大兴区兴业立交改造工程影响地铁大兴线第三方监测方案1031.docx
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大兴区兴业立交改造工程影响地铁大兴线第三方监测方案1031
大兴区兴业立交改造工程邻近既有地铁
大兴线西红门站~高米店北站区间
第三方监测方案
北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司
2014年10月
大兴区兴业立交改造工程邻近既有地铁
大兴线西红门站~高米店北站区间
第三方监测方案
编制:
审核:
批准:
北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司
2014年10月
1编制依据
（1）《地铁工程监控量测技术规范》（DB11/490-2007）；
（2）《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）；
（3）《工程测量规范》GB50026-2007；
（4）《建筑变形测量规范》JGJ8-2007；
（5）《穿越城市轨道交通设施检测评估及监测技术规范》（DB11/T915-2012）；
（6）《地铁设计规范》GB50157-2003；
（7）《线路检查作业工作指引》（京港地铁WI-OP-PW-001）；
（8）《北京地铁工务维修规则》（QB（J）/BDY（A）XL003-2009）；
（9）《大兴区兴业立交改造工程邻近既有地铁大兴线西红门站~高米店北站区间现状调查与结构检测报告》（北京交大）；
（10）《大兴区兴业立交改造工程邻近地铁大兴线地铁大兴线西红门站~高米店站区间结构及轨道安全性影响评估》（送审稿）（北京交大）；
（11）《大兴区兴业立交改造工程五环跨兴华大街桥桩位设计图》（北京市政总院）；
（12）其他与本项目相关图纸、资料。
2工程概况
2.1兴业路改造工程概况
兴业立交位于北京市大兴区南五环李营桥节点处，是大兴黄村地区与市中心区交通换转的重要节点，现况兴业立交进出口已不能满足大兴区日益增长的交通量需求。
现将兴业立交桥进行加宽，南北两侧新建辅助车道各拓宽3.25m。
加宽路段与地铁大兴线在兴华桥处相交。
兴华桥平面关系如图2-1所示。
2.2既有工程概况
既有地铁大兴线西红门~高米店北区间为双线暗挖施工区间，地铁隧道断面为双洞马蹄形断面，左右线间距11m，底板埋深约为16m，单洞隧道结构宽6.2m，高度6.6m。
地铁区间隧道断面图如图2-2所示。
2.3新建工程与既有工程位置关系
新建桥梁工程上跨地铁大兴线西红门站~高米店北站区间隧道结构，其中桥桩位与区间隧道的水平距离分别为6.01m，8.71m，。
区间隧道与桥梁的夹角为75.3°。
图2-3、图2、4所示为新建桥梁与既有地铁结构平面相对位置关系图。
图2-1兴业立交改造工程（兴华桥段）平面图
图2-2地铁区间隧道断面
图2-3加宽桥梁与地铁平面关系图
图2-4加宽桥梁与地铁剖面关系图
2.4工程地质及水文地质概况
2.4.1工程地质概况
本工程场地在勘探点深度范围内的地层分为人工填土层、新近沉积层及一般第四纪冲洪积层，报告中地质典型剖面见图2-5。
图2-5地质剖面图图
2.4.2水文地质概况
勘察期间地表以下40m深度内未观测到地下水。
场地区域历年最高地下水为曾接近自然地面，近3-5年最高地下水为绝对标高在34.0m左右。
基坑开挖施工不受地下水的影响。
3第三方监测工作综述
3.1第三方监测的必要性
新建桥桩的施工会使临近土层发生不同程度的变位，从而对临近地铁结构产生影响。
为掌握桩基近接施工中对既有地铁大兴线区间隧道结构及道床、轨道的影响状况，预防工程破坏事故和环境事故的发生，从而为判断既有线结构运营安全提供依据。
同时，对可能发生的安全事故提供及时、准确的预报，使有关各方能及时做出反应。
3.2第三方监测的目的
第三方监测指在新建地下工程施工中，为保证其影响范围内的既有建（构）筑物的安全，独立于设计、施工和监理，且具有工程监控量测、检测与评估能力及相应资质的单位，依据相应规程和条款对施工影响区域内的地铁隧道结构实施独立、公正的检测并参与环境破坏纠纷处理的一项监测工作，它是为确保施工影响区域内的环境安全而采用的一种先进的管理模式。
采用第三方监测管理模式的主要目的和作用在于：
（1）在新建五环路桥桩施工期间，对施工影响范围内的地铁大兴线实施监测，为地铁营运公司、建设单位、施工单位及时提供可靠的数据和信息用以评定工程施工对上述监测对象的影响程度，并使有关各方面有时间对紧急情况做出反应，避免恶性事故的发生。
（2）对承包商转交的数据进行监督、检验，避免少报、瞒报现象的发生，使业主掌握客观真实的施工期各项监测数据。
（3）施工影响区内发生环境破坏的投诉事件时，第三方监测单位提供独立、客观、公正的，具有法律效力的监测数据，作为有关机构评定和界定相关单位责任的依据。
（4）在新建土建工程竣工后，对既有地铁大兴线监测继续进行，直至变形稳定为止，并以此作为对既有建（构）筑物影响的评价依据。
3.3第三方监测的原则
（1）监测以获得定量数据的专门仪器或专用测试元件监测为主，以现场目测检查为辅。
（2）承担监测工作的单位应拥有专业的测试队伍和设备，掌握先进的测试数据处理系统及分析技术与软件。
（3）各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定，相关规范要求执行。
当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，加密观测，当有危险事故征兆时，则需要进行连续观测。
（4）量测数据必须完整、可靠，对施工工况应有详细描述，使之真正能起到第三方监测的作用，为业主提供可靠依据。
（5）第三方监测布点位置、监测频次等与结构变形的关键部位、施工作业时间及相关因素紧密结合，互相匹配。
4监测内容及测点布设
4.1监测范围
根据本工程评估报告，地铁大兴线监测范围：
左线里程DK8+466~DK8+526，右线DK8+463~DK8+523。
双线60m，单线120m。
4.2监测对象、项目、精度、频率、周期
地铁大兴线第三方监测的具体监测对象、项目、频率、周期见表4-1。
表4-1地铁大兴线监测项目表
序号
监测对象
监测项目
监测仪器
监测频率
监测周期
1
自动化监测
隧道结构
隧道结构沉降及差异沉降
静力水准
系统
桥桩成孔期间：
1次/30分钟；
桥桩浇筑期间：
1次/小时；
其他施工阶段：
1次/1天；
施工前一个星期开始至施工完成后一年数据稳定为止。
2
人工静态监测
隧道结构
隧道结构沉降及差异沉降
精密水准仪
施工前获取3次以上初值；
桥梁施工期间，结合运营特点，监测频率不少于4次/周；
桥梁完工一个月内，1次/周；
桥梁完工后2~12月，1~3月/次。
施工前一周开始至施工完成一年后评估完成、监测数据稳定为止。
（变形稳定标准为最后100天的平均速率vm100不大于0.01mm/d）
3
道床
道床沉降及差异沉降
精密水准仪
4
道床与结构剥离情况
道床及结构
精密水准仪
5
隧道结构
水平位移
全站仪
6
轨道几何形位检查
轨道
轨道尺等
7
道床及结构裂缝
裂缝检查
游标卡尺
8
区间隧道整体
人工巡查
—
第三方监测结合地铁结构变形的关键部位、地铁运营时间、施工作业时间及相关因素，监测项目如下：
（1）自动化监测：
地铁结构沉降及差异沉降；
（2）人工静态监测：
①区间隧道结构沉降及差异沉降；
②区间道床沉降及差异沉降；
③道床与结构剥离情况；
区间隧道结构水平位移；
轨道几何形位：
轨距、水平、轨向、高低等；
结构及道床变形缝、裂缝监测；
地铁结构安全巡视。
4.3监测工作量统计
地铁大兴线监测工作量如表4-3所示。
表4-3地铁大兴线监测工作量表
序号
监测对象
监测项目
测点数量
1
自动化监测
隧道结构
隧道结构沉降及差异沉降
18个（含水准基点）
2
人工监测
隧道结构
隧道结构沉降及差异沉降
24点
3
道床
道床沉降及差异沉降
24点
4
道床及结构
道床与结构剥离情况
24点
5
道床及结构
变形缝、裂缝检查
根据现状检测报告无变形缝
6
轨道
轨道几何形位检查
20处
7
隧道结构
隧道结构水平位移
12点
8
区间隧道整体
人工巡查
—
4.4自动化监测具体布设
（1）监测方法
隧道结构沉降及差异沉降采用静力水准仪动态实时监测的方法。
监测系统及监测原理详见“自动化监测系统”及“自动化监测仪器原理说明”。
静力水准观测按一等水准观测技术要求，两次观测高差较差0.15mm，闭合差为0.15n1/2mm。
（2）监测点的布设及数量
测点沿地铁大兴线纵向侧墙上布设测点。
与新建桥桩平面最近位置处开始，向两侧布置，主要影响范围5m一个断面,次要影响区10m一个断面。
对静力水准系统还应增加2个基准点（静力水准）。
共计18个测点。
断面位置见图4-1，实景图见4-2，测点平面布置见图4-5所示。
图4-1测点断面布置图
图4-2结构差异沉降布点实景图
点位布设安装时，应注意避开既有线路隧道内的各种设施，不能影响正常线路运营。
布点前应使用水准仪进行抄平，保证布设的静力水准点基本在同一水平面上。
对监测点应进行明显标识，以提醒既有线内管理人员注意保护，通信线路及联通管采用管路进行保护。
4.5人工静态监测项目
人工静态监测项目包括隧道结构沉降、隧道结构水平位移、隧道结构受力变化、道床沉降、道床裂缝检查、轨道几何形位变化、现场巡查等项目。
人工监测在施工前提前将测点布置完毕，读取初始值。
在施工期间，监测人员于每日夜间列车停运、三轨停电后进入区间进行测量工作，并在每日列车试运行前结束监测工作并检查现场后撤出。
4.5.1隧道结构沉降及差异沉降
（1）监测方法
隧道结构竖向变形及差异沉降采用精密水准测量的方法。
监测控制网观测按国家一等水准测量的技术要求，布设附合水准路线进行观测，附合差≤0.15n1/2mm，每站高差中误差≤±0.07mm，相邻基准点高差中误差≤±0.3mm。
隧道结构变形观测点的观测按国家二等水准测量精度要求进行观测，环线闭合差≤0.30n1/2mm，每站高差中误差≤±0.15mm，视线高不得低于0.3m。
观测时按国家二等水准测量的技术要求施测，对于整体工程作为独立的变形体构成闭合水准路线进行观测。
（2）基准点的布设及数量
基准点作为沉降测量的起算依据，其稳定性是十分重要的。
在施工影响范围之外较稳定的区域设置基准点（以保证有一定足够的检核条件）构成沉降监测控制网。
控制网可布设成闭合环或附合路线等形式。
水准基点选择隧道内现有铺轨基标，在使用前复测水准基点间的高差，在允许范围内方可使用。
（3）隧道结构沉降及差异沉降观测点布设及数量
人工静态监测的隧道结构沉降监测断面应与自动化监测一致。
主要影响范围5m一个断面,次要影响区10m一个断面。
监测点布设普通沉降测量标志（形式如图4-3），位于侧墙隧道两侧侧墙结构上。
共计24个测点。
测点平面布置见图4-5。
图4-3隧道结构沉降人工监测点大样图
4.5.2道床沉降及差异沉降
（1）监测方法
采用精密水准测量的方法。
（2）基准点的布设及数量
基准网与隧道结构竖向变形及差异沉降监测的基准网相同。
（3）道床沉降及差异沉降观测点布设及数量
道床沉降及差异沉降与隧道结构沉降及差异沉降监测方法相同，同时在道床的变形缝的两侧设置差异沉降点。
监测点布设普通沉降测量标志，测点采用测钉的形式，具体见图4-4。
测点平面布置见人工静态监测平面布设见图4-5。
图4-4道床沉降的测钉布设示意图
4.5.3道床与结构剥离情况
根据隧道结构沉降监测点与道床沉降监测点的监测数据推算道床与结构的剥离情况。
4.5.4结构及道床裂缝、变形缝监测
根据工前检测报告，在监测范围内地铁左右线均无变形缝存在。
桥桩施工前，对影响范围内的已有结构及道床裂缝，以及施工中新出现的结构裂缝，在裂缝起始位置及典型部位设置固定标识，桥桩施工过程中，采用游标卡尺及裂缝宽度仪对影响范围内隧道结构与道床的裂缝长度及宽度变化进行跟踪检查。
监测裂缝长度、宽度变化及发展情况，重点关注宽度较大的裂缝及已经形成通环的裂缝，并注意其他部位有无新裂缝的出现。
4.5.5轨道几何形位
（1）监测方法
施工过程中对轨道结构轨距、水平、高低、轨向及线路偏差，按工务维修轨道检测方法进行检测。
轨距为两钢轨头部内侧间与轨道中线相垂直的距离。
轨距及水平用轨道尺量取。
轨向及前后高低测量首先目视轨道直顺，使用弦线及钢板尺作为检测工具，使用10米弦测量轨道在水平面及高程面上的平顺性。
轨道三角坑以6.25米基长测量。
（2）监测点布设及数量
沿轨道走向，与新建桥桩平面最近位置处开始，向两侧布置，主要影响范围5m一个断面,次要影响区10m一个断面。
轨道结构轨距、水平、高低、方向变化及线路偏差位置点左右线共14个监测断面。
4.5.6隧道结构水平变形
使用全站仪对隧道结构的水平变形进行人工监测，在主要影响区范围内5m一个测点。
左右线共计10点。
平面布设图见附图4-5所示。
4.5.7人工巡查
对隧道结构、轨道结构进行日常人工巡查，观察裂缝有无发展情况、结构有无漏水、错台等现象。
每天人工监测时巡查1次。
图4-5地铁大兴线隧道监测布设平面图
5自动化监测仪器说明
5.1RJ型电容式静力水准仪性能
（1）原理及结构
由图5-1所示，仪器由主体容器、连通管、电容传感器等部分组成。
当仪器主体安装墩发生高程变化时，主体容体相对于位置产生液面变化，引起装有中间极的浮子与固定在容器顶的一组电容极板间的相对位置发生变化，通过测量装置测出电容比的变化即可计算得测点的相对沉陷。
图5-1静力水准的构造图
（2）主要技术指标
1）测量范围：
25mm；50mm
2）最小分辨率：
0.01mm
3）测点误差：
＜0.5％F·S
4）使用环境条温度：
-20~70˚C
5.2静力水准仪的安装、调试
仪器的安装尺寸如图5-2所示，按要求在测点预埋∅180三个均布的M8⨯40（伸出长度）螺杆。
（1）检查各测墩顶面水平及高程是否符合设计要；
（2）检查测墩予埋钢板及三根安装仪器螺杆是否符合设计要求；
（3）预先用水和蒸馏水冲洗仪器主体容器及塑料连通管；
（4）将仪器主体安装在测墩钢板上，用水准器在主体顶盖表面垂直交替放置，调节螺杆螺丝使仪器表面水平及高程满足要求；
（5）将仪器及连通管系统联接好，从未端仪器徐徐注入SG溶液，排除管中所有气泡。
连通管需有槽架保护；
（6）将浮子放于主体容器内；
（7）将装有电容传感器的顶盖板装在主体容器上。
仪器及静力水准管路安装完毕后，用专用的3芯屏蔽电缆与电容传感器焊接，并进行绝缘处理。
3芯屏蔽电缆的红芯接测量模块的信号接线端口，白、黄芯接激励（桥压）接线端口。
当容器液位上升时，电容比测值应变小，否则将白、黄芯接线位置互换。
隧道结构竖向变形及道床变形自动化监测静力水准仪埋设示意图。
图5-2静力水准安装示意图图5-3侧壁静力水准安装示意图
图5-4静力水准管路安装示意图
5.3数据采集单元
（1）实时时钟管理
本模块自带实时时钟，可实现定时测量，自动存储，起始测量时间及定时测量周期可自由设置。
（2）参数及数据断电保护
所有设置参数及自动定时测量数据都存储于专用的存储器内，可实现断电后的可靠保存。
（3）电源备用系统
无论何时发生停电时，本模块自动切换至备用电池供电，一节6V、4AH/4AH可充电的免维护蓄电池可连续工作7天以上。
（4）自诊断功能
本模块具有自诊断功能，可对数据存储器、程序存储器、中央处理器、实时时钟电路、供电状况、电池电压、测量电路以及电容传感器线路进行自检查，实现故障自诊断。
（5）抗电功能
本模块电源线、通信线、传感器引线的入口均采取了抗电击的措施。
（6）选测功能
根据需要通过对传感器测点的选择设置，完成一次测量并可输出这些测点的测量数据。
（7）单测功能
通过选择某一传感器测点的选择，可实现对此测点的连续多次测量，测量次数可设定。
5.4现场设施的保护和防护
静力水准管路的管路及仪器采集系统的电缆均在槽架或保护管中，现场数据采集单元DAU自带锁头，且能达到一定的防护等级，静力水准仪可采用保护箱或隔离栏杆保护。
、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以便对工程的安全状态和应采取的措施进行评估决策。
6风险控制系统
6.1控制标准确定
根据设计及评估要求地铁大兴线结构变形控制标准值见表6-1。
表6-1结构及轨道结构变形控制指标（mm）
监测项目
预警值（mm）
报警值（mm）
控制值（mm）
竖向变形
0.7
0.8
1.0
横向变形
0.7
0.8
1.0
轨道几何尺寸允许偏差为桥桩施工前轨道结构产生的变形量累积与天桥施工引起轨道结构变形量的最终值的允许偏差。
根据京港地铁公司相关要求，整体道床线路、道岔的轨道静态几何尺寸容许偏差，见表6-2及表6-3。
表6-2整体道床线路轨道静态几何尺寸容许偏差
项目
容许偏差（mm）
轨距
+3、-2
水平
4
高低
4
轨向（直线）
4
三角坑（扭曲）
缓和曲线
4
直线
4
※轨向偏差、高低偏差为10m弦测量的最大矢度值。
6.2数据分析与处理
每次监控量测工作结束后，原始数据经过审核、消除错误和取舍之后，进行数据分析。
监测数据积累到足够丰富时，根据曲线形态选择合适的函数，对监测结果进行分析和预测。
对监控量测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最终位移值和预测既有地铁结构变位的安全性影响，据此确定适应性。
6.3风险控制控制方法
控制方法采用双控指标,即实测绝对值和速率值。
表6-3监测预警分级及预警响应表
序号
预警状态
预警条件
预警响应
1
黄色预警
实测累计值达到累计量控制值U01的70%且未达到80%时；或日变化速率达到变化速率控制值U02的70%且未达到80%时。
发送预警快报，加密监测并协助分析原因。
2
橙色预警
实测累计值达到累计量控制值U01的80%且未达到100%时；或日变化速率达到变化速率控制值U02的80%且未达到100%时。
发送预警快报，加密监测、启动会商机制，并采取调整开挖进度、优化支护参数、完善工艺方法等措施。
3
红色预警
实测累计值达到累计量控制值U01时；或日变化速率达到变化速率控制值U02时；或日变化速率出现急剧增长时。
发送预警快报，加密监测，启动会商机制和应急预案，并立即采取必要的补强或停止开挖等措施。
黄色预警：
监测组和施工单位应加密监测频率，加强对地铁结构和地面动态的观察；橙色预警：
除应继续加强上述监测、观察、检查和处理外，应根据预警状态的特点进一步完善针对该状态的预警方案，同时应对施工方案、施工进度等作检查和完善，在获得设计和建设单位同意后执行。
在监测实施中，如监测数据达到预警状态后，应结合人工巡视结果、施工状态分析综合提出监测报警。
如遇监测数据突变，或结构出现明显变形及裂缝、变形缝出现渗漏等异常情况，应立即采取电话、短信等方式，立即上报监测情况。
6.4监测应急预案
根据监测数据反馈信息，当施工处于警戒状态时，应启动监测应急预案。
做为安全监测单位，拟设定应急预案内容应包括数据的上报、加强监测频率、开设专题报告等内容。
具体内容如表6-4所示。
表6-4监测工作应急预案一览表
内容
措施
信息方面
通知施工单位采取相应措施
通知业主、管理部门等相关单位
协助业主单位邀请有关专家出席专题讨论会
人员方面
1小时内监测人员到位，24小时现场值班
1～2名院内技术专家24小时提供技术指导
监测项目与频率
已有监测项目，加密监测频率
根据需要增设应力、变形测点
监测报告
每次应急监测完成后，立即将既有地铁结构变形开展趋势通知甲方、管理方、施工方等相关部门
提交以往监测数据报表供专家参考
提交以往监测数据曲线分析供专家参考
应急监测完成后提交监测专题分析报告
技术支持
参加专题讨论会，提交类似工况相关信息，供专家参考
表6-5监测警戒状态各方联系人员名单
单位
部门/职责
姓名
联系电话
京港地铁运营公司
安质部
吕经理
138102925**/
线路保护室
申工
/88642009
线路保护室
刘工
/88642009
建设/北京兴创投资有限公司
前期部
崔工
施工/北京市政二有限公司
项目负责
王晔
技术负责
胡海波
北京交大
安全评估
肖骁骐
监理/京博通工程项目管理有限公司
总监代表
尹翠
设计/北京市政总院
设计负责
程京伟
第三方监测
（三检所）
监测部
刘继尧
项目负责
张建锋
7信息反馈方式
为了将监测数据在及时整理后报送相关单位，便于各单位根据监测结果了解桥梁的安全状况、对现场发生的不利情况迅速做出反应，建立有效的沟通机制，制定高效的报表管理办法。
信息反馈示意见图7-1所示。
图7-1信息反馈示意图
7.1报表形式
监测报告有日报、周报、月报、专题报告、总结报告四种形式。
正常情况下，日报每天提交一次，每周提交一次周报，每月提交一次月报。
如遇特殊情况，因根据所涉及监测区间的测点历史数据作专题分析报告。
在监测任务完成后应提交总结报告。
监测报表形式见图7-2。
图7-2监测报表形式
7.2报表内容
日报、周报以表格形式上报监测数据，可简化为只包含有变化的监测项目的内容。
月报应包括：
1监测项目、测点布置
2施工进度
3监测值及时程变化曲线
4监测预报分析
5对于达到或超过报警值的测点分析原因
6当月监测工作小结
专题报告应包括：
1监测项目、测点布置
2施工进度
3异常点所在位置
4异常点监测值历时曲线
5可能导致数据异常的施工、气候等原因
6异常数据发展预测
7异常数据处理办法建议
监测工作结束后，还应提交监测总报告。
总报告内容包括：
1工程概况、监测目的
2监测工作大纲和实施方案
3采用的仪器型号、规格和标定资料
4监测资料的分析处理
5监测值及其全程变化曲线
6超前预报效果评述和监测结果评述
7.3报表递交部门
周报、月报应报送相关单位包括：
主管部门：
路政局穿越工程信息管理平台
地铁运营单位：
京港地铁公司
甲方：
兴创投资公司
施工单位、监理、设计、评估等相关单位
7.4报表递交时间
日报、周报和月报根据甲方和产权单位等具体的要求进行上报。
报表可以传真、电子版等形式传递，如节假日有关单位、部门休息，可适当调整。
当监测数据出现异常时，应于第一时间通知甲方、产权单位和施工单位等相关部门，并在48小时内提交相关数据分析报告。
现场监测工作结束后20天内，提交监测总结报告。
8人员组织
监测工作不仅需要准确测量数据作为开展监测工作的良好基础，更需要地下工程、结构工程等相关专业知识对数据进行正确分析、预报。
只有这样的技术团队才能够把监测工作做好做实，让监测工作真正成为施工的眼睛，产权单位及业主的技术后盾，切实有力的保证工程的安全监管工作顺利完成。
根据这些特点，召集了测量、地下工程等相关专业人员组成了现有的监测队伍，具体组织机构与人员构成见图8-1。
图8-1组织机
升级会员 