0521地铁8号线穿老旧平房区课题现场监测检测方案Word格式.docx
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(1)土的分层沉降监测;
(2)地表及建筑物沉降监测;
(3)施工振动监测;
(4)平房结构检测等在内的现场监测检测方案。
2土的分层沉降监测方案
2.1分层沉降监测目的
根据课题研究目标,开展土的分层沉降监测工作的目的在于:
(1)通过针对不同地层的穿越平房群地铁盾构施工设置深层土体位移监测断面,并随盾构推进过程进行定期监测,取得北京地区盾构施工影响下地层分层沉降的系统、完整的实测数据;
(2)分析盾构施工引起的在不同地层(盾构穿越以粘性土为主地层和以砂、卵砾石为主地层)条件下土体竖向位移的特点及规律;
(3)叠落隧道施工影响下的不同深度土体竖向位移规律;
(4)为土体位移数值模拟提供反演分析的条件;
(5)研究实际土层变形规律,并与各类分析方法对比,改进或提出新的地层变形分析模型;
(6)研究盾构施工参数、壁后注浆参数、孔隙水压变化等多种因素对地表沉降及深层土体位移的影响。
2.2分层沉降监测的对象及范围
土的分层沉降监测的对象包括“复杂地层环境条件下盾构长距离下穿古旧平房群关键技术研究”课题所涉及的4个区间,即安~鼓区间、鼓~什区间、什~南区间、南~中区间。
2.3分层沉降监测设备
为保证分层沉降监测精度要求,本课题拟采用分层沉降标进行分层沉降监测工作。
分层沉降标是埋设在盾构隧道施工影响范围内不同深度的标点。
用钻机或洛阳铲在预定位置上钻孔,直至分别达到预计标高;
分层沉降标根据隧道上方成层土的分布情况,确定点位数量与标志的埋设深度,随导管埋入钻孔中。
2.4分层沉降监测频率及周期
为满足课题需要,分层沉降监测需建立各点竖向变形与隧道施工(L/D,L为隧道掌子面据监测断面水平距离,D为隧道直径)的关系,各区间隧道目前每日正常施工下推进15~20环左右,初步考虑监测频次如表1:
表1分层沉降建议监测频次
位置
频次
当开挖面到监测断面前后的距离L≤2D时
3~4次/天
当开挖面到监测断面前后的距离2D<
L≤5D时
2次/天
当开挖面到监测断面前后的距离L>
5D时
1次/天
基本稳定后
1次/周
注:
必要时需要进一步根据监测结果加密监测频次。
2.5分层沉降监测点位的初步建议
由于现场环境非常复杂,各类建筑,特别是旧平房密布,因此可选的监测点位非常有限。
通过多次现场踏勘选点,目前拟初步在每个区间选一组监测剖面。
断面的详细设计、地层以及盾构施工条件详见附图。
2.5.1安鼓区间
监测点位:
旧鼓楼桥旁护城河北侧滨河路上(YDK17+795,即右线隧道563环)。
分层沉降标设3组,分别布置于右线隧道中心线正上方及右线隧道两侧各1m位置,见图1。
图1安鼓区间分层沉降标平面布置方案(图中标绿环点,下同)
该处监测场地安鼓区间盾构隧道设计情况:
双线隧道平行布置,右线隧道后施工,拱顶埋深约15.0m;
施工掌子面地层情况为⑥粉质粘土层、⑥2粉土层、⑦4粉细砂层、⑧9卵石层、⑧粉质粘土层。
该处分层沉降标监测拟针对右线盾构隧道施工影响设计。
根据该处场地地层情况,孔口附近地面标高约43.44m,每组分层沉降标监测三个不同深度处的土层沉降,沉降标监测点底部标高分别为38.44m、35.04m、31.24m,即对应埋深约5.0m、8.4m、12.2m,见图2。
埋深最深的测点距右线隧道外轮廓约2.7m。
图2安鼓区间分层沉降标地层情况
2.5.2鼓什区间
鼓楼西大街、鼓楼东大街、地安门外大街丁字路口西南角马凯餐厅院内(YDK18+823.848)。
分层沉降标设5组,分别布置于右线隧道中心线正上方及距右线隧道外轮廓两侧各1m、3m的位置,见图3。
图3鼓什区间分层沉降标平面布置方案
该处监测场地鼓什区间盾构隧道设计情况:
双线隧道平行布置,右线隧道后施工,拱顶埋深约16.7m;
施工掌子面地层情况为⑤8卵石层、⑥粉质粘土层、⑧4细砂层。
根据该处场地地层情况,孔口附近地面标高约49.41m,每组分层沉降标监测三个不同深度处的土层沉降,沉降标监测点底部标高分别为45.71m、41.01m、35.81m,即对应埋深约3.7m、8.4m、13.6m,见图4。
埋深最深的测点距右线隧道外轮廓约3.1m。
图4鼓什区间分层沉降标处地层情况
2.5.3什南区间
地安门东大街北侧星海琪假日酒店院内(右线隧道578环)。
分层沉降标设2组,分别布置于叠落隧道中心线正上方及隧道外轮廓南侧1m的位置,见图5。
图5什南区间分层沉降标平面布置方案
该处监测场地什南区间盾构隧道设计情况:
双线隧道叠落布置,右线隧道先施工,拱顶埋深约22.8m;
左线隧道拱顶埋深约14.6m。
该处分层沉降标监测拟针对双线盾构隧道施工影响设计。
根据该处场地地层情况,孔口附近地面标高约46.79m,每组分层沉降标监测三个不同深度处的土层沉降,沉降标监测点底部标高分别为42.19m、35.09m、27.89m,即对应埋深约4.6m、11.7m、18.9m,见图6。
图6什南区间分层沉降标地层情况
2.5.4南中区间
位置待选。
2.6分层沉降监测工作量汇总
表2分层沉降监测测点汇总
序号
监测对象
监测断面位置
隧道埋深
隧道施工地层
监测断面点数
1
安鼓区间
右线隧道
右线隧道563环
15.9m
以粉土层、粉质粘土层为主
3组
2
鼓什区间
右线隧道YDK18+823.848处
16.7m
以卵石层为主
5组
3
什南区间
右线隧道578环
22.8m
以卵石层、粉细砂层为主
2组
左线隧道
14.6m
4
南中区间
位置待定
3地表及建筑物沉降监测方案
以下简称“沉降监测”。
3.1沉降监测目的
根据课题研究目标,开展地表及建筑物沉降监测工作的目的在于:
(1)分析在不同地层及埋深条件下盾构施工引起的地表及建筑物变形特点及规律;
(2)叠落隧道施工影响下的地表及建筑物变形的发展特点及规律;
(3)为土体位移数值模拟提供反演分析的条件;
(4)研究盾构隧道施工下的天然地表变形规律,以及建筑物刚度对地表沉降规律的影响。
并与现有实际预测方法(例如Peck公式、BGI刚度修正法)进行对比,改进或提出新的变形预测实用方法;
(5)研究盾构施工参数、壁后注浆参数、孔隙水压变化等多种因素对地表沉降的影响。
3.2沉降监测的对象及范围
地表及建筑物沉降监测的对象以鼓什区间、什南区间和南中区间作为重点监测区间。
3.3沉降监测设备
本课题采用沉降监测仪器及监测精度详见表3。
表3沉降监测项目、监测仪器、监测精度
监测项目
监测仪器
监测精度
周边环境
建(构)筑物沉降监测
水准仪
1.0mm
道路及地表沉降
3.4沉降监测频率及周期
为满足课题需要,沉降监测需建立各点竖向变形与隧道施工(L/D,L为隧道掌子面据监测断面水平距离,D为隧道直径)的关系,各区间隧道目前每日正常施工下推进15~20环左右,初步考虑监测频次如表4:
表4地表及建筑物沉降监测频次
3~4次/天
3.5沉降监测点位的初步建议
3.5.1鼓什区间
(1)隧道横向地面监测断面
1)张旺胡同监测剖面(左线隧道80环、右线隧道117环)
监测剖面情况:
监测剖面与隧道走向正交,共8个沉降监测点,监测范围为强烈影响区(最远监测点距离隧道外轮廓线约10m),见图7;
隧道情况:
双线平行叠落,隧道间距约8.5m。
双线隧道穿越地层以粉土地层为主。
图7鼓什区间地表沉降监测剖面1
2)豆腐池胡同监测剖面(左线隧道144环左右,右线隧道179环)
监测剖面与隧道走向正交,共7个沉降监测点((GS)HT3-1~(GS)HT3-7),监测范围为强烈影响区(最远监测点距离隧道外轮廓线约12m),见图8;
双线平行叠落,隧道间距约6.0m。
双线隧道穿越地层以粉质粘土、粘土地层为主。
图8鼓什区间地表沉降监测剖面2
(2)建筑物沉降监测点
1)B区段1#、2#和3#房屋(民居)(临近鼓什区间地表监测剖面1,左线隧道80环、右线隧道117环)
选择B区段1#、2#和3#房屋(民居)的监测点(B1-1~B1-3、B2-1~B2-4和B3-1~B3-3)。
与鼓什区间地表监测剖面1对应的监测结果进行对比,研究B区段1#、2#和3#房屋对沉降规律的影响。
B区段1#、2#和3#房屋代表安全现状一般的一层砖木房屋,见图9。
图9B区2号房民居砖木结构北面外观尚可瓦面较好墙体局部灰缝空蚀
2)B区段37#、38#房屋(民居)(临近鼓什区间地表监测剖面2,左线隧道144环左右,右线隧道179环)
选择B区段37#、38#房屋(民居)的监测点(B37-1~B37-4、B38-1~B38-4)。
与鼓什区间地表监测剖面2对应的监测结果进行对比,研究B区段37#、38#房屋对沉降规律的影响。
B区段37#、38#房屋代表安全现状一般的一层砌体房屋,见图10。
图10B区37号房西面门面房墙体开裂
3.5.2什南区间
1)东不压桥胡同监测剖面(右线隧道395~400环)
监测剖面与隧道走向斜交,共10个沉降监测点((SN)DB38-1~(SN)DB38-10),监测范围为强烈影响区和显著影响区(最远监测点距离隧道外轮廓线约19.1m),见图11;
双线叠落,左线隧道穿越地层以卵石圆砾为主;
右线隧道以粉质粘土为主。
图11什南区间地表沉降监测剖面1
2)南锣鼓巷站西侧胡同中的监测剖面(右线隧道603环)
剖面与隧道走向正交,共11个沉降监测点((SN)DB63-1~(SN)DB63-11),监测范围为强烈影响区和显著影响区(最远监测点距离隧道外轮廓线约22.9m),见图12;
图12什南区间地表沉降监测剖面2
双线隧道叠落布置,右线隧道先建,埋深较深,拱顶埋深约24m;
左线隧道埋深较浅,拱顶埋深约16m。
右线隧道穿越地层为粉细砂、卵石层;
左线隧道穿越地层以卵石、圆砾层为主。
(2)隧道纵向地面沉降监测断面
选择右线隧道555环~580环范围内,叠落隧道正上方共6个沉降监测点:
((SN)DB54-1、(SN)DB55-1、(SN)DB56-1、(SN)DB57-1、(SN)DB58-1和(SN)DB59-1),建立沿隧道纵向地面监测断面,见图13;
图13什南区间沿隧道纵向地表沉降监测点
(3)建筑物沉降监测点
选择地表监测剖面附近的建筑物变形监测点,与地面变形监测结果进行对比,研究建筑物对地表沉降规律的影响。
1)A区段54#、57#等房屋(北京市文化艺术人才服务中心)(右线隧道120~140环左右)
选择A区段54#、57#、68#、70#、71#、73#、75#、76#、80#、81#、82#房屋(北京市文化艺术人才服务中心)的监测点(A54-1、A57-1~A57-3、A68-1~A68-3、A70-1~A70-3、A71-1~A71-5、A73-1~A73-2、A76-1~A76-4、A80-1~A80-2、A81-1~A81-2、A82-1~A82-3),共计28个,研究该类房屋对沉降规律的影响。
北京市文化艺术人才服务中心代表建成时间较长、安全现状一般或较差的一层砖木平房,见图14。
图14A区57#房屋北京汇华文众人才服务有限公司办公室
2)C区段51#房屋(成仁华艺艺术馆)(右线隧道310~340环左右)
选择C区段51#房屋(成仁华艺艺术馆)的监测点(JCJ-11-1~JCJ-11-9),见图15。
研究该类房屋对沉降规律的影响。
C区段51#房屋代表建成时间较短(近5年内)、安全现状较好的多层框架结构房屋,见图16。
图15C区51#房屋(成仁华艺艺术馆)监测点位(图中蓝色阴影部分,下同)
图16C区51#房屋(成仁华艺艺术馆)现场照片
3)D区段61、70#房屋(龙海鑫洗浴中心)(右线隧道603环)
选择D区段61、70#房屋(龙海鑫洗浴中心)的监测点(JCJ-15-1~JCJ-15-8),见图17。
与地表监测剖面2对应的监测结果进行对比,研究D区段61、70#房屋对沉降规律的影响。
D区段61、70#房屋代表建成时间较长(上世纪70年代)、安全现状一般的多层钢混(框架)房屋,见图18。
图17D区段61、70#房屋(龙海鑫洗浴中心)监测点位
图18D区段61、70#房屋(龙海鑫洗浴中心)楼房外观
4)太医院(右线隧道290环附近)
B区段44#房屋(太医院)的监测点(JCJ-10-1~JCJ-10-4、B44-1~B44-5),见图19。
B区段44#房屋代表建成时间较长(1905年建成)、安全现状较差的一层砖木房屋,见图20。
图19B区44#房屋(太医院)监测点位
图20B区44#房屋(太医院)部分木质构件有腐蚀痕迹
3.5.3南中区间
剖面位置和监测建筑物待选,特别是选择什南区间中尚未包含的建筑物类型,重点进行房屋沉降监测。
3.6分层沉降监测工作量汇总
表5沉降监测测点汇总
隧道区间
监测内容
监测点位置
监测点数
备注
沿隧道横向地表沉降监测
张旺胡同监测剖面
8
(左线隧道80环、右线隧道117环)
豆腐池胡同监测剖面
7
(左线隧道144环左右,右线隧道179环)
建筑物沉降监测
B区段1#、2#和3#房屋(民居)
10
临近鼓什区间地表监测剖面1
B区段37#、38#房屋(民居)
临近鼓什区间地表监测剖面2
5
东不压桥胡同监测剖面
右线隧道395~400环
6
南锣鼓巷站西侧胡同中的监测剖面
11
右线隧道603环
沿隧道纵向地表沉降监测
星海琪假日酒店院内
右线隧道555环~580环
A区段54#、57#等房屋(北京市文化艺术人才服务中心)
28
右线隧道120~140环左右
9
C区段51#房屋(成仁华艺艺术馆)
右线隧道310~340环左右
D区段61、70#房屋(龙海鑫洗浴中心)
12
B区段44#房屋(太医院)
右线隧道290环附近
13
4盾构施工振动的现场监测方案
4.1振动监测目的
1)为盾构施工振源的模拟分析提供可靠依据;
2)了解目前常态下(地面交通等其他因素引起的,盾构施工未影响)地表及平房结构的振动情况;
2)为盾构施工引起的振动在地表的传播规律分析提供可靠依据;
3)为盾构施工引起的古旧平房群的振动响应分析提供可靠依据;
4)为提出老旧平房群容许振动控制标准以及正确评价平房群安全性提供依据;
5)了解盾构施工过程中典型横断面及纵断面的地表响应规律,为盾构施工下穿古旧平房群的施工振动影响分区研究提供依据;
6)为盾构施工振动与地面交通等因素引起的振动相互叠加而产生的古旧平房群的动力反应分析提供依据。
4.2振动监测的对象及范围
各区间监测涉及到的主要对象为盾构、沿线平房结构和地质体。
平房结构监测对象包括工程沿线大量老旧平瓦房及古文物建筑等。
地质体监测对象主要为工程沿线周围地表土体。
盾构法施工隧道,工程安全等级为一级,根据设计文件,结合周边环境特点及以往工程、研究经验,确定施工振动监测范围为地铁隧道结构轴线两侧各30m的范围。
4.3振动监测作业方法
(1)盾构施工振动振源监测
根据盾构施工作业面的典型性,在盾构机的典型部位设置振动监测点,测试盾构机在施工过程中产生的振动情况,以获得较为可靠的振源数据。
(2)平房结构、地表的振动响应监测
振动响应监测点的布置应针对典型断面及典型老旧平房结构特别是文物保护单位等敏感单位设点,对于建筑物的监测,测量点可置于建筑物典型结构构件振动敏感处或其0.5m以内:
测砖石结构的振动响应,测点应沿两个主轴方向分别布置在承重结构的最高处;
测木结构的振动响应,测点应布置在两个主轴中跨的顶层柱顶。
测点布置同时考虑以下影响因素:
沿线的场地岩土类别;
工作断面形式及线路平面形状;
测线工作断面的埋置深度及测点至隧道中心的水平距离;
工作断面老旧平房群情况;
断面城市主干道路及其他交通的影响;
等等。
建筑物振动响应的测试应符合下列要求:
测试仪器应满足低频、微幅的要求,其低频起始频率不应高于0.5Hz,测振系统的分辨率不应低于10-6m/s;
测试仪器应在标准振动台上进行系统灵敏度系数的标定,并给出灵敏度系数随频率的变化曲线;
传感器应牢固固定在被测结构构件上;
测线电缆应与结构构件固定在一起,不得悬空;
测试时应详细记录测试日期、周边环境、风向风速、测试次数、记录时间、测试方向、测点位置、各测点对应的通道号、传感器编号、放大倍数以及标定值、各通道的记录情况等。
根据《城市区域环境振动标准》(GB10071-88)(有相关新规范征求意见稿,内容变化不大),并考虑以上要求及影响因素,选定典型断面(涉及地表和平房结构两个方面),每次布设5个测点,尽管GB10070-88中只规定以铅垂向振动作为环境振动的评价和控制标准,为了对盾构施工引起的环境振动有全面的认识,对两个水平方向的振动也进行测量。
另外对于典型建筑例如古文物建筑可单独设置监测点。
4.4振动监测设备
现场振动监测设备拟采用941B(新)型速度和位移传感器(国家地震局工程力学研究所研制)、INV3060A24位网络分布式采集分析仪(中国东方振动和噪声技术研究所制)、高性能笔记本电脑(数据采集处理)等,检测数据处理与分析采用北京东方振动及噪声研究所编制的DASP-V10工程版平台软件,具体的仪器配置、型号、性能及数量等如表6所示。
表6DASP监测系统配置方案
No.
仪器型号
仪器名称
仪器说明
数量
DASP-V10工程版
工程版平台软件
基本信号分析全部功能(含壹只软件狗):
数据采集(含网络采集控制)、时域分析和自谱FFT分析功能,其中包含了INV高精度频率计、INV高精度幅值计等领先技术;
AVD三测量和虚拟扩展通道技术、变时基采样、波形编辑和滤波、倍频程谱CPB分析、波形公式运算、波形全景分析等内容;
概率、自相关、互相关、X-Y图、互谱、传函、三维谱阵、长数
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