第三方監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)在地鐵明挖車站基坑工程中的應(yīng)用
2015-03-24
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)多個(gè)城市的建設(shè)規(guī)模隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛不斷擴(kuò)大和深入，其中城市軌道交通的建設(shè)受到政府和市民越來(lái)越多的重視。地鐵車站明挖基坑的第三方監(jiān)測(cè)可以給業(yè)主、質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)等各方提供基坑變形的獨(dú)立第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以更有效地監(jiān)控、分析、處理基坑開(kāi)挖中的變形，從而保證基坑本身及周邊重要建、構(gòu)筑物及管線在基坑開(kāi)挖過(guò)程中的安全。
一、監(jiān)測(cè)方案與監(jiān)測(cè)內(nèi)容
第三方監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案應(yīng)包括監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)方法及精度要求、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的具體布置圖（平面圖、斷面圖）、觀測(cè)周期（施工進(jìn)度圖）、警戒值、工程數(shù)量及概算等。
明挖基坑第三方監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要為：
1．主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)工程的監(jiān)測(cè)；
2．與車站、區(qū)間近接的需重點(diǎn)保護(hù)的建（構(gòu)）筑物的沉降、傾斜、裂縫監(jiān)測(cè)；
3．爆破振速監(jiān)測(cè)；
第三方監(jiān)測(cè)單位應(yīng)按既定的監(jiān)測(cè)頻率，收集基坑的支撐軸力、支護(hù)結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地下水位等參數(shù)，并結(jié)合周邊建筑物沉降、傾斜、裂縫情況進(jìn)行基坑每周安全性分析，將其成果及時(shí)提供給業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理，做到信息化施工。
二、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、測(cè)點(diǎn)布置和精度
第三方監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、測(cè)點(diǎn)布置和監(jiān)測(cè)精度如下表：
第三方監(jiān)測(cè)和施工監(jiān)測(cè)的初始值必須在工程開(kāi)工前，不遲于兩周前獲得。初始值必須和施工單位的施工監(jiān)測(cè)統(tǒng)一，基準(zhǔn)點(diǎn)也要統(tǒng)一。
近接工程施工的定義：從基坑邊緣向外2～4倍開(kāi)挖深度且不小于以下值（淤泥及砂層等軟弱地層取50m，紅層地層取30m，花崗巖地區(qū)不小于50m，其余地層根據(jù)實(shí)際情況取值）；從隧道中線向外2～4倍隧道埋深范圍內(nèi)且不小于以下值（淤泥及砂層等軟弱地層取50m，紅層地層取30m，花崗巖地區(qū)不小于50m，其余地層根據(jù)實(shí)際情況取值）。
重要建（構(gòu)）筑物的界定：鐵路、公路、橋梁、重點(diǎn)保護(hù)文物、高壓線塔、地鐵車站、加油站、民宅（天然基礎(chǔ)的房子不能遺漏）或隧道等特殊需保護(hù)結(jié)構(gòu)。
三、監(jiān)測(cè)周期
第三方監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)周期根據(jù)施工方法的不同按以下項(xiàng)目分別對(duì)應(yīng)選?。?br />
（一）基坑開(kāi)挖（機(jī)械或人工）
1．監(jiān)測(cè)1～5項(xiàng)：一般情況下7天一次，在開(kāi)挖階段2天一次，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時(shí)每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形超過(guò)警戒值時(shí)或出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)按每小時(shí)監(jiān)測(cè)一次或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用連續(xù)監(jiān)測(cè)；
2．重要建筑物沉降、傾斜、裂縫監(jiān)測(cè)：與開(kāi)挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物，一般情況下不宜超過(guò)7天，在開(kāi)挖階段不宜超過(guò)3天，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時(shí)每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形超過(guò)警戒值時(shí)或出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)按每小時(shí)監(jiān)測(cè)一次或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定；
（二）圍護(hù)結(jié)構(gòu)或基坑爆破施工
1．監(jiān)測(cè)1～5項(xiàng)：一般情況下7天一次，在開(kāi)挖階段2天一次，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時(shí)每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形超過(guò)警戒值時(shí)或出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)按每小時(shí)監(jiān)測(cè)一次或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定；
2．爆破振速監(jiān)測(cè)：與爆破面近接的重要建（構(gòu)）筑物，第一次爆破時(shí)均應(yīng)監(jiān)測(cè)，以后每5次爆破監(jiān)測(cè)一次或根據(jù)第一次爆破監(jiān)測(cè)反饋信息并結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)類型及基礎(chǔ)類型而定；
3．建筑物沉降、傾斜、裂縫監(jiān)測(cè)：
（1）與開(kāi)挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物，一般情況下不宜超過(guò)7天，在開(kāi)挖階段不宜超過(guò)3天，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時(shí)每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形超過(guò)警戒值時(shí)或出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)按每小時(shí)監(jiān)測(cè)一次或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定；
?。?）與爆破面近接的重要建（構(gòu)）筑物，第一次爆破時(shí)均應(yīng)監(jiān)測(cè)，以后每5次爆破監(jiān)測(cè)一次或根據(jù)第一次爆破監(jiān)測(cè)反饋信息并結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)類型及基礎(chǔ)類型而定；
（3）以上兩項(xiàng)可根據(jù)實(shí)際情況統(tǒng)籌考慮。
四、明挖基坑工程監(jiān)測(cè)
1．基坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化施工，及時(shí)對(duì)開(kāi)挖方案進(jìn)行調(diào)整。
2．基坑監(jiān)測(cè)以獲得定量數(shù)據(jù)的專門(mén)儀器測(cè)量或?qū)Ｓ脺y(cè)試元件監(jiān)測(cè)為主，以現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)檢查為輔。
3．各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在基坑施工影響前應(yīng)測(cè)得穩(wěn)定的初始值，且不應(yīng)少于兩次。
4．監(jiān)測(cè)項(xiàng)目1～5項(xiàng)宜布置在同一斷面上。
5．測(cè)點(diǎn)及測(cè)量設(shè)備埋設(shè)要求
?。?）支護(hù)結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)
1）支護(hù)結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移的觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)采用基礎(chǔ)標(biāo)志。
2）控制點(diǎn)的標(biāo)志，應(yīng)按《建筑變形測(cè)量規(guī)程》JGJ/T8-97規(guī)定采用。
?。?）圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形測(cè)斜管
1）采用測(cè)斜儀在埋設(shè)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的測(cè)斜管內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)點(diǎn)宜選在變形大（或危險(xiǎn)）的典型位置；
2）管底宜與鋼筋籠底部持平或略低于鋼筋籠底部，頂部到達(dá)地面（或?qū)敚?br />
3）測(cè)斜管與支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋籠綁扎埋設(shè)，綁扎間距不宜大于1.5m；
4）測(cè)斜管的上下管間應(yīng)對(duì)接良好，無(wú)縫隙，接頭處牢固固定、密封；
5）測(cè)斜管搬扎時(shí)應(yīng)調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對(duì)測(cè)槽垂直于測(cè)量面（即平行于位移方向）；
6）封好底部和頂部，保持測(cè)斜管的干凈、通暢和平直；
7）做好清晰的標(biāo)示和可靠的保護(hù)措施；
8）對(duì)于已施工了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的情況，如需要采取鉆孔埋設(shè)的方法，參照土體側(cè)向變形測(cè)斜管埋設(shè)要求實(shí)施。
（3）支撐軸力
1）鋼支撐應(yīng)選用端頭軸力計(jì)（反力計(jì)）進(jìn)行軸力測(cè)試；
2）將軸力計(jì)安裝架與鋼支撐端頭對(duì)中并牢固焊接。在擬安裝軸力計(jì)位置的墻體鋼板上焊接一塊250×250×25mm的加強(qiáng)墊板，以防止鋼支撐受力后軸力計(jì)陷入鋼板，影響測(cè)試結(jié)果；
3）待焊接溫度冷卻后，將軸力計(jì)推入安裝架并用螺絲固定好；
4）安裝過(guò)程必須注意軸力計(jì)和鋼支撐軸線在一直線上，各接觸面平整，確保鋼支撐受力狀態(tài)通過(guò)軸力計(jì)（反力計(jì)）正常傳遞到支護(hù)結(jié)構(gòu)上；
5）混凝土支撐應(yīng)采用鋼筋應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)試，綁扎鋼筋籠時(shí)進(jìn)行埋設(shè)，宜在截面分布均勻，并牢固固定。應(yīng)變片的數(shù)量應(yīng)保證上、下側(cè)各不少于2片。
（4）錨索（桿）拉力
1）采用錨索（桿）測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)試，在錨桿進(jìn)行張拉前埋設(shè)；
2）錨索（桿）測(cè)力計(jì)與墻體受力面間必須保證有足夠的剛度，使錨索（桿）受力后，受力面位置不致變形下陷，影響測(cè)試結(jié)果。一般可采取在測(cè)力計(jì)和墻體受力面間增設(shè)鋼墊板的措施；
3）安裝過(guò)程應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)，觀測(cè)是否有異常情況出現(xiàn)，如有應(yīng)采取措施處理。錨索安裝時(shí)必須從中間開(kāi)始向周圍錨索逐步對(duì)稱加載，以免錨索計(jì)測(cè)力計(jì)偏心受力；
4）進(jìn)行張拉、鎖定過(guò)程的應(yīng)力對(duì)比測(cè)試。
?。?）支撐立柱沉降觀測(cè)點(diǎn)
1）測(cè)點(diǎn)宜在支撐立柱沉設(shè)后基坑開(kāi)挖前布置在變形大（或危險(xiǎn)）的典型位置的支撐立柱頂上。
2）控制點(diǎn)的標(biāo)志，應(yīng)按《建筑變形測(cè)量規(guī)程》JGJ/T8-97規(guī)定采用。
五、建（構(gòu)）筑物的沉降、傾斜監(jiān)測(cè)
?。ㄒ唬┏两怠A斜監(jiān)測(cè)
1．建（筑）筑物沉降觀測(cè)的標(biāo)志，可根據(jù)不同的建（構(gòu)）筑結(jié)構(gòu)類型和建筑材料，采用墻（柱）標(biāo)志、基礎(chǔ)標(biāo)志和隱蔽式標(biāo)志（用于高級(jí)建筑物）等型式；
2．各類標(biāo)志的立尺部位應(yīng)加工成半球形或有明顯的突出點(diǎn)，并涂上防腐劑；
3．標(biāo)志的埋設(shè)應(yīng)避開(kāi)如雨水管、窗臺(tái)線、電器開(kāi)關(guān)等有礙設(shè)標(biāo)與觀測(cè)的障礙物，并應(yīng)視立尺需要離開(kāi)墻（柱）面和地面一定距離；
4．隱蔽式沉降觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志的型式，可按《建筑變形測(cè)量規(guī)程》JGJ/T8-97規(guī)定執(zhí)行；
5．有關(guān)沉降、傾斜的限值根據(jù)相關(guān)規(guī)范執(zhí)行；
6．監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)能滿足監(jiān)測(cè)要求。
（1）采用爆破或非爆破施工時(shí)，與開(kāi)挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物應(yīng)列入監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)。
?。?）當(dāng)采用非爆破施工時(shí)，與開(kāi)挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物樁基為端承樁并且其傳力線已距離開(kāi)挖面或基坑面5m以上時(shí)，不用監(jiān)測(cè)。
?。ǘ┍普袼俦O(jiān)測(cè)
1．監(jiān)測(cè)目的
通過(guò)監(jiān)測(cè)，掌握爆破對(duì)需重點(diǎn)保護(hù)的既有建（構(gòu)）筑物的影響程度，用以修改鉆爆設(shè)計(jì)保護(hù)建（構(gòu)）筑物。
2．測(cè)儀器
傳感器、放大器、記錄器、導(dǎo)線
3．布點(diǎn)
測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在監(jiān)測(cè)圖紙標(biāo)定的需重點(diǎn)保護(hù)的既有建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)。
4．記錄與計(jì)算
爆破后得到記錄曲線。
量取曲線中最大振幅，由標(biāo)定曲線可得出最大振速，有關(guān)爆破振速的規(guī)定根據(jù)相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。
六、監(jiān)測(cè)警戒值
監(jiān)測(cè)警戒值的確定應(yīng)滿足《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）的相關(guān)要求。結(jié)合本工程實(shí)際情況，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)警戒值確定如下：
1．支護(hù)結(jié)構(gòu)墻（樁）頂水平位移：
警戒值取0.8倍設(shè)計(jì)容許值。
2．基坑圍護(hù)墻測(cè)斜：
警戒值取0.8倍設(shè)計(jì)容許值。對(duì)于測(cè)斜光滑的變化曲線，若曲線上出現(xiàn)明顯的折點(diǎn)變化，也應(yīng)做出報(bào)警處理。
3．建（構(gòu)）筑物沉降、傾斜警戒值：各工點(diǎn)根據(jù)建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)類型及基礎(chǔ)類型確定。
4．中立柱沉降警戒值：基坑開(kāi)挖引起的立柱隆起或沉降不得超過(guò)10mm，每天發(fā)展不超過(guò)2mm。
5．支撐軸力、錨桿（索）拉力：警戒值取0.8倍計(jì)算值。
