地铁车站施工监测技术

深基坑工程事故主要表现形式
支护系统破坏 基坑大面积滑坡 支护结构严重倾斜
深基坑工程 事故的主要 表现形式
水平位移过大 基坑周围道路、地下管线严重变形、开裂 和坍塌
邻近建筑物开裂
锚杆失效 管涌造成基坑支护结构失稳及建筑物破坏 止水帷幕破裂造成严重渗漏
深基坑工程事故原因分析（从过程来看）
工程勘察：资料不详、不准确、疏漏、失误，结果不完备等。
围护结构后和嵌固 段围护结构前
≦1/100(F.s) 3～4孔，同一孔测点间距2～3m
监测的项目选择
监测项目 基坑侧壁安全等级 支护结构顶水平位移 支护结构深层变形 监测范围内建筑物、地下管线沉降和位移
一级 √ √ √ √ √ √ √ √ √ △ △
二级 √ √ √ √ √ △ △ △ △ ○ ○
图1所示为测斜仪量测的原理图，图中探头下滑动轮作 用点相对于上滑动轮作用点的水平偏差可以通过仪器测 得的倾角Φ 计算得到，计算公式(1)： i Li sin (1) 式中： i 第i量测段的相对水平偏 差增量值； Li 第i量测段的垂直长度， 取为1m； 第i量测段的相对倾角 增量值。 n 图1 测斜仪量测原理图 0 Li sin i (2)
测斜管、测斜仪 1.0mm 测斜管、测斜仪 1.0mm
4
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地下水位
沉降、测斜 支撑立柱沉降观测
基坑周边
水位管、水位计 5.0mm
孔间距15～25m
间距15～20m 不少于立柱总数的20%，且不少 于 3根
需保护的建/构筑物 全站仪、水准仪 1.0mm 支撑立柱顶 水准仪 1.0mm
7
8 9
地下管线沉降和位移 管线接头
抽 象
概 括
监测 = 监督 + 测量 +
监测 =
规则
例 如
人 + 仪器 + 方案规程
基坑侧壁安全等级
安全等级 一级 破坏后果
支护结构破坏或土体 失稳或过大变形对基 坑周边环境和地下结 构施工影响很严重。
基坑和环境条件
1、开挖深度大于14米且在三倍开挖深度 范围内有重要建/构筑物、重要管线和道 路等市政设施或在一倍开挖深度范围内有 非嵌岩桩基础深小于坑深的建筑物。 2、基坑位于地铁、隧道等大型地下设施 安全保护区范围内。
i 1
2）测点布置 桩体测斜监测点布置一般在围护结构监测图中标 示。布置原则：一般布置在围护结构各边跨中， 对于较短的边线也可不布设，而对于较大的边可 根据基坑开挖深度可增至 2~3 个。如图 2 ，以了 解基坑不同侧壁的侧向变形情况。
图2 桩体测斜监测点布置示意图
3）导管埋设 在测管位置所对应护坡桩钢筋笼吊装前，将导管固定在 该钢筋笼上，导管底部与钢筋底部齐平，顶部高出地面40cm。 导管和钢筋笼一起吊装就位，然后浇注混凝土，待混凝土凝 固后导管与护坡桩桩体共同变形。 4）测试方法 在护坡桩帽梁施工完成后，土方开挖前，将测斜探头放 入导管，每1.0m作为一个采样点，采集导管各点的初始数据， 并根据施工进度，对各点的数值进行采集。测量时，将滚轮 卡在导槽上，缓慢下至孔底，测量自孔底开始，自下而上沿 导槽全长每隔1.0m测读一次，每次测量时，应将测头稳定在 某一位置上。测量完毕后，将测头旋转插入同一对导槽，按 以上方法重复测量。两次测量的各测点应在同一位置上，此 时各测点的两个读数应是数值接近、符号相反。如果测量数 据有较大差异，应及时复测。监测从基坑开挖到主体结构施 工到±0.0标高的全过程；监测频率：每天一次。
监测工作的重要性
监测已经成为地铁车站基坑施工中重要环节之一，基坑 工程现场监测的重要性主要体现在：（1）为施筑开展提供 及时的反馈信息；（2）作为设计与施工的重要补充手段； （3）作为施工开挖方案修改的依据；（4）积累经验以提高 基坑工程的设计和施工水平。随着现代工程施工环境的不断 复杂化，地铁车站必须采用信息化施工。 要实现信息化施工，首要的任务就是做好监测工作，它 可为信息化施工提供重要依据。可见，开展复杂环境下地铁 车站深基坑施工现场监测设计与实践研究对指导施工意义重
二级
支护结构破坏或土体 失稳或过大变形对基 坑周边环境影响一般， 除一级和三级以外的基坑工程。 但对地下结构施工影 响严重。 支护结构破坏或土体 失稳或过大变形对基 坑周边环境和地下结 构施工影响不严重。 开挖深度小于6米且在三倍开挖深度范围 内无特殊要求保护的建/构筑物、管线和 道路等市政设施。
三级
关于建筑基坑变形监测的有关规定
1、法律法规 （1）中华人民共和国建筑法 （2）中华人民共和国安全生产法 （3）建设工程安全生产管理条例 （4）建筑安全生产监督管理规定 （5）工程建设重大事故报告和调查程序规定 （6）建筑工程预防坍塌事故若干规定
2、规范标准 (1)岩土工程勘察规范（GB50021-2001） (2)建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） (3)建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99） (4)基坑土钉支护技术规程（CECS96：97） (5)建筑基坑支护工程技术规程（DBJ/T15-20-97） (6)民用建筑物可靠性鉴定标准（GB50292-1999） (7)工程测量规范（GB50026-93） (8)建筑变形测量规范（JGJ/T 8-97） (9)城市测量规范（CJJ8-99） (10)精密水准测量规范（GB/T15314-94） (11)空隙水压力测试规程（CECS55-1993）
1）监测仪器
选用高精度经纬仪。在进行测点布置时， 首先应该选择一个基准点，基准点的选 择可通过国家或地区控制坐标进行放样。 一般通过选择两个控制点，通过三角放 样方法确定三个监测基准点（以防止监 测过程中基准点失效）。基准点一般应 选在距离基坑大约3∼5倍的基坑深度。
2）测点布置
在边坡土体顶部（或桩顶部）每隔15m选 定一个测点，埋设坐标点，待混凝土凝 固后可与土坡（或桩顶）共同变形。
三级 √ √ √ △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
地下水位 锚杆拉力 支撑轴力 支撑立柱沉降观测 桩墙内力 土体深层侧向变形 空隙水压力 支护结构侧土压力
备注：√为必测项目，△为应测项目，○为可不测项目。
监测的控制值（GJB02-98）
序 号
监测项目
基坑安全等级 一级 二级
50mm
三级
100mm 0.02h
二、深基坑工程监测技术
监测的概念 基坑侧壁安全等级 监测的内容 监测的项目选择 监测的控制值 监测报表和报告
施工监测和信息化设计流程
深基坑工程 监测技术
监测的概念
监测：采用各种测量设备、仪器（例如：全站仪、 水准仪、测斜仪、轴力计、水位计、应力计等）， 在一定的时间内，按照行业规范、规定及专项方案， 对客体进行一定频率的测量，并对测量数据进行处 理、分析对比，得出结论，从而提供给施工，最终 达到监督的目的。
1 最大水平位移控制值 30mm 最大水平位移与 2 基坑深控制比值
0.0025h 0.004h
3 报警值
各项的70%～80%
说明：h为基坑深度
监测实施
具体监测项目的实施过程包括： 1）仪器选择 2）测点布置 3）测试方法 4）数据处理
1、桩体变形监测
1）仪器设备
采用CX系列钻孔测斜仪。(如下图)
监测与安全的关系
05年7月21日中午，位于江南大道与江南西路十字路口 西南角的海珠城广场基坑南边开始发生滑坡，事故首先从南 侧中段土钉墙喷锚支护段开始向基坑南侧东、西两段扩展， 结果导致3人死亡，4人受伤，地铁二号线停运1天，七层高 的海员宾馆倒塌，多家商铺失火被焚，1栋7层居民楼受损， 3栋居民被迫转移。 广州市建设科技委专家从监测结果分析发现，在基坑滑 坡前已有明显预兆，但没有引起应有的重视，更没有采用针 对性的处理措施，是导致事故的原因之一。 事故处理结果：对7个建设责任主体及其20名责任人给 予行政处罚或处分，其中7人主要责任人因涉嫌触犯刑法被 司法机关逮捕；对事故发生负有监管责任的14名行政人员给 予降级或降级以下的行政处分和责令作出深刻检讨，并责成 相关单位对市政府作出书面检查。
备注：1、从一级开始，向二、三级推定，以最先满足为准； 2、有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。
监测的内容
序号 1 2 3 监测项目 位置或监测对象 仪器 全站仪 最小读数 1.0mm 测点布置 间距10～15mm 2～4孔，同一孔测点间距0.5m 孔间距15～20m，测点间距0.5m 支护结构顶水平位移 围护结构上端部 土体深层侧向变形 支护结构深层变形 靠近围护结构的周 边土体 维护结构内
工程设计：掘支方案、降水方案、应急方案、支护参数、稳定性计算
分析及与之紧密相关的侧壁破坏模式的选择与确定不正确等。
工程施工：施工质量、施工工艺、材料质量、施工机械化程度、施工
速度和时机、管理水平等。
工程监理：监理的监督工作没做好，不做到位等。 工程建设方或大发包方：盲目压价、层层分包、不恰当参与选择或
监测的基本要求
1、监测工作必须是有计划的； 2、监测数据必须是真实可靠的； 3、监测数据必须是及时的； 4、埋设在结构中的监测元件应尽量减小对结构正 常受力的影响，埋设水土压力检测元件、测斜管和 分层沉降管时的回填土应注意与岩土介质匹配； 5、采取多种方法、实行多项内容的监测方案； 6、预先设定报警值和报警制度，报警值包括变形 和内力的量值和变化速率； 7、监测应有完整的纪录表、数据报表、图形和曲 线。
测斜管绑扎
测斜管位置图
2、 围护桩桩身内力监测
1）仪器设备
采用JXG-1型钢弦式钢筋应力传感器， SS- II 型频 率计数器。
钢弦式钢筋应力传感器
SS-II型频率计数器
2）测点布置
一般布置在围护结构的各边跨跨中，对于较短的边线 也可不布设，而对于较大的边线可增至 2~3 个。森林 公园站布置8个监测点，一个监测点6个钢筋计，共48 个钢筋计（测点布置见下图）。
锚杆拉力 支撑轴力 锚杆位置和锚头 支撑中部和端部 周围土体
全站仪、水准仪 1.0mm
钢筋计、荷载计 ≦1/100(F.s)
间距5～10m
不少于锚杆总数的5%，且不少 于 5根 2～4孔，同一孔测点间距2～3m
轴力计或应变计 ≦1/100(F.s) 每层8～12点 空隙水压力 土压力计 ≦1Pa
10 空隙水压力 11 支护结构侧土压力
强行拍板某些方案，长期拖欠工程款等。
规范：某些规范的规定不尽科学、合理、适用等。
工程监测：监测不及时、不准确，监测仪器精度不够、监测方法不科
学等。
监测的目的
1、为施工提供及时准确的反馈信息； 2、作为设计与施工的重要补充手段； 3、作为施工开挖方案修改的依据； 4、积累经验以提高基坑工程的设计和 施工水平； 5、作为解决法律纠纷的有力证据。
大，合理的监测方案设计是至关重要的一环。
监测与施工的关系
1、监测是施工的“眼睛”，通过对设计 指定的各监测项目的及时、准确的监测， 并快速提供监测数据报表和分析意见，能 减少对工程的损失。 2、监测工作贯穿了整个施工的过程，即 工程开工前，监测工作就开始进行方案编 制、监测布点等；工程完工后，仍将对基 坑及周边建/构筑物等重要监测对象进行 6～12个月的稳定性监测。
3）传感器安装
在每根桩的桩顶、桩中、柱底布置三对钢筋应 力计，分两排，一排在基坑临空面一侧，另一 排在桩后土体一侧。钢筋计连接杆与钢筋笼钢 筋应进行绑焊，绑条钢筋直径为φ16或φ18， 长20cm，采用双面焊，要求焊缝必须饱满， 焊条强度应接近连接杆与钢筋笼主筋强度，焊 接完成后，连接杆再与传感器螺栓连接，要求 主筋与钢筋计必须同心。
4）测试方法
在安装前，采集钢筋计初始值。桩体混凝 土浇注后但未达到养护强度时，应采集钢 筋计变化值。桩体混凝土达到养护强度后 再次采集钢筋计读数值，作为桩体应力初 值的计算依据。根据施工进度，定期采集 钢筋计数值，以便了解护坡桩桩体内的应 力变化。监测频率：基坑开挖全过程监测， 每天一次。
3、边坡土体顶部水平位移及桩顶位移
地铁车站施工监测技术交流
一、监测工作的重要性及必要性
二、深基坑工程监测技术 三、隧道工程监测技术 四、监测注意事项
一、监测工作的重要性及必要性
监测与施工的关系 监测与安全的关系
深基坑工程事故主要表现形式
监测工作的 重要性及必要性
深基坑工程事故原因分析
监测的目的 监测的基本要求
关于建筑基坑变形监测 的有关规定