地铁监测要点和案例分析.ppt
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1、福州地铁08合同段项目部2012年4月19日,地铁基坑监测要点及案例分析,目 录,1 国内轨道交通工程现状2 轨道交通工程建设面临的问题难点3 监测依据4 地铁基坑监测方法5 案例分析,1、国内轨道交通工程现状,1、国内地铁基坑工程现状,20世纪80年代以来,我国城市地铁建设发展迅速,已建成地铁的城市有北京、天津、上海、广州、南京等,同时,福州、青岛、长沙重庆、武汉、长春、沈阳、大连、杭州、成都、西安等城市都在积极申报或者已经开始建设地铁。,北京地铁,北京地铁开通,目前14条线,线路总长339.5 km,车站191座。,上海轨道交通发展与规划,2020年,20条线路877公里,上海地铁,广州地
2、铁,到2010年,上海拥有11条轨道交通线,共计284座运营车站,累计运营线路长度达到432公里,2、轨道交通工程建设 面临的问题和难点,2、轨道交通工程建设面临的问题和难点,由于地铁车站一般位于城市的繁华路段,车站附近建筑物密集,地铁车站深基坑平面尺寸和开挖深度(一般为17米左右)的增大带来一系列复杂的问题,如:基坑围护结构的变形和稳定、施工中对相邻环境、地下管线、地面交通所带来的影响等问题,而这些问题甚至有可能引发安全事故。,型式和施工工艺多样,地质条件复杂,环境变形控制严,6大问题和难点,险情事故时有发生,工程本身难度增大,2、轨道交通工程建设面临的问题和难点,特点1:范围广规模大,杭州
3、地铁一号线,31座车站里程52.4km,地铁车站基坑规模通常宏大,特点1:范围广规模大,特点2:结构型式和施工工艺多样,高架、地下车站、隧道、联络通道等结构型式地连墙、钻孔桩、SMW工法等围护方式及明挖法、盾构法、矿山法等施工工艺,特点3:地质条件复杂,线路沿线可能涉及不同的地貌类型、不同的工程地质与水文地质单元,包括穿越河流等,地质条件的差异性也增加了施工的难度。,特点4:周边环境控制要求严格,地铁车站周边环境异常复杂,特点4:周边环境控制要求严格,盾构出洞后仅12m距离与地铁一号线隧道呈85斜交;一号线隧道底部与二号线隧道顶部间距仅为1m;地铁一号线沉降控制在3mm内,才能确保地铁正常运营
4、。,二号线穿越一号线,施工场地狭小,工程开挖深度不断刷新记录,特点5:工程本身难度增加,特点6:险情事故时有发生,2008年11月15日下午,杭州风情大道地铁施工工地发生大面积地面塌陷事故,致21人死亡的惨剧。专家痛惜地指出:“这是中国地铁修建史上最大的事故。,(1)委托单位提供的设计图纸等;(2)中华人民共和国国家标准建筑基坑工程监测技术规范(GB 50497-2009);(3)建筑基坑工程技术规范(YB9258-97);(4)建筑基坑围护技术规程(JGJ120-99);(5)工程测量规范(GB50026-2007);(6)国家一、二等水准测量规范(GB/T12897-2006)。,3、监测
5、依据及其它,车站深基坑工程面临的问题,由于地铁车站一般位于城市的繁华路段,车站附近建筑物密集,地铁车站深基坑平面尺寸和开挖深度(一般为17米左右)的增大带来一系列复杂的问题,如:基坑围护结构的变形和稳定、施工中对相邻环境、地下管线、地面交通所带来的影响等问题得到地铁建设及设计单位的广泛关注。而这些问题甚至有可能引发安全事故。,监测目的,监测意义,(1)对基坑施工期间基坑(及支护体)变形和其影响范围内的环境变形、被保护对象的变形以及其它与施工有关的项目或量值进行测量,以及时和全面地反映它们的变化情况,是本工程实现信息化施工的主要手段,是判断基坑安全和环境安全的重要依据;(2)为修正设计和施工参数
6、、预估发展趋势、确保工程质量及周边建(构)筑物、管线的安全运营提供实测数据。是设计和施工的重要补充手段;(3)为优化施工方案提供依据;(4)为理论验证提供对比数据;(5)积累区域性设计、施工及监测的经验。,4、地铁基坑监测方法,监测一般规定,1 监测方法的选择应根据基坑等级、精度要求、设计要求、场地条件、地区经验和方法适用性等因素综合确定,监测方法应合理易行。2 变形测量点分为基准点、工作基点和变形监测点。其布设应符合下列要求:每个基坑工程至少应有3个稳固可靠的点作为基准点;工作基点应选在稳定的位置。在通视条件良好或观测项目较少的情况下,可不设工作基点,在基准点上直接测定变形监测点;施工期间,
7、应采用有效措施,确保基准点和工作基点的正常使用;监测期间,应定期检查工作基点的稳定性。,3 监测仪器、设备和监测元件应符合下列要求:满足观测精度和量程的要求;具有良好的稳定性和可靠性;经过校准或标定,且校核记录和标定资料齐全,并在规定的校准有效期内;4 对同一监测项目,监测时宜符合下列要求:采用相同的观测路线和观测方法;使用同一监测仪器和设备;固定观测人员;在基本相同的环境和条件下工作。,5 监测过程中应加强对监测仪器设备的维护保养、定期检测以及监测元件的检查;应加强对监测仪标的保护,防止损坏。6 监测项目初始值应为事前至少连续观测3次的稳定值的平均值。,周边环境监测地下综合管线垂直位移监测;
8、周边建(构)筑物垂直位移监测;,4.1.1 监测项目,2 基坑围护结构本体监测 围护体(内部)水平位移监测(测斜);围护墙体顶部水平位移监测;围护墙体顶部垂直位移监测;支撑轴力监测;立柱垂直位移监测;坑底隆起监测;地下水位监测;基坑周围地表沉降监测。,1、而针对每一个监测对象又有各自的监测项目,包括垂直位移、水平位移、深层侧向位移、支撑内力、土压力、孔隙水、裂缝、倾斜等,上海基坑监测规范列了24项,全国规范18项。这些监测项目主要反映的是监测对象的两个指标:受力和变形。对于同一个监测对象,这两个指标有着内在的必然联系,相辅相成,配套监测,可以帮助判断数据的真伪,做到去伪存真。2、依据围护顶面、
9、围护侧向变形、支撑轴力、立柱桩沉降等变形数据,验证由围护墙和水平支撑共同构成的支护体系的稳定性。,4.1.2 监测要点:,注意:基坑支护结构除需满足自身的强度要求和变形要求外,还必须满足受基坑工程影响的周边环境的变形要求,特别是在软土地区中,后者的重要性往往不亚于前者。,4.2 垂直位移监测1、监测项目:地下综合管线垂直位移监测周边建(构)筑物垂直位移监测,围护墙体顶部垂直位移监测;立柱垂直位移监测;坑底隆起监测;基坑周围地表沉降监测。2、仪器:徕卡NA2型水准仪及GPM3平板测微器,因瓦 合金标尺;精度:0.5mm/km。,3、原理方法:水准路线的分类:附合水准路线:从一个已知高程的水准点(
10、BM1)起,沿一条路线进行水准测量,以测定另外一些水准点或垂直位移监测点的高程,最后连测到另一个已知高程的水准点(BM2),称为附合水准路线。如下图所示,支水准路线:从一个已知高程的水准点起,沿一条路线进行水准测量,以测定另外一些水准点或垂直位移监测点的高程,最后不连测到任何已知高程的水准点称为支水准路线。为了对测量成果进行检核,并提高成果的精度,单一水准支线必须进行往返测量。,闭合准路线:从一个已知高程的水准点(BM1)起,沿一条环形路线进行水准测量,测定沿线一些水准点或垂直位移监测点的高程,最后又回到水准点(BM1),称为闭合水准路线。如右图所示,水准路线的拟定:日常监测中,应采用附合水准
11、路线或闭合水准路线。没有任何规范中规定变形观测采用支水准路线观测,水准仪i角检查:,监测范围,从基坑边缘以外13倍开挖深度范围内需要保护的建(构)筑物、地下管线等均应作为监控对象。必要时,尚应扩大监控范围。位于重要保护对象(如地铁、上游引水、合流污水等)安全保护区范围内的监测点的布置,尚应满足相关部门的技术要求。,地下管线直接监测点(抱箍法),4.2.1 管线监测,地下管线监测点的布置应符合下列要求:1 应根据管线年份、类型、材料、尺寸及现状等情况,确定监测点设置;2 监测点宜布置在管线的节点、转角点和变形曲率较大的部位,监测点平面间距宜为1525m,并宜延伸至基坑以外20m;3 上水、煤气、
12、暖气等压力管线宜设置直接监测点。直接监测点应设置在管线上,也可以利用阀门开关、抽气孔以及检查井等管线设备作为监测点;4 在无法埋设直接监测点的部位,可利用埋设套管法设置监测点,也可采用模拟式测点将监测点设置在靠近管线埋深部位的土体中。,地下管线直接监测点(抱箍法),4.2.2 周边建筑物监测,建(构)筑物的竖向位移监测点布置应符合下列要求:1 建(构)筑物四角、沿外墙每1015m处或每隔23根柱基上,且每边不少于3个监测点;2 不同地基或基础的分界处;3 建(构)筑物不同结构的分界处;4 变形缝、抗震缝或严重开裂处的两侧;5 新、旧建筑物或高、低建筑物交接处的两侧;6 烟囱、水塔和大型储仓罐等
13、高耸构筑物基础轴线的对称部位,每一构筑物不得少于4点。,4.2.3 围护墙顶垂直位移监测,水平位移观测点宜同时作为垂直位移的观测点。,围护墙顶部的竖向位移监测点应沿围护墙的周边布置,围护墙周边中部、阳角处应布置监测点。监测点间距不宜大于20m,每边监测点数目不应少于3个。监测点宜设置在冠梁上。,4.2.4 地表垂直位移监测,基坑地表沉降监测点的布置应符合下列要求:基坑周边地表竖向沉降监测点的布置范围宜为基坑深度的13倍,监测剖面宜设在坑边中部或其他有代表性的部位,并与坑边垂直,监测剖面数量视具体情况确定。每个监测剖面上的监测点数量不宜少于5个。,4.2.5 立柱垂直位移监测,立柱的竖向位移监测
14、点宜布置在基坑中部、多根支撑交汇处、施工栈桥下、地质条件复杂处的立柱上,监测点不宜少于立柱总根数的10%,逆作法施工的基坑不宜少于20%,且不应少于5根。,4.2.6 坑底隆起监测,根据该基坑周边环境和地质情况分析如下:1、基坑开挖后,原土壤平衡的应力场受到破坏,卸荷后基底要回弹。在开挖深度不大时,坑底土体在卸荷后发生垂直的弹性隆起,随着开挖深度增加,基坑内外的土面高差不断增大,基坑地下连续墙侧向力增大,地下连续墙底部产生“踢脚”现象,从而使基坑底部隆起。2、基坑西侧是城市主干道,地面车流量大,超载的作用,增加了地下连续墙外侧土体产生向基坑内的移动,使基坑坑底产生向上的塑性隆起,同时在基坑周围
15、产生较大的塑性区,并引起地面沉降。3、基底土受回弹后土体的松弛与蠕变的影响加大了隆起。4、地下连续墙在侧水压力作用下,墙角与内外土体发生塑性变形而上涌。5、基坑降水井在土方开挖过程中被破坏,基坑内有部分积水,粘性土吸水使土的体积增大而隆起。,基坑底部隆起监测点应符合下列要求:1 监测点宜按纵向或横向剖面布置,剖面应选择在基坑的中央、距坑底边约1/4坑底宽度处以及其他能反映变形特征的位置。数量不应少于2个。纵向或横向有多个监测剖面时,其间距宜为2050m,2 同一剖面上监测点横向间距宜为1020m,数量不宜少于3个。,4.3 围护墙体测斜,测斜管埋设要求,深层水平位移监测孔宜布置在基坑边坡、围护
16、墙周边的中心处及代表性的部位,数量和间距视具体情况而定,但每边至少应设1个监测孔。当用测斜仪观测深层水平位移时,设置在围护墙内的测斜管深度不宜小于围护墙的入土深度;设置在土体内的测斜管应保证有足够的入土深度,保证管端嵌入到稳定的土体中。,围护体(内部)水平位移监测(测斜),1、基本原理 通过摆锤受重力作用来测量探头轴线与铅垂线之间倾角,然后通过三角关系计算垂直位置各点的水平位移。当土体产生位移时,埋入土体的测斜管随土体同步位移,测斜管的位移量即为土体的位移量。,围护体(内部)水平位移监测(测斜),2、分类及特点 分类:按测头传感器不同,滑动电阻式、电阻应变片式、钢弦式及伺服加速度计式四种。较多
17、采用的是电阻应变片式和伺服加速度计式测斜仪。特点:电阻应变片式测斜仪:优点是产品价格便宜;缺点是量程有限,耐用时间不长;伺服加速度计式测斜仪:优点是精度高、量程大和可靠性好;缺点是伺服加速度计抗震性能较差,当测头受到冲击或受到横向振动时,传感器容易损坏。,围护体(内部)水平位移监测(测斜),3、测斜仪的组成1)探头:装有重力式测斜传感器。2)测读仪:测读仪是二次仪表,需和测头配套使用。3)电缆:连接探头和测读仪的电缆起向探头供给电源和给测读仪传递监测信号的作用,同时也起到收放探头和测量探头所在测点与孔口距离。4)测斜管:测斜管一般由塑料管或铝合金管制成。常用直径为5075mm,长度每节24m,
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