地铁区间盾构施工隧道监测方案25页含拱顶沉降 隧道上浮 隆陷secret.docx

地铁区间盾构施工隧道监测方案25页含拱顶沉降 隧道上浮 隆陷secret.docx

《地铁区间盾构施工隧道监测方案25页含拱顶沉降 隧道上浮 隆陷secret.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地铁区间盾构施工隧道监测方案25页含拱顶沉降 隧道上浮 隆陷secret.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

地铁区间盾构施工隧道监测方案25页含拱顶沉降隧道上浮隆陷secret

1、工程概况

1.1工程简介

地铁XX线沿XX线XX庄车辆段出入段线两侧敷设，直至出入段线终点附近，线路向南转，左线下穿XX庄车辆段出入段后，逐渐与右线并行，下穿XX道延长线及XX河后沿XX路向东南延伸，在机场XX站楼西北侧转向东到达XX线机场站。

本工程线路起点里程为右CK24+100，终点里程为右CK27+434.1,区间线路总长为3334.1米，设区间风井1座。

线路各段设计范围情况如下：

表1.2—1本工程各段设计范围情况

序号

起点里程

终点里程

长度（m）

设计范围

备注

1

右CK24+100

右CK25+985.7

1885.7

盾构区间

右CK26+033.3

右CK27+434.1

1400.8

2

右CK25+985.7

右CK26+033.3

47.6

区间风井及疏散口

盾构区间位于直线及半径360m，400m，430m，440m与450m的曲线上，最大坡度为25‰.盾构区间总长3286.5m，分别在右CK24+691、右CK25+338、右CK26+500、与右CK27+020处设置1座左右线联络通道，其中右CK24+691与右CK27+020处的联络通道结合泵站一并设计；在右CK25+985.7～右CK26+033.3处设一座区间风井及其疏散口。

本标段工程包括盾构始发井（不含）～风井和疏散口（含）～机场站（不含），联络通道5处（其中一处在疏散通道内）。

区间采用盾构法施工，联络通道及泵房采用矿山法施工。

1.2工程地质及水文地质概况

1.2.1工程地质概况

经勘察揭露，本工程风井地基土在110.00m深度范围内均为第四纪松散沉积物，主要由饱和粘性土、粉土、砂土组成，一般具有成层分布的特点。

自上而下为第四系全新统人工填土层（人工堆积Qml），第I陆相层（第四系全新统上组河床~河漫相沉积Q43al）、第Ⅰ海相层（第四系全新统中组浅海相沉积Q42m）、第Ⅱ陆相层（第四系全新统下组河床~河漫滩相沉积Q41al）、第Ⅲ陆相层（第四系上更新统四组滨海~潮汐带相沉积Q3dmc）、第Ⅳ陆相层（第四系上更新统三组河床~河漫滩相沉积Q3cal）、第Ⅲ海相层（第四系上更新统二组浅海~滨海相沉积Q3bm）、第Ⅴ陆相层（第四系上更新统一组河床~河漫滩相沉积Q3cal）、第Ⅳ海相层（第四系中更新统上组滨海三角洲相沉积Q22mc）、第Ⅵ陆相层（第四系中更新统中组河床~河漫滩相沉积Q22al）。

勘察成果表明，拟建区间地基土分布具有以下特点：

1）第Ⅱ海相层缺失。

2）浅部填土局部厚度较大，最厚处约3.2m。

3）2淤泥质粉质粘土层分布不连续，厚度不均匀，最厚处达4.7m。

4）浅部分布4t层砂质粉土夹粉质粘土透镜体，且局部分布5粉土层，土质不均匀。

5）自下而上分布多层承压含水层，⑧2为第一层承压水；2为第二层承压水；（11）2、（11）4、（12）2、（13）1夹和（13）2为第三层承压水；（14）2为第四层承压水。

1.2.2水文地质概况

场地埋深110m以上地下水可分为潜水层和承压水两种类型。

潜水含水层主要为全新统中组海相层（Q42m）层及其以上土层，主要由2、4粉质粘土及粉质粘土、表部人工填土组成；静止水位埋深一般0.90～2.70m（标高0.90～2.48m）。

潜水主要接受大气降水、河流和塘补给，以蒸发形式排泄，水位随季节、气候、潮汐有所变化。

一般年变幅在0.50～1.00m左右。

场地内揭示的承压含水层自下而上分为4个压含水层，⑧2为第一层承压水；2为第二层承压水；（（11）2、（11）4、（12）2、（13）1夹和（13）2为第三层承压水；（14）2为第四层承压水。

承压水主要接受上层地下水的越流补给和侧向径流补给，以径流及向下越流的方式排泄，承压水一般呈周期性变化。

根据本区间抽水试验报告可知，勘察期间⑧2承压水水位埋深约为3.21m～3.50m（标高—0.13m～0.09m），（11）2层承压水位埋深约6.16m～6.75m（标高—2.89m～—3.52m）。

1.3盾构下穿周边环境及地下管线情况

本工程盾构区间在里程CK25+010左右处下穿XX河，河宽40m，最大水深约1.5m左右，与线路走向垂直；在线路CK25+100左右分布有天然气调压站，位于左线线路左侧上方；线路约从CK25+255开始进入机场控制区范围，其中在CK26+370～CK27+000范围下穿现有机场停机坪；从CK27+050开始，线路进入XX国际机场道路，依次下穿正在运营的机场高架桥西段挡墙以及机场地下停车库结构及抗浮桩。

沿线下穿的地下管线主要有φ200、300的天然气钢管、铸铁DN200、250、300、400、500输配水管、DN100、500热水管、φ500混凝土污水管、φ600、1000混凝土雨水管、φ400、800、1200PVC雨水管、φ300、400航油钢管，以及电信、电力等其他众多管线。

其中部分管线基本与线位正交或斜交，部分管线与线位平行，并基本位于线路的正上方。

2、监测重点及目的

2.1监测重点

本工程施工影响的地面建（构）筑、物主要为：

天然气调压站、机场停机坪、各类市政地下管线、下穿XX、河侧穿机场高架桥东端引道挡土墙和引桥桥基。

盾构施工过程中，极易造成地表不均匀沉降，进而导致调压站内管道及机场跑道产生不均匀变形，危机天然气管道及飞机运行安全，及时发现隐患，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施。

2.2监测目的

在盾构施工过程中，随着盾构的掘进，周围土体应力产生变化，使地面、建筑物随之变形。

根据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）第8章变形测量和《盾构法隧道施工和验收规范》，（GB50446-2008）第15章变形监控量测的要求，盾构施工必须进行地面及建筑物跟踪监测。

如发现地面及建筑物沉降加速或差异沉降（倾斜）显著时，应及时向施工方及监理方报警，采取相应措施，如加固、调整施工参数或控制施工进度，做到以监测信息指导施工，确保施工安全。

监测方案的指导思想是确保工程安全、工程质量。

通过常规手段的监测与自动化数据处理相结合，确定和选择最佳监测方法和监测设备。

3、监测执行技术标准

1、《工程测量规范》（GB50026-2007）

2、《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）

3、《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006

4、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）

5、《XX市地下铁道XX线工程设计图》

6、XX市《建筑基坑工程技术规范》（GB29-202-2010）

7、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299－19992003版）

8、《盾构法隧道施工和验收规范》GB50446-2008

9、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308－2008）

4、使用仪器设备

主要的仪器设备见下表，并保证所使用的仪器均在其鉴定的有效期内：

序号

仪器设备名称/型号

仪器设备性能

生产厂家

单价

数量

备注

1

全站仪

尼康352L

1″

1mm+1ppm

日本

18万元

1

放样、倾斜监测

2

电子水准仪

索佳SDL30

0.4mm/km

日本

8万元

1

沉降监测

3

收敛仪

金坛

±1mm

江苏金坛

5000元

1

隧道收敛

主要仪器的图件及性能如下：

日本索佳公司生产SDL30电子水准仪，仪器标定精度为0.4mm/km。

日本尼康公司生产352L全站仪，自动记录观测数据。

测角精度指标为1″，测距精度指标为1mm+1ppm。

5、监测项目及方法

5.1监测项目

根据本工程的要求、相关工程的经验，按照安全、经济、合理的原则，设置的监测项目如下：

1、日常巡视、检查

2、周边建（构）筑物沉降、倾斜监测

3、地表隆沉变形监测

4、管线监测

5、隧道内管片变形监测

5.2监测点的布设要求

（1）观测点类型和数量的确定应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑。

（2）为监测施工而设的测点应布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息，指导施工。

（3）地表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观察，还要有利于测点的保护。

（4）测点应在施工前15天布置好，以便监测工作开始时，监测元件能够进入稳定的工作状态。

（5）监测点在施工过程中遭到破坏时，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，保证该点观测数据的连续性。

（6）建筑物沉降监测点的编号按栋分别设置，均按顺时针方向1、2、3…编排；地面沉降监测按环号顺序编号；管线按设计类型规定编号，如m、s…等。

5.3测点布设及监测方法

5.3.1日常巡视、检查

盾构推进前做好周围构筑物外观及基础的调查，跟据调查资料对构筑物进行评估。

跟据评估报告对测点布设进行调整，构筑物如有开裂之处，首先编号再进行量测（用千分尺）和拍照，做为历史档案备查。

在盾构推进过程中，密切观察建筑物、地面等新出现的裂缝情况，老的裂缝是否扩大等，并对这些裂缝进行量测和记录，密切注意裂缝的发展趋势。

对地面隆陷、冒浆、建筑物开裂等情况进行观察并做好记录，如有情况及时和施工方沟通采取相关错施，保证盾构施工安全。

5.3.2地面沉降监测

在盾构初始掘进的100m范围内，设立监测试验段。

在试验段中地面沉降测量工作将采取缩短测点的间距，增加测量频次的作业方法。

具体方案是：

在实验段100m之内，沿轴线每隔（4环）设一个轴线沉降监测点，每隔30m设一条横向沉降槽观测断面，在每个沉降槽观测断面上设9个观测点,每个点距离间隔为5米。

试验段设置3条沉降槽观测断面，同样在盾构进洞前100m内，也设置3条沉降槽观测断面。

点号跟环数相对应，例如1环、4环、8环……沉降槽观测断面，例如20环断面点号：

20环-1、20环-2、20环-3、20环-4、20环、20环-5、20环-6、20环-7、20环-8（如图表1）。

正常掘进段监测：

100m后，每隔5环布设一个轴线沉降监测点。

每50米设置1条沉降（槽）观测断面，并设在隧道推进途中关键部位（如XX河两岸护岸桩顶处；隧道下穿管线地区等）。

这些区域每条沉降槽双线布设9个沉降观测点，轴线上各布1个监测点，垂直左右轴线两侧各布设4个监测点。

地面点的埋设方法:

地面、草地使用钢筋桩做测量标志、在坚硬地（路）面布点，首先使用电锤在坚硬地（路）面打孔，测点长80厘米，打入开好的孔内并使测点顶部略低于地面。

在重要道路上无法打孔的，可直接孔内打入长约60mm的螺钉，钉帽要紧贴路面。

图表1沉降槽测点布设示意图

监测方法：

按国家二等水准测量规范要求，历次沉降监测是通过基准点间联测一条二等水准闭合线路,由线路的基准点来测量各监测点的高程,各监测点高程初始值在监测工程前期3次测定（3次取平均），某监测点本次高程减前次高程的差值为本次沉降量,本次高程减初始高程的差值为累计沉降量。

5.3.3地下管线沉降监测

隧道沿线遇有：

天然气、输配水管、航油钢管、雨水、污水、热力、电力、电信等8种管线。

这些管线有的与隧道顺行，有的被隧道下穿。

类别

级别

是否监测

测点布置

天然气

1

监测

顺管线走向埋设深层点（间接）

航油钢管

1

监测

顺管线走向埋设深层点（间接）

输配水管

1

监测

顺管线走向埋设深层点（间接）

热力

2

监测

顺管线走向埋设深层点（间接）

雨水

3

大口径的监测

顺管线走向埋设深层点（间接）

污水

3

大口径的监测

顺管线走向埋设深层点（间接）

电力

4

不测

电信

4

不测

监测布点方法：

间接法：

在坚硬的路面上、土地上大量使用此法。

用电钻在路面上打孔，在孔内打入长约60mm的螺钉，钉帽要紧贴路面。

间接法监测虽然没有直接法直观、准确，但也能确切反映管线的沉降。

因为沉降是大面积的，而不是哪一点的沉降，当地面沉降时管线也随土体一起下沉。

点位编号为：

”TR、HY、G、Y、W”，分别代表天然气、航油管道、给水、雨水、污水管线等

图表2管线沉降测点（间接法）布设示意图

图表3管线布点示意图

监测方法：

同地表沉降

5.3.4建（构）筑物沉降、倾斜监测

A．建筑物沉降观测点应布设在能反映建筑物变形特征的位置，如建筑物的四个墙角、大转角处、山墙、高低层建筑物结合部和沉降缝或裂缝处两侧；沿外墙每隔8～15米设置一个。

点位埋设在外墙面正负零以上100mm～150mm处，点与墙壁间距在30mm～50mm，标志长度为160mm。

建筑物上的监测点号按建筑物的名称（从左上角开始按顺时针1、2、3…）编排。

本工程盾构下穿的主要建筑物为天然气调压站作为重点监测对象。

此区域除加密测点外，盾构通过时增加观测次数，并把沉降值快速反馈施工单位，施工单位严格控制沉降量，确保建筑物的安全。

布点方法：

使用冲击钻在天然气调压站墙体上打孔，孔的直径与标志的直径相同，孔深度120mm左右,然后将标志钉涂抹强力胶后打入孔内。

（见下图）。

图表4天然气调压站沉降测点布设示意图

图表5天然气调压站布点图

监测方法：

同地表沉降

B．建筑物、高架桥倾斜观测

天然气调压站倾斜观测采用沉降差法观测更为方便、准确。

因此所有建筑物的倾斜观测全采用沉降差法计算。

沉降差法计算倾斜量的原理:

图表6

如图（6），通过建筑物沉降测量，可得到建筑物上各测点的沉降值，比较相对（临）两点的沉降值后，就得出这两点的沉降差

h（如A、B两点）,则偏移值可由下式

（1）计算:

a=

（1）式中:

a为建筑物上、下部位相对位移值

h为A、B两点的相对沉降量

L为建筑物上相对（临）两点的距离

H为建筑物的高度

定义建筑物倾斜量的公式

（2）为：

=tan

=

（2）

将

（1）式代入

（2）中即：

=tan

=

=

（3）

如果在一幢建筑物的四角布沉降点，通过两两点间的沉降差值，由公式（3）即可计算出此幢建筑物的前、后，左、右倾斜值。

本测段中建筑物的倾斜，主要计算每栋建筑物四角倾斜值或相对（临）两点沉降差较大的倾斜值。

5.3.5隧道内部监测

（1）隧道隆陷、管片变形监测

区间盾构施工隧道内监测（含拱顶沉降、隧道上浮及周边收敛）。

①监测目的

了解拼装完成的隧道（环片）从动态到稳定的时间（含上浮及拱顶下沉）及隧道的变形情况。

②监测仪器

B20高精度水准仪，铟钢标尺；SDL-30M高精度全自动电子水准仪，铟钢条码尺及收敛仪。

③监测方法

拱顶沉降、隧道上浮监测，与地面沉降监测方法相同。

隧道收敛测量是：

先在隧道左右环片上安装观测挂钩，再使用收敛仪量测两观测挂钩间的距离。

布点原则是：

在已拼装完成的隧道内（在施工掌子面后50环），每隔50环设一断面，每一断面设四点（上、下、左、右）；观测次数是，每一断面若干次（当沉降值<0.5mm/d后，停止监测）。

图表6隧道内变形测点布设示意图

5.4监测初始值的测定

各监测项目提取初始值，为了确保监测数据的准确可靠及成果的质量，采用“二校核”和“三固定”的技术措施：

（1）二校核：

对所用仪器设备定期进行鉴定，定期对基准点进行联测校核。

（2）三固定：

①监测人员固定；②所用仪器标尺固定；③监测方法、路线、设站位置固定。

（3）初始值要连续监测3次，3次读数的平均值作为最终初始值。

6、监测控制值、监测频率及预警程序

6.1监测控制值

序号

监测项目

监测控制值

监测预警值

每天预警值

1

隧道上方地表的沉降监测

+10mm～-30mm

+8mm～-24mm

±5mm/d

2

天然气调压站沉降监测

+10mm～-20mm

+8mm～-16mm

±2mm/d

3

地下管线的沉降监测

天然气

+10mm～-10mm

+8mm～-8mm

±2mm/d

给水

+10mm～-10mm

+8mm～-8mm

±2mm/d

雨水

+10mm～-20mm

+8mm～-16mm

±3mm/d

污水

+10mm～-20mm

+8mm～-16mm

±3mm/d

4

管片变形监测

+30mm～-30mm

+24mm～-24mm

±5mm/d

6.2观测频率

6.2.1地面监测

盾构推进前，先进行初值观测。

盾构推进后，在盾构切口前30米，盾尾后50米范围，一般情况每天测量2次（上、下午）；盾尾通过30米后，当沉降速率大于5mm/d，每天测量2次;当沉降速率在1mm~5mm/d，每天测量1次;当沉降速率小于0.5mm~1mm/d，每2天测量1次;当沉降速率小于0.5mm/d以后，每周1次或更长。

6.2.2建构筑物测量

离隧道较近建构筑物如天然气调压站，每天测量2次（上、下午），还要适当加测一至两次。

（切口前30m、盾尾后50m内2次/天；测点距掘进面＞50m1次/周；测点距掘进面＞100m1次/月），直到建构筑物沉降速率小于0.1mm/d以后停测。

6.2.3管线监测

压力管线及盾构下穿管线，每天测量2次（上、下午）。

（切口前30m、盾尾后50m内2次/天；测点距掘进面＞50m1次/周；测点距掘进面＞100m1次/月），直到管线沉降速率小于0.5mm/d以后停测。

6.2.4隧道内环片变形

盾尾后＜60m2次/周；盾尾后＞100m1次/月，直到管片沉降速率小于0.1mm/d以后停测。

注：

现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行，监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整，监测数据有突变时，监测频率加密到每天2～3次，各监测项目的开展、监测范围的扩展，随盾构施工进度不断推进。

6.3监测预警程序

6.3.1监测预警的判定

现场监测点预警根据设计单位提出的监控量测控制值，将施工过程中监测点的预警状态按严重程度由小到达分为三级：

（1）黄色监测预警：

“双控”指标（累计变化量、变化速率）均超过监控量测控制值的70%，或双控指标之一超过监控量测控制值的85%。

（2）橙色监测预警：

“双控”指标（累计变化量、变化速率）均超过监控量测控制值的85%，或双控指标之一超过监控量测控制值。

（3）红色监测预警：

“双控”指标（累计变化量、变化速率）均超过监控量测控制值，或实测变化速率出现急剧增长。

监测点预警及巡视预警根据本工程现场监测数据及现场巡视情况，由数据处理分析工程师按上述监测警戒标准判定；

综合预警建议由数据处理及分析工程师会同项目咨询工程师、项目经理及项目内部专家组综合判断，主要分析流程如下：

根据监测点预警及巡视预警情况，数据处理及分析工程师会同咨询工程师对施工监控信息、监理巡视信息进行综合分析，进行初步判断，原则为：

a单项监测点预警或巡视预警达到红色预警状态；b监测预警与巡视预警达到黄色预警状态以上，红色预警状态以下，但判断其组合风险较大；c监测预警或巡视预警虽介于黄色预警状态以上，红色预警状态以下，但根据工程经验判断可能有较大安全风险。

如经数据处理工程师会同咨询工程师认为达到综合预警状态应立即提交项目总工、项目经理、项目专家组会商分析，通过深入分析数据信息情况、现场核查、专家讨论等形式进行会商，形成结论意见。

6.2.1预警事务处理的方法及流程

1）预警建议快报

首先我方监测项目部由数据处理分析人员、项目负责人，对施工的综合信息进行综合分析，得出综合预警建议，由项目负责人立即进行预警快报建议报送施工方。

2）配合综合预警分析及决策

在预警建议信息上报的同时，我方监测、巡视人员立即紧急加密监测频率及加强现场巡视，根据现场实际情况增加监测项目或加密监测点，加密现场监测、现场巡视频率，加强视频监控，密切关注现场情况的变化，我方数据处理分析人员进一步深入对监测、巡视、作业管理情况进行分析，提供详细的分析报告，同时，我方项目负责人密切与施工方联系，建议采取初步控制措施。

3）消警工作

我方负责分布相关预警信息，并跟踪处置过程，当处置结果满足现场安全要求时，及时进行消警工作，

在风险处理措施实施结束，根据监控情况确认工程达到安全的状态后，施工单位对预警提出消警建议报告，根据预警级别的不同报不同层级的监控或管理单位审核。

预警事务处理过程形成的成果为：

1）预警快报口头、电话、短信上报内容；

2）预警快报信息平台成果及书面文件；

3）风险工程处理的建议报告（信息平台及纸质书面文件）；

4）风险工程分析会议文件（信息平台及纸质书面文件）；

5）风险工程监控稳定情况分析报告；

6）消警建议审查文件（信息平台及纸质书面文件）。

7、人员配置

总包管理人员

序号

姓名

性别

出生年月

职称

专业

拟担任岗位

联系电话

1

男

工程师

测量

测量负责人

2

男

助理工程师

测量

测量组长

3

男

技术员

测量

测量员

4

男

技术员

测量

测量员

5

男

技术员

测量

测量员

分包监测人员

序号

姓名

性别

出生年月

职称

专业

拟担任岗位

1

男

工程师

测量

项目负责人

2

男

助理工程师

测量

监测员

3

男

助理工程师

测量

监测员

4

男

助理工程师

测量

监测员

5

男

技术员

测量

监测员

现场负责人

现场技术处理，与施工方协调，现场安全

8、监测信息反馈、数据分析与处理

在现场设立微机数据处理系统，进行实时处理。

每次观察数据经检查无误后送入微机，经过专用软件处理，自动生成报表。

监测成果当天提交给业主、监理及其它有关方面。

现场监测工程师分析当天监测数据及累计数据的变化规律，并经项目负责人审核无误后当天提交正式报告。

如果监测结果超过设计的警戒值即向建设方、监理方发出警报，提请有关部门关注，以便及时决策并采取措施。

监测日报，日报内容包括当天各项监测数据，以及对当天监测数据的分析意见。

附日报会签表由监测单位、施工单位、监理单位填写对当天监测数据的分析意见并由单位负责人签字。

监测周报，周报内容包括本周施工进度、施工部位、各项监测数据变化情况，监测数据较大的地方需要提醒施工方，以及本周监测结论、下周监测计划等。

附周报会签表由监测单位、施工单位、监理单位填写对本周监测数据的分析意见并由单位负责人签字。

并附带本周变化曲线汇总图。

监测月报，月报内容包括本月施工进度、施工部位、各项监测数据变化情况，监测数据较大的地方需要提醒施工方，以及本月监测结论、下月监测计划等，附月报会签表由监测单位、施工单位、监理单位填写对本月监测数据的分析意见并由单位负责人签字。

并附本月带变化曲线汇总图；

9、质量目标和保证措施

9.1质量目标

本项目质量目标：

创优。

严格执行施工组织设计的内容，主动配合业主和监理在施工过程中各方面的协调工作，处理好各相关单位和人员的关系。

服务于全过程。

及时做好各类质量信息的收集、汇总、分析和反馈。

认真完成本项目由于设计与施工变更等原因而增加的工作量，并保证要求和工作质量不变。

9.2质量保证体系

9.3监测工作的管理

（1）实行监测项目经理负责制

项目组成员服