貴陽市軌道交通1號線土建工程8標監(jiān)測方案設(shè)計

杜紅濤 李鵬飛

摘要：介紹貴陽市軌道交通1號線土建工程8標監(jiān)測目的、布網(wǎng)原則，監(jiān)測方案的實施和監(jiān)測成果及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析。

關(guān)鍵詞：軌道交通；監(jiān)測目的；布網(wǎng)原則；監(jiān)測方案；監(jiān)測成果；數(shù)據(jù)分析

1.監(jiān)測目的

按照設(shè)計文件進行認真全面的監(jiān)測，為有關(guān)部門提供及時、可靠、翔實的監(jiān)測數(shù)據(jù)。全面收集地質(zhì)、施工進度資料，特別是要有針對性地分析每道工序（分部開挖）造成各種監(jiān)測值的大小及影響程度，做好監(jiān)測數(shù)據(jù)變化的成因分析。在可能的情況下對施工方案的調(diào)整提出參考建議。

2.監(jiān)測測點的布設(shè)原則

本工程各監(jiān)測項目及監(jiān)測點主要按貴陽市軌道交通1號土建工程監(jiān)測1標段招標文件的監(jiān)測技術(shù)要求、相關(guān)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范要求，并結(jié)合以上監(jiān)測原則而布置的，具體實施時可根據(jù)現(xiàn)場情況進行適當調(diào)整。具體布設(shè)原則如下：

（1）觀測點類型和數(shù)量的確定結(jié)合工程性質(zhì)、地質(zhì)條件、設(shè)計要求、施工特點等因素綜合考慮。

（2）為驗證設(shè)計數(shù)據(jù)而設(shè)的測點布置在設(shè)計中最不利位置和斷面上，為結(jié)合施工而設(shè)的測點布置在相同工況下的最先施工部位，其目的是及時反饋信息、指導(dǎo)施工。

（3）表面變形測點的位置既要考慮反映監(jiān)測對象的變形特征，又要便于應(yīng)用儀器進行觀察，還要有利于測點的保護。

（4）埋測點不能影響和妨礙結(jié)構(gòu)的正常受力，不削弱結(jié)構(gòu)的剛度和強度。

（5）在實施多項內(nèi)容測試時，各類測點的布置在時間和空間上應(yīng)有機結(jié)合，力求使一個監(jiān)測部位能同時反映不同的物理變化量，找出內(nèi)在的聯(lián)系和變化規(guī)律。

（6）根據(jù)監(jiān)測方案在施工前布置好各監(jiān)測點，以便監(jiān)測工作開始時，監(jiān)測元件進入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

（7）測點在施工過程中遭到破壞時，應(yīng)盡快在原來位置或盡量靠近原來位置補設(shè)測點，保證該點觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

3. 監(jiān)測方案實施

3.1 監(jiān)測方案的編制依據(jù)

1.《貴陽市軌道交通1號線土建工程監(jiān)測1標招標文件》，2013年4月；

2.《城市軌道交通工程測量規(guī)范》（GB50308-2008）；

3.《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497-2009；

4.《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）；

5.《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ/T8-2007）；

6.《地下鐵路工程施工及驗收規(guī)范》（GB50299-1999）；

7.《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-91）；

3.2 監(jiān)測的內(nèi)容分類

3.2.1豎向位移類監(jiān)測

3.2.1.1 監(jiān)測方法及精度

1、垂直位移監(jiān)測基準點

（1）點位布設(shè)

垂直位移監(jiān)測點分三級布設(shè)，即基準點、工作基點、觀測點。垂直位移監(jiān)測基準點應(yīng)布設(shè)于基坑外施工影響區(qū)外穩(wěn)定可靠的位置。優(yōu)先考慮采用施工控制水準點，若需另外布設(shè)，則應(yīng)設(shè)立在基礎(chǔ)好，沉降穩(wěn)定，便于施測與保存，穩(wěn)固的永久性建筑物上，也可以埋設(shè)于在變形影響區(qū)域外的基巖或原狀土層上，通常采用墻上水準點。

工作基點的選取應(yīng)視觀測點與基準點的距離而定，初步確定為每個基準點聯(lián)測3個工作基點。

工作基點應(yīng)根據(jù)土質(zhì)狀況決定，可埋設(shè)1.0米左右深度的混凝土標石。應(yīng)結(jié)合整個工程的垂直位移監(jiān)測工作進行，統(tǒng)一進行垂直位移監(jiān)測基準點和工作基點的布置。監(jiān)測點的布設(shè)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、埋深和結(jié)構(gòu)特點、支護類型、開挖方式以及環(huán)境狀況等因素綜合考慮。

在基準網(wǎng)建成后，在監(jiān)測工作開始后3月進行第一次復(fù)測，此后每隔6月復(fù)測一次；工作基點的復(fù)測周期原則上為每月至少一次。實施過程中根據(jù)控制點的穩(wěn)定性調(diào)整復(fù)測周期，也可根據(jù)實際需要僅進行局部復(fù)測，而非全面復(fù)測，以便減小復(fù)測的工作量。發(fā)現(xiàn)基準點異常變動，應(yīng)及時根據(jù)要求進行修正，或換點加密測量。

（2）測量方法與精度

各基準點應(yīng)組成閉合水準路線，按照二等水準測量方法進行施測。選用天寶DiNi03精密電子水準儀配條碼尺，儀器標稱精度±0.3mm/km。在觀測前對所用的水準儀和水準尺按照有關(guān)規(guī)定進行檢定，在使用過程中不得隨意更換。

2、豎向位移監(jiān)測

本施工標段的豎向位移類監(jiān)測項目包括：支護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂沉降、周邊地表沉降監(jiān)測、周邊建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測等。

（1）測點布設(shè)

支護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂每45～60m布設(shè)1個測點，周邊地表每45～60m一個斷面，每個斷面1～3個測點；淺埋段地表每45～60m一個斷面，每個斷面1～3個測點；重要建（構(gòu)）筑物按施工單位布置點的10%～20%。

（2）測量方法與原理

豎向位移量測采用精密水準測量方法。高程控制測量及首次沉降觀測采用往返測或單程雙測站觀測方式，其他各次沉降觀測可采用單程觀測?；c和附近水準點聯(lián)測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀數(shù)高差不宜超過0.3mm，對不在水準路線上的觀測點，一個測站不宜超過3個，如超過時，應(yīng)重讀后視點讀數(shù)，以作核對。

沉降值計算：

地表監(jiān)測基點為標準水準點（高程已知），監(jiān)測時通過測得各測點與水準點（基點）的高程差ΔH，可得到各監(jiān)測點的標準高程Δht，然后與上次測得高程進行比較，差值Δh即為該測點的沉降值。即：

在條件許可的情況下，盡可能的布設(shè)水準網(wǎng)，以便進行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進行平差，求得各點高程。

（4）監(jiān)測精度與采用儀器

按國家二等水準測量精度要求進行沉降監(jiān)測。觀測儀器采用DINI03電子水準儀，配條碼標尺進行沉降監(jiān)測。高程控制測量及首次沉降觀測采用往返測或單程雙測站觀測方式，其他各次沉降觀測可采用單程觀測。視線長度小于50m，前后視距差小于1m，前后視距差累積小于3m，視線高度大于0.3m。為便于校核，觀測基準點數(shù)量不應(yīng)少于兩點，且應(yīng)設(shè)置在施工影響范圍以外。

3.2.1.2監(jiān)測周期及頻率

（1）明挖基坑及區(qū)間

1.開挖階段，1次/3天；

2.底板施工階段，1次/3天；

3.底板封閉后，1～15天，1次/3天；

4.底板封閉后，15～30天，1次/5天；

5.底板封閉后，30天以后，1次/7天；

6.基本穩(wěn)定后，1次/30天；

7.覆土后停止監(jiān)測。

（2）隧道淺埋段

1.開挖面前后50m范圍內(nèi)，1次/3天；

2.開挖面已過或距離建筑物邊線在對應(yīng)線路上投影里程外10m時，1次/7天；

3.在10m范圍以外但并未超過接近工程界定值時，1次/15天；

4.超出接近工程界定值時，估計監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定情況定。

當豎向位移接近報警值時2次/天，超過報警值或出現(xiàn)險情時應(yīng)1次/小時或根據(jù)現(xiàn)場情況確定。

3.2.1.3豎向位移報警值

上述各控制標準值沒有考慮建（構(gòu)）筑物的設(shè)計缺陷，既有變形以及結(jié)構(gòu)本身的附加應(yīng)力等因素。

當達到上述報警值80%時應(yīng)發(fā)出預(yù)警，以便有關(guān)部門采取措施，調(diào)整施工方法。當達到或超過報警值時就要向有關(guān)部門報警

3.2.2支護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移監(jiān)測

3.2.2.1監(jiān)測方法及精度

1、水平位移監(jiān)測基準點

由于水平位移監(jiān)測每次至少要同時使用兩個基準點，所以必須保證每次使用的兩個基準點相對位置關(guān)系及設(shè)站控制點的絕對位置固定。每次觀測前應(yīng)對基準點進行檢核，確認穩(wěn)定后方可進行監(jiān)測點的觀測工作。平面坐標系統(tǒng)與施工坐標系統(tǒng)盡量統(tǒng)一，對于部分可以直接采用的施工控制點可以納入水平位移監(jiān)測基準網(wǎng)。發(fā)現(xiàn)基準點異常變動，應(yīng)及時根據(jù)要求進行修正，或換點加密測量。

測量方法與精度：

采用徠卡TM30型全站儀（測角精度0.5″，測距精度±0.6mm+1ppm），按照精密導(dǎo)線測量要求進行施測。水平位移監(jiān)測基準網(wǎng)的主要技術(shù)要求見下表。

水平位移監(jiān)測基準網(wǎng)的主要技術(shù)要求（GB50026-2007）

在基準網(wǎng)建成后，在監(jiān)測工作開始后3月進行第一次復(fù)測，此后每隔6月復(fù)測一次；工作基點的復(fù)測周期原則上為每月至少一次。實施過程中根據(jù)控制點的穩(wěn)定性調(diào)整復(fù)測周期，也可根據(jù)實際需要僅進行局部復(fù)測，而非全面復(fù)測，以便減小復(fù)測的工作量。發(fā)現(xiàn)基準點異常變動，應(yīng)及時根據(jù)要求進行修正，或換點加密測量。

2、樁（墻）頂水平位移監(jiān)測

（1）監(jiān)測點布設(shè)

沿基坑周邊45～60m布設(shè)一個監(jiān)測點。

（2）監(jiān)測方法與原理

水平位移量測依據(jù)現(xiàn)場情況可采用視準線法或極坐標法。作業(yè)前應(yīng)對使用的基準點和工作基點的穩(wěn)定性進行檢測。

視準線法測量原理如下圖所示。

在選定的水平位移監(jiān)測控制點上安置全站儀，精確整平對中，瞄準另一端的水平位移監(jiān)測控制點作為起始方向，依次按方向觀測法測定兩監(jiān)測控制點間的水平位移監(jiān)測點與測站連線偏離起始方向的角度，以所測角值作為計算變量（測站點到后視監(jiān)測控制點的水平距離值由全站儀測出后作為定值），從而計算出監(jiān)測點沿垂直于起始方向的位移。

視準線法偏移量計算公式如下：

式中：Q為偏移量（mm）；A為觀測點的小角值（秒）；P″為常數(shù)206265（秒）；L為基準點至觀測點之間平距（m）。

通過各次偏移量的比較計算出水平位移量，將第一次位移觀測值作為各位移觀測點的初始值，以后將每次觀測值減去上次的觀測值得到本次位移量，減去初始值得到總位移量。位移變化量以基坑坡頂為標準，向基坑位移，其值為“+”反之為：“-”。

極坐標法是在選定的水平位移監(jiān)測控制點上安置全站儀，精確整平對中，瞄準另一端的水平位移監(jiān)測控制點作為起始方向，直接測定監(jiān)測點的坐標，根據(jù)兩次坐標差值計算監(jiān)測點位移量。

監(jiān)測埋設(shè)的監(jiān)測點穩(wěn)定后，應(yīng)在基坑開挖前進行初始值觀測，初始值一般應(yīng)用全站儀獨立觀測3次，3次觀測時間間隔盡可能的短，3次觀測值較差滿足有關(guān)限差值要求后，取3次觀測值的平均值作為初始值。水平位移監(jiān)測以初始值為觀測值比較基準，水平位移變形監(jiān)測應(yīng)視基坑開挖情況即時開始實施。

（3）測量精度與采用儀器

水平位移觀測儀器讀數(shù)最小至0.1mm，點位相對中誤差1mm，水平位移采用徠卡TM30型全站儀（測角精度0.5″，測距精度0.6mm+1ppm）進行施測。

觀測法限差

3.2.2.2監(jiān)測周期及頻率

土建施工期間，測點的監(jiān)測頻率為：

1.基坑開挖階段，1次/3天；

2.底板施工階段，1次/3天；

3.底板封閉后，1～15天，1次/3天；

4.底板封閉后，15～30天，1次/5天；

5.底板封閉后，30天以后，1次/7天；

6.基本穩(wěn)定后，1次/30天；

7.覆土后停止監(jiān)測。

當支護結(jié)構(gòu)水平位移接近報警值時2次/天，超過報警值或出現(xiàn)險情時應(yīng)1次/小時或根據(jù)現(xiàn)場情況確定。

3.2.2.3支護結(jié)構(gòu)水平位移報警值

當達到上述臨界值80%時應(yīng)發(fā)出預(yù)警，以便有關(guān)部門采取措施，調(diào)整施工方法。

當達到或超過臨界值時應(yīng)向有關(guān)部門報警

3.2.3土（樁）體水平位移監(jiān)測

3.2.3.1點位布設(shè)

在明挖區(qū)間及明挖基坑支護結(jié)構(gòu)內(nèi)，間距45～60m布設(shè)1孔，同一孔中測點間距0.5m。

3.2.3.2監(jiān)測方法

圍護墻（樁）側(cè)向變形量測采用測斜儀進行施測。測斜儀是一種可精確測量沿垂直方向地層或圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的工程測量儀。當測斜管深埋于穩(wěn)定地層中或圍護樁（墻）體內(nèi)時，則各點位移可根據(jù)測讀點間的傾角和距離換算出來。

測量時放入帶有導(dǎo)輪的伺服加速度式測斜儀沿導(dǎo)槽滑動，由于測斜儀能反應(yīng)出測管與重力線之間的傾角，因而能測出測斜儀所在位置測管在土體作用下的傾斜度θi，換算成該位置測斜儀上下導(dǎo)輪間（或分段長度）的位置偏差Δd：

式中，L為量測點的分段長度（一般為0.5m）。自下而上累加可知各點處的水平位置：

與初值相減即為各點本次量測的水平位移。

觀測時的具體步驟如下：

1）將測頭導(dǎo)輪卡置在預(yù)埋測斜導(dǎo)管的滑槽內(nèi)，輕輕將測頭放入測斜導(dǎo)管中，放松電纜使測頭滑止孔底，記下深度標志。當觸及孔底時，應(yīng)避免過分沖擊。將測頭在孔底停置約5分鐘，使測斜儀與管內(nèi)溫度基本一致。

2）將測頭拉起至最近深度標志作為測讀起點，每0.5m測讀一個數(shù)，利用電纜標志測讀測頭至測斜管頂端為止。每次測讀時都應(yīng)將電纜對準標志并拉緊，以防止讀數(shù)不穩(wěn)。

3）將測頭調(diào)轉(zhuǎn)180°重新放入測斜導(dǎo)管中，將測頭滑到孔底，重復(fù)上述步驟在相同的深度標志測讀，以保證測量精度。通常采用正反測量的目的是為了提高精度，導(dǎo)輪在正反向滑槽內(nèi)的讀數(shù)將抵消或減小傳感器的零偏和軸對準所造成的誤差。

4）現(xiàn)場測讀記錄

差值=讀數(shù)E-讀數(shù)W

式中：E表示上導(dǎo)輪方向，W表示上導(dǎo)輪調(diào)轉(zhuǎn)180°的方向，差值表示在該測點0.5m測管的水平位移的2倍。

5）測斜曲線

將在圍護結(jié)構(gòu)中同一測斜管的不同深度處所測得的累計變位值點在坐標紙上連接起來，從而得到位移——歷時曲線，孔深——位移曲線，當水平位移速率突然過分增大是一種報警信號，收到報警信號后，應(yīng)立即對各種量測信息進行綜合分析，判斷施工中出現(xiàn)了什么問題，并及時采取保證施工安全的對策。

3.2.3.3監(jiān)測頻率

土建施工期間，測點的監(jiān)測頻率為：

1.基坑開挖階段，1次/3天；

2.底板施工階段，1次/3天；

3.底板封閉后，1～15天，1次/3天；

4.底板封閉后，15～30天，1次/5天；

5.底板封閉后，30天以后，1次/7天；

6.基本穩(wěn)定后，1次/30天；

7.覆土后停止監(jiān)測。

當支護結(jié)構(gòu)水平位移接近報警值時2次/天，超過報警值或出現(xiàn)險情時應(yīng)1次/小時或根據(jù)現(xiàn)場情況確定。

3.2.3.4報警

測值達到報警值的80%后應(yīng)及時向業(yè)主、監(jiān)理、施工等有關(guān)單位發(fā)出預(yù)警，并分析其原因，以便采取必要措施，防止事故的發(fā)生

4. 監(jiān)測成果及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)監(jiān)測工作的科學性、準確性、及時性和連續(xù)性的要求，當監(jiān)測完成后即對監(jiān)測資料進行整理并形成報表。

資料整理中，注意各類測點之間內(nèi)在聯(lián)系的分析，以便及時辨別可能存在的險情。若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象預(yù)示潛在危險時則發(fā)布應(yīng)急預(yù)報，迅速通報施工相關(guān)部門，及時分析原因，及提出相應(yīng)的對策建議。同時加密監(jiān)測，了解其進一步的變化情況和采取措施后的效果。

在上述工作基礎(chǔ)上，應(yīng)對整編的監(jiān)測資料進行分析，采用定性的常規(guī)分析方法，分析各監(jiān)測物理量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，各種原因量和效應(yīng)量的相關(guān)關(guān)系和相關(guān)程度。

參考文獻：

[1]GB50308-2008.城市軌道交通工程測量規(guī)范

[2]GB50497-2009.建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

[3]GB50026-2007.工程測量規(guī)范

[4]JGJ/T8-2007.建筑變形測量規(guī)范

[5]GB50299-1999.地下鐵路工程施工及驗收規(guī)范

[6]GB12897-91.國家一、二等水準測量規(guī)范