施工监测方案
一、工程概况
1、工程概况
津赤路站位于东丽区卫国道与津赤路交口以东，卫国道快速路南侧。车站起讫里程为DK21＋134.867～DK21＋334.767，中心里程为DK21＋230.367。车站设计为地下双层岛式站台车站，站台宽10ｍ，车站全长199.9ｍ，结构标准段总宽度18.5ｍ。车站共设置3个出入口，2座风道。车站采用明挖顺作法施工，标准段开挖深度约15.7ｍ，端头井处开挖深度约17.4ｍ，采用Ф600的钢管支撑。端头井处设五道支撑，标准段设四道支撑。车站主体围护结构标准段采用厚600ｍｍ地下连续墙，地下连续墙深度26.5ｍ，墙趾位于⑦１层粉质粘土及⑦２粉土地层中，端头井采用厚800ｍｍ地下连续墙，地下连续墙深度29.5ｍ，墙趾位于⑦２粉土地层中。
车站周边无建筑物，北侧为卫国道快速路。地下管线均在卫国道下，最近的管线距基坑为20m。车站风道采用明挖顺做法施工,结构围护结构环境保护等级为二级,即地面最大沉降量≤0.2H%，围护结构最大水平位移≤0.3H%（H为为基坑开挖深度），且≤50mm。2号出入口过卫国道采用暗挖法施工，需要对卫国道及卫国道下的管线进行监测。依据规范及设计要求对基坑施工围护监测以确保施工安全优化设计工作是十分必要的，同时也是使用新技术进行信息化施工的重要措施。
本工程由天津市地下铁道总公司投资建设，施工单位为中铁一局集团有限公司，监理单位为中咨监理公司，设计单位为铁道第三勘测设计院。
2、地质概况
站区地层主要为第四系全新统人工填土层（Qml），第Ⅰ陆相层（Q43al）、第Ⅰ海相层（Q42m）、第Ⅱ陆相层（第四系全新统下组河床～河漫滩相沉积Q41al）、第Ⅲ陆相层（第四系上更新统五组河床～河漫滩相沉积Q3eal）、第Ⅱ海相层（Q3dmc）、第Ⅵ陆相层（Q3cal），第Ⅲ海相层（Q3bm）。各层具体分
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布详见工程地质断面图及地质柱状图，其岩性特征描述见表1
岩性特征描述表 表1
时代成因 土层 编号 岩土名称 (M) 褐色、黄褐、黄灰色，很湿～饱和，密实，①1 Qml 杂填土 性土为主的杂填土，多为黄褐色、褐色、可塑。 ①2 素填土 褐色、以粘性为主，可塑，含少量石子。 褐色，软塑，含姜石。局部夹薄层粉土，③1 粉质粘土 2.21～-1.64 贝壳。 褐黄色、黄褐、灰黄色，可塑～软塑，含③2 粘土 2.8～0.04 姜石、有机质 ③3 粉土 1.41～-0.86 夹粉砂、粉质粘土薄层。 灰色，软塑～流塑，与粉土互层，含贝壳、④1 粉质粘土 -1.26～-7.36 有机质。 Q42m 灰色，湿～很湿，中密～密实，夹粉质粘④2 粉土 淤泥质粉质④3 粘土 浅灰色、黄灰色，可塑～软塑，含有机质，Q4h 1地面高程 岩性描述 由砖头、碎石灰渣、粘性土等组成；以粘Q4al 3褐黄色，湿，中密～密实。含少量贝壳，-0.01～-2.35 土薄层，含少量贝壳。 -2.82～-0.39 灰色，流塑，含碎贝壳、有机质。 ⑤1 粉质粘土 -10.02～-11.42 顶部0.1～0.4m为泥炭层。 灰黄色、褐黄色、黄褐色，可塑～软塑，⑥1 粉质粘土 -11.66～-13.16 夹薄层砂土，含锈斑、贝壳及姜石。 褐黄色、黄褐色，湿，密实。含锈斑、贝Q41al ⑥2 粉土 -12.35～-15.17 壳，夹粉砂、粉质粘土、粉土薄层，含贝壳、姜石。 ⑥3 粉砂 -13.79～-14.58 褐黄色，饱和，中密，夹粉质粘土。 2
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黄褐色、褐黄色，灰褐色，褐灰色，可塑～⑦1 粉质粘土 -15.79～-19.07 软塑，夹粉土、粘土薄层，含贝壳、姜石。 褐黄色、黄褐色，稍湿～湿，密实，局部⑦2 粉土 -14.17～-21.7 夹粉质粘土、粉土及粉砂薄层。 粉砂 粘土 粉质粘土 -23.19 -20.48～-21.74 -24.11～-29.16 黄褐色，饱和，密实。 褐灰色，可塑。 灰褐色、灰黄色、褐灰色，硬塑～软塑，夹粘土薄层及粉砂颗粒，含贝壳。 ⑧2 ⑧5 ⑨1 粉土 粘土 粉质粘土 -27.58 -27.14 -25.71～-32.25 灰黄色，稍湿，密实。 灰褐色、褐灰色，可塑。 黄褐色、褐黄色，灰黄色，可塑～软塑，含姜石，局部夹粘土、粉砂薄层。 ⑨2 粉土 -25.6～-34.79 黄褐色、褐黄色，稍湿～湿，密实，局部夹粉质粘土、粉土、粉砂薄层。 ⑨3 粉砂 -29.05～-36.01 褐黄色、黄褐色，密实，饱和。夹粉土、粉质粘土薄层。 Q3al e⑦4 ⑦5 Q3dmc Q3al c⑧1
3、水文地质
本场地表层地下水类型为第四系孔隙潜水，赋存于第二陆相层及其以下粉砂及粉土层中的地下水具有微承压性为微承压水。
潜水水位埋藏较浅，勘测期间地下水埋深0.5～2.2m（高程0.55～2.09m），主要赋存于人工填土层①层、第Ⅰ陆相层③层及第Ⅰ海相层④层中，以第Ⅱ陆相层的湖沼相沉积层为隔水层。主要接受大气降水和地表水体入渗补给，排泄以蒸发为主，其水位变化受季节影响明显，高水位期出现在雨季后期的9月份，低水位期出现在干旱少雨的4～5月份。潜水位年变化幅度的多年平均值约0.8m。该含水层主要由粉质粘土与粉土互层状组
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成，其储水量较高，但出水量不大，水平、垂直向渗透差异较大。当局部地段含有粉砂薄层时，其富水性、渗透性相应增大。第Ⅱ、第Ⅲ陆相层的粉土粉砂层中地下水具有微承压性质，以⑥2、⑥3、⑦2层为主要含水层，⑤
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、⑥1为主要隔水板，⑦1、⑦5为相对隔水层，其稳定水位埋深为4.4～4.8m,
补给、排泄以相对含水层中的径流形式为主，并接受上部潜水的越流补给。
二、技术依据
1.《地下铁路、轻轨交通测量规范》 （GB5038-1999） 2.《建筑基坑工程技术规范》 （YB9258-97） 3.《建筑变形测量规范》 （JGJ/T8-97） 4.《天津市建筑地基基础设计规范》 （TBJ1-88） 5.《国家一、二等水准测量规范》 （GB12897-93） 6、基坑工程手册：中国建筑工业出版社 《1999》 7、工程测量规范：《GB50026-93》 8、城市测量规范：《GJB-99》
9、天津地铁二期工程施工监测技术规定。
10、津赤路站土建结构工程施工设计图：《铁道第三勘察设计院》 三、监测工作的目的及要求 1、要求
监测数据应及时处理并及时反馈，以便指导施工，做到信息化施工。当发现有异常情况应立即采取措施，以防发生工程事故。如实测围护结构水平位移，超过允许值时，应及时采取措施并加密观测次数。
2、目的
在施工过程中，对基坑周围地层的沉降、水平位移、钢支撑轴向力、地连墙主钢筋应力以及地下水位的变化进行跟踪测量，所取得的数据能可靠地反映施工所造成的影响。在施工中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工技术和外界其他因素的复杂影响，实际情况和理论上常常有出入。在理论分析指导下有计划地进行现场监测工作，对于保证安全、减少
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不必要的损失是很重要的。监测的目的可归纳为如下几点：
1）为工程施工提供准确、及时的反馈信息，指导、判断施工工艺、工序的合理性，适时调整施工方案，做到预知、消除施工隐患，保证施工安全，实现信息化施工；
2）通过对基坑工程监测项目的观测，以及监测数据的分析处理与计算，进行预测和反馈，决定是否需要对支护结构采取加固措施，确保支护结构的稳定性及环境的安全；
3）为设计理论正确性论证及修正完善工作提供大量必要的现场实践数据，使设计达到优质安全，经济合理，施工快捷。
四、基坑变形监测内容和项目 1、 主要内容
1） 基坑围护结构的形变及支护的受力情况； 2） 基坑周边环境的变化情况。 2、 监测项目
根据铁道第三勘察设计院设计施工说明，本车站需要进行以下项目的监测：
1） 基坑内外情况观察； 2） 地表沉陷监测； 3） 地下水位监测； 4） 桩（墙）位移监测； 5） 横撑内力监测； 6） 墙体钢筋应力监测； 7） 基坑回弹监测； 8） 桩（墙）变形监测；
五、监测的方法、仪器和监测点的布置和埋设 （一）基坑内外情况观察
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观察包括基坑周围地面裂缝、塌陷及渗漏水情况，地面超载及基坑隆起、管涌情况，基坑开挖的地质及其变化情况和支护结构状态等。按照基坑工程的进度，基坑每次开挖后立即执行。
本项工作要求监测人员作到以下两点。
（1）首先熟悉每天的监测情况，作到心中有数和有目的的进行观察，并作好每天的监测日志。
（2）熟悉和了解基坑开挖的进程和工况，出现异常情况立即报告。 （二）地表沉陷监测
地表沉陷的监测按垂直于基坑边坡布设测线，按设计要求每15米左右布设一个断面.一号风道布设12个点，二号风道9个点，两个出入口各布设12个点，共布设地表沉降监测点45个。监测方法：使用精密水准测量，基准点选在远离基坑的地段，形成一个地面高程控制网，联测地表沉陷监测点。在基坑开挖前一周测定地表沉陷监测点的初始高程值，以后各次与其相比，得出沉陷变化量。
风道监测断面布置图
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出入口监测断面图
1、观测方法：用光学测微法进行观测，测前应对仪器、标尺进行检定，每次观测应对仪器Ι
角进行观测，Ι<15´´。控制网及首次观测可采用单
程双测站观测，其后可采用单程单测站观测，监测点必须构成闭合环。
2、仪器：采用高精度自动安平水准仪Ni007等、铟钢标尺。 3、测点布置
在工地内埋设三个基准点作为起算点，起算点每月联测一次，检查基准点的稳定性。
地表沉陷监测点采用长度500mm的16号螺纹钢,马路上采用长度80mm、直径Φ20mm的圆头钢钉作为观测标志，测点布设低于路面5cm，测点周围用直径10cm的钢管打入地下加以保护,钢管与螺纹钢均插入土层并与土层连接.地面沉降监测点按设计埋设完毕后，注意保护，以免破坏。
（三）地下水位监测
如果围护结构的截水帷幕质量没有完全达到止水要求，则在基坑内部
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降水和基坑挖土施工时，有可能使坑外的地下水渗漏到基坑内。渗水的后
果会带走土层的颗粒，造成坑外水、土流失，对周围环境的沉降危害较大。因此进行地下水位监测就是为了预报由于地下水位不正常下降引起的地层沉陷。水位监测井可以依据工程的需要采用大口井或钻孔埋设水位观测管，水位监测井深度应超过基坑平均开挖深度8.5米。观测时采用
钢尺水位计，将仪器探头沿水位管下放，当碰到水时，接收机会发出蜂鸣声，此时读出钢尺电缆在管口处的深度读数，再结合精密水准连测的管口高程，就可以求出地下水位的绝对高程，进而监测基坑外地下水位的变化。依据设计要求两风道及两个出入口各布设3个水位观测井，总共布设12口地下水位观察井。 （四）桩体倾斜监测
基坑支护结构在基坑开挖后，维护桩在基坑外侧水
土压力的作用下会发生变形，要掌握围护桩的倾斜变形，即在不同深度上各点的水平位移，可以通过对围护桩的测斜监测来实现，实质是观测围护桩的挠曲度。一般所使用的设备为活动式测斜仪配合专用的带导向滑槽的测斜管。根据基坑平面形状和支撑布置形状，在压顶梁上每隔25
米左右布设一个测斜孔。在测斜管安装时应注意，对接两根管子时要对好管壁内侧的导向槽，接头处用封口胶带和自攻螺丝固定，外面缠上不干胶带，以防止污水或砂浆从管子接头处渗入。管顶、管底用专用帽堵缝盖，防止异物进入管道造成堵塞。将连接好的测斜管插入以打好的SMW桩外侧，当测斜管下入钻好的钻孔中后，应再次调整测斜管方向使其管内导槽垂直于基坑方向并及时向管内注入清水，以减轻测斜管承受的外界水压或混凝
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土的压力产生断裂。
实测时首先把电缆接入测斜仪，并将电缆与测头连接，用扳手将压
紧螺帽拧紧以防止渗水。将测头导轮高轮向基坑内侧方向卡置在预埋测斜管的导向滑槽内，将它轻轻滑至管底起测位置，该位置最好高出管底0.5米 至下一处深度标记，待测读仪读数稳定后采集数据，在将电缆提起0.5米直至管顶为止。拿出测头后水平转动180度，使高轮指向基坑外侧重新放入测斜管中，重复上述观测步骤在相同的深度标记上采集数据，完成全部观测工作。测头导论的正反向读数可以抵消或减少传感器的偏值所造成的误差，以保证测量精度。
依据设计的要求两个风道各布设3个测斜孔，两个出入口各布2个测斜孔，共计埋设10处桩体测斜监测孔，埋设深度为15米，监测周期及频率为每天一次.
（五）横撑内力监测 1、工作原理
基坑支护结构的支撑体系是支撑在围护桩内侧，维持基坑开挖后内外压力平衡的重要手段。由于支撑基本上为受压构件，在内力监测中以轴力为主。轴力计安装时应首先将安装托架焊接在钢支撑的活络头上，再把轴力计装入焊好的托架内并用圆形钢筒上的4个螺丝固定住。钢支撑吊装到位后，最好在轴力计与墙体钢板间增加一块250×250×25mm的钢衬板，防止因轴力计端头截面积较小，受力后陷入墙体内，造成测值不准等情况。
观测时在施加预应力以前测得初始值，按一定的周期进行巡检监测。监测依据施工进度，用人工巡检的方法进行监测工作.
依据设计提供的数据和深基坑观测的有关规定，在第一道支撑、第二道支撑设置轴力计。轴力监测的重点是第二道支撑以下的轴力变化情况。依据设计要求，津赤路车站两个风道各布设4个，两个出入口各布设6个，共布设20个轴力计。
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2、观测方法：用XP99C振弦式频率计，量测轴力计的频率值，通过换算计算出轴力的大小。
3、轴力计埋设：
根据设计要求，在基坑横撑的一个端头布设轴力计。轴力计一端与横撑连接，另一端与支撑面相接，竖向布置2个轴力计，点位代码：ZL1~ZL20。
4、安装横撑时同时安装轴力计并马上测出初始值。 5、仪器精度：±2HZ （六）墙体钢筋应力监测 1、工作原理
在基坑开挖过程当中，由于内部的土体卸载及基坑内的降水，围护桩墙等支护结构承受着来自基坑外部动态土、水的侧向压力。内力监测实质上是研究桩体在一定挠度变化下的点应力，这种压力会直接作用在桩体的主要承压结构钢筋上，导致钢筋应力的变化，及时地掌握这种变化就能够及早地发现支护结构承压后的受力变化情况。我们采用振弦式钢筋应力计来监测SMW桩内部型钢应力的变化，振弦式钢筋应力计的工作原理是利用一根张拉并固定在应力计变形段两端中心位置的钢弦，在其受力变形后自振频率发生改变，求出钢弦内应力的大小，进而推导出被测钢筋受力的变化的。钢筋应力计算公式如下：
P = K△F + b△T + B
式中：P—被测钢筋的载荷（KN）；K—钢筋计的标定系数（KN/F）；
△F—钢筋计输出频率模数实时测量相对于基准值的变化量（F）； b--钢筋计的温度修正系数（KN/ºC）；
△T--钢筋计的温度实时测量相对于基准值的变化量（ºC）； B—钢筋计的计算修正值（KN）；
注：频率模数 F=f×f×0.001
在安装时应按待测钢筋直径选配相应规格的钢筋计，并根据埋深选择
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适当的电缆长度。安装时将钢筋计设置在待测钢筋旁并用铁丝固定，将电缆线捆绑在钢筋上并引出至围护桩顶外部不会被混凝土掩埋的地方，观测时利用振弦式频率接收仪，测得钢筋计在受力后的自振频率读数，经上述公式转化后求出桩内钢筋应力的大小，以及时掌握围护桩的内部的应力应变。
2、埋设方法
下钢筋笼前，先将振弦式钢筋计对焊（或搭接）在主钢筋上。钢筋计的直径应与主筋直径保持一致，焊接时注意给钢筋计降温。根据设计要求，两个风道各布设6个，两个出入口各布设4个，总计布设20个钢筋应力计。点位代码：GJ1~GJ20。
3、基坑开挖前一周先测出初始值。 4、仪器精度：±2HZ （七）桩顶沉降监测
支护桩承担着土体开挖后的全部的侧向土压力和土体反弹力，支护桩垂直方向的变形监测是十分必要的。我们首先在桩顶上用圆铆钉每隔一定距离设置一个沉降观测点，埋设方法采用钻孔镶嵌法。依据设计要求，两个出入口各设置6个点，共计12个桩顶沉降观测点，观测方法同（一）地表沉降观测。
六、使用仪器和设备
1、形变监测
地面及管线沉降监测使用德国蔡司Ni007自动安平水准仪和2米铟瓦水准标尺：
Ni007水准仪： 水准器格值：8′/2mm 测微器分划值：0.05mm
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自动安平补偿性能：<0.20″ 标尺刻划间隔：5mm
水平位移监测使用尼康DTM352C全站仪： 测角精度：2″ 放大倍率：30倍 测距精度：2mm+2ppm 补偿范围：±3′ 水准器灵敏度：30″/2mm 2、应力—应变监测 a、横撑内力监测
采用国产FLJ—40型支撑轴力计，分辨率0.07%F·S。 b、钢筋应力监测
采用国产钢筋应力计，型号GJJ10系列，分辨率0.1Mpa。 c、地下围护墙测斜
采用目前国内精度和稳定性最好的、由航天部33所研制的CX—03型测斜仪，观测精度为1mm，测程0.5m。
d、水位监测
使用钢尺水位仪，型号为SWJ—90 e、分层沉降仪
使用钢尺沉降仪，型号为SWJ—90
七、精度控制及报警值
（一）精度控制
1、依据建筑变形测量规程2.0.5条的规定，按变形测量二级精度要求，水平位移观测点坐标中误差≤3.0mm；
2、依据建筑变形测量规程2.0.5条的规定，按变形测量二级精度要求，沉降观测点测站高差中误差≤0.5mm；
3、依据建筑变形测量规程3.3.1条的规定，按变形测量二级精度要求，
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水准观测往返较差及附合或环线闭合差≤1.0
n，n为测站数(单位：mm)；
4、其它未列精度要求参照设计要求执行。 （二）报警值
依据地铁总公司关于天津地铁二号线基坑变形监测技术规定（草案），各监测手段报警值初定为：
1、依据设计标准段墙体最大位移：0.3%H=0.003×8.5m=25.5mm；日变量不大于10mm。
2、依据设计标准段地面最大沉降量：0.2%H=0.002×8.5m=17.0mm；日变量不大于2mm。
3、钢支撑轴力不超过80%的设计容许最大值； 4、坑外水位报警值为800mm或下降大于300mm/天。
八、质量策划及管理
1、监测人员组成 测量部长：刘彦生 项目负责：程绍起 工程师
组长：韩勇，项目技术负责，工程师。
主要成员：董亮，工程师；刘 利，助理工程师。
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监测管理体系
测量部长：刘彦生 负责对监测单位的管理及向业主监理上报各种报表 项目负责人：程绍起 全面负责本项目的监测工作，并与总包协调作业等 技术负责人、检查员：韩勇 组织日常监测工作，负责监测成果的质量检查及上报各种监测报表
观测者 董亮
记录者 刘利 扶尺员 工人 扶尺员 工人 扶尺员 工人 2、质量管理
1）积极与设计、施工和监理各方面作好协调和配合工作，周到服务。及时处理施工及监测中出现的问题。
2）实行全面质量管理，强化质量保证体系。在开工前对参与监测作业的人员进行业务技术培训。严格执行各种规范、规程，确保监测工作质量。依照ISO9001质量保证体系运作。根据本工程要求的质量特性实施监测全过程的质量控制，保证在功能性，可信性，安全性，可实施性，保证提供符合精度要求的优质产品。
3）严格执行各项安全制度。作业期间要有安全措施，确保人员和仪器设备的安全。
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4）在监测工作前，对使用的各种仪器设备进行检查，确认其在有效的使用期限内。在监测过程中，严格按照有关规范要求，保证监测精度。在监测工作结束后，对仪器设备和监测数据进行彻底地检查和核对，保证数据万无一失。
九、施测频率
施工期间监测频率如下 :
各监测项目在基坑开挖期间每天监测一次,到顶板施工完毕后再进行三次观测(每周一次)，当数据变化稳定后提出申请，监理批准后即结束监测工作。
十、资料的整理和成果分析
监测取得的数据经整理后当日以“日报表”的形式上报总包方、监理各一份；当实测数据达到（或超过）“报警值”时，当日即刻向委托方口头报警，以便及时采取相应措施确保施工和周围环境的安全，项目部则以最快方式提交“日报表”，在日报表上对超限数据以明显的示警标记提示。异常情况及处理建议在日报表简述、说明栏中注明。除日报外，每周、每月向委托方提供周报、月报。如遇异常情况与施工承包方共同研究提交专题报告。
对于每次的监测数据，及时进行计算、分析和上报工作，整理规范的报表和图件。在上报的数据表格后不定期的附以监测意见，在出现异常或其它问题时做出简要说明，当监测出现预警的情况下提出意见，并且报请监理。认真做好每周的上报周报。每月25日上报监测月报（一式四份）全部监测工作结束后，一个月内上交总结报告。
由于监测现场情况十分复杂，监测工作各种数据的科学含义不同，简单的对比是不科学的。异常情况可能是群体的，也可能是单点的突变；可能是一种或多种手段综合的；可能是观测超过某一阀值，也可能是某一梯度的变化，用监测报告的形式及时通报情况，实时会商以确保工程安全。
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