地铁保护监测技术方案设计专家评审版.docx

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地铁保护监测技术方案设计专家评审版

南京南站综合枢纽快速环线工程

（龙西立交二期）地铁保护区监测项目

技

术

方

案

南京地铁资源开发有限责任公司

二零一六年六月

南京南站综合枢纽快速环线工程

（龙西立交二期）地铁保护区监测项目

技术方案

编制：

校核：

审核：

南京地铁资源开发有限责任公司

二零一六年六月

关于南京南站综合枢纽快速环线工程（龙西立交二期）

地铁保护区监测项目技术方案

专家评审意见的回复

针对该项目监测技术方案的专家意见，我公司回复如下：

专家意见

回复意见

1、增加拱顶沉降监测，应根据匝道位置优化隧道监测点布设；

2、填方段隧道监测点适当加密；

3、进一步调查明确桥梁梁部施工工法，加强对施工现场巡查。

1、已增加拱顶垂直位移监测，并根据匝道位置优化监测点布设，详见P10；

2、填方段隧道监测点已加密，详见P10；

3、桥梁梁部施工工法为现浇，施工期间应加强对施工现场巡查，避免大型重载车辆对隧道的碾压，控制外部施工对隧道的影响。

编制人

校核人

审核人

南京南站综合枢纽快速环线工程

（龙西立交二期）地铁保护区监测项目

技术方案

1、项目概述

1.1工程概况

南京南站综合枢纽快速环线龙西立交二期工程主要实施三个转换方向的匝道：

ES匝道、WS匝道以及NE匝道，以完善宏运大道地面主干路和机场高速的交通转换功能。

龙西立交二期工程北→东采用苜蓿叶环形匝道（NE匝道）实现左转交通，东→南采用迂回定向匝道（ES匝道）实现左转交通，右转方向采用西→南转向匝道（WS匝道）实现。

本立交结构共三层，其中宏运大道地面主干路位于第一层；机场高速主线和集散车道位于第二层，上跨宏运大道地面主干路；WS匝道和NE匝道位于第一层和第二层之间；ES匝道位于第三层，上跨机场高速主线和集散车道、宏运大道地面主干路，立交最高点位于此匝道上。

ES匝道桩号范围K0+000~K1+010.114，全长949.252m；沿线与站西四路相交、上跨龙西立交一期工程EN匝道、东集散车道、机场高速及西集散车道，与西集散车道衔接。

WS匝道桩号范围K0+000~K0+286.302，全长224.883m，与ES匝道衔接。

NE匝道桩号范围K0+000~K0+496.927，全长96.927m；下穿西集散车道、机场高速及东集散车道，与宏运大道衔接。

拟建工程区域地理位置图见图1-1。

图1-1拟建工程区域地理位置图

1.2工程地质、水文地质概况

（一）工程地质条件

拟建立交桥主要位于南京市宏运大道，全线总体属于岗地地貌单元。

沿线现状主要为宏运大道及砂场。

线路区除砂场地势较高外，其余地段地势较低，地形较平坦。

线路区地面高程一般在12.199～20.195m，相对高差7.99m。

区间内工程地质剖面图如图1-2、图1-3所示。

图1-2WS匝道区间工程地质剖面图

图1-3ES匝道区间工程地质剖面图

勘察深度范围内，根据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）,按岩土体成因类型、时代、埋藏分布特征及物理力学性质指标的异同性，把岩土体划分为3个工程地质层，5亚层，具体分述如下：

①层素填土：

灰黄～灰色，松散，主要由黏性土组成，夹少量碎石碎块，局部夹少量植物碎屑。

沿线大部分有分布，厚度不均匀。

③-1层粉质黏土：

黄灰色，可塑，含铁锰质斑点，有光泽，干强度、韧性高。

沿线局部分布，厚度变化较大。

③-2层粉质黏土：

黄褐色，硬塑，局部可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中低，韧性中低。

沿线局部缺失，厚度变化较大。

④-1强风化砂岩：

紫红色,呈密实“砂土、混碎石”状,局段“碎块”状,极不均质,遇水软化崩解。

岩体基本质量等级为Ⅴ级。

整体分布。

④-2中等风化砂岩：

紫红色、灰白色,整体分布。

岩芯呈“短柱”状～“柱”状,局段“碎块”状,发育一～二组闭合裂隙,裂隙倾角25°、45°,由钙质、铁质胶结,块状构造,锤击声较脆、可碎,为软～较软岩,岩体基本质量等级为Ⅳ级,未揭穿。

各岩土层埋藏分布特征详见“工程地质剖面图”，各层层厚、层顶高程及埋深等详见表1-1。

层

厚度（m）

层底深度（m）

层底标高（m）

层顶深度（m）

层顶标高（m）

号

最小值

最大值

最小值

最大值

最小

值

最大

值

最小

值

最大

值

最小

值

最大

值

1

1.40

9.70

1.40

9.70

8.94

13.94

0.00

0.00

12.20

20.20

3-1

2.20

14.10

4.50

18.50

-2.29

10.11

2.20

9.70

8.94

13.11

3-2

1.40

16.60

4.40

25.30

-7.30

8.92

1.40

18.50

-2.29

13.94

4-1

0.70

3.30

4.00

26.00

-8.29

8.20

1.40

25.30

-7.30

10.80

4-2

最大揭示32.7m

-37.00

-17.80

4.00

26.00

-8.29

8.20

表1-1场地地层层顶埋深、层顶标高统计表

各岩土层物理力学指标按《岩土工程勘察规》（GB50021-2001）（2009年版）进行了分层统计，统计结果详见“土层主要物理性质指标平均值统计表”（附表1-2）

表1-2土层主要物理性质指标平均值统计表

层号

岩土名称

含水率

重度

孔隙比

液限

塑限

塑性指数

液性指数

w

γ

eO

wL

wP

Ip

IL

%

kN/m3

--　

%

%

--

--

①

素填土

（26.6）

（18.4）

（0.849）

（34.5）

（21.2）

（13.60）

（0.41）

③-1

粉质黏土

25.8

19.6

0.723

34.1

19.6

14.6

0.44

③-2

粉质黏土

23.7

19.7

0.680

35.2

20.0

15.1

0.24

注：

数据根据前期勘察提供。

（二）场地水文地质条件

拟建场地地下水主要为基岩裂隙水。

基岩裂隙水赋存于深部基岩裂隙中，完整基岩裂隙一般不发育，孔隙性差，富水性差，可视为相对隔水层。

雨期厚填土可能赋存少量上层滞水。

对本工程基本无影响。

1.3新建匝道与地铁的相对位置关系

（1）ES匝道桥与地铁的相对位置关系

ES匝道为高架桥梁匝道，与地铁S1号线间存在两处交叉。

14号桥墩位于地铁线上、下行线盾构之间，桥墩桩基与盾构结构外壁间最小净距为5.0m；13号桥墩、15号桥墩分别位于地铁线盾构东、西两侧，桥墩桩基与盾构结构外壁间最小净距为15.993m。

图1-4ES匝道北侧桩基与地铁隧道平面位置关系

24号桥墩位于地铁下行线西侧，桥墩桩基与盾构结构外壁间最小净距为6.717m；25号桥墩位于地铁上、下行线盾构之间，桥墩桩基与盾构结构外壁间最小净距为6.847m；26号桥墩位于地铁下行线东侧，桥墩桩基与盾构结构外壁间最小净距为6.866m。

图1-5ES匝道南侧桩基与地铁隧道平面位置关系

（2）NE路基匝道与地铁S1号线相对位置关系

NE匝道为路基匝道，在平面上与地铁S1号线存在4处交叉，分别位于桩号K0+50~K0+125及K0+365~K0+405范围内。

NE匝道K0+50~K0+125的设计高程为19.7m~18.128m（吴淞高程），填挖高度为-3.0m~2.2m；NE匝道K0+365~K0+405的设计高程为11.871m~11.751m（吴淞高程），填挖高度小于0.3m；NE匝道外侧的人行道设计高程为11.727~11.607，填挖高度约-3.0m~-2.8m，考虑到本立交范围内S1号线平均埋深超20m，NE匝道及外侧人行道拟按常规路基进行填挖处理。

后期为优化立交范围内的绿化景观效果，本工程拟对NE匝道范围内的土方结合匝道的高程进行整平处理并种植绿化，地铁S1线水平向22m范围内的填挖高度为-3.0m~2.0m。

图1-6NE匝道与地铁隧道平面位置关系

1.4项目分类

本工程主要为桩基施工及上部土方填挖，按照资源公司关于地铁安全保护区施工作业监测数据采集项目分类的规定，该项目属于Ⅱ类项目。

1.5施工工期

工期待定；

本项目监测跟踪期为3个月。

2、地铁保护监测

2.1监测依据及采用主要技术标准

2.1.1方案的编制依据

（1）《南京市轨道交通条例》（2014年5月）

（2）《南京南站综合枢纽互通立交桥平面设计图》

（3）南京地铁S1号线平面、纵断面图

2.1.2采用的主要技术标准：

（1）《城市轨道交通结构安全保护技术规范》CJJ/T202-2013

（2）《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008

（3）《建筑变形测量规范》JGJ8-2007

（4）《测绘成果质量检查与验收》GB/T24356-2009

（5）《测绘技术总结编写规定》CH/T1001-2005

2.2监测的重要性及目的

根据南京南站综合枢纽互通立交桥平面设计图和《南京市轨道交通条例》有关规定，为保证地铁结构的安全，应对其进行全方位监测。

通过监测工作的实施，掌握该项目在施工过程中对既有地铁工程结构引起的变化，为建设方及地铁相关方提供及时、可靠的数据和信息，评定施工对既有地铁工程结构的影响，及时判断既有地铁工程的结构安全，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，避免恶性事故的发生。

3、监测范围及内容

3.1监测范围

本次监测范围为地铁S1号线南京南站~翠屏山站区间隧道，具体里程为K33+263~K33+486，约221m。

3.2影响范围段既有结构永久变形情况简要统计分析

收集该里程段历史垂直位移观测资料，工后首期观测时间为2014年1月，运营首期观测时间为2014年12月，末期观测时间为2016年3月，期间相对工后最大垂直位移量为-14.7mm，相对运营最大垂直位移量为-2.6mm，说明该里程段地铁结构垂直位移基本稳定。

该里程段现有部分垂直位移监测点的观测成果详见表3-1。

表3-1该里程段现有部分垂直位移监测点结构永久监测累计沉降量

序号

上行线（右线）

下行线（左线）

里程

相对运营累计量（mm）

相对轨后累计量（mm）

里程

相对运营累计量（mm）

相对轨后累计量（mm）

1

K33+259

-1.6

-14.7

K33+258

-1.8

-10.1

2

K33+273

-1.6

K33+272

-2.1

3

K33+291

-1.6

-10.0

K33+288

-2.0

-9.7

4

K33+307

-1.5

K33+303

-2.1

5

K33+321

-1.4

-9.5

K33+318

-1.6

-9.4

6

K33+331

-1.7

K33+332

-1.7

7

K33+346

-1.6

-9.9

K33+348

-2.6

-8.9

8

K33+362

-1.5

K33+363

-1.6

9

K33+376

-0.6

-9.4

K33+378

-1.7

-9.0

10

K33+391

-1.8

K33+392

-1.8

11

K33+407

-1.7

-9.6

K33+408

-2.2

-8.3

12

K33+422

-1.8

K33+422

-1.7

13

K33+438

-1.8

-9.4

K33+438

-1.6

-8.9

14

K33+453

-1.8

K33+452

-1.4

15

K33+468

-1.9

-9.5

K33+468

-1.5

-7.7

16

K33+483

-1.8

K33+482

-1.5

17

K33+489

-1.7

K33+487

-1.5

注：

工后首期观测时间为2014年1月；运营首期观测时间为2014年12月

收集该里程段历史水平直径收敛观测资料，首次观测时间为2015年5月，末期观测时间为2016年3月，翠屏山～南京南区间有1处管片直径与设计值较差超标，位于K31+214，在此期间管片直径累计变化量均小于±3mm，具体分布情况如图3-1、图3-2。

图3-1翠南区间上行线管片直径累计变化量曲线图

图3-2翠南区间下行线管片直径累计变化量曲线图

3.3监测项目及测点布置

根据该隧道结构形式，在施工过程中，采用人工监测的手段对区间隧道进行监测，并对地铁表观病害进行初始普查。

各结构监测内容如表3-2所示。

表3-2监测项目及频率表

结构形式

测项

备注

盾构管片隧道

道床垂直位移

拱顶垂直位移

水平直径收敛

结构表观病害观测及施工现场巡视

3.4监测频率

各分项监测频率见表3-3。

表3-3监测项目及频率表

序号

监测项目

监测频率

桩基及路基施工

墩柱施工

跟踪期

时段

时段

3个月

1

基准网（垂直）

每月复测1次

2

道床垂直位移

1天1次

4天1次

10天1次

3

拱顶垂直位移

1天1次

4天1次

10天1次

4

水平直径收敛

1天1次

4天1次

10天1次

5

结构表观病害巡查及施工现场巡视

对既有地铁结构裂缝及渗漏进行巡视与记录，遇变形较大时加强表观巡查。

注：

1、如遇发生大的变形，应及时调整监测频率；

2、监测过程中视变形情况，动态调整监测频率，结合既有收敛值分级控制。

3、经咨询方案编制人员，在ES砸道上部结构施工时直接进入跟踪监测。

4、初始状态调查

进场监测前，对监测范围内隧道结构进行水平直径收敛逐环普查，并对可能存在的裂缝及渗漏进行系统普查，标记具体的里程及位置，绘制平面展开图。

项目进入跟踪期后，再次对监测范围内隧道结构进行水平直径收敛逐环普查。

5、监测方案

5.1道床垂直位移监测

（1）监测方法

道床垂直位移监测采用精密水准测量方法。

根据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）变形监测要求，沉降监测基准网按Ⅱ等垂直位移监测控制网的技术要求进行，并布设成闭合水准路线。

变形沉降监测点按Ⅱ等垂直位移监测网技术要求进行，并布设成附合或闭合水准路线。

表5-1垂直沉降监测控制网的主要技术要求

等级

相邻基准点高差中误差（mm）

测站高差中误差（mm）

往返较差，附合或环线闭合差（mm）

检测已测高差之较差（mm）

Ⅱ

±0.5

±0.15

±0.3

±0.4

表5-2垂直沉降监测的主要技术要求

等级

高程中误差（mm）

相邻点高差中误差（mm）

往返较差，附合或环线闭合差（mm）

Ⅱ

±0.5

±0.3

±0.3

注：

n为测站数。

表5-3水准观测主要技术要求

等级

仪器型号

水准尺

视线

长度（m）

前后视

距差

（m）

前后视距差累计差

（m）

视线离地面最低高度（m）

基、辅分划读数较差（mm）

基、辅分划读数所测高差较差（mm）

Ⅱ

DS05

铟瓦

≤30

≤0.5

≤1.5

0.3

≤0.3

≤0.4

（2）基准点布设

基准点作为垂直位移监测的起始依据，其稳定性十分重要。

基准点要求稳定可靠，远离变形区80~120m外。

隧道左右线各选择2个工作基点，分别为JZ1、JZ2、JY1、JY2，在项目段隧道两端风井布设4个基准点，分别为J1、J2、J3、J4，各基准点每月联测一次，以判断基准点的稳定性，基准点位置见图5-1。

图5-1监测基准网示意图

（3）监测点布设

监测范围内高架匝道跨越隧道处，每个交点处布设5个道床垂直位移监测点，每5米一个，共20个，编号分别为Y1～Y5、Y23～Y27、Z1～Z5、Z22～Z26；路基匝道与隧道相交处，根据路基影响范围，每5米布设一个道床垂直位移监测点，中心岛填挖区域每10米布设一个道床垂直位移监测点，共33个，编号分别为Y6～Y22、Z6～Z21，监测点布设时尽量利用已有结构监测点，以利于数据整合分析。

总监测范围内共布设53个道床垂直位移监测点，详细布点图见附图1——垂直位移及隧道收敛监测布点图。

（4）数据处理

道床沉降监测点每期监测成果与上期监测成果、项目保护监测初始观测成果、工后起始成果进行对比，获取道床本期变形量、保护监测期间阶段变形量、相对工后初值累计变形量。

5.2拱顶垂直位移监测

（1）拱顶垂直位移监测方法

拱顶垂直位移采用全站仪和监测小棱镜以三角高程的方法进行观测，其原理如图7-1所示。

在远离变形区域80-120m外的基准点上放置一个棱镜，作为观测基准点，然后在测点与基准点约中点位置放置全站仪，整平后分别对监测点与基准点进行观测，观测2各测回，对数据进行处理后分别得到基准点、监测点与仪器之间的高差h1、h2，由基准点高程H0得到监测点高程为H=H0+h1+h2。

图7-1拱顶垂直位移监测原理图

精度分析：

根据上述测量方法方式，只考虑全站仪的测距

和测角误差

的影响，则拱顶垂直位移的中误差为

，极限情况下，监测点距离测站点最远距离为110米，前、后视垂直角分别为10°、5°，据此估算拱顶沉降2个测回的中误差约为±0.76mm，满足监测精度±1mm的要求。

（2）监测点布设

区间隧道左线布设26个拱顶垂直位移监测点，右线布设27个拱顶垂直位移监测点（左线ZD1～ZD26；右线YD1～YD27），与对应道床垂直位移监测点（Z1～Z26；Y1～Y27）所在断面重合；

拱顶垂直位移监测点共计53个，详细布点见附图1——垂直位移及隧道收敛监测布点图。

5.3水平直径收敛监测

（1）监测方法

在隧道两侧腰线上布设棱镜或反射片形成一条水平基线，且基线通过隧道假定圆心，采用全站仪自由设站的方式或激光测距仪量测水平基线的长度。

（2）点位布设及数量

区间隧道左线布设26个监测断面，右线布设27个监测断面（左线SLZ1～SLZ26；右线SLY1～SLY27），与对应垂直位移监测点（Z1～Z26；Y1～Y27）所在断面重合；

水平直径收敛监测断面共计53个，详细布点见附图1——垂直位移及隧道收敛监测布点图。

5.4地铁结构或设施表观病害及外部施工巡查

5.4.1地铁结构或设施巡查

项目实施前，对地铁车站及隧道结构初始状态进行检查并记录。

日常车站及隧道巡视采用人工巡视。

车站及隧道结构病害巡查的具体步骤如下：

（1）现场踏勘、记录并观测已有裂缝的分布位置，裂缝的走向、长度。

（2）对于新发生的裂缝及时观测，分析裂缝形成的原因，判断裂缝的发展趋势。

（3）观测时使用读数显微镜（可精确到0.1mm）量出特征裂缝的距离及裂缝长度，求得裂缝的变化值。

定期对监测范围内的特征裂缝进行巡视，对于新发现的裂缝，做好记录，及时埋设观测标志进行量测。

（4）对于发现有渗漏的地方进行观测，测量出渗漏面积和渗漏程度，并对渗漏作出分析。

5.4.2外部施工巡视

日常监测工作中，定期对基坑施工状态及周边环境进行巡视，尤其重载运输车辆的运输路线，并填写现场巡查日志。

5.5工作量统计

本项目的监测工作量统计如表5-4所示。

表5-4监测工作量统计

序号

监测项目

点数/断面数

备注

1

垂直基准网

4

2

水平直径收敛逐环普查

根据现场确定

初始状态及跟踪期共两次

3

道床垂直位移

53

4

拱顶垂直位移

53

5

水平直径收敛

53

6

裂缝、渗漏观测

工作组日

注：

如遇发生大的变形，应及时调整监测频率，并加强结构表观巡查。

5.6控制标准

表5-5监测控制标准表

序号

监测对象

监测项目

报警值

警戒值

限值

1

地铁结构

结构垂直位移

±3.3mm

±6.7mm

±10.0mm

2

水平直径收敛

相对标准圆±30mm

相对标准圆±45mm

相对标准圆±60mm

施工期间±3.3mm

施工期间±6.7mm

施工期间±10.0mm

3

结构裂缝

/

/

0.3mm

6、监测工作资源配备

6.1项目人员配置

项目负责人：

高永

技术负责人：

蔡乾广李济民

外业组：

6人

内业组：

3人

6.2仪器设备配置

本项目拟投入仪器设备情况如表6-1所示。

表6-1拟投入仪器设备一览表

序号

仪器设备名称

单位

数量

精度

1

水准仪及铟瓦水准尺

台

1

±0.3mm/km

2

全站仪

台

1

±1.0〞1+1ppm

3

裂缝测宽计

台

1

0.1mm

4

数据分析及处理软件

套

1

5

笔记本电脑

台

1

6

相机

台

1

7

打印机

台

1

8

车辆

辆

1

7、信息反馈制度

为确保监测成果的质量，加快信息反馈速度，每次监测必须有监测成果，并及时进行监测成果的分析，当数据异常或出现报警情况时，当天内向有关单位提交监测成果及分析报告，对当前的施工及既有监测对象状态进行评价和提出建议。

同时按照南京地铁指挥部《运营线路结构变形监控及处置管理办法》的规定上报有关部门或单位，以便及时采取措施，确保地铁结构安全。

《运营线路结构变形监控及处置管理办法》中第四章有关保护区监测项目的安全管控及处置概要如下：

（1）对监测数据达到报警值以上、变化速率超标的保护区监测区域，由集团质量安全部提出处置意见，经小组研究、决策后实施。

（2）当监测数据在报警值与警戒值之间，且变化速率超标时，资源公司应及时通报建设单位，集团质量安全部应密切关注，积极协调和跟踪。

（3）当结构监测数据在警戒值与限值之间时，且变化速率超标时，资源公司应加强监测，集团质量安全部应组织建设单位召开专家咨询会研究对策和确定处置方案。

（4）当结构监测数据超出限值时，且变化速率超标时，资源公司应力争做到不间断监测，运营公司应给予配合，集团质量安全部应及时通报市建设行政主管部门，并配合市建设行政主管部门召开专家咨询会，确定下一步工作和方案，地保办及时介入。

8、成果图编制内容

监测成果整理，就是通过对每次测量成果进行比较、分析，并根据变形监测的警戒值来判断监测对象是否发生了变形（垂直位移、隧道收敛），并分析发生变形的原因，对变形趋势进行预测、预报等。

监测成果书主要有以下内容：

（1）监测说明及分析报告等；

（2）垂直位移、隧道收敛及结构裂缝渗漏等观测成果。

9、监测质量保证措施

（1）作业前，监测项目负责人根据项目具体情况合理配备监测小组人员及测量仪器，责任到人。

（2）监测项目技术负责人组织监测人员进行技术交底，学习相关规范、监测技术规范以及监测作业指导书，在项目负责人带领下开展监测工作。