1、海天大酒店改造项目海天中心一期土石方及基坑支护工程爆破震动监测专项方案1 工程概况1.1 工程概况本工程为青岛海天大酒店改造项目（海天中心）一期工程，工程场区位于青岛市市南区香港西路48号，原海天大酒店院内。本工程包括塔楼1（会所酒店）、塔楼2（办公酒店）和塔楼3（公寓）3个4272层高层楼座，塔楼间带35层裙房，场区带5层地下车库，基底标高-18.43m。本工程塔楼抗震设防为乙类建筑，按重点设防类考虑；裙房抗震设防为丙类建筑，按标准设防类考虑。设计室内坪标高（0.00）12.25米,地下室外轮廓周长约744米。高层建筑物拟采用框架核心筒结构，筏板基础，裙房及地下车库拟采用框架结构，筏板基础。
2、建设场区整平标高按5.5-10.5米考虑，地下室基底绝对标高按-18.43米考虑。本工程基坑开挖深度约25-30米，基坑周长约760米，土石方量约70万立方米，全部外运。本工程建设单位为青岛国信海天中心建设有限公司，设计单位为青岛市勘察测绘研究院，监理单位为青岛市工程建设监理有限责任公司，施工单位为青建集团股份公司。图1.1-1平面示意图1.2 场地周边环境条件工程场区为已拆除建筑物废弃场地，场内道路、管线基本废弃。施工前应进一步核实周边道路管线情况，尤其应关注第一、第二道锚杆施工对管线的影响，对已有和未移出的管线进行避让，确保周边环境安全。本工程基坑周边环境复杂，现介绍如下：1 场区北侧临近
3、香港西路，香港西路地下埋有通信、燃气、光纤（电视）、电力、供水等管线，埋深一般小于2.0米,拟建地下室北侧外轮廓线至燃气管线的距离约15.0米；至通信管线的距离约14.5米；地铁三号线隧洞位于香港西路下，走向与香港西路大致平行，地铁隧洞底标高约-12-23米，拟建地下室外轮廓线距离地铁隧洞轴线的距离约16.021.0米。位置关系见图1.2.1.整个临近地铁隧道的基坑北侧，共分为5个支护单元，从西向东分别为1-1单元，1-2单元，1-2a单元，1-3单元，1-4单元，每个单位的位置见图1.2.2-1.2.6.图1.2.1 海天中心基坑与地铁隧道关系图2 场区西侧为青岛世纪名人广场(万丽海景)，世
4、纪名人广场地下室坑底标高约-7.0米，基坑深度约13.5-22.0米，拟建地下室西侧外墙线至世纪名人广场地下室外墙线的距离约15.0米。3 场区南侧临近东海路，东海路地下埋有通信、光纤（电视）、电力、供水等管线，埋深一般小于2.0米, 给水管线距离南侧边线最小距离为19m；热力管道距离南侧边线最小距离为13.6m；雨水管线距离南侧边线最小距离为24m；路灯供电管线距离南侧边线最小距离为16m；通讯管线距离南侧边线最小距离为16m。南侧在红线内的所有管线，均已经移除，现在所有管线均在红线以外，红线以内所有管线可以不予考虑。 4 场区东侧为华银大厦及2栋多层建筑，华银大厦地下室基底标高约-7.7米
5、，基坑开挖深度约15.0米,拟建地下室外轮廓线距离华银大厦地下室外墙线约12.1米。暗渠距离东侧边线最小距离为6.2m；燃气管线距离东侧边线最小距离为8.57m。图1.2.2 1-1支护单元剖面图图1.2.3 1-2单元支护剖面图图1.2.4 1-2a单元支护剖面图图1.2.5 1-3单元支护剖面图图1.2.6 1-4单元支护剖面图1.3 水文地质条件场区地下水类型为基岩裂隙水，局部地段揭露第四系松散岩类上层滞水。其中滞水主要赋存于第1层杂填土中；基岩裂隙水以层状、带状赋存于基岩风化带的节理裂隙中。1 地下水的类型a、上层滞水主要赋存于填土中，场区受原有建筑物基坑开挖的影响，岩石基坑侧壁出水，
6、导致场区部分地段填土中存在地下水，填土中的地下水受基岩裂隙水的控制，其水位标高与基岩裂隙水基本一致。（因此，设计无考虑止水帷幕）b、基岩裂隙水：可分为风化裂隙水及构造裂隙水，分别描述如下：1）风化裂隙水主要赋存于基岩强风化带，岩石呈砂土状、砂状、角砾状，风化裂隙发育，呈似层状分布于地形相对低洼地带。地下水主要接受大气降水及补给区的补给，以地下径流的形式，缓慢排泄。由于风化裂隙发育的不均一，其富水性也有一定差异，风化裂隙水水量较小，富水性贫，涌水量受季节性影响较大。2）构造裂隙水主要赋存于构造影响带及后期侵入的岩脉挤压裂隙密集带中，呈带状或囊状产出，无统一水面，具有一定的承压性。整体上本场区构造
7、、岩脉及节理、裂隙较发育，构造裂隙水较发育。在构造发育地段，地下水较丰富。2 地下水水位勘察期间，测得钻孔内稳定水位埋深0.20-9.20m，水位标高为2.43-3.95m。场区地下水主要补给源为大气降水，受季节影响，地下水水位年变幅1.0-2.0m。由于青岛地区缺少历史性区域地下水最高水位的资料，通过调查了解场区近5年内地下水最高稳定水位标高为4.5m。本工程场区地下水主要为基岩裂隙水，基岩裂隙水分风化裂隙水和构造裂隙水。其中风化裂隙水主要以层状赋存于强风化岩和砂土状碎裂岩中，富水性贫。在基坑开挖过程中，如遇构造裂隙水，在基坑侧壁、底部上会出现渗水现象。如出水点在基坑浅部，水量不大时对基坑的
8、影响较小；如出水点在基坑深部，建议采取专门的疏（堵）排措施，以免影响工程施工。相比风化裂隙水，构造裂隙水补给的持续性和稳定性稍差，初期水量较大，持续排泄一段时间后水量会减小。本工程基坑建议采用集水明排的方式降水，并做好地表水的疏排工作，避免雨季地表水下渗造成支护方式失效。对于基坑中的构造裂隙水，由于位置不定，故不宜采取封堵的措施治理，可在基坑挖开后，视水量大小采取增加集水坑集水明排的方式降水。2 海天中心工程施工情况说明及施工安排2.1 方案的由来根据青岛市轨道交通管理办法第四章中的相关规定：第二十一条设立轨道交通控制保护区和特别保护区中的规定：控制保护区范围包括：（一）地下车站和隧道结构外边
9、线外侧五十米内；（二）地面和高架车站以及线路结构外边线外侧三十米内；（三）出入口、通风亭、变电站、冷却塔等建筑物、构筑物结构外边线外侧十米内；（四）轨道交通过海隧道结构外边线外侧一百米内。 第二十三条在轨道交通控制保护区内进行下列作业的，规划、城乡建设、水利、公安等部门依照法律、法规进行行政许可的，应当书面征求市地铁工程建设指挥部办公室的意见：（一）建设永久性建筑物；（二）敷设管线或者设置跨线等架空作业；（三）爆破、基坑开挖、桩基础施工、顶进、锚杆作业；（四）修建塘堰、开挖河道水渠、挖砂、打井取水、采石；（五）在过河、过海隧道段疏浚作业和抛锚、拖锚作业；（六）其他可能影响轨道交通建设和设施安全
10、的作业。在轨道交通特别保护区内，除已经规划批准的或者对现有建筑进行改建、扩建并依法办理许可手续的建设工程外，不得进行其他建设活动。第二十四条在轨道交通在建、已建线路的控制保护区和特别保护区内从事本办法第二十三条活动的，作业单位应当在施工前会同轨道交通建设单位制定轨道交通设施保护方案，经论证达到轨道交通设施保护要求的，方可施工。根据以上情况，本工程应在地铁三号线的控制保护区内，因此需要制定本方案，来保证轨道交通设施的安全及稳定。2.2 工程施工情况概述海天中心工程基坑支护施工从2015年4月1日开始至2015年12月30日完成基坑开挖施工；整个场区原始地坪标高为-1米左右，现阶段已经开始边坡支护
11、和土方开挖施工，支护施工在基坑北侧已经施工至3米标高，爆破施工未开始，计划爆破施工从2015年5月20日开始至2015年12月31日完成。地铁隧道施工，根据我方于2015年4月28日会同地铁施工单位一起现场勘查，北侧隧道在海天中心基坑段已经铺轨，南侧隧道还没有进行铺轨，计划最快在5月底开始铺设基坑部位隧道轨道。3 海天中心工程基坑施工对地铁隧道的影响根据青岛市地铁工程建设指挥部办公室关于商请支持海天中心项目建设请示的复函的要求，结合现场实际情况，海天中心工程在基坑支护和土石方开挖阶段对地铁隧道的影响主要有：1、锚杆施工；锚杆长度设计过大或者施工过程中未有效控制锚杆长度，导致锚杆破坏地铁隧道结构
12、，影响隧道安全；要求基坑支护外侧距地铁区间结构不小于10米，严格控制基坑锚杆或锚索不得侵入地铁主体结构控制保护范围5米内，并在项目基坑施工时应做好对地铁主体结构的保护；2、爆破施工。本工程基坑深度大，需要爆破的石方量非常大，爆破持续时间长，并且是在地铁轨道铺设过程中及完成后进行爆破施工，因此爆破施工可能会对地铁隧道影响大，需要在施工期间，对地铁隧道进行监测，及时发现问题提出解决方案。 4 监测方案4.1锚杆施工保护方案4.1.1 设计方案概述1 本工程基坑北侧基坑支护设计充分考虑了锚杆对于地铁隧道能够产生的影响，在设计时就按照对地铁隧道的距离保护要求，对锚杆长度进行了设计，现在讲设计情况概述如
13、下：1) 1-1单元，MG8-MG12在地铁隧道的影响范围内，其中MG10端部与地铁隧道距离最近，为9.139米；2）1-2单元，MG9-MG12在地铁隧道的影响范围内，其中MG10端部与地铁隧道距离最近，为9.292米；3）1-2a单元，MG11-MG14在地铁隧道的影响范围内，其中MG12端部与地铁隧道距离最近，为9.323米；4）1-3单元，MG8-MG11在地铁隧道的影响范围内，其中MG9端部与地铁隧道距离最近，为5.081米；5） 1-4单元，MG10-MG12在地铁隧道的影响范围内，其中MG12端部与地铁隧道距离最近，为7.218米；根据以上情况，所有锚杆距离地铁隧道的距离，均满足
14、要求。在施工过程中，严格按照设计图纸的锚杆长度、标高及角度进行施工，保证施工质量。在施工过程中如果出现异常情况，应立即停止施工，落实清楚异常情况出现原因后，会同设计、监理、建设单位研究解决办法。4.2 地铁隧道监测方案4.2.1 监测目的和意义随着国民经济的发展，城市规模在不断扩大，城市人口急剧增加，随之出现的交通拥堵问题日趋严重，地铁对解决城市交通拥堵问题具有不可替代的作用。城市轨道交通做为新的交通运输方式以其不可比拟的优势快速发展起来，在城市公共交通中发挥着越来越大的作用。地铁开通运营最高峰客流达百万人次/日。面对如此庞大的轨道交通网络和客流状况，地铁区间结构的安全愈显重要。城市地铁建成之
15、后，在保护区范围内进行各种工程施工，需对地铁进行安全监测，以及时了解周边工程施工对地铁的影响程度，从而确保地铁安全。海天中心大厦基坑深度约28.17米，地下室外轮廓距离地铁隧洞轴线的距离约为1721.0米。基坑在施工过程中需用到爆破施工，可能引起地铁区间隧道结构变形，从而影响地铁区间结构安全。因此，需对基坑施工影响范围内地铁区间进行安全监测，以保障地铁后期运行安全。海天中心大厦基坑对青岛地铁M3线影响范围为K5+518.474K5+759.928段，区间长度约240m。根据目前现有资料，按城市轨道交通结构安全保护技术规范（CJJ T 202-2013）3.2.2条规定：接近程度外部作业工程影响
16、分区非常接近接近较接近不接近强烈影响区（A）特级特级一级二级显著影响区（B）特级一级二级三级一般影响区（C）一级二级三级四级海天中心基坑在K5+518.474-K5+759.928范围内围岩级别为级，较接近强烈影响区，接近程度为较接近，考虑到围岩级别较好，综合定位二级影响。同时，根据城市轨道交通结构安全保护技术规范3.3条要求，影响等级为二级时，宜进行安全评估，并根据评估确定相应的结构安全控制指标。4.2.2编制依据1工程有关勘察设计资料和招标文件；2城市轨道交通结构安全保护技术规范（CJJ T 202-2013）；3城市轨道交通工程监测技术规范（GB 50911-2013）；4城市轨道交通工
17、程测量规范（GB50308-2008）；5工程测量规范（GB50026-2007）；6建筑变形测量规范（JGJ8-2007）；7国家一、二等水准测量规范（GB/T12897-2006）；8地铁设计规范（GB50157-2013）；9城市轨道交通技术规范（GB50490-2009）；10建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；11计算机软件可靠性和可维护性管理（GB/T143942008）；12设计提供的相关勘察文件、施工图、设计图纸文件等资料。4.2.3 监测项目、仪器及监测频率根据城市轨道交通结构安全保护技术规范（CJJ T 202-2013）规范的二级影响范围内监测应测项目为隧道
18、结构竖向位移和隧道结构水平位移，此外海天中心基坑需进行爆破施工，因此还应对区间隧道结构爆破振速进行监测。具体监测项见表4.1。表4.1 地铁区间自动化监测的具体项目监测项目监测仪器监测频率1隧道结构竖向位移全站仪 TM3024小时实时在线监测，可人工设置时间段进行采集2隧道结构水平位移3爆破振动速度振动速度传感器每爆破一次采集一次说明：1.以上所设定的观测频率为正常情况下的固定频率，当出现异常情况，将根据现场实际情况增加观测频率。2.测点数量及布置根据监测方案，同时根据现场实际情况和量测的条件布设4.2.5 监测内容及方法4.2.5.1 区间位移自动化监测区间位移监测包括隧道水平位移监测和竖向
19、位移监测，位移监测采用高精度自动全站仪。监测内容对地铁区间隧道竖向位移和水平位移进行监测。监测位置区间隧道位移监测点布设在区间隧道两侧侧壁、拱顶以及道床，每个断面包括4个水平位移监测点及4个竖向位移监测点。每隔20m左右设置1个断面，监测区间长度大约240m，沿区间隧道纵向共12个监测断面，分别为K5+520、K5+540、K5+560、K5+580、K5+600、K5+620、K5+640、K5+660、K5+680、K5+700、K5+720、K5+740。监测指标表5.1 水平位移监测传感器技术指标监测项设备名称设备型号技术指标设备图片水平位移竖向位移徕卡高精度自动全站仪TM30测角精度
20、：0.5测距精度：0.6mm+1ppm测程：圆棱镜3500m数据存数：256M内存，256M或1G CF卡工作温度：-20至 +50接口：RS232，无线蓝牙标准功耗：一般5.9W安全：密码保护以及键盘锁进行实时应变监控；在线安全监测可根据需要，人工设置时间段进行采集。监测实施 图5-1 极坐标差分法监测系统监测站是指安置自动全站仪的仪器主站。自动监测系统的主脑自动化全站仪将在这里对监测点进行观测，并把得到的监测数据通过无线或有线网络传回控制室的专用电脑。考虑长期无人值守的监测，监测站可与监测值班房联为一体，方便供电与通讯设施的布设，同时便于设备的保护。4.2.5.2 爆破振动速度监测监测位置
21、爆破振速监测点布置在轨道两侧道床上，每个断面2个振速监测点，且与位移监测点在同一断面，监测断面沿隧道纵向间距为20m，监测区间长度大约240m，沿区间隧道纵向共12个监测断面，分别为K5+520、K5+540、K5+560、K5+580、K5+600、K5+620、K5+640、K5+660、K5+680、K5+700、K5+720、K5+740。监测设备选型FS-ZD-SLP振动传感器主要用于地面和结构物的脉动测量，一般结构物的工业振动测量，高柔结构物的超低频大幅度测量和微弱振动测量。采用了无源闭环伺服技术，以获得良好的超低频特性。拾振器设有加速度用户可根据需要，选取拾振器上微型拨动开关及放
22、大器上参数选择开关相应的档位，可提供测点的加速度、速度或位移参量。其灵敏度高，是测量低频大位移的理想传感器。图5-2 振动传感器设备安装爆破振动监测传感器的安装应与被测对象之间刚性粘结，并应使传感器的定位方向与所测量的振动方向一致。监测工作中可采用以下方法固定传感器：第一：被测对象为混凝土或坚硬岩石时，宜采用环氧砂浆、环氧树脂胶、石膏或者其他高强度粘合剂将传感器固定在混凝土或坚硬岩石表面，也可预埋螺栓，将传感器底面与预埋螺栓紧固相连；第二：被测对象为土体时，可先将表面松土夯实，再将传感器直接埋入夯实土体中，并使传感器与土体紧密接触。仪器安装和连接后应进行监测系统的测试；监测期内整个监测系统应处
23、于良好工作状态。 图5-3 传感器安装方式监测技术指标爆破振动监测的技术指标见表5.2：表5.2 振动监测传感器技术指标档位技术指标参量1234加速度小速度中速度大速度灵敏度0.3232.40.8最 大量 程加速度（m/s2，0-p）20速度（m/s，0-p）0.1250.30.6位移（mm，0-p）20200500通频带0.258011000.251000.17100输出负荷电阻（k）1000100010001000尺寸，重量636380 mm 1K采集系统选型采用FS-ZD型号的采集系统；可实现实时采集数据，拥有触发采样功能，将模拟信号转换成数字信号，通过有线或者无线方式传输至服务器。采集
24、频率针对爆破振动监测：采取自动触发采集的方式，使采集频率与爆破频率保持一致，保证每次爆破都可采集到数据。优点是无须现场人工设置、调试、测试，通过软件设置即可随时对爆破进行振动监测。图5-4 振动采集仪表5.3 振动监测系统采集仪技术指标技术规格表最高采样速率32Ksps操作温度范围-2060AD精度24位供电12V/3.25A动态范围112dB(保证值)同步方式RJ45双绞线 100米通道数4或者8通信接口千兆以太网量程10V输入方式电压DC/AC放大倍数1、10、100、1000输入接头BNC本底噪声 0.05mVrms(满量程)幅值线性度 0.025%FS频率误差 0.01%FS幅值误差
25、1%FS4.2.6. 数据采集及无线传输系统监测项目均可采用无线方式进行传输，下面重点介绍无线传输方式。该方式通过成熟的GPRS/GSM网络，通过灵活地控制设备的采集制度，进行远程控制。该方案中现场不需要额外部署采集前置机和通信线路，直接通过无线传输模块实现对现场设备数据的采集和控制，简单方便。（1）无线数传模块（由无线数传终端和无线数传主机组成）无线数传模块是由无线数传终端和无线数传主机组成，依靠成熟的GPRS/GSM网络，在网络覆盖内区域内可以快速组建数据通讯，实现实时远程数据传输。FS-DTU系列通讯模块内置工业级GSM无线模块（如图7-1所示），支持AT指令集，采用通用标准串口对模块进
26、行设置和调试，提供标准的RS232/485接口，其工作参数如下：环境温度：-2570；湿度：090%，非冷凝；波特率：300115200bps；接口：RS232/RS485/TTL232；标准电源：DC12V。图6-1 FS-DTU无线数传模块（2）无线远程无线实时监测结构图图6-2 无线实时监测结构图（3）无线远程数传采集系统具备的特点支持GSM双频网络和GPRS数据通信网络等2.5代无线网络；易于安装、维护；使用方便、灵活、可靠，即插即用；能强大的嵌入式互联网控制器，具备完整的TCP/IP协议栈及功能强大的透明传输保障机制；可实现点对点、点对多点多种方式的实时数据传输；不依赖于运营商交换中
27、心的数据接口设备，直接通过Internet网络随时随地的构建覆盖全国范围内的移动数据通信网络。特点：只要能够接入互联网，即可取得测试得到的数据；安全可靠，SQLserver数据库是大型的数据库，它的安全性高用它来做监测系统的数据引擎可以保证数据的安全；系统对用户实现管理功能，通过检查使用者的名字和密码，使用者才能进入。通过数据流方式传输，资费与短信相比较为便宜。GPRS DTU采用ARM9高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换的虚拟专用网络。DTU在应用之前首先要进行设置，
28、通过软件设置好数据中心的IP和端口及其它参数的设置，设置好之后串口和采集器串口对接，DTU上电之后根据事先设置好的中心IP和端口进行连接，成功连接到中心软件后即可双向透明传输数据。用户可以通过任何能联网的电脑，登录服务器输入自己的用户名密码及时查看自己监测的信息。系统提供的图标显示更直观的显示了被监测的数据。图6-3 系统结构图无线远程数传采集系统具备如下优点： 1）能实现远程无线监控；2）可实现短信报警；3）可节省大量线材等费用；4）可在任何有网路的地方经过授权后即可查看实时监测数据。4.2.7 监测预警值1满足设计计算的原则；2满足监测对象的安全要求，达到预警和保护的目的；3满足各监测对象
29、主管部门提出的要求；4满足现行规范、规程的要求；5在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。根据上述原则，监测控制值如下：表7.1 监测控制值监测项目累计值(mm)变化速率(mm/d)隧道结构竖向位移3101隧道结构水平位移351爆破振速2cm/s4.2.8 地铁区间监测资料收集管理和信息反馈4.2.8.1 监测分析监测分析选项是现场所有设备采集返回的数据进行整理并根据时间排序展示在系统中。系统包括各监测的参数，用户可根据自己所需要的数据进行查看和分析，如图8-1所示。图8-1监测数据自动对比功能图进入监测分析页面后是工程所对应的所有设备模块，用户可选择所需相应的
30、设备进行时间选择查看。选择时间后可以对此模块的数据进行图形展示（图8-2）。图8-2 图形展示4.8.2 用户管理通过登录用户信息进入用户管理模块主界面(图8-3)。图8-3 用户管理模块在设备管理中，用户可根据具体情况对各监测项进行参数设置，包括结构名称，设备名称，模块号等等。设置如图8-4所示图8-4 参数设置4.2.8.3 系统图形查看图8-5 监测数据历史曲线图图8-6 监测日报及自动导出推送功能图图8-5为数据历史曲线趋势图。图8-6显示的是各监测项以日报表的形式呈现，并且系统会自动到处数据并发送。4.2.8.4 报表导出用户可以对进行查出来的数据进行报表导出，用户进入本系统后，可以对自己需要的数据进行下载，下载之后即使在没有网络的地方，也可以随时随地的查看数据和分析数据。导出报表的格式为Excel格式。如图8-7所示。图8-7 数据导出导出的数据是客户按照时间所选查询出的数据进行导出。4.2.8
