沈阳地铁一号线9标监测方案.docx
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沈阳地铁一号线9标监测方案
目录
1、主要监测目的1
2、监测仪器1
3、测点项目及测点布置1
4、监测施工组织1
4.1地表沉降1
4.2地面建筑物2
4.2.1地面建筑物沉降及倾斜3
4.2.2地面建筑物裂缝变形观测5
4.3地面基准点布设6
5、监测人员组成6
6、现场临设6
7、施工组织6
8、监测控制标准、警戒值1
9、监测数据分析、预测及信息反馈3
10、监测质量保证措施1
1、主要监测目的
施工监测的目的：
（1）监测和分析各种施工因素对地表变形的影响，提供改进施工，减少沉降的依据。
（2）根据前一步的观测结果，预测下一步的地表的沉降和对周围建筑及其他设施的影响，以合理的代价采取保护措施。
（3）检验施工结果是否达到控制地面沉降和隧道沉降的要求。
（4）研究土壤特性、地下水条件、施工方法与地表沉降的关系，以作为改进设计的依据。
（5）通过施工监测取得减少沉降、减少保护工程的费用。
（6）保证工程安全，减少总造价。
2、监测仪器
光学水准仪、电子水准仪、条形码尺、钢挂尺、测斜仪、收敛计、钢筋计、应变计、土压力盒、钢弦频率接收仪。
3、测点项目及测点布置
a）监测项目
根据招标文件、设计资料以及现场实际情况，在沈阳地铁一号线第九标施工过程中需对施工场区内及周围环境进行日常的常规监测项目主要有：
监测有关地下水情况的参数；土体变形的监测；对临近建筑物的观测；土体与隧道结构相互作用的监测；施工进程中的监测。
b）测点布置
监控量测布置图详见下图1。
以上监测点的布设为方案设计，现场布设时，依据施工现场的实际情况和设计、业主及监理工程师的要求布设。
图1铁云区间监测布点图
4、监测施工组织
4.1地表沉降
（1）监测仪器：
电子水准仪、铟钢尺，量测精度为±0.3ｍｍ。
（2）监测实施方法
1）测点布置：
沿隧道中线地表每隔5米埋设一个地表测点，每隔50米设置一个断面（5～10点），所有地面监测点必须钻孔取芯穿透路面结构层、下保护套筒并加盖防护。
2）测点埋设方法：
在开挖前20天用水钻在地表路面钻孔取芯，要求穿透砼路面，然后根据路面混凝土层厚度打入长约80～100cm的φ16mm钢筋测点，并用沙子回填密实，在穿过混凝土路面层部分使用套管隔离，保证钢筋与下部土体固结而与上部路面分离。
测点周围用红油漆做标记，并用红油漆编号作出测点标志。
3）测量方法：
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。
观测时各项限差应严格控制在规定额度之内，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，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三次观测，三次高程之差应小于±0.5mm，取平均值作为初始值。
4）监测频率：
适当加密监测频率，当盾构机头与量测面距离＜2B时（B为隧道宽度），4次/天；当盾构机头与量测面距离＜5B时（B为盾构隧道宽度），2次/天；当盾构机头与量测面距离＜10B时，1次/天；当盾构机头与量测面距离＞20B时，1次/周。
当盾构穿越重要目标和需要加强监控的地段沉降速率过大时,3次/天。
5）计算方法：
地表沉降采用二级水准测量进行量测和计算。
（3）数据分析与处理
地表沉降测量随施工进度进行，根据开挖部位、步骤及时监测，并将各沉降测点沉降值绘制成沉降变化曲线图、沉降变化速度曲线图，并根据沉降变化曲线图和沉降速率来判断沉降变化趋势，必要时采用回归计算来推测沉降终值。
4.2地面建筑物
由于隧道开挖对地面建筑物的安全将产生重要影响，因此需要对地面建筑物沉降及倾斜进行监测。
地面沉降槽宽度B是确定隧道开挖影响范围的指标，地面沉降槽宽度系数i（即自隧道中心线至沉降曲线反弯点的距离）是计算沉降槽宽度的重要参数。
沉降槽曲线图详见图2。
根据已知的地质条件，地面至隧道中心深度Z及其半径R，计算出地面沉降槽宽度系数。
公式
图2沉降槽曲线图
根据公式进行计算，确定地面沉降的影响范围，对在影响范围内的建筑物进行沉降及倾斜监测。
4.2.1地面建筑物沉降及倾斜
（1）监测仪器：
电子水准仪、铟钢尺，全站仪等，量测精度为±0.3ｍｍ。
（2）监测实施方法
1）沉降监测
a、测点布置：
根据对各个建筑物附近的沉降槽宽度系数进行计算分析，确定对在隧道开挖每侧大约8米范围内的建筑物进行监测，详见表1。
每个大转角上布设一个沉降观测点，每幢建筑物上一般布置6个观测点，特别重要的建筑物布置8个或更多测点。
右线隧道旁穿或正穿建筑物监测分析表表1
建筑物（各建筑物
命名详见图1）
建筑物距隧道中心线最近距离（m）
沉降槽宽度系数（m）
是否须监测
建筑物1
11．77
6.93
否
建筑物2
10．96
6.93
否
建筑物3
11．10
7.2072
否
建筑物4
11．47
7.4844
否
建筑物5
8．72
8.3853
否
建筑物6
0
9.009
是
建筑物7
0
9.702
是
建筑物8
0
9.702
是
建筑物9
5．08
9.702
是
建筑物10
0
11.088
是
建筑物11
0
11.088
是
建筑物12
0
10.208
是
建筑物13
0
10.7184
是
建筑物14
0
9.57
是
建筑物15
4．08
8.294
是
建筑物16
15．40
7.4008
否
b、测点埋设：
用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长直径200～300mm，20～30mm的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实。
测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程中受到破坏。
周围用红油漆做标记，并用红油漆编号作出观测标志。
图3建筑物测点埋设示意图
c、测量方法：
同地表沉降观测。
d、监测频率：
同地表沉降观测。
e、计算方法：
同地表沉降观测。
2）建筑物倾斜观测
a、测点埋设：
在建筑物地面平面上各布置4个测斜观测点，测点的埋设如下图所示
图4建筑物倾斜测点布置示意图
b、测量方法：
同地表沉降观测。
c、监测频率：
同地表沉降观测。
4.2.2地面建筑物裂缝变形观测
在沿线建筑物各布置5条代表性裂缝，按规定频率使用裂缝观测仪进行宽度变化观测，记录每次观测宽度值并绘制变化曲线。
（1）仪器仪器
游标卡尺、千分尺、膨胀螺栓
（2）监测实施方法
对于混凝土建筑物上的裂缝的位置、走向及长度的观测，是在裂缝的两端用油漆画线作标志，或在混凝土表面绘制方格坐标，用钢尺丈量。
墙面上的普通裂缝，亦可采取在裂缝两端设置石膏薄片，使其与裂缝两侧固结牢靠，当裂缝裂开或加大时，石膏片亦裂开，监测时可测定裂口的大小和变化。
根据裂缝分布情况，可以对重要的裂缝，选择在有代表性的位置与裂缝两侧各埋设一个标志，如图5所示。
标志系直径为20mm，长约80mm的金属棒，埋入混凝土内60mm。
外露部分为标点，标点上各有一个保护盖。
两标点之间的距离不得少于150mm，用游标卡尺定期地测定两个标点之间距离的变化值，以此来掌握裂缝的发展情况。
图5墙体裂缝监测方法
对于比较整齐的裂缝（如伸缩缝），则可用千分尺直接量取裂缝的变化。
4.3地面基准点布设
（1）基点布设：
在隧道中心线25米外设置3个水准基点，兼布设于老房屋的基础外墙上，经过多次联测确信基准点稳定方可使用。
（2）测点统计
对地面上监测项目的测点进行统计如下：
监测项目的测点统计表表2
序号
测点类型
数量（个、组）
1
地表沉降测点
207
2
建筑物沉降测点
40
3
基准点布设
3
5、监测人员组成
盾构区间监测人员4人，其中工程师2人，专业测工2人。
人员资质和企业资质附后。
6、现场临设
现场办公室设置在盾构项目部现场生活区，配有电脑一台。
7、施工组织
图6监控量测人员配置图
图7监控量测流程图
工程监控量测作为施工组织的核心内容之一被置于一个动态的管理体系之中，具体包括了预测、监控和反馈等几个主要阶段，监测工作流程示于图9。
8、监测控制标准、警戒值
监控量测管理基准值是根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定的。
对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准，分别采用如下标准：
（1）地表沉降控制标准
一般地段地表沉降允许值为30mm，重点地段地表沉降允许值为20mm。
（2）建筑物沉降控制标准
桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10mm；天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于30mm。
对于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高控制标准。
（3）建筑物倾斜控制标准
建筑物允许沉降差控制标准如下表所示。
多层和高层建筑物的地基倾斜变形允许值如表3所示。
各类建筑物允许倾斜下沉值如表4所示。
建筑物允许沉降差控制标准表3
变形特征
地基变形允许值
中、低压缩性土
高压缩性土
砌体承重结构基础的局部倾斜
0.002
0.003
工民建柱间沉降差：
1．框架结构
2．砖石墙填充的边排柱
0.002L
0.007L
0.003L
0.01L
注：
表中L为柱中心距，单位：
米。
各类建筑物允许倾斜下沉值表4
建筑物结构类型
地基土类型
中低压缩性土
高压缩性土
砌体承重结构
0.002
0.003
工业与民用建筑物相邻桩基的沉降差：
砖石墙填充边排桩
0.0007L
0.001L
框架结构
0.002L
0.003L
不均匀沉降时不产生附加力的多层、高层结构
0.005L
0.005L
高层或多层建筑物的基础倾斜：
H＜24m
0.004
0.004
24≤H＜60
0.003
0.003
60≤H＜100
0.002
0.002
H≥100
0.0015
0.0015
注：
（a）L指相邻柱基的中心距离，mm，H指自室外地面算起的建筑物高度，m；
（b）倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。
（4）地下水位变化控制值
受监测、监控的建（构）筑物场地的地下水位下降幅度宜控制在5.0m内，但最终须以建（构）筑物的变形控制值来控制。
本工程隧道施工，地下水位应控制在开挖面以下0.5m，量测预警值为开挖面以下0.2m。
为了尽快了解本工程隧道最终稳定的位移值，在施工初期，选择有代表性的断面进行持续量测。
对量测结果作回归分析，求出回归方程，进行相关分析和预测，推算出最终位移值，并与规范允许值相比较，然后根据设计要求确定本工程的监控量测控制值。
警戒值
当监测数据达到管理基准值的70%时，定为警戒值，应加强监测频率。
当监测数据达到或超过管理基准值时，应立即停止施工，修正支护参数后方能继续施工。
在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。
以《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。
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。
监测管理表表5
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
注：
U0—实测位移值；Un—允许位移值Un的取值，即监测控制标准。
位移管理基准值在地下工程安全监控中有广泛应用，但需要补充说明的是对地下工程而言，位移指标本身的物理意义不够明确，主要是位移指标与洞径、埋深、支护、施工等影响因素关系未能很好解决，这方面的研究成果也不多见，因而位移控制指标的制定和应用必须同时考虑以上各种因素，并尽可能同时配合使用位移速率控制指标。
与位移相比，位移速率控制指标有明确的物理意义，它反映了地层随时间变化的变形效应，在位移V=0条件下，洞室围岩趋于稳定，反之，V=C（常数）或不断增大，则说明地层处于等速或加速流变状态，洞室是不稳定的，因此位移速率控制指标是洞室失稳的充分条件，在安全预报中，较位移指标有更直观和明确的控制意义。
根据以往的经验，Ⅴ级围岩位移速率控制值为5mm/d，稳定临界值为0.1～0.2mm/d。
9、监测数据分析、预测及信息反馈
监测工作进行一段时间或施工某一阶段结束后,都要对量测结果进行总结和分析。
1、数据整理：
把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。
2、数据的曲线拟合：
在取得一定监测数据后，应绘制位移或应力时态变化曲线图，如图8所示。
然后寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测数据进行预测，防患于未然。
图8时态回归曲线示意图
3、插值法：
在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
10、监测质量保证措施
（1）测点布置力求合理，应能反映出隧道施工过程中围岩和支护结构的实际变形情况。
（2）监测仪器必须满足精度要求，而且要定期校核。
（3）测点埋设应达到设计要求的质量。
并做到位置准确，安全稳固，设立醒目的保护标志。
基准点埋设于施工影响范围外，数量为２个。
（4）监测工作由多年从事监测工作及有类似工程监测经验的工程师负责，小组其它成员也是有监测工作经历的工程师或测工，并保证监测人员的相对固定，保证数据资料的连续性。
（5）监测数据应及时整理分析，一般情况下，应每周报一次，特殊情况下，每天报送一次。
监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制沉降槽曲线、历时曲线等，作必要的回规分析，及对监测结果进行评价。
（6）如发现监测数据异常，应立即复测，并检查监测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报给甲方、监理及单位主管，以便采取措施。
（7）雨季是隧道施工的不利情况，地下渗水比较严重。
因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，应加强一些薄弱环节和主要管线及建筑物等项目的量测频率，如测斜、应力、拱顶下沉、既有线变形等，同时，应根据监测结果，加强一些不利区域的监测，以保证整个工程始终处于监控状态。
（8）开展相应的QC小组活动，及时分析，反馈信息。
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