地铁盾构隧道施工监测.ppt
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地下结构试验与测试技术第七章盾构隧道工程监测夏才初夏才初第七章第七章地铁盾构隧道施工监测地铁盾构隧道施工监测7711盾构概述盾构概述一、盾构隧道的用途一、盾构隧道的用途盾构隧道机械化程度高，对地层的适应性好，广泛应用于：
水底公路隧道水底公路隧道延安东路隧道北段延安东路隧道北段延安东路隧道南段延安东路隧道南段城市地下铁道城市地下铁道新加坡隧道施工新加坡隧道施工上海地铁区间隧道上海地铁区间隧道大型市政工程等大型市政工程等亮马河北路污水工程盾构段亮马河北路污水工程盾构段坝河污水截流管工程坝河污水截流管工程二、盾构隧道的施工过程二、盾构隧道的施工过程三三盾构基坑监测目的盾构基坑监测目的在盾构隧道施工中需进行监测是因为：
在盾构隧道施工中需进行监测是因为：
穿越地层的地质条件千变万化；穿越地层的地质条件千变万化；穿越地层的地质条件千变万化；穿越地层的地质条件千变万化；岩土介质的物理力学性质异常复杂；岩土介质的物理力学性质异常复杂；岩土介质的物理力学性质异常复杂；岩土介质的物理力学性质异常复杂；勘察的局部的和有限的；勘察的局部的和有限的；勘察的局部的和有限的；勘察的局部的和有限的；对岩土物理力学性质认识的不确定性和不完善性；对岩土物理力学性质认识的不确定性和不完善性；对岩土物理力学性质认识的不确定性和不完善性；对岩土物理力学性质认识的不确定性和不完善性；沉降预估理论的不准确性。
沉降预估理论的不准确性。
沉降预估理论的不准确性。
沉降预估理论的不准确性。
施工监测的主要目的：
施工监测的主要目的：
及时反馈，改进施工工艺和参数，减少土体的变形；及时反馈，改进施工工艺和参数，减少土体的变形；预测土体变形，为是否或怎样保护地面建（构）筑物预测土体变形，为是否或怎样保护地面建（构）筑物提供依据；提供依据；控制隧道和地面建（构）筑的沉降在允许的范围内；控制隧道和地面建（构）筑的沉降在允许的范围内；研究不同地层条件下施工工艺对土体变形的影响规律；研究不同地层条件下施工工艺对土体变形的影响规律；研究地表沉降和土体变形的分析计算方法等结累数据；研究地表沉降和土体变形的分析计算方法等结累数据；发生工程环境责任事故时，为仲裁提供证据；发生工程环境责任事故时，为仲裁提供证据；验证结构的安全性和设计的合理性。
验证结构的安全性和设计的合理性。
7722盾构隧道监测的项目和方法盾构隧道监测的项目和方法表表7711盾构隧道施工监测项目和仪器盾构隧道施工监测项目和仪器监测监测对象对象监测监测类型类型监测项目监测项目监测元件与仪器监测元件与仪器隧道隧道结构结构结构结构变形变形
（1）
（1）隧道结构内部收敛隧道结构内部收敛收敛计，巴塞特系统收敛计，巴塞特系统
（2）
（2）隧道、衬砌环沉降隧道、衬砌环沉降水准仪，全站仪水准仪，全站仪（3）（3）隧道洞室三维位移隧道洞室三维位移全站仪全站仪（4）（4）管片接缝张开度管片接缝张开度测微计测微计结构结构外力外力（5）（5）隧道外侧水土压力隧道外侧水土压力压力盒、频率计压力盒、频率计（6）（6）隧道外侧水压力隧道外侧水压力孔隙水压力计、频率孔隙水压力计、频率结构结构内力内力（7）（7）轴向力、弯矩轴向力、弯矩钢筋应力计或应变计、钢筋应力计或应变计、频率计频率计（8）（8）螺栓锚固力螺栓锚固力锚杆轴力计，频率计锚杆轴力计，频率计地层地层沉降沉降
（1）
（1）地表沉降地表沉降水准仪水准仪
（2）
（2）分层土体沉降分层土体沉降分层沉降仪、频率计分层沉降仪、频率计（3）（3）盾构底部土体回弹盾构底部土体回弹深层回弹桩、水准仪深层回弹桩、水准仪水平水平位移位移（4）（4）地表水平位移地表水平位移经纬仪经纬仪（5）（5）深层土体水平位移深层土体水平位移测斜管，测斜仪测斜管，测斜仪水土水土压力压力（6）（6）水土压力水土压力（侧、前面侧、前面）土压力盒、频率计土压力盒、频率计（7）（7）地下水位地下水位水位井、标尺水位井、标尺（8）（8）孔隙水压孔隙水压孔隙水压力计、频率计孔隙水压力计、频率计地面建地面建（构构）筑物，地下筑物，地下管线铁路、管线铁路、道路道路
（1）
（1）沉降沉降水准仪水准仪
（2）
（2）水平位移水平位移经纬仪经纬仪（3）（3）倾斜倾斜经纬仪经纬仪（4）（4）建建（构构）筑物裂缝筑物裂缝裂缝计裂缝计盾构隧道施工监测的对象：
盾构隧道施工监测的对象：
盾构隧道施工监测的对象：
盾构隧道施工监测的对象：
土体介质土体介质土体介质土体介质隧道结构隧道结构隧道结构隧道结构地面周边环境。
地面周边环境。
地面周边环境。
地面周边环境。
盾构隧道施工监测的部位：
盾构隧道施工监测的部位：
盾构隧道施工监测的部位：
盾构隧道施工监测的部位：
地面建地面建地面建地面建（构构构构）筑物筑物筑物筑物地表地表地表地表土体内土体内土体内土体内隧道结构。
隧道结构。
隧道结构。
隧道结构。
盾构隧道施工监测的类型：
盾构隧道施工监测的类型：
盾构隧道施工监测的类型：
盾构隧道施工监测的类型：
建筑物和管线及其基础等的沉降和水平位移；建筑物和管线及其基础等的沉降和水平位移；建筑物和管线及其基础等的沉降和水平位移；建筑物和管线及其基础等的沉降和水平位移；土体的沉降和水平位移（地表和土体内）；土体的沉降和水平位移（地表和土体内）；土体的沉降和水平位移（地表和土体内）；土体的沉降和水平位移（地表和土体内）；地层水土压力和水位变化；地层水土压力和水位变化；地层水土压力和水位变化；地层水土压力和水位变化；盾构隧道结构内力、外力和变形。
盾构隧道结构内力、外力和变形。
盾构隧道结构内力、外力和变形。
盾构隧道结构内力、外力和变形。
7733盾构隧道监测方案的设计盾构隧道监测方案的设计一、监测项目的确定一、监测项目的确定监测项目的选择要考虑的因素：
监测项目的选择要考虑的因素：
（1）
（1）工程地质和水文地质情况；工程地质和水文地质情况；
（2）
（2）隧道埋深、直径、结构型式和施工工艺；隧道埋深、直径、结构型式和施工工艺；（3）（3）双线隧道与临近隧道或管道的间距；双线隧道与临近隧道或管道的间距；（4）（4）地面临近建（构）筑物的尺寸、位置、结构特点地面临近建（构）筑物的尺寸、位置、结构特点等；等；（5）（5）设计提供的变形及其它控制值及其安全储备系数。
设计提供的变形及其它控制值及其安全储备系数。
（6）（6）工程的具体情况和特殊要求。
工程的具体情况和特殊要求。
表表7722盾构隧道基本监测项目的确定盾构隧道基本监测项目的确定监测项目监测项目地表地表沉降沉降隧道隧道沉降沉降地下地下水位水位建筑物建筑物变形变形*深层深层沉降沉降地表地表水平水平位移位移其它其它地下水地下水位情况位情况土壤情况土壤情况地下水地下水位以上位以上均匀粘性土均匀粘性土砂土砂土含漂石等含漂石等地下水地下水位以下，位以下，且无控且无控制地下制地下水位措水位措施。
施。
均匀粘性土均匀粘性土软粘土或粉土软粘土或粉土含漂石等含漂石等地下水位地下水位以下，用以下，用压缩空气。
压缩空气。
软粘土或粉土软粘土或粉土砂土砂土含漂石等含漂石等地下水位地下水位以下，用以下，用井点降水井点降水或其它方或其它方法控制地法控制地下水位。
下水位。
均匀粘性土均匀粘性土软粘土或粉土软粘土或粉土砂土砂土含漂石等含漂石等必须监测的项目；建筑物在盾构施工影响范围以内，基础已作加固，需监测；建筑物在盾构施工影响范围以内，但基础未作加固，需监测。
*系指地面和地下的一切建筑物和构筑物的沉降、水平位移和裂缝。
二、施测部位和测点布置的确定二、施测部位和测点布置的确定地表变形和沉降监测点的布置（前地表变形和沉降监测点的布置（前100100米首推米首推段）段）：
沿轴线布设纵监测剖面，垂直轴线布设横监测剖面；沿轴线布设纵监测剖面，垂直轴线布设横监测剖面；纵监测剖面上测点间距小于盾构长度，约为纵监测剖面上测点间距小于盾构长度，约为3377米；米；沿轴线每隔沿轴线每隔20203030米布设一个横监测剖面；米布设一个横监测剖面；横剖面上按距轴线横剖面上按距轴线22，55，99米递增布设测点；米递增布设测点；横剖面上测点布设的范围为横剖面上测点布设的范围为2233倍盾构外径；倍盾构外径；在该范围内的建筑物和管线等也需监测其变形；在该范围内的建筑物和管线等也需监测其变形；根据以上监测结果可绘制纵、横断面的地表变形根据以上监测结果可绘制纵、横断面的地表变形曲线。
布设实例见图曲线。
布设实例见图5522。
地表变形和沉降监测点的布置（正常段）：
地表变形和沉降监测点的布置（正常段）：
地表变形和沉降监测点的布置（正常段）：
地表变形和沉降监测点的布置（正常段）：
测点沿轴线布设，间距小于盾构长度，约为测点沿轴线布设，间距小于盾构长度，约为测点沿轴线布设，间距小于盾构长度，约为测点沿轴线布设，间距小于盾构长度，约为33337777米；米；米；米；监测距隧道轴线监测距隧道轴线监测距隧道轴线监测距隧道轴线22223333倍盾构外径范围内的建筑（构）倍盾构外径范围内的建筑（构）倍盾构外径范围内的建筑（构）倍盾构外径范围内的建筑（构）物的变形。
物的变形。
物的变形。
物的变形。
其它监测项目的布设：
其它监测项目的布设：
其它监测项目的布设：
其它监测项目的布设：
土体分层沉降测孔一般布置在隧道中心线上；土体分层沉降测孔一般布置在隧道中心线上；土体分层沉降测孔一般布置在隧道中心线上；土体分层沉降测孔一般布置在隧道中心线上；土体深层水平位移沿盾构中心线前方和两侧设测孔；土体深层水平位移沿盾构中心线前方和两侧设测孔；土体深层水平位移沿盾构中心线前方和两侧设测孔；土体深层水平位移沿盾构中心线前方和两侧设测孔；土体回弹测点设在盾构前方一侧的盾构底部以上土体土体回弹测点设在盾构前方一侧的盾构底部以上土体土体回弹测点设在盾构前方一侧的盾构底部以上土体土体回弹测点设在盾构前方一侧的盾构底部以上土体中；中；中；中；隧道沉降每隧道沉降每隧道沉降每隧道沉降每1010101015151515个衬砌环设置一个沉降点；个衬砌环设置一个沉降点；个衬砌环设置一个沉降点；个衬砌环设置一个沉降点；各种类型的水位观测井见图各种类型的水位观测井见图各种类型的水位观测井见图各种类型的水位观测井见图55553333三、监测频率的确定三、监测频率的确定L=-20L=-20米米米米w+30w+30米：
米：
米：
米：
11次次次次/天；天；天；天；其中：
其中：
其中：
其中：
L=-DL=-D米，米，米，米，t3t3t3天，天，天，天，L=w+30L=w+30米：
米：
米：
米：
11次次次次/天；天；天；天；t3t3天，天，天，天，Lw+30Lw+30米：
米：
米：
米：
1122次次次次/周。
周。
周。
周。
注：
注：
注：
注：
-盾构切口前后，盾构切口前后，盾构切口前后，盾构切口前后，+切口后；切口后；切口后；切口后；DD、ww盾构直径和盾构直径和盾构直径和盾构直径和长度。
长度。
长度。
长度。
四、盾构推进引起的地层移动特征及估算方法四、盾构推进引起的地层移动特征及估算方法盾构推进引起地层移动的因素（如图盾构推进引起地层移动的因素（如图5544）：
）：
nn主观因素：
盾构型式、辅助工法、衬砌壁主观因素：
盾构型式、辅助工法、衬砌壁后后注浆、施工管理情况等；注浆、施工管理情况等；nn客观因素：
隧道线型、盾构外径、埋深等客观因素：
隧道线型、盾构外径、埋深等设计条件；设计条件；土的强度和变形特性、地下水位等地质条土的强度和变形特性、地下水位等地质条件。
件。
地层移动特征地层移动特征L=l3mL=l3m（H+D）m（H+D）m，地下水位下降引起的前期固结沉降；，地下水位下降引起的前期固结沉降；，地下水位下降引起的前期固结沉降；，地下水位下降引起的前期固结沉降；近切口处，欠挖导致地表隆起，超挖导致地表沉降；近切口处，欠挖导致地表隆起，超挖导致地表沉降；近切口处，欠挖导致地表隆起，超
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