武汉地铁车站基坑监测方案.doc

1、武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 1 页 共 29 页 武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案（版本号 V2.0 送审用）上海辉固岩土工程技术有限公司2009 年 5 月1 工程概况1.1 工程位置武 汉 市 轨 道 交 通 2 号 线 洪 山 广 场 站 位 于 洪 山 广 场 西 侧 广 场 下 ， 洪 山 广 场 周 围 为 广场 环 路 。 根 据 招 标 设 计 说 明 ， 工 程 共 分 为 两 个 标 段 ： 18A 及 18B。 其 中 ， 18A 标 基 坑 工程 为 洪 山 广 场 站 北

2、 侧 部 分 ， 18B 标 基 坑 工 程 为 洪 山 广 场 站 南 侧 部 分 。 施 工 前 洪 山 广 场 鸟瞰 图 见 图 1。1.2工程简况洪山广场站是轨道交通 2 号线与规划中的轨道交通 4 号线的换乘车站，且同期建设，一次建成。洪山广场站沿 2 号线方向车站长度约 169m，沿 4 号线方向车站长度约 155m，车站整体呈楔形。见图 2。车站为地下三层岛式车站。站台层西侧为 2 号线轨道线，东侧为 4 号线轨道线。2 号线与 4 号线的站台通过换乘通道相连通。车站共设置 11 个地面出入口、18 个地面风亭。18A 标基坑大致呈四边形形状，东、西两边长度分别为约 90m 及

3、80m，南、北两边长度分别为约 100m 及 150m。18B 标基坑大致亦呈四边形形状，东、西两边长度分别为约 74m 及 81m，南、北两边长度分别为约 55m 及 100m。洪山广场站用“盖挖逆作法”设计和施工，施工顺序分为三个阶段。第一阶段是在现状地面上进行车站主体的围护桩和支承桩的施工。基坑围护结构由12001400mm 钻孔灌注桩+850mm 旋喷桩止水帷幕构成。第二阶段是制作整个车站结构的顶板，为此要将顶板以上的复土剥离。按设计底板的深度为 35 米不等，剥武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 2 页 共 29 页 离这

4、部分土层的工作从技术、安全方面考虑相当于一个浅型的基坑，所以第二阶段称为“浅基坑（阶段）”。它的围护采用“靠近中南路下穿隧道一侧采用 SMW 工法桩围护，其余三侧采用放坡围护”的设计。第三阶段为车站主体施工。车站顶板埋深：3.005.09 米；车站底板埋深：25.0126.20 米。车站主体主要采用盖挖逆作法施工，以钻孔灌注桩为支护结构，另在车站内有多排基础桩与中间钢管混凝土柱复合体作为开挖过程中车站结构体的主要承力体和车站永久结构的一部分。根据委托单位提供的招标设计说明，基坑变形控制等级为一级。图 1 施工前洪山广场现状鸟瞰图1.3 沿线周边环境（1）周围建筑物洪山广场站地处洪 山 广 场

5、西 侧 广 场 下 ， 广 场 周 边 的 建 筑 物 主 要 有 ： 西北侧-洪山宾馆（距离基坑约60m）； 西南侧-在建的保利文化广场（距离基坑约65m）； 西侧-洪山体育馆（距离基坑约40m）； 东北侧-电信大楼（距离基坑约100m）； 东侧-湖北科技大厦（距离基坑大于150m）； 东南侧-武汉铁路局（距离基坑约N武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 3 页 共 29 页 100m）； 西北侧-洪山广场家具中心（距离基坑约65m）。（2）周围构筑物周边构筑物：洪山广场下的中南路下穿隧道（距离基坑约7m，为箱式矩形隧道）。（3）周

6、围管线车站周围管线众多，含军用电缆、给水、电力、电信、煤气及排水管线等。图 2 洪山广场站平面示意图1.4 工程地质与水文地质1.4.1 区域地质概况武汉地区位于淮阳山字型弧顶西侧与华夏构造复合部位，也处于山字型构造上的新华夏系第二沉降带。燕山运动在本区遗留的构造形迹表明，本区内主压应力为近南武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 4 页 共 29 页 北向，因此形成了一系列近东西向的压性结构面和相伴而生的近东西向压性断层、北北西及北北东的压扭性、张扭性断层。（1）地质构造根据武汉市基岩地质图，洪山广场处于大桥倒转向斜的核部偏北翼。大桥

7、倒转向斜西起汉阳余氏墩，向东经长江大桥、珞珈山至新店。长约 60km，宽约1.52.0km，轴线为北西西向。核部为三叠系大冶组灰岩，两翼为泥盆、二叠系地层。北翼倒转，倾向北，倾角 7080 度。该场地岩层产状近于 075。（2）新构造运动及地震武汉市位于幕阜山地震小区西北缘，西与江汉洞庭地震小区邻接，北与桐柏大别地震小区相连。由于上述构造性断裂活动的不均匀性，区内中强地震分布具不均匀性，中强地震分布零散。自 1330 年以来的 676 年，记载发生 M4.7 级地震 43 次，其中M6.0 级地震 3 次，最大一次为 1917 年湖南常德 6.75 级地震，若将范围稍作扩大包含邻近区内共发生

8、M4.7 级地震 45 次，最大一次为 1631 年安徽霍山 6.25 级地震。自 1970 年至今，仪器记录的地震活动表现为弱震和群震活动为主。主要震源深度在815km，平均在 14km，属上壳浅源地震。武汉市地震活动较为频繁，但多属弱震，且具震级小、烈度偏低的特点。1.4.2地形地貌本场地属长江三级阶地地貌。场地内有冲沟发育，冲沟内分布有可塑软塑状态粉质粘土（地层代号 6-1、6-1a） 。依孔口标高计，其地面标高变化在32.0233.75m。1.4.3地层岩性通过钻探揭露，场地内的主要地层有：（1）人工填土（ mlQ）层杂填土（地层代号 1-1）：表面为装饰板材、沥青路面，其下为碎石及粘

9、性土垫层。厚度为 0.503.10m，平均厚度为 1.54m。素填土（地层代号 1-2）：黄褐色，主要由粘性土组成，含少量碎石、角砾等硬杂质，呈湿的、稍密状态。厚度为 0.304.20m，平均厚度为 1.63m。（2）第四系全新统冲洪积（ 4palQ）层武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 5 页 共 29 页 粉质粘土（地层代号 6-1）：灰褐色黄褐色，含黄色铁锰氧化物花斑，呈饱和、可塑状态。分布于广场北面冲沟地段。厚度为 0.607.70m，平均厚度为 3.94m。粉质粘土（地层代号 6-1a）：灰褐色黄褐色，含黄色铁锰氧化物花斑

10、，呈饱和、软塑状态。分布于广场北面冲沟内。3.205.30m，平均厚度为 4.25m。（3）第四系上更新统冲积（ 3alQ）层粉质粘土（地层代号 7-2）：褐黄黄褐色，含黑色铁锰氧化物及灰白色高岭土，呈饱和、硬塑状态。厚度为 1.7011.70m，平均厚度为 6.91m。（4）第四系中更新统冲洪积（ 2pal）层含碎石粘土（地层代号 10-2）：棕红色，含黑色铁锰氧化物,碎石含量 530%左右，粒径大小一般为 20300mm，岩性为坚硬的石英岩状砂岩。呈湿的、硬塑状态。厚度为 1.108.90m，平均厚度为 3.70m。含角砾粉质粘土（地层代号 11-3a）：褐褐灰色，含有 3050的角砾，角

11、砾成分为炭质泥岩及硅质岩，粒径大小为 620mm，呈饱和、可塑状态。其厚度为11.90m。含粘性土砾砂（地层代号 11-3b）：黄褐色，砾砂成分主要为硅质岩，粒径大小为 25mm，含有 30的粘性土，呈饱和、密实状态。其厚度为 7.1025.50m，平均厚度为 17.36m。（5）第四系残坡积（ delQ）层粘土（地层代号 13-2）：黄色棕黄色，含有少量母岩岩屑，呈饱和、硬塑状态。该层分布于洪山广场地段，厚度为 0.803.30m，平均厚度为 1.93m。（6）二叠系（P）岩层硅质岩（地层代号 17a）：褐色肉红色，主要成分为石英，隐晶质结构，层状构造，裂隙极发育，裂隙面为黑褐色或肉红色。强

12、风化岩层极破碎，岩芯为碎屑状；中风化岩层较破碎，呈碎块状或短柱状。属极硬岩。倾向北，倾角 75。煤层（地层代号 17b）：黑色，粗粒结构，颗粒为片状或粒状，可见已炭化的树木等植物，局部夹有炭质泥岩及炭质页岩，岩芯呈碎屑状。倾向北，倾角 75。炭 质 灰 岩 （ 地 层 代 号 17c） ： 黑 色 ， 主 要 由 方 解 石 组 成 ， 含 微 量 生 物 碎 屑 、 褐 铁 矿 ，隐 晶 微 粒 结 构 ， 层 状 构 造 ， 上 部 有 少 量 岩 溶 发 育 ， 下 部 岩 芯 完 整 。 倾 向 北 ， 倾 角 75。武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海

13、辉固岩土工程技术有限公司 第 6 页 共 29 页 泥岩（地层代号 17e）：黑灰灰紫红黄等多种颜色，以黑灰色为主，主要由水云母组成，并含有白云石、炭质、黄铁矿，泥质结构，层状构造，强风化层岩芯较完整，中微风化岩层岩芯完整。倾向北，倾角 75。 钙 质 泥 岩 （ 地 层 代 号 17f） ： 灰 青 灰 色 ， 主 要 成 分 为 水 云 母 ， 泥 质 结 构 ， 层 状 构造 ， 钙 质 胶 结 ， 强 风 化 层 岩 芯 较 破 碎 ， 中 微 风 化 岩 层 岩 芯 较 完 整 。 倾 向 北 ， 倾 角 75。（7）石炭二叠系（C-P）岩层泥灰岩（地层代号 18b）：灰浅灰色，主要

14、由隐晶微粒方解石组成，含少量水云母及微量的石英矿物、钙质生物碎屑，方解石呈隐晶状，水云母呈鳞片状。岩石完整性好。倾向北，倾角 75。泥岩（地层代号 18c）：黄紫红色，主要成分为水云母，并含少量石英粉砂、白云母、白钛石，泥质结构，薄层状构造，层面及裂隙面上有黑色薄膜。岩石完整性好。倾向北，倾角 75。石灰岩（地层代号 18d）：灰色，主要由隐晶微粒方解石组成，含少量钙质生物碎屑，方解石呈他形，常与泥岩呈互层状产出。岩石完整性好。倾向北，倾角75。1.4.4不良地质作用及特殊岩土（1）不良地质作用拟建车站地带未发现不良地质作用。（2）特殊岩土拟建场地内特殊岩土主要有人工填土。人工填土主要分布于整

15、个拟建场地沿线，杂填土居上部，为沥青路面，其下为矿渣、碎石及粘性土垫层。素填土居下部，由粘性土组成，含少量碎石、角砾等硬杂质。呈中密状态，是上层滞水的赋积之处。（3）煤层现阶段地质勘察报告揭示局部场地有煤层分布，但未明确煤层性质，施工前应探明煤层中是否有瓦斯等有害气体分布，防止瓦斯燃烧、有害气体伤人等危险发生。1.4.5水文地质（1）地下水类型武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 7 页 共 29 页 场地地下水类型为上层滞水、承压水、基岩裂隙水三种类型。上层滞水主要赋存于人工填土之中，大气降水及广场灌溉用水是其主要补给来源。其地下水

16、位埋深 1.203.40m，相当于标高 32.6328.72m。该层地下水主要向广场中心下汽车地下通道内的排水设施集中排泄。车站施工时，宜设置止水帷幕，阻断地下水的来源。承压水赋存于冲沟的含粘性土砾砂层（地层代号 11-3b）中，该砾砂层分布于工程地质平面分区图 II 区的狭长地带内，呈东西向展布，宽度约 50m，北面有含碎石粘土（地层代号 10-2）阻隔，南面是硅质岩隔断。该承压水从西向东径流与排泄，具有承压性，勘察其间，测得该承压水水位在 8.66m，相当于标高 23.73m。洪山广场车站底板埋深在 24m 左右，已深入至该砾砂层之中，该承压水的存在对施工有不利影响。施工时，在东、西两头设

17、置止水帷幕，阻断地下水的来源，并在施工中采取降水。基岩裂隙水存在于基岩裂隙之中，水量小，对施工影响不大。（2）渗透性根据室内试验及经验数据，各土层渗透系数见表 1。（3）地下水的腐蚀性该处承压水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。表 1 各土层渗透性系数 岩土名称 地层代号 渗透系数（m/d） 渗透性分类杂填土 1-1 3.204.50 透水层素填土 1-2 0.150.30 弱透水层粉质粘土 6-1、6-1a 0.00050.0008 不透水层粉质粘土 7-2 0.0007 不透水层含碎石粘土 10-2 0.0003 不透水层含角砾粉质粘土 11-3a 0.

18、0060.007 微透水层含粘性土砾砂 11-3b 1.51.6 透水层粘土 13-2 0.00020.0003 不透水层2 监测方案编制武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 8 页 共 29 页 2.1工程要点根据对工程地质资料及周围环境情况综合了解，通过对工程情况进行分析和预测，认为工程有以下要点：（1）基坑开挖深度较深，在基坑开挖施工过程中，由于水、土压力等各种荷载作用下产生侧向变形，而引起周围一定范围的地层移动，应加强对周围环境的监测，尤其车站东侧的中南路下穿隧道和管线的监测。（2）基坑开挖主要采用盖挖逆作法施工，在盖挖施工过

19、程中和结构最终状态下的结构重量、支撑体系要经历重大变换，施工中必须加强中间立柱与围护体差异沉降的监测。（3）因浅层土中富含上层滞水、含粘性土砾砂层中含承压水，施工中应加强对地下水位的监测。（4）因基坑分三个阶段进行施工，在第二阶段（浅基坑）选用放坡为主的围护设计，开挖施工时要加强对坡顶/坡脚稳定的监测。（5）因至今未见车站附属结构（出入口、风井、通道等）的明确设计，故本监测方案只涉及车站主体施工的监测。附属结构的监测另案处理。2.2方案编制的原则（ 1） 布 设 的 监 测 内 容 及 监 测 点 必 须 满 足 设 计 和 有 关 规 范 规 程 的 要 求 ， 同 时 必 须 能 客 观全

20、 面 反 映 工 程 施 工 过 程 中 周 围 环 境 及 基 坑 围 护 体 系 的 变 化 情 况 ， 满 足 信 息 化 施 工 的 要求 。（2）以三倍于基坑开挖深度为影响范围，周围建（构）筑物、地下管线和基坑本身作为监测及保护的对象。（3）监测过程中，采用的监测仪器及监测频率应符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求。采用的监测仪器必须满足精度要求且在有效的检校期限内，采用方法必须准确、监测频率必须适当，符合设计和规范规程的要求，能及时准确提供数据。（4）监测数据的整理和提交应能满足现场施工和远程上传的要求。2.3监测工作的目的（1）对基坑施工期间基坑（及支

21、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武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 9 页 共 29 页 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、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。2.4方案编制的依据（1）委托单位提供的洪山广场站招标

22、设计图纸及相关资料和要求；（2）建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）；（3）建筑基坑围护技术规程（JGJ120-99）；（4）基坑工程技术规程（湖北省地方标准）（DB42/159-2004）；（5）建筑地基基础技术规范（湖北省地方标准）（DB42/242-2003）；（6）工程测量规范（GB50026-2007）；（7）国家一、二等水准测量规范（GB/T12897-2006）。3 监测工作项目监测点的布置是以委托单位提供的招标设计资料及湖北省地方相关规范/规程为依据，结合本工程的特点，各监测项目的测点布设位置及密度应与围护结构类型紧密相关，控制测点布设密度以 20m 左右为一监测断面。为

23、把握基坑变形状况，提高监测数据的质量，应在每一开挖段内有监测点。同时，也注重监测断面的布置，主要为了解变形的范围、幅度及方向，从而对基坑变形信息有一个清楚全面的认识，为围护结构体系和基坑环境安全提供监测信息。结合工程分段特点，监测项目如下：3.1 深基坑围护体系（1）围护体（内部）水平位移监测（测斜）；（2）围护墙体顶部水平位移监测； （3）围护墙体顶部垂直位移监测；（4）（各层内）立柱与围护墙差异沉降监测；（5）支撑体系（楼板）应力监测；武汉市轨道交通 2号线 18标洪山广场站基坑工程施工监测方案 -上海辉固岩土工程技术有限公司 第 10 页 共 29 页 （6）主动区水/土压力监测；（7）

24、围护桩钢筋应力监测。3.2 周围环境保护体系（1）地下水位监测；（2）基坑周围地表沉降监测；（3）周围建（构）筑物沉降监测；（4）周围地下管线沉降变形监测。3.3 浅基坑围护体系（1）坡顶/坡脚沉降监测。4 监测方法、仪器和监测点布置的原则、埋设方法4.1 深基坑围护体系4.1.1 围护体（内部）水平位移监测（测斜）4.1.1.1 监测工作原理本项监测是深入到围护体内部，用测斜仪自下至上测量预先埋设在围护桩体内的测斜管的变形情况，以了解基坑开挖施工过程中，作为围护体和结构体一部分的围护桩在各深度上的水平位移情况。（1）测斜管在待测围护墙内埋设一条专门制造的“测斜管”。测斜管用 PVC 塑料制成，其内部有两对互成 90角的凹槽，是为“测斜仪”使用的“定向槽”。（2）测斜仪 一种有两对（四个）导轮的角度测量仪器。其角度测量部分能测出测斜仪轴向与（即时的）铅垂线间的角度（t）；它的两对导轮间距离是定长“L”（一般L=50cm）。测斜仪本身防水，其尾后有一条兼作信号传送和荷重的钢丝多芯电缆。 使用时将导轮纳入测斜管待测方向的一对导槽中。 当测斜仪停在测斜管的某深度位置时，该处测斜管与铅垂方向的夹角 t 就被斜仪所测出。从简单的数学关系可知此位置时测斜管与铅垂位置偏开的距离（水平位移）为：S = Lsin t。见图 3。