广州地铁二号线晓江区间桩基托换监控量测方案

监控量测方案

（广州美术学院桩基托换）

编制：唐永福

复核：詹黎明

审核：路  刚

中铁第十六工程局广州地铁

晓江区间项目经理部

2 0 0 0 年 6 月 

广州地铁二号线晓江区间桩基托换监控量测方案

一：监测的目的和意义

1.1目的

本次对广州地铁二号线晓江区间桩基托换房屋所做的监控量测目的有五点：

1、掌握桩基托换的基本原理，了解既有桩的卸载过程和载荷从既有桩向新桩梁传递过程，确定托换完成的标准。

2、掌握桩土界面和桩与上部结构相互作用关系。

3、为有限元等数值分析方法提供实际测量数据。

4、监测桩基托换后地铁施工对房屋的影响（由中铁十六局在隧道施工过程中实施完成）。

5、防止由于桩基托换引起纠纷。

6、为今后设计提供翔实、可靠的依据。

1.2 意义

截止到目前为止，桩基托换中既有桩的卸载过程和载荷从既有桩向新桩梁传递过程的理论和试验研究进行的很少，尤其是托换处于地下工程结构上部的桩基的研究和监测更少。随着城市地下建筑物的不断增加，桩基托换工程会越来越多（例如，处于深圳国贸大厦下的桩基、深圳地铁穿越广深准高速铁路高架桥等工程），通过对本地段桩基托换的监测工作，对该项技术的推广应用具有重要的意义：

1、取得桩基托换中载荷转移规律的第一手技术资料，为今后同类工程的施工奠定技术基础。

2、根据桩基托换过程中实测的质料，提出类似工程中理论计算方法和托换载荷的确定方法。

二：编制依据及说明

2.1编制依据

1.1.1《广州地铁二号线晓~江区间土建工程招标文件和遗补书》

1.1.2《广州地铁二号线晓~江区间技术设计》

1.1.3 有关施工技术规范、操作规程

1.1.4《广州地铁二号线晓~江区间施工组织设计》

1.1.5《广州地铁二号线晓~江区间总体监控量测方案》

2.2编制依据

由于广州地铁二号线晓江区间从江南大道转至昌岗路时，穿越广州美术学院33、34栋楼房，楼房属于桩基础，其中房屋部分桩深入我部将要施工的隧道中，为保障房屋基础承载力不变，房屋不变形。我部要对广州美术学院33、34的部分桩基进行托换。为保证房屋在桩基托换及隧道施工期间的安全，为施工提供可靠的保障，为科学施工提供依据，需对房屋进行监控量测，特制定本监控量测方案。本方案只涉及区间桩基托换的监测，对区间其它处的监测请参阅1.1.5《广州地铁二号线晓~江区间总体监控量测方案》。

三：工程概况

广州地铁二号线晓江区间在穿越美术学院段为标准圆曲线断面，线路圆半径350米。广州美术学院33、34栋楼房为九层建筑物，为人工挖孔桩基础，人工挖孔桩长度为16~25米不等。晓江区间隧道右线从33栋楼底穿过，左线隧道从34栋楼底东北角穿过，房屋部分人工挖孔桩基础正处于隧道的正上方。隧道施工时需凿除侵入隧道结构中的桩基，且对隧道周边的土体产生扰动。房屋的桩基承载力势必减弱，因此必须对美院33、34栋房屋进行桩基托换。

托换原则：桩底距隧道开挖顶的间距小于3米时，桩中心距隧道中线距离小于4.5米时，应进行托换处理。对不托换而视地层情况在隧道施工中采取超前注浆和加强支护，分部开挖，缩短循环进尺，近早封闭断面等措施，控制位移的发生和发展。

托换方案：桩基托换采用新设人工挖孔桩支撑水平大梁包既有桩构成新的受力体系。

四：监测项目分项介绍

广州地铁二号线晓江区间桩基托换房屋建筑监控量测项目包括以下5项：

一：房屋观测

房屋观测为最基本的房屋监测手段，由有丰富建筑施工监测经验的监控量测工程师对房屋的外观、墙体、柱体、地面、既有裂缝进行目测，并进行相应的记录，对相应项进行比较，并对房屋现状进行分析定论，此项监测内容的频率为一天一次。

二：房屋周边地表沉降

房屋周边地表沉降

2 监测的桩基位置、方案、内容和过程 （图 1和图2）               图1桩基托换位置平面图

            图 2 桩基托换监测方案和监测内容

1—百分表  2—应变片 3—托换梁 4—千斤顶 5—既有桩 6—新桩 7—钻孔位移计8—应力计

2.1在监测前拍摄建筑物整体状况，真实记录采用的施工方法、建筑物、土体的变化和施工过程出现的其他异常情况，防止纠纷的产生。

2.2建议所有柱或墙上的水准点应与不受施工影响较远的基准点相联系并绘出沉降和时间关系曲线（见II地表移动观测站设计）。

2.3 监测既有桩的上拔量，防止托换过程中由于既有桩的过度上拔造成上部结构的破坏。

2.4 监测新设桩的载荷与下沉量之间的关系。

2.5 对桩梁不同截面的应变进行监测，防止由于过大的拉应力造成破坏并为有限元等数值计算结果提供可以比较的数据。

2.6 为了了解新设桩基对地铁隧道砌衬的影响，建议监测土体对砌衬的压力和隧道的收敛。

3需要的设备与仪器

3.1百分表、磁座

3.2 应变环 

3.3 应变仪

3.4 精密水准仪

4监测过程的控制

4.1 托换过程中应同时满足力和力矩平衡条件，计算方法及计算结果我们已经取得，但从施工安全和责任明确角度出发，应请设计院另文详细给出，保证加载时基本按计算的各桩载荷等级进行，同时按保证梁在加载过程中无相对垂直位移进行各桩的加载控制。

4.2 通过监测既有桩上部应变变化情况，控制既有桩对上部结构过大的作用力。

4.3通过监测既有桩和水平梁连接部位的应变变化情况，防止由于该结构承受过大的应力集中的作用，而导致托换失败。

4.4通过监测既有桩、新桩和水平梁位移变化情况，掌握载荷与位移之间的关系。

II地表移动观测站设计

    桩基托换工程，是一项难度较大的工程，目前尚无完善的设计理论及规范可循，为了了解地铁开挖及桩基托换对地表产生的影响，进而准确预计其对地表建筑的影响程度，进行地表移动观测是必要的。同时，为了积累经验，为以后类似工程的设计与施工提供指导。也必须进行地表移动的观测，故此，我项目组进行了地表移动观测站设计，由铁十六局具体负责实施。

1建立地表移动观测站的目的

 1．1 及时了解地铁暗挖对表的影响，包括地表下沉和地表水平移动。

 1．2 及时了解在桩基托换过程中地表及建筑物的位移情况，以指导和调整施工程序。

 1．3 积累地表移动的原始资料，为进步确定和合理选择地铁设计方案和施工方法提供依据，以指导类似工程的设计与施工。

 1．4 为减少地铁施工对地面环境影响，积累资料进而探索地表移动预计方法。

2地表移动观测站的建站

    由于该工地位于市区建筑物较多，通视条件不好，影响着观测线的布置，故此观测站布设宜采取重点与一般相结合的方针，结合工程实际、灵活应用的基本规划。

2．1 观测线

    观测站的建立主要是观测线的布置，考虑到主要掌握地铁开挖及在换对地表的影响，故仅在垂直于地铁走向的方向上建立观测线，由于建筑物的影响所设观测线可以有局部曲折和相对错动，由于错动距离较短，对以后的分析不会产生太大的影响。

2．2 观测点

2．2．1 基点：共计设置3条观测线，故设置6个基点，基点应远离地铁线(50m以上)，以减少开挖对其的影响，测点采用混凝土预制，桩的横断面为正方形，上端10×10cm2，下端为20×20cm2，高100cm，测点上端灌入φ10～15mm带中心十字的钢筋，深度不小于20cm。

    2．2．2 工作点：工作点同样采用混凝土预制，规格可略小于基点，即上端8×8cm2，下端为15×15cm2，高度为80cm，上端灌入φ10～15mm带中心十字的钢筋。

    2．2．3 测点间距：工作点间距为5m左右，视具体情况灵活等握，具体见观测站设计图，各测点要按顺序统一编号。

3观测工作（ 应由专人负责观测）

3．1. 观测项目

    3．3．1 地表下沉观测：对主观测线及辅助观测线各测点进行水准观测。以便计算各点的绝对高程，从而计算各点的下沉量。对地表的各个基点要求定期校核它们的高程。以确认可以作为不动的基点使用。

    3．3．2 地表水平移动观测：对各条测线上的各个测点之间的距离进行激光测距式丈量。以便计算各点沿测线方向的水平移动。并按此计算地表的水平变形。

3．2 观测仪器

    3．2．1 水准测量：使用精密水准仪，配以3米铟钢水准直尺。若无精密水准仪。也可以使用带平行玻璃板的工程水准仪。但一定要求配3米铟钢水准直尺。

    3．2．2 距离丈量：使用激光测距仪器。

3．3观测精度要求

    3．3．1 水准测量：各项均应按二等水准测量要求。极限闭合差须满足≤3.0mm/km    

    3．3．2 距离丈量：全长往返量测两次。两次测量的极限闭合差不大于1/10000。

3．4观测周期

    3．4．1 观测线水准测量每周至少进行一次。

    3．4．2根据观测结果，观测周期可以缩短或加长。

4资料整理

    每次观测结束之后，都应立即着手整理资料工作。计算各点的高程、平差、计算各点的下沉值、计算各点的水平移动值。

4．1 绘制三条观测线的剖面图，图上绘制下沉曲线及水平移动曲线。

4．2编写地表移动观测报告。

    上述两项观测站的建站及观测工作由铁十六局负责。观测资料分析由长沙铁道学院及铁十六局共同负责完成。