兰州地铁监控量测方案

兰州地铁监控量测方案内容摘要：

d—— 位移观测点。 如场地有条件的话，可沿基坑某一测量边向后 2 倍开挖距离外设置测站（工作基点）。 场地如果狭小的话，可将测站（工作基点）设在基坑支护结构的转角上，所测得的位移值是相对基坑转角处的位移值。 全站仪架设调平后，照准与基坑相反方向的一工作基点作为后视方向，用带有刻划的读数觇牌或 T型尺， 设置 9 兰州轨道交通 2 号线一期工程土建 6 标监控测量方案 在观测点上，读取数值。 一般用经纬仪或全站仪正倒镜读数 4 次，取中数作为一次观测值。 初始值观测时要观测两遍，以保证无误。 以后每次观测结果与初始值比较，求得测点的水平位移量。 ②小角度法 该方法适用于观测点零乱、不在同一直线上的情况，如图 63 所示： 图 在离基坑 2 倍开挖深度距离的地方，选设测站 A，若测站至观测点 T的距离为 S，则在不小于 2S的范围之外，选设后方向点 A′。 用经纬仪或全站仪观测β角，一般测 2～ 4 测回，并测量测站点 A到观测点 T的距离。 为保证β角初始值的正确性，要 2 次测定。 以后每次测定β角的变化量，按下式计算观测点 T的位移量： ?T??? ??S 式中：Δβ —— β角的变化量（″）； ρ —— 换算常数，ρ =3600*180/π =206265； S—— 测站至观测点的距离（ mm）。 如按β角测定中误差为177。 2″， S 为 100m，则位移中误差约为177。 1mm。 ③极坐标法 图 10 兰州轨道交通 2 号线一期工程土建 6 标监控测量方案 如图 64 所示：在已知点 A安置仪器，后视点为另一已知点 B，通过测得 ABAP的角度以及 A点至 P点的距离，计算得出 P 点坐标。 设 A 点坐标为 A（ XA， YA）， AB的方位角为α AB，则 P 点坐标 P（ XP， YP）的计算公式为： XP=XA+S cos（α AB+β） YP=XA+S sin（α AB+β） ④控制网法 该方法适用于要求测出基坑整体绝对位移量的情况。 控制网的建立可根据施工现场通视条件、工程精度要求，采用边角交会、附合导线法等。 各种控制网均应考虑图形强度，长短边不宜悬殊。 先采用平面控制网求出基坑各角点的位移量，再叠加用前述方法求得的各观测点的相对位移量，即是基坑的整体绝对位移量。 但是此方法对仪器的要求较高，测量工作量较大。 围护桩顶沉降监测 （ 1）测点布设原则 沉降变形监测点布设位置以能够准确全面反映既有围护结构沉降特征和便于分析为原则，同时要求布设的监测点能够突出反映 结构控制部位的变形情况。 （ 2）测点布设情况 本工程基坑围护桩顶沉降监测点与水平位移监测点可共用，根据项目及现场实际情况布设，车站布设桩顶沉降位移监测点 60。 （ 3）监测点测量 围护桩顶沉降监测应采用水准附合路线或环线的形式，且观测点的精度应满足表 63 要求： 表 （ 4）差异沉降 围护桩顶各沉降监测点的沉降量确定后，监测点间沉降量较差即为差异沉降。 11 兰州轨道交通 2 号线一期工程土建 6 标监控测量方案 状体深层水平位移监测 （ 1）测点布设原则 测点间距一般为 20m～ 50m，每边监测点数目不少于 1 个。 测点布设时先选取中间部位、阳角处、围护结构受力和变形较大处布置监测点，并在周边有重要监测对象时加密监测点。 本站共布设 60个。 （ 2）测点布设情况 根据项目及现场实际情况布设。 （ 3）测点埋设方法 围护结构测斜管一般采用绑扎埋设，土体测斜管采用钻孔埋设。 ①绑扎埋设 通过直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在钻孔灌注桩钢筋笼上，钢筋笼入 槽（孔）后，水下浇注混凝土。 测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设，绑扎间距不宜大于 ，孔深与钢筋笼一致，测斜管与钢筋笼的固定必须十分稳定，以防浇筑混凝土时，测斜管与钢筋笼相脱落。 同时必须注意测斜管的纵向扭转，很小的扭转角度就可能使测斜仪探头被导槽卡住。 ②钻孔埋设 钻孔埋设主要用于围护桩已经完成的情况和土层中钻孔测斜。 首先在围护桩上钻孔，孔径略大于测斜管的外径，测斜管是外径Φ 76，钻孔内径Φ 110的孔，孔深要求穿出结构体 3～ 8m，硬质基底取小值，软质基底取大值。 然后将在地面连接好的测斜管放 入孔内，测斜管与钻孔之间的空隙回填细沙或水泥与膨润土拌合的灰浆，埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边缘垂直。 （ 4）测点埋设技术要求 围护结构测斜管埋设与安装应遵循下列原则： ①管底宜与钢筋笼底部持平或略低于钢筋笼底部，顶部达到地面（或导墙顶）； ②测斜管与围护结构的钢筋笼绑扎埋设，绑扎间距不宜大于； ③测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封； ④管绑扎时应调正方向，使管内的一对测槽垂直于测量面（即平行于位移方向）； ⑤封好底部 和顶部，保持测斜管的干净、通畅和平直； ⑥做好清晰的标示和可靠的保护措施。 （ 5）监测方法 12 兰州轨道交通 2 号线一期工程土建 6 标监控测量方案 测斜管应在测试前 5 天装设完毕，在 3～ 5 天内重复测量不少于 3 次，判明处于稳定状态后，进行测试工作，其步骤如下： ①用模拟探头检查测斜管导槽。 ②使测斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿导槽全长每隔 ，记录测点深度和读数。 测读完毕后，将测头旋转 180176。 插入同一对导槽内，以上述方法再测一次，测点深度同第一次相同。 ③每一深度的正反两读数的绝对值宜相同，当读数有异常时应及时补测。 ④基准点设定： 方法一：以孔底为基准点，条件是槽管落在孔底，底部点应为稳定点，水平位移不会影响到该点。 方法二：以孔口为基准点，用全站仪测出管口的坐标用来修正管口的位移，利用测得的孔口位移进行测斜成果的修正，经计算处理产生数据报表及测斜曲线。 图 （ 6）测斜仪原理 13 兰州轨道交通 2 号线一期工程土建 6 标监控测量方案 图 如图 511示，测斜仪按 点距由下往上逐点进行读数，即将测斜管分成了 n个测段，每个测段的长度 li=500mm，在某一深度位置上所测得的两对导轮（ 500mm）之间的倾角θ i，通过计算可得到这一区段的变位△i。 计算公式为： ?i?lisin?i 某一深度的水平变位值δ i可通过区段变位△ i的累计得出，即： ?i???i??lisin?i 则在进行第 j 次测量时，所得的某一深度上相对前一次 (j1)测量时的 位移值△ Xi即为： ?xi??i(j)??i(j?1) 相对初次测量时总的位移值为： ??xi??i(j)??i(0) 计算时假定管底为基准点，由下而上累计计算某一深度的变位值δ i，直至管顶，然后再根据测得的该点桩顶位移对水平变位值进行修正。 但是不论基准点设在管顶或管底，计算变位值δ i总以向基坑侧变位为正，反之为负。 将在支护结构中同一测斜管的不同深度处所测得的变位值δ i，点在坐标纸上连接起来，便可绘制出桩体的水平变位（ H～δ i）曲线。 14 兰州轨道交通 2 号线 一期工程土建 6 标监控测量方案 支撑轴力监测 （ 1）混凝土支撑轴力监测 ①测点布设原则 监测点宜设置在支撑内力较大或在整个支撑系统中起控制作用的杆件上。 每层支撑的内力监测点不应少于 3 个，各层支撑的监测点位置在竖向上保持一致。 钢支撑的监测截面宜选择在两支点间 1/3 部位或支撑的端头；混凝土支撑的监测截面宜选择在两支点间 1/3 部位，并避开节点位置。 每个监测点截面内传感器的设置数量及布置应满足不同传感器测试要求。 ②测点布设情况 本工程支撑轴力监 测点的布设应根据基坑内支撑形式来确定，车站布设支撑轴力 42个。 ③监测设备安装 对于钢支撑，轴力监测采用钢弦式频率轴力计，安装时将轴力计安装架与钢支撑固定端头对中并牢固焊接，在拟安装轴力计位置的桩（墙）体钢板上焊接一块 250 250 25mm 的加强垫板，以防止钢支撑受力后轴力计陷入钢板。 待焊接件冷却后将轴力计推入安装架并用螺丝固定好。 安装过程要注意轴力计和钢支撑轴线在同一直线上，各接触面平整，确保钢支撑受力状态通过轴力计（反力计）正常传递到支护结构上。 对于混凝土支撑，采用振弦式钢筋 应变计进行监测，在支撑绑扎钢筋时埋设，为了能够真实反映出支撑杆件的受力状况，每一个截面在受力大小变化的方向上排列安装不少于 4 个钢筋应力计，并严格均匀分布钢筋计。 钢筋计和支撑的主筋要尽量轴心相对连接，钢筋计和支撑的主筋焊接时要尽量保证钢筋计部位的温度不要大于 90℃，否则会使钢筋计内部元件失灵，无法工作，可采取包裹湿布浇水降温的措施。 焊接完成后，导线要分股标识清楚，并保护起来， ④支撑轴力测量 采用振弦式频率读数仪对轴力计或者钢筋计进行读数。 支撑轴力量测时必须考虑尽量减少温度对应力的影响，避免在 阳光直接照射支撑结构时进行量测作业，同一批支撑尽量在相同的时间或温度下量测，每次读数均应记录温度测量结果。 利用频率接收仪测量各传感器的的频率，然后利用各传感器的率定曲线计算其受力。 轴力计可以直接计算出支撑的轴力，钢筋计则需要在计算出内力后近似计算出弯矩值。 15 兰州轨道交通 2 号线一期工程土建 6 标监控测量方案 混凝土支撑轴力按下式计算： 其中： js?Ajs22P?K(f?f)； i0为同一个断面钢筋应力计内应力的平均值。 K为钢筋应力计标定系数； f0 为钢筋应力计初始频率； fi为第 i次监测频率； N为混凝土支撑轴力； Ec为混凝土弹性模量； Es 为钢筋的弹性模量； Ac为支撑截面混凝土的净面积； As为支撑截面钢筋的总面积。 钢筋及混凝土弹性模量应根据其实际规格来确定。 （ 2）钢支撑轴力监测 ①监测方法及原理 钢支撑轴力采用振弦式轴力计进行监测，轴力计中心线与钢支撑中心线重合，钢支撑受压时，引起轴力计中弹性钢弦的张力变化，改变了钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化 ，即可测出所受作用力的大小。 ②测点埋设 轴力计一般设置在支撑端部的固定端头侧， X型外壳钢托架与活络头贴角全部围焊，防止轴力计偏移支撑中心，维持支撑的稳定性；而轴力计与钢围檩贴角围焊，并保持其中心线与钢支撑中心线的方向一致性。 轴力计安装好后，在施加预应力时，应与支撑施工单位所采用的油压千斤顶进行支撑轴力换算比较，偏差较小时方可采用。 （ 3）测点初始值的采集 支撑轴力监测点在监测点布设完成、稳定后，应连续三次对监测点进行数据采集，取三次监测数据的平均值为初始值，并在基坑开挖前对 监测点初始值进行上报与审批。 （ 4）数据分析处理 支撑轴力可按以下公式进行计算： 16 兰州轨道交通 2 号线一期工程土建 6 标监控测量方案 P?Ki(f2?f02) 式中： P为监测支撑轴力，单位 (kN)； Ki为轴力计标定常数，单位 (kN/Hz2)； f为轴力计监测自振频率，单位 (Hz)； f0 为轴力计初始自振频率，单位 (Hz)。 地下水位监测 （ 1）监测点布设 布点原则：根据降水设计要求进行布设，在基坑长边按约 50米左右间距均匀间隔布设第二层承压水减压井和潜水水位观测井。 地下水位监测目的在于检验基坑止水帷幕的实际效果，以避免基坑施工对相邻环境的不利影响。 所以测点要设置在止水帷幕以外，且参照搅拌桩施工搭接、相邻房屋与地下管线相对密集位置布设。 （ 2）监测点埋设 水位观测井由降水单位根据降水设计进行埋设。 监测单位不再单独布设。 保护措施：在井口外侧砌水泥台进行保护。 （ 3）监测方法 在首次测量时，用水准仪测出管口与基准点的高差 ，结合水面距管口的深度即可得到水位高程。 水位测量时，把水位计测头放人观测井，手拿钢尺电缆，让测头缓慢地向下移动，当测。