赵琦做海八路隧道监控方案新修改版本.docx
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赵琦做海八路隧道监控方案新修改版本
佛山市南海区海八路隧道工程
施工监测方案
(送审稿)
西安公路研究院
二○一○年八月
监测方案目录
第一章工程概况
海八路隧道工程位于佛山市南海区桂城镇北边的海八路上,起点于灯湖东路(K0+620),终点于海八路与一环交叉处(K2+700),路线总长2080m,红线宽90m。
其中主线隧道长1.5km(K0+800~K2+300),连续下穿锦园路北延线、桂澜路、宝翠北路、华翠北路后与佛山一环跨线桥引道相接。
本工程地下车库两层,其中南区车库约23316㎡,北区车库约23753㎡,联络通道约1519㎡,合共48588㎡(含下沉广场)。
图1.1工程地理位置图
本工程地道结构形式可分为二种:
敞开段坞式钢筋混凝土结构(K0+800~K0+970,K2+
125~K2+300)、暗埋段箱式钢筋混凝土(K0+970~K2+125)。
地道敞开段抗浮采用钻孔灌注抗拔桩,桩底标高约在-25m。
地道围护结构采用600mm和800mm厚的地下连续墙+内支撑,地道最大开深度约12m,围护结构入土深度按1:
1考虑。
本工程开挖深度大于5米属于深基坑的地段包括K0+900~K2+150,长约1250米,其中开挖最深处位于K1+060,达9.8米左右。
本隧道分别在南侧(K1+045)及北侧(K1+800)设置泵房,
根据基坑开挖深度,环境类别,支护功能等,确定本工程按照一级基坑来监测。
第二章建设场地岩土工程条件及基坑周边环境状况
第一节区域岩土工程条件
1.2.1岩土层结构
本场地区岩土层按成因可划分为:
1、人工填筑土层(Qme);2、第四系海陆交互相冲积层(Qmc);3、第四系残积层(Qel);4、白垩系(K)风化基岩4个成因层。
各岩土层分布及特征分述如下:
1、素填土层(Qme,层号⑴):
全区均有分布,厚度1.2~7.1m,厚度变化大,平均2.94m。
顶部15~20cm为石粉或碎石路基垫层及30~40cm沥青+混凝土路面。
2、第四系海陆交互相冲淤积层(Qmc):
为场地区主要地基土层,场地内广泛分布,其厚度5.6~23.8m。
土性较单一,按土性物质组分及沉积层序可分为6个单元层:
⑵淤泥质土层;⑶粉细砂层;⑷淤泥质土层;⑸粉细砂层;⑹淤泥、淤泥质土层;⑺中砂层。
3、残积土层(Qel,层号⑼):
层厚1.0~7.5m,平均厚度4.02m,层顶埋深9.5~24.6m,层顶标高-6.87~-22.09m。
1.2.2地下水不良作用
本工程为隧道工程,基坑开挖降低地下水水位时会产生某些不良作用:
⒈由于第⑶、⑸层粉细砂颗粒细小均匀,粒径多在0.074~0.25mm之间,呈松散~稍密状,当人工降低地下水位及工程活动时会出现流沙现象。
⒉本场东、西部地段,地下水较为丰富,涌水量较大大,大量抽取地下水会带走粉砂层的细小颗粒,会造成地面开裂下陷现象,可能危及周围建筑物,尤其是采用天然浅基础的建筑物,故隧道基坑开挖时,应采用地下连续墙围闭措施,地下连续墙要进入强风化基岩,然后实施井点降水与明沟降水相结合,疏干基坑地下水,保证基坑开挖顺利进行。
1.2.3地基岩土分析与评价
(1)场地上覆土层为填筑土和第四系海陆交互相冲积层,总厚度7.0~25.5m,土性
较简单,按土性物质组分及沉积层序可分为6个单元层,各单元层层位和层次不稳定,厚度变化较大,普遍分布的⑴填筑土、⑵淤泥质土、⑸粉细砂层;局部分布的⑵粉细砂、⑷、⑹淤泥、淤泥质土、⑺中粗砂层。
⑵、⑷淤泥质土层,分布在场地浅部,该类土强度低,工程力学性能差,为场地内不良软弱地基层。
⑺中粗砂层局部分布,呈中密状,力学性质较好。
(2)残积土层分布较为普遍,呈硬塑状或中密状,力学性质较好。
(3)基岩:
场地下伏基岩为白垩系泥岩、砂岩。
上部强风化岩,岩石风化强烈,岩质松软,属极软岩,力学性质较好,可作摩擦桩桩基持力层;下部中、微风化岩,岩质较硬~硬,属极软~较软岩,力学性质好,承载力大,是理想嵌岩桩基持力层。
(4)场地东、西部存在较厚的第四系松散砂土层,地下水以孔隙水为主,含水量较为丰富。
据水质分析,场地地下水位于Ⅱ类环境中,地下水、土对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,但对钢结构有弱腐蚀性。
综上所述,场地工程地质条件为中等复杂类型。
第二节周边环境状况
拟建佛山市南海区海八路隧道工程基坑南侧有高压变电站(图1.2)保利花园(图1.3)(高层建筑,有地下停车场),桂澜路(图1.4),金融城建筑,其中施工第一标段基坑边距保利花园20~30米左右,距离金融城(在建高层建筑)将近70米左右。
此外,在K1+840~K2+150段广佛地铁施工对本工程有相当大的影响。
(图1.6)
隧道基坑北侧有海八路临时便道(图1.7)。
综上所述,本工程周边环境较为复杂,临近建筑物大部分为高层建筑(带地下室),地铁施工,附近管线密布,有电信光缆,高压电缆,雨污水管道,煤气管道等。
第三章监测的必要性、依据与目标
第一节监测的必要性
3.1.1监测的目的
本工程监测的目的:
1)稳定性控制
及时预报海八路隧道工程基坑开挖及南北侧车库开挖过程中可能出现的危险状态,并提交有关部门及时处理,以杜绝重大工程事故和工程灾难的发生。
2)优化施工工序
将监测数据与预测值相比较以判断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的施工参数,做到信息化施工。
3)评价处理效果,为交工、竣工验收提供依据。
第三方可靠的监测资料可以用于基坑围护效果评价和竣工验收之用。
4)技术服务
工程建设中,总是不可避免地遇到一些预料不到的问题,详细、可靠的施工监测资料可以为工程中遇到的与围护结构有关的技术问题提供咨询意见和技术服务。
5)围护结构作用机理研究
施工监测可以作为科研项目的载体,提高对基坑岩土方面的理论认识。
3.1.2本工程危险源分析
本工程主要危险来源见下表。
表3.1自身风险源
序号
风险工程名称
风险工程位置
风险工程基本状况
风险源等级
1
海八路隧道主线主体明挖基坑
I标:
K0+620~K1+435
II标:
K1+435~K2+150
隧道主体开挖采用明挖法,其中开挖深度超过5米的长约1250米,隧道敞开段长度约1182米,开挖深度在9米左右。
一级
2
南北两侧地下车库基坑明开挖
II标:
K1+482~K1+747
地下车库两层,其中南区车库约23316㎡,北区车库约23753㎡,联络通道约1519㎡,合共48588㎡(含下沉广场)。
一级
表3.2环境风险源
序号
风险工程名称
风险工程位置
风险工程基本状况
风险源等级
1
广佛地铁
II标:
K1+840~K2+150
广佛地铁开挖影响范围侵入本工程内。
一级
2
保利花园
I标:
K0+620~K1+435右侧
保利花园均为高层建筑且带下地下室,距离隧道25米左右,本工程开挖对其带来较大危险。
一级
3
地下10KV高压电缆
位于基坑右侧8~10米
现状海八路人行道下方。
二级
4
通信光缆
位于基坑右侧8~10米
现状海八路人行道下方。
二级
5
雨水管
位于基坑右侧8~10米
现状海八路人行道下方。
二级
6
高压室,变压器室
K0+800右侧K1+760右侧
位于现状海八路人行道上方
二级
3.1.3本工程监测必要性
由上节可知,本工程建设时危险源较多,其中一级危险源有4处,分别是隧道主线及车库开挖带来的危险,广佛地铁施工的影响,基坑开挖对保利花园的影响;二级危险源4处,分别是基坑开挖时对于附近变电器室,高压室,地下电缆,通信光缆的影响。
为了杜绝重大工程事故和工程灾难的发生,提前预防可能出现的危险状态,达到既定监测目标,本工程施工监测是非常必要的。
第二节 编制依据及原则
3.2.1编制依据
本监测方案编制时主要参考以下规范(规程)、标准和文件:
1)《佛山市南海区海八路隧道工程I标施工图设计》;
2)《佛山市南海区海八路隧道工程II标施工图设计》;
3)《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009);
4)《工程测量规范》(GB50026-2007);
5)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
6)《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97);
7)《建筑变形测量规范》(JGJ/T8-97);
8)《广州地区建筑基坑支护技术规程》(GJB02-98);
9)《佛山市公路水运质量管理手册》;
10)其他相关的技术标准与法规。
3.2.2编制原则
施工监测工作是一项系统工程,监测工作的成败与监测方法的选取及测点的布设有关。
我方将依据以下原则实施监测:
1)可靠性原则
①严格遵循设计文件的要求;
②在仔细考察工程实地,认真研究设计文件和有关规定的基础上,充分考虑本项目的特点和场地、设备、人员及气候等实际情况,科学合理地组织监测实施;
③在监测组织机构建立上立足专业化,选配最有经验的管理人员和具有技术专长人员组成强有力的监测组织机构,形成监测组织的核心层,全面负责监测实施、监测质量及人力、物力、财力分配,监测进度以及安全保证等。
直接对业主负责;
④在机构及检测仪器配置方面立足高效的机械化作业及现代化的检测手段,为保证质量、为监测进度提供有力的物资保证;
⑤设立稳定的监测基准点及监测点。
水准基点、工作基点、监测点的埋设须严格按照相应规范进行,以确保监测数据可靠,并保证其不容易被破坏。
基准点必须埋设在施工影响范围以外。
监测点要在开工前及时布设,待测点位稳定后立即进行观测,取三次观测数据的平均值作为初始值,并设置保护套管及盖板进行保护。
2)多层次监测原则
①在监测对象上以位移、沉降和轴力为主,但也考虑其他物理量监测;
②在监测方法上以仪器监测为主,并辅以巡检的方法;
③考虑分别在地表、基坑土体内部及邻近受影响建筑物与设施内布点以形成具有一定测点覆盖率的监测网。
3)重点监测原则
在不同支护方法的不同部位,其稳定性是各不相同的。
一般地说,稳定性差的部位容易失稳塌方,甚至影响相邻建筑物的安全。
因此,我方将在地道暗埋段K0+970~K2+125(约1182米)及泵房区域K1+045南侧(I标)及K1+800北侧(II标)列为关键区进行重点监测。
第三节 监测的目标
本次施工监测的目标,是在海八路隧道工程及南北侧车库施工过程中,采用目前先进、合理的手段来监测围护结构倾斜情况,以及地面、房屋沉降等指标。
主要目标有以下几个:
1)协助业主建立科学的现场观测体系,包括合理的测点位置和合理的水准点系统;
2)根据本工程施工特点,制定具体的观测方案,使本工程施工各阶段均在掌控之中;
3)通过现场观测获取施工各阶段的数据,为施工进度的安排、出现问题的分析提供资料;
4)进行围护结构的稳定性的理论计算,以达到对本工程开挖过程的系统控制,包括:
开挖速率的控制,确定拆除支撑时机的控制等,实现安全、快捷施工的目的,做到信息化施工;
5)根据监测结果及时发现危险的先兆,分析原因,判断工程的安全性,采取必要的工程措施,防止发生工程破坏事故和环境事故,确保基坑施工中的安全和稳定,控制和保证工程质量;
6)通过观测,评价工程的技术状况,验证设计参数和设计理论的正确性,使支撑轴力控制在设计范围内;
7)通过观测检验止水桩的处理效果和施工方案的正确性;
8)协助业主完善从施工到竣工验收整个过程资料的整理工作,通过施工监测为完善围护结构及止水处理施工质量控制方法提供一手资料,为类似工程提供可借鉴的经验,提高整个佛山地区的下穿式隧道施工水平。
9)为业主提供技术指导与咨询服务,解决业主提出的问题。
第四章监测的工作内容、方法及保证措施
第一节监测的工作内容及进度安排
本工程监测项目、测点布置和精度要求(可由业主或设计单位或相关主管部门根据工程需要调整)见下表4.1及表4.2。
表4.1隧道监测项目
序号
监测项目
位置或监测对象
测试元件
监测精度
测点布置
1
围护体(内部)水平位移监测(测斜)
连续墙,钢管桩
测斜管,测斜仪
0.5mm
间距约24m,共设110个观测点
2
围护墙顶垂直位移及水平位移监测
支护结构顶部
电子水准仪,全站仪
0.5mm,1mm
间距约24m,共设110个观测点
3
钢支撑轴力
支撑端部或中部
轴力计或应变计
-1/100(F.s)
轴力较大处布置,共78点
4
砼支撑轴力监测
支撑端部或中部
轴力计或应变计
-1/100(F.s)
轴力较大处布置,共39点
5
基坑外地下水位监测
基坑周边
水位管,水位计
5.0mm
孔间距约50m,共设56点
6
坑外土体深层水平位移监测
基坑周边土体
测斜管,测斜仪
0.5mm
围护边,共11处
7
基坑周围地表沉降监测
靠近基坑边线的一定范围内
电子水准仪
0.5mm
测点间距约25米,共110点
8
周围建筑物沉降监测
基坑周边的建筑物
电子水准仪
0.5mm
根据现场确定
9
格构柱顶位移监测(水平位移和沉降)
格构柱
电子水准仪,全站仪
0.5mm
取立柱总数一半,共99点
10
基坑内外观察
11
裂缝监测
地面及支护结构
千分尺或裂缝计
0.1mm
有裂缝处
表4.2地下车库监测项目表
序号
监测项目
位置或监测对象
测试元件
监测精度
测点布置
1
围护墙体顶面水平位移及沉降监测点
支护结构顶部
电子水准仪,全站仪
0.5mm,1mm0.5mm
间距约20m,共设19个观测点
2
基坑外地下水位监测
基坑周边
水位管,水位计
5.0mm
孔间距约50m,共设11点
3
金融广场地下室外墙沉降测点
基坑周边土体
电子水准仪
0.5mm
间距约15m,共设9个观测点
4
金融广场地下室外墙侧向位移(测斜)
支护结构
测斜管,测斜仪
0.5mm
测点间距约30米,共4点
表4.3监测计划工作量
序号
主要工作内容
计划工作量
1
收集、查阅资料
a.查阅国内外有关基坑监测方面的技术资料和工程实例。
b.查阅隧道施工设计图。
c.深入了解招标文件要求。
d.现场的踏勘,加深了解施工现场环境。
2
仪器准备
a.进一步确认监测所用到的仪器,如有缺少马上购置。
b.确保所用仪器设备标定合格,并进行试测确保仪器设备测量准确。
3
完成监测断面的详细布置方案
a.协助业主建立科学的现场观测体系,设定临时水准点位置体系。
b.确定隧道两侧监测项目的种类及数量。
c.确定车库附近监测项目的种类及数量。
d.提出相关质量保证措施。
e.准备监测记录表格。
4
测点现场布置
a.现场制作临时水准点,进行各种现场监测仪器的初始读数采集和处理。
b.按监测断面布置方案埋设仪器,进行技术交底,充分与施工单位沟通,保护监测点。
c.与施工、监理、设计和业主单位一起进行沉降观测点初始标高的联测工作,为沉降观测、沉降量计量等提供依据,验收观测点。
5
现场监测
a.按业主要求监测频率、监测项目采集现场数据;根据施工情况,经过业主同意后,调整监测频率,最大限度发挥现场监测的作用。
b.进行现场踏勘,及时上报异常情况。
c.协助业主进行现场基坑开挖处理质量检查。
d.根据需要进行地质补勘,并完成相关试验和理论分析工作。
6
监测资料分析
a.进行基坑稳定性的理论计算。
b.通过现场实测与理论分析,掌握基坑开挖深度与支护变形之间的规律。
c.通过对现场观测数据、工程地质条件和理论计算结果的分析,为施工期间支撑拆除,浇筑底板的时机提供依据,把握工程的施工工期。
d.协助业主完善资料的整理工作,为基坑开挖经验的总结提供具体的资料和依据。
7
编写监测报告
a.按期编写周监测报告。
b.编写阶段性稳定性报告、前期工作报告。
c.对于业主要求的与施工有关的技术咨询,按业主要求的时间提交书面报告。
d.全部工作结束后,提交总结报告,并提出后一阶段营运期的注意事项。
按业主要求的时间提交。
e.根据本工程的特点,可以开展一些相关的技术研究,并以合作形式撰写2~3篇论文发表(一类刊物)。
f.汇总文件及图纸。
表4.4监测进度计划安排表
序号
主要工作内容
计划工作日期
工期(天)
备注
1
收集、查阅资料
2010.7~2010.8
30
——
2
仪器准备
2010.7~2010.8
30
——
3
完成监测项目的详细布置方案
2010.7~2010.8
30
——
4
监测项目现场布置
2010.7~2010.8
—
按工程进度埋设
5
现场监测
2010.8~工程结束
—
工程进度监测,直至工程结束
6
监测资料分析
2010.8~工程结束
—
按工程进度同步进行
7
编写监测报告
2010.8~工程结束
—
按业主要求,分阶段提交
第二节监测方法
4.2.1基准点的布设
本工程水准基准点与平面坐标基准点共设15个,基准点设置见表4.5。
表4.5基准点设置一览表
序号
坐标
序号
坐标
X(m)
Y(m)
X(m)
Y(m)
1
X=552656.349
Y=412107.756
9
X=552757.453
Y=413238.989
2
X=552656.349
Y=412307.756
10
X=552776.842
Y=413039.931
3
X=552648.091
Y=412507.585
11
X=552776.842
Y=412839.931
4
X=552620.159
Y=412705.625
12
X=552776.842
Y=412639.931
5
X=552537.117
Y=412887.571
13
X=552776.842
Y=412439.931
6
X=552562.504
Y=413085.953
14
X=552769.296
Y=412240.074
7
X=552615.263
Y=413278.869
15
X=552743.389
Y=412041.759
8
X=552736.551
Y=413437.894
4.2.2监测点的布置
监测点的布置原则:
各类监测内容的测点布置根据设计文件的要求结合实地情况进行布设,具体详见监测平面图JK-03。
水准基点、工作基点、监测点的埋设须严格按照相应规范进行,以确保监测数据可靠,并保证其不容易被破坏。
基准点必须埋设在施工影响范围以外。
监测点要在开工前及时布设,待测点位稳定后立即进行观测,取三次观测数据的平均值作为初始值,并设置保护套管及盖板进行保护,在测点图中有所示。
建筑物沉降监测点一般布设在3层以上(含3层)的永久建筑物上,但对于3层以下的重要建筑物(如具文物性质的建筑物)也应布设沉降监测点。
沉降测点要布设在建(构)筑物主体结构的角点、中点和承重墙上。
对于设置在建筑物上的工作基点应采用直径20mm的L形钢筋,测头垂直向上,并应牢固地设置在所选择建筑物的无裂损混凝上结构上。
地下管线的测点布设主要针对变形区内的燃气、大直径上水等管线,特别是横穿隧道的管线。
布设时尽可能利用检查井来进行布设,可以直接布设在检查井的管上,对于无法利用检查井的,有条件的地区在管线位置上方钻孔,孔深50~80cm,然后将预埋件放入,用水泥沙浆固定,并采取相应保护措施,布设在煤气、上水及其他重要管线井(如压力管井)的接头处和其它重要部位。
对于无法进行钻孔的管线,除利用检查井外,可采用间接测试法进行测定,直接布设在管线的上方,类似于地表测点。
根据以上原则,监测点具体布置情况如下:
1、围护体变形(测斜)监测
监测作用:
监测围护体随基坑开挖深度的增加,水平位移的变化速率及最大位移值,及时预警,确保基坑稳定及其周围环境的安全。
监测点布置:
监测点宜布置在围护墙中间部位,布置间距宜为20~25m,每侧边监测点至少一个。
监测点布置深度宜与围护墙(桩)入土深度相同,重点布置在地道遮光段、暗埋段及泵房区域。
2、围护墙顶部垂直和水平位移监测
监测作用:
基坑开挖期间,为及时监测整个围护体顶部的变形情况,监测其垂直及水平位移,并根据测量结果可以掌握围护压顶、圈梁的垂直及水平位移变化量。
监测点布置:
围护墙(边坡)顶部垂直水平位移监测点应为共用点,并布置在冠梁(压顶)上,监测点间距不宜大于20m,关键部位宜适当加密,且每侧边监测点不少于3个;宜布置在两根支撑的中间部位;宜布置在围护墙侧向变形(测斜)监测点处。
3、支撑轴力
目的:
为掌握支撑轴力随施工工况变化的情况,确保围护系统在围护体后水土压力传来的水平荷载作用下的安全稳定。
监测点布置:
(1)监测点宜布置在支撑内力较大的支撑上,每道支撑内力监测点不应少于3个,并且每道支撑内力监测点位置宜在竖向上保持一致;
(2)对于钢筋混凝土支撑,每个截面内传感器埋设不宜少于4个,对钢管支撑,每个截面内传感器埋设不应少于2个。
(3)现在大多使用轴力计,钢筋混凝土支撑和H型钢支撑内力监测点宜布置在支撑长度的1/3部位。
(4)钢管支撑采用反力计测试时,监测点应布置在支撑端头;
(5)采用表面应变计测试时,宜布置在支撑长度的1/3部位。
4、坑外地下水水位监测
监测目的:
基坑开挖期间或开挖后围护结构的止水状态进行监测,依此推断围护体有无渗漏、流砂等岩土工程病害,确保基坑及周边环境的安全。
监测点布置:
潜水水位监测点宜布置在邻近搅拌桩施工搭接处、转角处、相邻建(构)筑物处、地下管线相对密集处等,并宜布置在止水帷幕外侧约2m处;监测点间距约20~50m,水文地质条件复杂处应适当加密;观测管埋置深度宜为6~8m;对需要降低微承压水或承压水水位的基坑工程,监测点宜布置在相邻降压井近中间部位,间距宜为30~60m,每侧边监测点至少1个,观测孔埋设深度应保证能反映承压水位的变化。
本工程选用Ф108钻机成孔,用Ф50PVC管,加工过滤眼并包扎过滤网进行埋设。
5、坑外土体深层水平位移监测
监测作用:
监测由于基坑开挖对周围环境的影响程度,了解深层土体水平位移的变化情况。
监测点布置:
监测点宜布置在邻近需要重点监护的地下设施或建(构)筑物周围土体中;监测点宜布置在围护墙顶部水平位移监测点旁,每边至少布置1个;土体侧向变形监测(测斜)孔埋设深度宜大于围护墙(桩)埋深的5~10m。
6、土体(包括建构筑物)沉降
监测作用:
监测基坑开挖对周边环境的影响程度。
监测点布置:
为了监测基坑施工对周围环境的影响范围,应在围护体周边地面布置沉降监测点,监测点主要布置在保利花园,花果山酒楼,广佛地铁,现状海八路临时便道附近。
在砼地面上可直接钻孔埋设Ф16mm圆头铁钉,在一般地面上宜埋设Ф16螺纹钢筋,长300~500mm,地表用混凝土加固。
7、周围建筑物的变形监测
考虑到基坑周边环境条件,对本工程周边主要建筑物进行变形观测,包括房屋裂缝调查、房屋沉降与倾斜观测,观测内容与方法如下:
(1)房屋裂缝调查:
在基坑开挖之前,同业主及相关单位一起对沿线建筑物(基坑中线
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