城市轨道交通地铁工程施工监控测量方案.docx
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城市轨道交通地铁工程施工监控测量方案
城市轨道交通地铁工程施工监控测量方案
第一节施工测量
测量是盾构推进轴线与设计轴线一致的保证，是确保工程质量的前提和基础。
采用GPS定位技术完成对业主所给导线网、水准网及其它控制点的检核。
在盾构机上配备自动导向系统指导盾构机推进，降低人工测量的频率。
同时，严格贯彻二级测量复核制度，精测组精测并交桩于工程项目部测量组，工程项目部测量组复核并负责施工放样测量，确保隧道贯通精度。
1、地表控制测量
我方中标后，立即组织精测组根据业主提供的工程定位资料和测量标志资料，对所给导线网、水准网及其它控制点用GPS定位技术进行复测；同时测设施工过程中使用的固定桩，并将测量成果书报请监理工程师及业主审查、批准。
（1）引测近井导线点
利用业主及监理工程师批准的测量成果书由精测组以最近的导线点为基点，引测至少三个导线点至每个端头井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。
（2）引测近井水准点
利用业主及监理工程师批准的水准网，由精测组以最近的水准点为基点、将水准点引测至端头井附近，测量等级达到国家二等。
每端头井附近至少布设两个埋设稳定的测点，以便相互校核。
2、联系测量
（1）平面坐标传递
用逆转点法测出地面上CD和井下Z1Z2的陀螺方位角。
用全站仪做边角测量，测出L1、L2、L3、L4、L5、L6的边长及∠1、∠2、∠5、∠6、∠7的角度。
利用空间三角关系计算∠3、∠4的角度，再结合控制点C的坐标推算出Z1、Z2、Z3三点的坐标。
以Z1Z2、Z3Z2起始边作为隧道推进的起始数据。
在整个施工过程中，坐标传递测量至少进行三次。
用联系三角形定向法将地面坐标及方向传递到竖井隧道中，见下图。
联系三角形法坐标传递示意图
（2）高程传递
用检定后的钢尺，挂重锤10kg用两台水准仪在井上井下同步观测，将高程传至井下固定点。
用6～8个视线高，最大高差差值≤2mm，整个区间施工中，高程传递至少进行三次。
3、地下控制测量
（1）地下平面控制测量
先以竖井联系测量井下起始边为支导线的起始边，待明挖区间（盾构始发井）与中间风井连通后，立即进行贯通测量以明挖区间左右线中线为支导线的起始边，沿隧道设计方向布设导线，直线段导线边长≥200m，曲线段导线边≥100m布设一点。
导线采用左右角观测，圆周角闭合差≤2″。
（2）地下水平测量
以竖井或盾构井传递的水准点为基准点，沿隧道直线段每100m左右布设一固定水准点，曲线段每50m左右布设一个。
按国家三等水准测量规范施测，相邻测点往返测闭合差≤3mm，全程闭合差≤8
（L为全程长度，单位：
km）。
（3）贯通后的控制测量
盾构到达吊出井后，联测车站的中线和水准点，并进行平差，为精密铺轨提供具有一定精度和密度的导线点与水准点。
4、盾构推进测量
（1）自动导向系统主要组成部件
1）目标单元
此单元由接收激光束的光靶传感器和部分数据处理单元组成，用来测量以激光为参考的盾构机切口环的垂直和水平位移、激光入射水平角、盾构机切口环的仰角及滚动角。
2）控制单元
操作人员的显示屏及微机系统，用来数据输入、计算并将计算所得的盾构机位置偏差值显示在操作室屏幕上，指导盾构机操作人员准确操作。
3）接口单元
是由激光发射装置、经纬仪、电子测距仪组成的经纬仪组合单元，它发射激光束，以此作为测量的基准。
（2）盾构机初始位置的测定和输入
用常规测量方法将盾构机切口环的仰角、滚动角、水平角三个数据测出，并将目标靶单元相对于盾构的位置（X、Y）测得并输入控制单元。
（3）经纬仪的坐标（X、Y、Z）的测量及经纬仪的安置
隧道直线段每50米左右、曲线段每20米左右要重新安装接口单元，使发射的激光束能够被目标单元有效接收，同时，用人工测量方法测出经纬仪的坐标（X、Y、Z），输入控制单元，作为计算盾构机位置偏差的标准。
（4）导向系统导向
自动导向系统以安装在隧道壁上的激光经纬仪发出的激光为基准，接口单元把激光数据、距离、经纬仪的坐标（X、Y、Z）与控制系统发生联系，并输给控制单元。
目标单元接受激光束，测出光点在靶上的位置（X、Y），靶单元计算出自身轴线与激光束的轴线关系、盾构机的仰角和滚动角，这些数据通过电缆输给控制单元，控制单元中的计算机系统计算时考虑靶单元与盾构机轴线的安装误差，计算出靶单元对应的地方盾构机轴线与隧道设计轴线偏差位置（X、Y），通过盾构机实际轴线与隧道轴线的夹角关系，预测出盾构切口位置（X、Y）偏差。
这些数据显示在盾构机操作屏上，盾构机操作人员以此来调节盾构推进方向。
5、测量精度控制措施
（1）严格执行项目部二级测量复核制度。
（2）项目部测量组由经验丰富、有合格资格证的技术人员担任，并配备足够数量、符合精度要求的测量仪器。
（3）所使用的测量仪器要定期到国家认可的检定部门进行检校。
（4）测量放样的有关数据，要记录完整、清晰，并报监理工程师核对。
（5）项目部测量组每周按监理工程师要求向监理工程师提交测量报告。
第二节施工监测
施工监控量测是施工决策与管理的信息源与控制对象，它对于安全施工极其重要。
监控量测要做到安全、经济、快速。
其运行状态与质量直接关系着工程的安全与质量。
1、监测目的
了解和掌握盾构施工过程中地表隆陷情况及其规律性；了解盾构掘进过程中因地表隆陷而引起的房屋及其它构筑物下沉及倾斜情况；了解矿山法施工时对地表及周围建筑的影响，确保建筑物、地下管线的安全；保证整个工程安全顺利进展；了解施工过程中地层不同深度的垂直变位与水平变位情况；了解施工过程中水位变化情况；了解围岩与结构物的相互作用力以及管片衬砌的变形情况，实现信息化施工。
2、监测组织机构及监测项目
针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构，由具有专业资质的第三方单位组成监控量测及通息反馈组，成员由多年从事地下工程施工及监测工作的技术人员组成，组长由具有丰富施工经验，具有较高结构分析和计算能力的工程师担任。
监测组根据监测项目分为地面和地下两个监测小组，各设一名专项负责人，在组长的领导下负责地面和地下的日常监测工作及资料整理工作。
施工监测项目及有关要求见下表。
监控量测表
量测项目
内容
备注
建筑物、管线外观观察及裂缝量测
观察建筑物、管线变形和开裂情况
必选项目
地表变形
了解地表变形情况及变形影响范围
必选项目
建筑物变形
了解建筑物变形和倾斜情况
必选项目
管线变形
了解管线变形情况
必选项目
拱顶变形
了解隧道结构顶部的变形情况
必选项目
收敛变形
了解隧道结构侧墙的变形情况
必选项目
施工监测技术要求表
监测对象
监测项目
测点布设
监测仪器
监测精度
变形控制标准
监测频率
监测周期
周围环境
地下管线沉降
布置在管线接头处或位移变化敏感部位，沿管线延伸方向每5~15米布设1点
水准仪
1mm
根据评估结果
距工作面1倍洞径，2次/天；距工作面1~2倍洞径，1次/天；距工作面2~5倍洞径，1次/2天；距工作面>5倍洞径，1次/>7天；变形速率>5mm/d，2次/天；1~5mm/d，1次/次；0.5~1mm/d，1次/2天；<0.5mm/d，1次/>7天；数据分析确定沉降基本稳定后，1次/月
应在施工降水前或开挖前一周进行初始观测，在距隧道开挖工作面前方Hi+D（H为隧道埋深，D为隧道高度）距离处开始监测，至施工完成后2个月或建（构）筑物趋于稳定（地表沉降速度1mm/30d、建（构）筑物沉降速度为1~4mm/100d）时停止观测。
路面沉降
隧道轴向10米布置1个测点，每40米设1个监测断面，每个横断面布置7~11个测点
水准仪
1mm
隆起10mm
下沉30mm
5mm/d
支护结构
管片衬砌拱顶沉降
布设在隧道底部及顶部，沿隧道方向每10环管片设1个监测断面，盾构始发和接口部位应设有断面
水准仪
1mm
20mm
3mm/d
管片衬砌净空收敛
测点设于拱腰处，断面位置同上
收敛计
0.06mm
20mm
3mm/d
管片内力
在应力变化较大或地质条件较差的部位，各布置1~2个主测断面，每个断面3个点
压力盒、频率接收仪
0.15%Fs
F2<0.8
F2=钢筋抗拉强度/实测拉应力
围岩地质体
地下水位
地下水位在盾构始发、到达井处、共设2个
水位计
5mm
各类建筑物允许倾斜或沉降值
建筑物结构类型
地基土类型
备注
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
1.以上数值为建筑物地基实际最终变形允许值。
2.L指相临柱基的中心距离（mm）。
3.H指自室外地面算起的建筑物高度（m）。
4.倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。
5.局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。
6.如有关部门对建筑物的沉降有特殊要求时，以其要求为准。
工业与民用建筑物相邻桩基的沉降差
砌体墙填充的排桩
0.0007L
0.001L
框架结构
0.002L
0.003L
当基础不均匀沉降时不产生附加力的结构
0.005L
0.005L
高层或多层建筑物的整体倾斜
H≤24m
0.004
24＜H≤60
0.003
60＜H≤100
0.0025
H＞100
0.002
体型简单的高层建筑基础的平均沉降量（mm）
200
高耸结构基础的倾斜：
H≤20m
0.008
0.008
20＜H≤50
0.006
0.006
50＜H≤100
0.005
0.005
100＜H≤150
0.004
0.004
150＜H≤200
0.003
0.003
200＜H≤250
0.002
0.002
3、测点布设及监测方法
测点布置见“区间监控量测断面测点布置图”。
区间监控量测断面测点布置图
（1）地表隆陷监测
对开挖面周围的地表进行隆陷监测，并分析其变化规律，反馈到盾构机，通过优化掘进参数进一步控制地表变形。
监测点的合理布置、监测数据的精确可靠是控制地表隆陷的关键。
1）测点布设
沿线路方向每隔一定距离布设一个监测横断面。
在监测横断面上沿垂直于线路中线的方向在地表设4～8个测点，间距d=5～8m，测点数量及间距可根据埋深大小及地质情况具体选定。
测点顶突出地表5mm以上，注意保护测点不被破坏和人为移位。
2）监测方法
采用全自动电子水准仪和铟钢尺等高精度仪器进行地表隆陷监测。
可根据施工条件和隆陷情况增加或减少观测次数，随时将地表观测情况报告给施工人员。
（2）地面建构筑物监测
对盾构隧道施工影响范围内的地面建构筑物进行位移和倾斜等变形监测，控制其变形在安全范围以内。
1）测点布置
在每幢建筑物的每个角上分别设置1～2个沉降和倾斜观测点。
2）测量方法
采用全站仪、自动电子水准仪和铟钢尺进行测量，在盾构机开挖面附近每天观测一次，每周进行一次后期观测直至沉降稳定。
当测量值较大或监理工程师有要求时，需增加观测频率。
（3）地下管线监测
施工影响范围内地层不同程度的沉陷，可能会引起地下管线的变形、断裂而直接危及其正常使用，甚至引发灾难性事故，因此需对地下管线进行严密监测。
1）测点布设
沿隧道轴线施工影响范围内的主要管线上方地表纵向每隔5m布设一个测点。
2）监测方法
采用全站仪、自动电子水准仪和铟钢尺进行测量，在盾构机开挖面附近每天观测一次，每周进行一次后期观测，直至沉降稳定。
（4）土体垂直水平位移监测
1）测点布设
每30米设一个断面，在隧道中线顶部地层中各布设一个垂直位移测孔，两侧各布设一个水平位移测孔。
2）监测方法
采用水准仪、分层沉降仪和沉降管等对垂直位移进行监测，采用倾斜测试仪和测斜管对水平位移进行监测。
（5）地下水位观测
根据工程勘查资料，沿线的潜水面一般都比较浅。
对水位的监测目的是防止隧道施工期间漏水现象的发生，监测对象有两个，一个是深层微承压水的变化，一个是浅部潜水的变化情况。
1）测点布设
浅部潜水，原则上是每隔50m设一水位监测点。
而对深层微承压水，测点为200～300m设一测点。
2）测点的埋设
浅部潜水采用洛阳铲或螺旋钻打一个3～4m深的孔，然后放入水位管并填入砂土，加盖保护。
深层微承压水采用30m钻机钻孔直径100mm，孔深12m，在孔中放入直径53mmPVC水位管，水位管下部用滤网布裹住以利于渗水。
钻孔完成后，将水位管放入孔中，孔的四周的孔隙回填中砂，并将管顶用盖子封好。
3）监测方法
在水位管埋好后一周，隧道施工之前，读取各测点的水位初值，在隧道施工中以后，每天读取隧道盾构通过地方的水位变化值，在隧道盾构通过的测点，每3天测量一次。
如遇水位变化比较大，则增加测量次数。
（6）衬砌环变形监测
1）测点布置
每10环管片设1个监测面，每个监测面布设5个测点。
测点采用贴片固定在管片内侧（不破坏管片），其布置见“量测主断面测点布置图”。
2）监测方法
采用全站仪进行三维监测，注浆后3天内2次/天，3天～10天1次/天，10天后1次/2天，1个月后1次/周。
量测主断面测点布置图
（7）联络通道监测
为了解通道施工区附近地层变化情况以及附近建筑物和管线的影响程度，在施工区上部地面布设地表沉降监测点。
1）测点布设
地表沉降点沿通道的中线，每隔5m布设一个纵向观测点，监测范围为80m。
为确保通道施工安全，掌握围岩位移情况，在通道内沿通道轴线每隔3m布设一组测点，观测拱顶下沉和水平收敛。
其布置见下图。
2）监测方法
通道内拱顶下沉和水平收敛量测，自通道钢管片打开后1次/天。
拱顶下沉采用全自动电子水准仪，水平位移采用数显式收敛计进行量测。
在通道施工期间，其上部地表沉降监测频率初期为1～2次/天，后期1～2次/3天；在沉降速率较大时加密观测次数。
4、监测资料的处理与信息反馈
监控量测资料均利用计算机进行处理与管理。
当取得各种监测资料后，随时进行处理，绘制各种类型的表格及曲线图，对监测结果进行回归分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，确定工程技术措施。
对每一测点的监测结果根据管理基准和位移变化速度等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表。
及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工目的。
监测工作始于施工，通过数据分析处理，又起到指导施工的作用，其运作过程见“信息反馈流程图”。
施工
施工监测
数据分析
预测变形量
与基准值比较
是否安全
采取技术措施
调整施工参数
否
是
信息反馈流程图
施工过程中始终坚持以监控量测、信息反馈指导施工的方针，以地表沉陷、建筑物变位、洞内管片位移、试验掘进段的管片受力、地中位移、地下水位监测等为基础，按统计论方法进行量测数据的分析处理，并以此对地层变形进行分析、预测，从而指导施工，实现施工全过程的信息化，确保施工安全顺利。
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