第三方監(jiān)測設(shè)計技術(shù)在地鐵明挖車站基坑工程中的應(yīng)用
2015-03-24
近年來，國內(nèi)多個城市的建設(shè)規(guī)模隨著經(jīng)濟的騰飛不斷擴大和深入，其中城市軌道交通的建設(shè)受到政府和市民越來越多的重視。地鐵車站明挖基坑的第三方監(jiān)測可以給業(yè)主、質(zhì)量監(jiān)督部門等各方提供基坑變形的獨立第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以更有效地監(jiān)控、分析、處理基坑開挖中的變形，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挖過程中的安全。
一、監(jiān)測方案與監(jiān)測內(nèi)容
第三方監(jiān)測設(shè)計方案應(yīng)包括監(jiān)測項目、監(jiān)測方法及精度要求、監(jiān)測點的具體布置圖（平面圖、斷面圖）、觀測周期（施工進度圖）、警戒值、工程數(shù)量及概算等。
明挖基坑第三方監(jiān)測的內(nèi)容主要為：
1．主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)工程的監(jiān)測；
2．與車站、區(qū)間近接的需重點保護的建（構(gòu)）筑物的沉降、傾斜、裂縫監(jiān)測；
3．爆破振速監(jiān)測；
第三方監(jiān)測單位應(yīng)按既定的監(jiān)測頻率，收集基坑的支撐軸力、支護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移、支護結(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、裂縫情況進行基坑每周安全性分析，將其成果及時提供給業(yè)主、設(shè)計、施工、監(jiān)理，做到信息化施工。
二、監(jiān)測項目、測點布置和精度
第三方監(jiān)測的監(jiān)測項目、測點布置和監(jiān)測精度如下表：
第三方監(jiān)測和施工監(jiān)測的初始值必須在工程開工前，不遲于兩周前獲得。初始值必須和施工單位的施工監(jiān)測統(tǒng)一，基準(zhǔn)點也要統(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)實際情況取值）。
重要建（構(gòu)）筑物的界定：鐵路、公路、橋梁、重點保護文物、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結(jié)構(gòu)。
三、監(jiān)測周期
第三方監(jiān)測的監(jiān)測周期根據(jù)施工方法的不同按以下項目分別對應(yīng)選?。?br />
（一）基坑開挖（機械或人工）
1．監(jiān)測1～5項：一般情況下7天一次，在開挖階段2天一次，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形超過警戒值時或出現(xiàn)險情時，應(yīng)按每小時監(jiān)測一次或根據(jù)現(xiàn)場情況采用連續(xù)監(jiān)測；
2．重要建筑物沉降、傾斜、裂縫監(jiān)測：與開挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物，一般情況下不宜超過7天，在開挖階段不宜超過3天，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形超過警戒值時或出現(xiàn)險情時，應(yīng)按每小時監(jiān)測一次或根據(jù)現(xiàn)場情況定；
?。ǘ﹪o結(jié)構(gòu)或基坑爆破施工
1．監(jiān)測1～5項：一般情況下7天一次，在開挖階段2天一次，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形超過警戒值時或出現(xiàn)險情時，應(yīng)按每小時監(jiān)測一次或根據(jù)現(xiàn)場情況定；
2．爆破振速監(jiān)測：與爆破面近接的重要建（構(gòu)）筑物，第一次爆破時均應(yīng)監(jiān)測，以后每5次爆破監(jiān)測一次或根據(jù)第一次爆破監(jiān)測反饋信息并結(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：
?。?）與開挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物，一般情況下不宜超過7天，在開挖階段不宜超過3天，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形接近警戒值時每天1次，當(dāng)支撐軸力或支護結(jié)構(gòu)水平變形超過警戒值時或出現(xiàn)險情時，應(yīng)按每小時監(jiān)測一次或根據(jù)現(xiàn)場情況定；
?。?）與爆破面近接的重要建（構(gòu)）筑物，第一次爆破時均應(yīng)監(jiān)測，以后每5次爆破監(jiān)測一次或根據(jù)第一次爆破監(jiān)測反饋信息并結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)類型及基礎(chǔ)類型而定；
?。?）以上兩項可根據(jù)實際情況統(tǒng)籌考慮。
四、明挖基坑工程監(jiān)測
1．基坑開挖過程中應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行信息化施工，及時對開挖方案進行調(diào)整。
2．基坑監(jiān)測以獲得定量數(shù)據(jù)的專門儀器測量或?qū)Ｓ脺y試元件監(jiān)測為主，以現(xiàn)場目測檢查為輔。
3．各監(jiān)測項目在基坑施工影響前應(yīng)測得穩(wěn)定的初始值，且不應(yīng)少于兩次。
4．監(jiān)測項目1～5項宜布置在同一斷面上。
5．測點及測量設(shè)備埋設(shè)要求
（1）支護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移測量觀測點
1）支護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移的觀測點應(yīng)采用基礎(chǔ)標(biāo)志。
2）控制點的標(biāo)志，應(yīng)按《建筑變形測量規(guī)程》JGJ/T8-97規(guī)定采用。
?。?）圍護結(jié)構(gòu)變形測斜管
1）采用測斜儀在埋設(shè)于圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)的測斜管內(nèi)進行測試。測點宜選在變形大（或危險）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，頂部到達地面（或?qū)敚?br />
3）測斜管與支護結(jié)構(gòu)的鋼筋籠綁扎埋設(shè)，綁扎間距不宜大于1.5m；
4）測斜管的上下管間應(yīng)對接良好，無縫隙，接頭處牢固固定、密封；
5）測斜管搬扎時應(yīng)調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對測槽垂直于測量面（即平行于位移方向）；
6）封好底部和頂部，保持測斜管的干凈、通暢和平直；
7）做好清晰的標(biāo)示和可靠的保護措施；
8）對于已施工了圍護結(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)向變形測斜管埋設(shè)要求實施。
?。?）支撐軸力
1）鋼支撐應(yīng)選用端頭軸力計（反力計）進行軸力測試；
2）將軸力計安裝架與鋼支撐端頭對中并牢固焊接。在擬安裝軸力計位置的墻體鋼板上焊接一塊250×250×25mm的加強墊板，以防止鋼支撐受力后軸力計陷入鋼板，影響測試結(jié)果；
3）待焊接溫度冷卻后，將軸力計推入安裝架并用螺絲固定好；
4）安裝過程必須注意軸力計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)通過軸力計（反力計）正常傳遞到支護結(jié)構(gòu)上；
5）混凝土支撐應(yīng)采用鋼筋應(yīng)變計進行測試，綁扎鋼筋籠時進行埋設(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。
?。?）錨索（桿）拉力
1）采用錨索（桿）測力計進行測試，在錨桿進行張拉前埋設(shè)；
2）錨索（桿）測力計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，影響測試結(jié)果。一般可采取在測力計和墻體受力面間增設(shè)鋼墊板的措施；
3）安裝過程應(yīng)隨時進行測力計監(jiān)測，觀測是否有異常情況出現(xiàn)，如有應(yīng)采取措施處理。錨索安裝時必須從中間開始向周圍錨索逐步對稱加載，以免錨索計測力計偏心受力；
4）進行張拉、鎖定過程的應(yīng)力對比測試。
（5）支撐立柱沉降觀測點
1）測點宜在支撐立柱沉設(shè)后基坑開挖前布置在變形大（或危險）的典型位置的支撐立柱頂上。
2）控制點的標(biāo)志，應(yīng)按《建筑變形測量規(guī)程》JGJ/T8-97規(guī)定采用。
五、建（構(gòu)）筑物的沉降、傾斜監(jiān)測
?。ㄒ唬┏两怠A斜監(jiān)測
1．建（筑）筑物沉降觀測的標(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，并涂上防腐劑；
3．標(biāo)志的埋設(shè)應(yīng)避開如雨水管、窗臺線、電器開關(guān)等有礙設(shè)標(biāo)與觀測的障礙物，并應(yīng)視立尺需要離開墻（柱）面和地面一定距離；
4．隱蔽式沉降觀測點標(biāo)志的型式，可按《建筑變形測量規(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)測點的布置應(yīng)能滿足監(jiān)測要求。
（1）采用爆破或非爆破施工時，與開挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物應(yīng)列入監(jiān)測范圍內(nèi)。
（2）當(dāng)采用非爆破施工時，與開挖面近接的重要建（構(gòu)）筑物樁基為端承樁并且其傳力線已距離開挖面或基坑面5m以上時，不用監(jiān)測。
（二）爆破振速監(jiān)測
1．監(jiān)測目的
通過監(jiān)測，掌握爆破對需重點保護的既有建（構(gòu)）筑物的影響程度，用以修改鉆爆設(shè)計保護建（構(gòu)）筑物。
2．測儀器
傳感器、放大器、記錄器、導(dǎo)線
3．布點
測點埋設(shè)在監(jiān)測圖紙標(biāo)定的需重點保護的既有建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)。
4．記錄與計算
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)測警戒值
監(jiān)測警戒值的確定應(yīng)滿足《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）的相關(guān)要求。結(jié)合本工程實際情況，各監(jiān)測項目的監(jiān)測警戒值確定如下：
1．支護結(jié)構(gòu)墻（樁）頂水平位移：
警戒值取0.8倍設(shè)計容許值。
2．基坑圍護墻測斜：
警戒值取0.8倍設(shè)計容許值。對于測斜光滑的變化曲線，若曲線上出現(xiàn)明顯的折點變化，也應(yīng)做出報警處理。
3．建（構(gòu)）筑物沉降、傾斜警戒值：各工點根據(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：基坑開挖引起的立柱隆起或沉降不得超過10mm，每天發(fā)展不超過2mm。
5．支撐軸力、錨桿（索）拉力：警戒值取0.8倍計算值。
