钢水准尺Nikon—T2精密经纬仪2建筑物裂缝游标卡尺钢卷尺3水位钢尺水位计4主筋应力、轴力、孔隙水压力、土压力SDP-Z振弦频率测定仪5测斜CX-03型测斜仪二、测试元件1钢筋应力、混凝土支撑轴力钢筋应力计2钢管支撑轴力应变计3孔隙水压力振弦式水压力计-6-4分层沉降测斜管、沉降磁环5孔隙水压力孔隙水压力计6土压力钢弦式压力盒5.监测程序工程监控量测是施工组织的一部分，属动态管理范畴，包括了预测、监控和反馈等几个主要阶段，见下页“监测工作流程图”。监测工作流程图6.监测数据分析、预测与险情报告6.1监测工作应分阶段、分工序对量测结果进行总结和分析。6.1.1数据处理：将原始数据通过一定方法，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值计算，舍掉离群数据。6.1.2曲线拟合。根据常规寻找一种能较好反映数据变化规律和趋势的函数表达式，进行曲线拟合，可对下一阶段的监测数据进行预测。6.2险情预报现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统量测结果的综合处理及分析监测结果的综合评价监测结果的形象化、具体化报送设计、监理单位地层支护结构安全稳定性判断经验类比理论分析业主、规范要求地层、支护结构动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议反馈设计施工是否改变设计、施工方法新设计施工方法调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施布点测初值监测设计资料调研-7-各监测项目达到预警值时，首先应复测，以确保监测数据的正确性，其次应与附近其它项目监测及基坑的施工情况对比分析，证实确为达到预警值时，方可预警。监测项目达到预警值时，应加密观测。预警步骤为：1.监测数据经过复测超过预警值时，立刻口头通知监理方。2.针对预警部位，2小时内整理监测报告，提供监理方。3.在6小时内出预警通知，提供监理方、甲方。根据监测方案在施工前布置好监测点并落实监测的保护工作，按规定频率监测，建立信息反馈制度，将监测信息及时反馈给现场施工负责人和相关人员，以指导施工。必须紧跟每步工况进行监测，并迅速有效的