天津地铁安全施工监测实施作业指导书.doc
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天津地铁２号线第8合同土建工程
天津地铁安全施工监测实施
作业指导书
中国水利水电第十四工程局有限公司
天津地铁2号线第8合同项目部
2009年11月12日
目录
一、概述……………………………………………………………………………………1
1.1监测目的………………………………………………………………………………1
1.2监测主要技术依据……………………………………………………………………1
1.3监测项目及精度要求…………………………………………………………………1
1.4监测的周期及频率……………………………………………………………………4
1.5监测控制指标…………………………………………………………………………5
二、监测作业方法…………………………………………………………………………6
2.1监测前期准备工作……………………………………………………………………6
2.2地下管线沉降及差异沉降监测…………………………………………………………12
2.3道路及地表沉降监测……………………………………………………………………13
2.4桩（墙）顶沉降监测……………………………………………………………………15
2.5围护结构桩（墙）顶水平位移监测……………………………………………………15
2.6围护结构桩（墙）体水平位移监测……………………………………………………19
2.7支撑轴力监测……………………………………………………………………………22
2.8围护桩（墙）内力监测…………………………………………………………………26
2.9围护桩（墙）内、外侧土压力监测……………………………………………………26
2.10盾构隧道沉降监测………………………………………………………………………27
2.11暗挖隧道拱顶沉降监测…………………………………………………………………28
2.12监测隧道拱顶沉降衬砌环沉降与管片变形……………………………………………28
2.13地下水位监测……………………………………………………………………………29
三、监测资料分析整理及成果反馈…………………………………………………………30
3.1数据分析处理……………………………………………………………………………30
3.2信息反馈…………………………………………………………………………………31
四、技术管理和质量控制措施………………………………………………………………34
4.1技术管理措施……………………………………………………………………………34
4.2质量管理措施……………………………………………………………………………35
天津地铁安全施工监测实施作业指导书
一、概述
1.1施工监测目的
1）检验设计所拟定的土体或围岩的假设条件和计算参数合理与否，以便有针对性地修正设计参数，变更施工方法和优化施工工艺，做到动态设计、信息化施工；
2）通过对基坑工程或隧道工程监测项目的观测，以及监测数据的分析处理与计算，进行预测和反馈，决定是否需要对支护结构、地面建筑物和地下管线采取保护或加固措施，以确保支护结构或隧道的稳定及环境的安全；
3）通过检测量测收集数据，为地铁或类似工程设计、施工及相关规程的制订积累经验。
1.2监测技术依据
1）施工图设计文件
《车站（区间）施工图设计》
《风险工程专项施工设计》
2）国标、行业规范
《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008
《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
《工程测量规范》GB50026-2007
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006
《城市地下水动态观测规程》CJJ/T76-98
《铁路隧道施工规范》TB10202-2002
3）地方标准
《地铁工程监控量测技术规程》DB11/490-2007
《建筑基坑支护技术规程》DB11/489-2007
《基坑工程施工监测规程》DG/TJ08-2001-2006
4）国家、地方、企业文件
《天津地铁施工监测技术规定》
1.3监测项目及精度要求
城市轨道交通地下工程施工监测对象一般分为基坑和隧道工程的周边环境条件、支护结构体系及周围岩土等三大类型。
1）周边环境条件监测对象主要包括工程周围地表、建（构）筑物、地下管线、城市道路、桥梁、城市轨道交通、既有铁路及其他市政基础设施等。
2）支护结构监测对象主要包括明（盖）挖法基坑及竖井施工支护结构（围护桩墙、水平支撑、立柱、锚索、锚杆等）、盾构法管片衬砌、浅埋暗挖法初期支护结构和临时支护结构、顶管法管节等。
3）周围岩土条件监测对象主要包括基坑及隧道工程周围岩体、土体、地下水等。
表1.3-1周边环境监测项目及精度表
序号
类别
监测项目
监测位置和对象
仪器
最小精度
1
周边环境条件
建（构）筑物沉降、倾斜监测
需保护的建（构）筑物
经纬仪、水准仪
1.0mm
2
建筑物裂缝宽度监测
施工影响范围内的建（构）筑物裂缝
游标卡尺、读数显微镜
0.05mm
3
爆破振速监测
需保护的建（构）筑物
传感器、放大器、记录器
1.0mm/s
4
桥梁墩台沉降和横纵向差异沉降
需保护的桥梁
经纬仪、水准仪
1.0mm
5
梁板应力监测
需保护的桥梁
应变计、应变读数仪
≤1/100（F·S）
6
地下管线沉降监测
需保护的管线
全站仪、水准仪
1.0mm
7
道路、地表沉降监测
施工影响范围道路、地表
全站仪、水准仪
1.0mm
8
既有轨道交通线监测
轨道结构、线路
水准仪、全站仪
0.5mm
9
既有铁路监测
路基、线路
水准仪、全站仪
0.5mm
表1.3-2基坑、隧道围（支）护体系监测项目及精度表
序号
类别
监测项目
监测位置和对象
仪器
最小精度
1
明（盖挖）基坑
支护结构桩（墙）顶水平位移
支护结构桩（墙）顶
经纬仪
1.0mm
2
支护结构变形
支护结构内
测斜管、测斜仪
1.0mm
3
支撑轴力
支撑中部或端部
轴力计或钢筋计、读数仪
≤1/100（F·S）
4
锚杆拉力
锚头
轴力计、读数仪
≤1/100（F·S）
5
支撑立柱沉降监测
支撑立柱顶上
水准仪
1.0mm
6
桩（墙）体内力
桩（墙）体内
应变计、读数仪
≤1/100（F·S）
7
初期支护竖井井壁净空收敛
竖井井壁
收敛计
0.1mm
8
盾构
隧道
管片衬砌拱顶沉降
盾构隧道拱顶
水准仪
1.0mm
9
管片衬砌净空收敛
盾构隧道拱腰
收敛计
0.1mm
10
管片内力
盾构管片内
应变计、读数仪
≤1/100（F·S）
11
浅埋暗挖隧道
支护结构拱顶沉降
隧道初支拱顶
水准仪
1.0mm
12
支护结构底板隆起
隧道初支底板
水准仪
1.0mm
13
支护结构内力
隧道初支内部
应变计、读数仪
≤1/100（F·S）
表1.3-3周围岩土条件监测项目及精度表
序号
类别
监测项目
监测位置和对象
仪器
最小精度
1
围岩地质体
土体侧向变形
靠近结构的周边土体
测斜管、测斜仪
1.0mm
2
地下水位监测
靠近支护结构的周边土体
水位管、水位仪
5mm
1.4监测的周期及频率
明挖基坑施工监测频率表
序号
监测对象
测试内容
测点布置
监测频率
要求
1
围护桩
（墙）
桩（墙）顶沉降
桩墙顶水平位移和垂直沉降的测点一般布置围护桩墙的冠梁上，测点间距8～15m
基坑开挖时，1次/天，主体结构施工时，1次/2天
必测
桩（墙）顶水平位移
必测
桩（墙）内力
长短边中点，竖向间距5m左右
必测
桩（墙）内、外侧土压力
长短边中点，竖向间距5m，沿基坑长边每25～30m设观测断面
宜测
桩（墙）变形监测
必测
2
水平支撑
支撑轴力
测点布置在支撑的两头或中点，必要时支撑两头与中点均设测点
开挖初期1次/天，挖至基底2～3次/天
必测
3
工具柱
垂直沉降
沉降测点布置在立柱的顶部表面上
基坑开挖1次/天
必测
4
基坑底
坑底回弹
基坑中央、距坑底边缘1/4底宽处以及特征变形点必设
基坑开挖1次/天
必测
5
地层
地表沉降
长短边中点，沿基坑长边每25～30m设观测断面；基坑深度变化与断面变化处应加密测点
1次/天
必测
土体分层沉降位移
宜测
6
地下管线
地下管线沉降及位移
根据管线状况并与管线管理单位协调后布置
基坑开挖1～2次/天
必测
7
相邻建筑
垂直沉降
可设在建筑物的四角（拐角）上，高低悬殊或新旧建筑物衔接处，伸缩缝与不同埋深基础的两侧；每栋建筑物不少于四个沉降测点、两组（每组2个）倾斜测点。
测斜时，在墙面上、下垂直布两个点。
1次/天
必测
倾斜
1次/天
必测
裂缝观察
1次/天
必测
8
基坑内、外地下水
坑内、外水位
坑内四角点，长短边中点；坑外每40m设测点，距边缘2m
1次/1～2天
必测
9
坑内、外地下水水压
宜测
盾构隧道施工监测频率表
序号
监测对象
监测内容
测点布置
监测频率
要求
一
隧道衬砌
衬砌环沉降与管片变形
每10环设1个量测断面，每个断面布设4个测点
2次/周
必测
管片内力
按典型断面布设，每个断面环向不少于5个测点
宜测
二
地层
地表沉降
沿轴线按间距5～10m设监测点，每20～50m布置一个监测横段面。
横向地表桩设置在隧道中心轴线两侧30～40m的沉降槽内
盾构切口前30m，盾尾后50m内，2次/天；盾尾部通过3天后，1次/天；以后1～2次/周
必测
地表水平位移
宜测
深层沉降
宜测
地下水位
盾构始发试验段每30～50m或水位变化较大区段选取监测断面
必测
三
相邻环境
建筑物沉降、倾斜、裂缝
建筑物四角，每栋布点不少于4点，倾斜测点不少于2组，2个/组
盾构切口前30m，盾尾后50m内，2次/天；盾尾部通过3天后，1次/天；以后1～2次/周
必测
地下管线沉降
根据管线状况并与管线管理单位协调后布置
必测
暗挖隧道现场监测频率表
序号
量测项目
测点布设
量测间隔时间
分类
量测内容
1～15d
15d～1个月
1～3个月
3个月以后
1
应
测
项
目
地质与支护状况观察
每一开挖环一个断面
开挖后对开挖面和初期支护观察
2
净空收敛位移
每5～50m一个断面，每断面2～3对测点
1～2次/天
1次/天
1～2次/周
1～3次/月
3
拱顶下沉
每5～20m一个断面，每断面1～3个测点
4
地表下沉
开挖面至量测断面距离L<2B时，1～2次/天；
L<5B时，1次/天；L>5B时，1次/周
1～2次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
5
选
测
项
目
围岩内部位移
取代表性地段设一断面
1～2次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
6
钢支撑内力
每10～30榀钢支撑设一对测力计
1次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
7
衬砌内应力及裂缝量测
每代表性地段设一个断面，每断面11个测点
1次/天
1次/2天
1～2次/周
1～3次/月
注：
L为开挖面至量测断面距离，B为隧道开挖断面宽度。
1.5监测控制标准
1）依据工程类比、结构计算及管线状况、材质，结合有关规范、规程，确定监测管理基准值（见下表）作为监测控制标准，工程实施过程中必须严格遵照执行
监控量测管理基准值
监测项目
允许值
基坑工程等级
地表下沉
（mm）
围护结构
侧向位移
（mm）
煤气管线
允许沉降
（mm）
其他管线
允许沉降
（mm）
一级
0.001h
0.0014h
10
20
二级
0.002h
0.003h
注：
h为基坑开挖深度。
2）工点设计院根据有关规范和设计计算给出被监测对象的施工监测极限值（阈值），经总体设计院审定认可后执行。
承包商及监测单位一般参考设计单位提出极限值（阈值）的80％～90％拟定监测过程中的报警值。
3）天津地铁工程盾构隧道施工监测报警值一般设定为：
地表垂直变形控制值为-30～+10mm；隧道轴线变形控制值为垂直方向±30mm、水平方向±20mm；隧道顶部与周围建筑物监测报警值，应向被监测对象的有关主管部门调研后确定。
4）天津地铁工程暗挖隧道地面沉降控制值一般定为30mm，隆起量控制值为10mm以内；地面沉降、水平收敛变形速率控制值分别为5mm/d与3mm/d，穿越主要建筑物或地下管线时，可按实际情况确定。
当出现下列情况之一时，应立即采取措施进行处理：
⑴隧道周边及掌子面出现塌方；
⑵量测值有不断增大的趋势；
⑶位移—时间曲线长时间没有变缓的趋势；
⑷支护结构有明显裂缝且仍在发展。
当位移—时间曲线出现反弯点，即位移出现反常急剧变化时，应密切监视并报告监理，及时采取措施加强支护。
二、监测作业方法
2.1监测前期准备工作
2.1.1收集资料
v勘察报告、施工设计图纸、风险工程清单、控制网点资料及土建施工方案；
v沿线重要建（构）筑物的详细设计资料，包括地基、基础类型、基础埋深等。
施工核查管线资料、空洞探测资料等。
2.1.2现场踏勘
v了解施工现场条件、环境、交通状况，根据现场条件确定监测点的埋设位置及量测方法。
2.1.3编写工点监测方案
v主要包括方案说明（监测目的、监测范围、对象及项目、监测布点、频率及周期、精度、控制指标、监测成果反馈、监测人员组织、仪器设备、进度计划等）、方案图件（包括监测布点平、剖面图，监测点大样图、地质剖面图等）。
2.1.4监测点布置与监测作业方法
沉降监测控制网布设形式:
沉降变形监测控制网（点），以轨道交通工程施工高程系统为基准建立，起始并附合于地铁施工控制网二等精密水准点上。
控制点由基准点和工作基点组成，根据各车站、区间待监测建（构）筑物的具体位置分布及桥梁、管线、道路地表等监测对象分布情况，控制网分段布设成局部的独立网，同观测点一起布设成闭合环网、附合网或附合线路等形式。
1）控制点布置原则
控制点布置的原则为：
①基准点是检验工作基点稳定性的基准，选设在远离地铁基坑或隧道施工影响区的稳固位置；
②工作基点是直接测点变形观测点的依据，选设在相对稳定的地段，一般至少距基坑开挖深度或隧道埋深2.5倍范围之外。
③控制点的分布应满足准确、便于引测；全部观测点的需要，每个相对独立的测区基准点及工作基点的个数均不应少于3个，以保证必要的检核条件。
④地表基点或工作基点一般埋设在场区密实的低压缩性土层上，建筑物上基点或工作基点埋设在沉降已稳定的建筑物墙体上；
⑤基点及工作基点要避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源井、河岸、松软填土、滑坡斜面及标志易遭破坏的地点。
2）测点布置原则
测点按监测方案设计图纸布点位置在受施工影响的建筑物上设置，布置的原则为：
①建筑物的四角、拐角处布置；
②高低悬殊或新旧建筑物连接处、伸缩缝、沉降缝和不同埋深基础的两侧；③每个建（构）筑物不少于3个测点。
2.1.5基点及测点埋设方法
地表工作基点采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设，埋设步骤如下：
①土质地表使用洛阳铲，硬质地表使用工程钻具，开挖直径约80mm，深度大于3m孔洞；
②夯实孔洞底部；
③清除渣土，向孔洞内部注入适量清水养护；
④灌注入标号不低于C20的混凝土，并使用震动机具使之灌注密实，混凝土顶面距地表距离保持在5cm左右；
⑤在孔中心置入长度不小于300cm的钢筋标志，露出混凝土面约1~2cm；
⑥上部加装钢制保护盖（直径不小于150mm）；
⑦养护15天以上。
建（构）筑物测点标志根据不同监测对象采用不同的埋点形式，框架、砖混结构对
象采用钻孔埋入标志测点，钢结构对象采用焊接式测点，特殊装修较好的对象采用隐蔽式测点形式。
图2.2.2-3建筑物沉降监测标志埋设形式图（单位：
mm）
沉降监测各类测点埋设时应注意避开如雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物，并视立尺需要离开墙（柱）面和地面一定距离，一般应高于室内地坪0.2～0.5m。
测点埋设完毕后，在其端头的立尺部位涂上防腐剂。
建（构）筑物上布设的测点采用钻具成孔方式进行埋设，埋设步骤如下：
①使用电动钻具在选定建筑物部位钻孔；
②清除孔洞内渣质，注入适量清水养护；
③向孔洞内注入适量搅拌均匀的锚固剂；
④放入观测点标志；
⑤使用锚固剂回填标志与孔洞之间的空隙；
⑥养护15天以上。
2.1.6观测方法
监测水准网观测采用几何水准测量方法，使用DS01水准仪进行观测。
主要技术要求如下：
基准网按《工程测量规范》GB50026-2007二等垂直位移监测网技术要求观测。
垂直位移基准网观测主要技术指标及要求
序号
项目
限差
1
相邻基准点高差中误差
0.5毫米
2
每站高差中误差
0.15毫米
3
往返较差及环线闭合差
±0.3毫米（n为测站数）
4
检测已测高差较差
±0.4毫米（n为测站数）
5
视线长度
30米
6
前后视的距离较差
0.5米
7
任一测站前后视距差累计
1.5米
8
视线离地面最低高度
0.5米
监测点按《工程测量规范》GB50026-2007三等垂直位移监测网技术要求观测，主要技术指标及要求见下表。
监测点观测主要技术指标及要求
序号
项目
限差
1
监测点与相邻基准点高差中误差
1.0毫米
2
每站高差中误差
0.30毫米
3
往返较差及环线闭合差
±0.6毫米（n为测站数）
4
检测已测高差较差
±0.8毫米（n为测站数）
5
视线长度
50米
6
前后视的距离较差
2.0米
7
任一测站前后视距差累计
3米
8
视线离地面最低高度
0.3米
观测采用闭合水准路线时可以只观测单程，采用附合水准路线形式必须进行往返观测，取两次观测高差中数进行平差。
观测顺序：
往测：
后、前、前、后，返测：
前、后、后、前。
观测注意事项如下：
①对使用的水准仪、水准尺应在项目开始前和结束后进行检验，项目进行中也应定期进行检验。
当观测成果异常，经分析与仪器有关时，应及时对仪器进行检验与校正；
②观测应做到三固定，即固定人员、固定仪器、固定测站；
③观测前应正确设定记录文件的存贮位置、方式，对电子水准仪的各项控制限差参数进行检查设定，确保符合观测要求；
④应在标尺分划线成像稳定的条件下进行观测；
⑤仪器温度与外界温度一致时才能开始观测；
⑥数字水准仪应避免望远镜直对太阳，避免视线被遮挡，仪器应在生产厂家规定的范围内工作，震动源造成的震动消失后，才能启动测量键，当地面震动较大时，应随时增加重复测量次数；
⑦每测段往测和返测的测站书均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正；
⑧由往测转向返测时，两标尺应互换位置，并应重新整置仪器；
⑨完成闭合或附合路线时，应注意电子记录的闭合或附合差情况，确认合格后方可完成测量工作，否则应查找原因直至返工重测合格。
2.1.7数据处理
观测记录采用电子水准仪自带记录程序进行，观测完成后形成原始电子观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，检查合格后使用专用水准网平差软件进行严密平差，得出各点高程值。
平差计算要求如下：
①应使用稳定的基准点为起算，并检核独立闭合差及与2个以上的基准点相互附合差满足精度要求条件，确保起算数据的准确；
②使用平差软件计算，平差前应检核观测数据，保证观测数据准确可靠，检核合格后按严密平差的方法进行计算；
③平差后数据取位应精确到0.1mm。
通过变形观测点各期高程值计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累计沉降量等数据。
从图表可见天津地铁2号线鼓楼车站-西南角车站里程DK9+036～DK9+069区间33米地面沉降变化在-17.44～-40.25之间，前期沉降变化明显，后期沉降变化呈逐渐平缓的趋势。
盾构机过了始发加固区和软土结合区部位后沉降变化逐渐变小在-20mm左右波动，因此，盾构机始发接收作为关键的控制点。
加强盾构机始发及接收地面测点的布置观测进行有效分析，及时反映地面沉降变化采取有效的控制措施，才能达到确保周边环境的稳定。
2.2地下管线沉降及差异沉降监测
2.2.1测点布置原则
·地下管线沉降与建筑物沉降变形监测控制网（点）共用，将地下管线沉降监测点纳入其中构成闭合环网、附合网或附合线路等形式。
·测点按监测设计图纸布点位置在受施工影响的管线上设置，布置的原则为：
①原则上地下管线监测点重点布设在煤气管、给水管、污水管、大型雨水管及市政管线方沟上，测点布置时要考虑地下管线与洞室的相对位置关系。
·②测点宜布置在管线的接头处，或者对位移变化敏感的部位；
·③根据设计图纸要求，有特殊要求的管线布置管线管顶测点，无特殊要求的布置在管线上方对应地表。
2.2.2测点埋设及技术要求
监测点埋设方式：
·①有检查井的管线应打开井盖直接将监测点布设到管线上或管线承载体上；
·②无检查井但有开挖条件的管线应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上；
·③无检查井也无开挖条件的管线可在对应的地表埋设间接观测点；
·④在管线上布设监测点时，对于封闭的管线可采用抱箍式埋点，对于开放式的管线可在管线或管线支墩上做监测点支架
管线沉降监测测点埋设时应注意准确调查核实管线位置，确保测点能够准确反映管线
变形，采用钻孔埋设方式测点埋设前应探明有无其它管线，确保埋设安全。
在无检修井管道沉降监测点埋设时，埋设间接测点的孔径不得小于
2.2.3观测方法及数据采集
管线沉降监测采用几何水准测量方法，使用DS01水准仪进行观测。
管线沉降观测点观测按《工程测量规范》GB50026-2007三等垂直位移监测网技术要求观测，其技术要求及观测注意事项与建筑物变形监测相关要求一致。
2.2.4数据处理
与建筑物变形数据处理方式相同，通过平差计算各测点高程值，通过变形观测点各期高程值计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累计沉降量等数据。
从图可见地下管线沉降量不大，各测点累计最大沉降量-11.42mm（YS1-2），且大部分测点的沉降量稳定在2~11mm之间,所有测点在盾构机运行过程中一直呈下沉趋势。
目前没有出现因下沉造成管线破裂的现象，说明监测管线没有发生局部剧烈变形，而是呈现整体下沉趋势。
2.3道路及地表沉降监测
2.3.1测点布置原则
u道路及地表沉降监测可与建（构）筑物沉降变形监测控制网（点）共用，将道路及地表监测点纳入其中构成闭合环网、附合网或附合线路等形式。
u测点按监测方案图纸设计布点位置在受施工影响的地表设置。
2.3.2测点埋设及技术要求
u基
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