工程建筑套表穿黄工程上游线盾构掘进施工地表监测作业指导书.docx

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工程建筑套表穿黄工程上游线盾构掘进施工地表监测作业指导书

{工程建筑套表}穿黄工程上游线盾构掘进施工地表监测作业指导书

本作业指导书适用于南水北调中线一期穿黄工程盾构掘进施工地表沉降监测作业的全过程。

一、工程概况

穿黄工程位于河南省郑州市上游约30km处，线路总长19.30km，南起荥阳市李村村西，北至河南焦作市温县陈沟村西。

主体工程由南北岸渠道、南岸退水洞、进口建筑物、穿黄隧洞、出口建筑物、北岸防护堤、北岸新老蟒河交叉工程以及孤柏嘴控导工程等组成。

穿黄隧洞总长4250m，包括过河隧洞段和邙山隧洞段，双洞布置，隧洞轴线间距为28m，两洞各采用一台盾构自北向南推进。

穿黄隧洞最大埋深35m，最小埋深23m；

过河隧洞桩号5＋658.57～9+108.57，全长3450m。

北岸始发竖井中心高程67m，桩号9＋108.57；南岸到达竖井中心高程72.45m，桩号5＋658.57。

过河隧洞穿越的主要地层为Q2粉质壤土、Q41砂层和砂砾（泥砾）石层。

本工程隧道所穿越的地层天然含水量高，具有高灵敏度、易触变、流变的工程地质特征，另外工程具有连续掘进距离长、盾构隧道（上、下游线）净间距较小、水压大等特点，盾构掘进施工难度大。

二、监测项目与测点布置

根据穿黄工程的实际环境、地质、水文等情况，遵照合同、设计文件以及相关规范规定，结合我公司在其它类似项目（地铁、引水洞、过江公路隧洞）中的施工、监测经验，穿黄隧洞盾构掘进施工监测内容见表1：

三、检测控制标准及监测频率

6、1监测控制标准

在信息数字化盾构掘进施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断其对应地层稳定性，并及时反馈到掘进施工作业过程中去指导施工。

根据以往引水洞工程的监测经验，可以参照《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）的Ⅲ级管理制度作为监测管理方式（表2）。

表1穿黄隧洞盾构掘进地表监测项目表

序号

监测项目

监测仪器

监测频率

1

地表沉降

苏一光DSZ2水准仪，配套光学测微器，铟钢尺等

距盾构前后<20m，1～2次/天；距盾构前后<50m，1次/2天；距盾构前后>50m，1次/周。

2

建筑物沉降倾斜

3

隧道隆陷

苏一光DSZ2水准仪，配套光学测微器，铟钢尺等

在盾尾未脱出前测出其初读数，在后备套内：

1次/1天，脱出后备套：

2次/1周。

表2监测管理表

管理等级

管理位移

施工状态

Ⅲ

U0＜Un/3

可正常施工

Ⅱ

Un/3≤U0≤Un2/3

应注意，并加强监测

Ⅰ

U0＞Un2/3

应采取加强支护等措施

表中：

U0——实测位移值Un——允许位移值

Un的取值，也就是监测控制标准。

根据以往类似工程经验（过江隧道）、有关规范规定及招标文件“技术条款”的有关要求，提出控制基准见表3。

表3监测控制标准表

序号

监测项目

控制标准

来源

1

地表及建筑物沉降值

30mm

类似项目经验、招标文件及相应规范

2

隧道沉降

20mm

根据上述监测管理基准，可选择监测频率：

一般在Ⅲ级管理阶段监测频率可适当放大一些；在Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数；在Ⅰ级管理阶则应密切关注，加强监测，监测频率可达到1～2次/天或更多。

6.2监测频率

各项目监测频率详见表1。

四、

监测方法

7.1地表沉降监测

1、测量仪器

苏一光DSZ2水准仪，配套光学测微器，铟钢尺等。

2、基点埋设方法

基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要（一般考虑每200m埋设一个）埋设，基点要牢固可靠，如图1所示。

3、沉降观测点埋设

沿盾构掘进轴线方向监测点距选定5m或10m，按照设计资料计算出对应的轴线点坐标，用全站仪将这些轴线点放样到实地上，在坚硬地面使用射钉设置测量标志，软土地面使用钢筋桩做测量标志，然后有专业人员进行桩点埋设。

垂直轴线方向两侧由近到远，分别在1.5、3、9、15m处布置4个点设置沉降观测断面。

对轴线上的点按Z0+5、Z0+10……..Zn+n编号（n+n表示里程），横向沉降槽上的点按Zn+n-L1.5、Zn+n-L3、Zn+n-L9……Zn+n-R1.5、Zn+n-R3、Zn+R9……（注：

1.5、3、9表示距离，L表示左侧，R表示右侧）进行编号。

沉降测点埋设水泥预制桩时，可以用冲击钻（螺旋式土层专用）在地表钻孔，然后放入长200~300mm，直径20~30mm的圆头特制钢筋，四周用水泥砂浆填实。

4、测量方法

观测方法采用精密水准测量方法。

基点和附近水准点联测取得初始高程。

观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。

首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。

5、沉降计算

在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，水准线路闭合差应小于±0.3（mm）（N为测站数），然后按照测站进行平差，求得各点高程。

施工前，由基点通过水准测量测出地表沉降观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。

则高差△H＝Hn－H0即为地表沉降值。

6、数据分析与处理

时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断围岩稳定状态和施工措施的有效性。

当位移——时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。

预测最大沉降量。

7.2隧道隆陷监测

（1）监测目的

盾构隧道掘进过程中，由于受注浆、盾构推力、隧道线形等影响，隧道管片产生不同程度的位移，因此必须对隧道管片隆陷、隧道收敛等情况进行严格的监测和控制。

（2）监测仪器

苏一光DSZ2水准仪，配套光学测微器，铟钢尺等。

（3）监测方法

基点埋设

首先，基点应埋设在隧道管片位移影响范围以外的始发井的竖井地板上；并应埋设两个或两个以上基点，以便各基点互相校核；基点的埋设要牢固可靠。

用红油漆标明，在施工中要注意对基点地保护。

隧道管片收敛监测点的布置可以用电钻打眼，用弯曲的膨胀螺栓埋设。

测点埋设

在进行沉降测点的埋设时，先用冲击钻在管片上钻Ф10mm（左右）的孔，然后放入直径为8mm；长为5～10cm的半圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实固牢，如图2所示。

图2横断面测点布置示意图

③量测方法

1）隧道隆陷量测方法与地表沉降量测方法相同（不再重复）。

在试掘进、正常掘进应有一次至二次回归分析：

未脱出盾尾---脱出盾尾---后备套内---脱出后备套一整套监测变形数据分析。

④隆陷值计算

隧道隆陷监测基点由地面标准水准点引来高程（高程已知），在进行监测时，通过测得各测点与基点的高程差ΔH，可得到各监测点的标准高程Δht，然后与上次测得高程进行比较，差值Δh即为该测点的隆陷值。

即ΔHt（1，2）=Δht

（2）-Δht

（1）

⑤隧道隆陷数据分析与处理

a.首先绘制时间—位移曲线散点图；

b.当位移-时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数形式进行回归分析。

五、监测反馈程序

8.1监测数据的处理及反馈

在取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，即时态散点图，如图3所示。

在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，采用的回归函数有：

U=Alg（1+t）+BU=t/（A+Bt）

U=Ae-B/tU=A（e-Bt-e-Bt0）

U=Alg〔（B+t）/（B+t0）〕

式中：

U——变形值（或应力值）

A、B——回归系数

t、t0—测点的观测时间（day）

为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，须及时上报监测报表，并按期向监理单位提交监测报表，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图。

监测反馈程序见图4。

8.2监测管理体系

针对本工程监测项目的特点建立专业组织，由3～5人组成监测小组，由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员专职负责。

为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项措施：

（1）监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问

题，并提供有关切实可靠的数据记录；

（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中；

（3）量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性；

（4）量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理；

（5）量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用；

（6）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则；

（7）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报；

（8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行；

（9）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责；

（10）针对施工各关键问题及早开展相应的专题讨论活动，及时分析、反馈信息，指导施工。

8.3提交的监测成果

观测工作结束后，对监理部提交下列成果：

（1）观测完毕一周内提交沉降监测报告；

（2）沉降观测工作全部结束后一周内提交竣工沉降监测报告；

（3）具体表格样式尽量采用监理部统一表式，不能统一时拟采用经监理部批准的自制表格，或者遵照监理工程师的指示。

九、质量保证措施

1、在各项测量工作开始之前，有关人员必须熟悉了解有关规范、标准及合同文件规定的测量技术要求；

2、对仪器和工具应精心爱护、及时维护保养，做到定期检验校正，保持良好的工作状态。

对精密仪器应监理专门的安全保管、使用制度；

3、坚持由集团公司精测队、股份公司精测队、项目部测量组组成的三级测量复核制度；

4、严格执行测量工程师复核制度；

5、掘进过程中，定期对地表导线点进行测量复核，必要时，加大复测频率；

6、测量所用仪器必须按有关规定定期检定，未经鉴定合格、严禁投入使用；

7、坚持贯彻“安全第一，预防为主”的方针，每个测量人员都要有安全生产的意识，严格遵守劳动法规和安全操作细则和注意事项；注意人身和仪器安全，禁止冒险作业。

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