5标盾构区间监测方案.docx
《5标盾构区间监测方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5标盾构区间监测方案.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
5标盾构区间监测方案
1、工程概况
本标段共包括四个盾构区间前海站～鲤鱼门站区间，鲤鱼门站～新安路站区间，前海车辆段左、右出入段线区间。
除鲤鱼门站～新安路站区间、前海左出入段线区间、前海右出入段线区间部分下穿双界河外，整个盾构区间上部地面无建筑物及管线。
本段区间地形平坦,略有起伏,沿线地面标高0～6米。
全线由3段曲线和2段直线组成，曲线最大半径R=500米,最小半径R=295米，最大线间距15.5米，最小线间距3米。
最大坡度28‰。
前海站～鲤鱼门站、鲤鱼门站～新安路站盾构区间分别为两条分离式的双线隧道，共设2个与泵房合建的联络通道。
隧道穿越地层多为粉质粘土、砂质粘土及部分穿越全风化、强风化、中微风化岩层，上覆淤泥及杂填土。
前海车辆段左、右出入段线区间分别为单线单洞隧道。
施工里程如下：
前海站～鲤鱼门站盾构区间隧道：
左线里程CK25+010.0～CK25+732.42右线CK25+010.0～CK25+711.852。
左右线隧道总长度1424.27m
鲤鱼门站～新安路站盾构区间隧道:
里程CK26+338.3～CK26+678.1。
左右线隧道总长度679.6m。
前海左出入段线盾构区间隧道：
LZCK0+336.18～LZCK0+900隧道总长563.82
前海右出入段线盾构区间隧道：
LYCK0+414.5～LYCK0+946.43隧道总长531.94
图1盾构机掘进施工过程示意图
2、监测概况
本区间沿线无地下管线，地面无重要建筑物，监测项目以地表隆陷和衬砌隧道监测为主。
3、施工监测的目的和任务
（1）通过对测量数据的分析、处理掌握隧道和围岩稳定性的变化规律、修改或确认设计及施工参数，保证地表隆陷值控制在允许范围内。
并为今后类似工程的建设提供经验。
（2）以信息化施工、动态管理为目的，通过监控量测了解施工方法和施工手段的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全。
（3）根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测项目和测点布置，较全面地反映实际工作状态。
（4）为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目间相互校验，以利数值计算、故障分析和状态研究。
4、施工方案编制依据
（1）、《地下铁道，轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）
（2）、《城市测量规范》（CJJ-99）
（3）、《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）
（4）、《工程测量规范》（GB50026-93）
（5）、《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）
（6）、《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH2001-92）
（7）、国家其他测量规范，强制性标准
（8）、《深圳地铁建设工程施工测量管理细则》
（9）、《深圳地铁建设工程施工测量技术规定》
5、施工监测方案制定的原则
（1）监测方案以安全监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。
（2）在满足确保工程安全施工的前提下，尽量减少对工程施工的交叉干扰影响。
（3）按照国家现行的有关规定、规范编制监测方案。
6、监测组织与流程
6.1监测组织
（1）建立专业监测小组，以项目总工程师为直接领导，由具备有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。
负责监测方案的制定、监测仪器的埋设和调试、监测数据的收集、整理和分析，并采用先进可靠的计算软件，快速、及时准确的反馈信息，指导施工。
同时与预测的数据进行对照，有利于及时发现异常，及早采取措施。
监测小组人员组织见表-1。
监测小组人员组织表表-1
序号
姓名
职称
拟任职务
1
汪东
工程师
组长
2
杨亮亮
技术员
3
鱼刚
技术员
4
刘正正
技术员
（2）监测组主要职责
①负责监测方案和监测计划的制定。
②监测仪器的选择和调试、仪器保养维修工作。
③负责量测计划的安排与实施，包括量测断面选择、测点埋设、日常量测、资料管理等。
④监测数据的收集、整理、分析及上报。
⑤负责及时进行量测值的计算和绘制图表。
并快速、及时准确地将信息（量测结果）反馈给现场施工指挥部，以指导施工。
⑥现场监控量测，按监测方案认真组织实施，并与其它环节紧密配合，不得中断。
6.2施工监测流程
图2信息化施工工艺流程
7、监测项目及监测仪器
7.1监测项目及测点布设
（1）监测项目汇总表（表-2）
序号
监测项目
量测仪器及工具
测点布置
量测频率
1
地面隆陷
电子水准仪、铟钢尺
每10到50米布一个断面每段面7-11测点
开挖面距量测断面前<2B时1-2次/天 开挖面据量测断面前后<5B时1次/2天开挖面据量测断面前后>5B时1次/周
具体根据施工情况随时加强监测频率
2
隧顶下沉
电子水准仪、铟钢尺
与地面沉降布置在一个断面上
开挖面距量测断面前后
<2B时1-2次/天
开挖面据量测断面前后
<5B时1次/2天
开挖面据量测断面前后
>5B时1次/周
3
隧道周边净空收敛
收敛计
与地面沉降布置在一个断面上
（2）测点布设原则
①按监测方案在现场布设测点，当实际地形不允许时，在靠近设计测点位置设置测点，以能达到监测目的为原则。
②为验证设计参数而设的测点布置在设计最不利位置和断面，为指导施工而设的测点布置在相同工况下最先施工部位，其目的是为了及时反馈信息，以修改设计和指导施工。
③地表变形测点的位置既要考虑反映对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。
④深埋测点（结构变形测点等）不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。
⑤各类监测测点的布置在时间和空间上有机结合，力求同一监测部位能同时反映不同的物理变化量，以便找出其内在的联系和变化规律。
⑥测点的埋设应提前一定的时间，并及早进行初始状态数据的量测。
⑦测点在施工过程中一旦破坏，尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，以保证该测点观测数据的连续性。
（3）测点布设
测点布设分测试段、测试断面、测试点进行分级布设。
①本工程测试段共分两段；第一段实验段，为盾构始发后100m，此段布设了较密集的监测点并设置典型断面进行全面的监测项目监测，以取得经验性数据，为后续监测、预测提供分析依据。
第二段为实验段以外的一般盾构段。
②测试断面的布设分为主断面和从断面；主断面指在盾构掘进中隧道纵向变坡、平面转弯、地质变化较大、软硬围岩相接、建筑物桩基距隧顶距离较近等容易引起隧道及周围环境较大变形的断面。
主断面在实验段按20米一个布设。
在一般盾构段按以上实际情况间隔10~50m布设。
从断面则以主断面为基准按间距30~40米布设。
③测点的布设；测点均布设在测试断面上。
在主断面上为了全面地反映监测对象的变化情况，布设了较为全面的监测点。
在从断面上以地面隆陷监测点和拱顶下沉、周边净空收敛点及建筑物沉降为主。
7.2监测仪器
监测仪器汇总表表-3
设备、仪器名称
单位
数量
备注
全站仪
台
1
精密水准仪
台
1
铟钢尺
把
1
计算机
台
1
频率接收仪
台
1
自动记录仪
台
4
8、各监测项目监测方案
8.1地面隆陷监测方案
（1）地面隆陷变形机理
国内外大量的实测资料及理论分析结果表明：
从隧道横断面来看，大多数情况下，第二条隧道所引起的地面沉降较第一条隧道大；就单条隧道而言，沉降槽曲线似正态分布曲线。
两条隧道沉降曲线类似两条单线的迭加。
从纵向来看，地面沉降主要发展规律为，一是盾构掘进面的前方可能产生较大的地表隆起，二是施工沉降除土体损失引起的沉降外，还存在盾尾空隙沉降。
（如图3）
图3盾构施工过程中地面隆陷纵、横断面曲线
由上述可知，盾构施工引起地表变形主要可分为五种类型，各种类型沉降产生的原因与机理见表-4。
盾构施工引起变形的原因与机理表-4
沉降类型
主要原因
应力扰动
变形机理
先期沉降
地下水位降低
孔隙水压力减少，围岩有效应力增加
压缩和压密、下沉
盾构开挖面沉降或隆起
工作面处施加压：
过大隆起，过小沉降
围岩应力释放、扰动负荷土压力
弹塑性变形
盾构通过时沉降
施工扰动，盾构与围岩（土体）间剪切
扰动，出碴
扰动
压缩
盾尾空隙引起的沉降
围岩（土体）失去支撑，管片背后注浆不及时
应力释放
弹塑性变形
后续沉降
结构变形、地层扰动、空隙水压下降等
土体固结
压缩和蠕变下沉
（2）监测点的埋设
在所设的测试断面上沿监测断面方向每7米设一个沉降监测点，每个点位埋设一根0.4m米长φ12的光圆钢筋，顶部略微隆起。
埋设时在地面挖一直径10cm深0.7m的柱状孔。
在孔中灌入砂浆插入钢筋。
砂浆只能与周围土体土固结在一起，但不能与地面砼硬化层粘结。
钢筋头低于砼地表面10cm。
并在旁边用红色油漆标注点号，点号需与平面布置图中点号一一对应。
见图4：
标识符号见附表一。
图4
（3）监测方法
按变形测量规程中测站高差中误差≤0.5mm的精度要求，用精密电子水准仪、铟钢尺由高程监测网的控制水准点按二等水准测量的技术要求对监测点进行逐点量测。
量测所采集的数据均为深圳市统一高程。
对此数据进行处理、分析亦采用此高程。
监测频率见表-2。
8.2隧顶下沉监测方案
（1）监测点布设
为了达到同一监测部位能反映不同的物理变化量，隧顶下沉监测点与地面沉降监测点布置在同一断面。
每断面一个监测点，埋点时在隧道最上一环管片最高点钻直径φ12mm深5cm的孔。
用φ12的膨胀螺栓打入，出露2cm左右。
（2）监测方法
在隧道内部用隧道内部高程控制点将高程传递到监测点附近按三等水准测量的精度用NA2水准仪和普通铝合金5m塔尺。
量测时将塔尺倒立于监测点上由水准仪直接读倒尺读数即可。
如图5，
BMJ=BM+c+e
BMJ—隧顶下沉监测点高程
BM—洞内高程控制点高程
图5
8.3隧道周边净空收敛监测方案
（1）监测点布设
与隧道拱顶下沉布设在同一断面,断面一条收敛监测线.埋设时在隧道水平轴线处两侧各水平方向钻φ14mm的孔深8cm打入φ14mm的螺纹钢。
在螺纹钢的出露端预先焊一垫片用来与收敛计挂钩相挂。
具体如图6所示：
（2）监测方法
①检查预埋测点有无损坏、松动将测点灰尘擦掉。
②打开收敛计摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔内，将收敛计拉至另一端测点，并把尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入，用尺卡将尺与联尺架固定。
③调整调节螺母，仔细观察，将塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之间（每次应一致）。
④记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数，为提高量测精度，每条基线应重复测三次取平均值，当三次读数极差大于0.05mm时
重测。
⑤测试过程中，若数显读数已超过25mm，则应将钢尺收拢（换尺孔）25mm重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消
除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。
⑥一条基线测完后，及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺。
图6
9、各监控量测数据处理与应用
量测数据的分析与反馈，用于修正设计参数和指导施工、调整施工措施等。
我测量组通过LeicaSurveyOffice将电子水准仪的测量数据转换与电脑文本。
然后通过LEICAGeoOfficeTerrestrial软件把文本变成测量原始记录格式存档。
最后以正规上报资料的格式上报与监理和项目部领导复核、审批。
9.1量测数据散点图和曲线
现场量测数据处理，即及时绘制位移—时间曲线散点图，位移（u）—时间（t）关系曲线的时间横坐标下应注明掘进工作面距离量测断面的距离。
将现场量测数据绘制成u—t时态曲线散点图和空间关系曲线。
（1）当位移—时间关系趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律；
（2）当位移—时间关系曲线出现反弯点时，则表明地层和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视地层动态，并加强支护，必要时应立即暂停开挖，采取停工加固并进行支护处理。
（3）根据位移—时间曲线的形态来判断地层稳定性的标准
岩体变形曲线分三个区段,围岩岩体蠕变曲线见图7。
图7围岩岩体蠕变曲线图
①基本稳定区段：
主要标志是变形速率不断下降，即d2u/d2t＜0，为一次蠕变区，表示地层趋于稳定，其支护结构是安全的；
②过渡区段：
变形速率较长时间保持不变，即即d2u/d2t=0，为二次蠕变区，应发出警告，及时调整施工程序，加强支护系统的刚度和强度；
③破坏区段：
变形速率逐渐增加，即d2u/d2t＞0，为三次蠕变区，曲线出现反弯点，表示地层已达到危险状态，必须立即停工加固。
地层稳定性判别标准比较复杂，在评定地层稳定程度时根据工程的具体情况，采用上述三种标准综合分析法，反馈于设计与施工应用。
9.2沉降数据分析
对量测数据进行整理，按照10.1中所述的方法，绘制沉降-时间曲线，然后根据曲线表现的形态进行分析判断，提出相应措施。
9.3收敛量测数据的分析与应用
（1）数据分析的方法一般采用一元线性和非线性回归分析法，用以推算围周岩最终位移和掌握位移的变化规律。
（2）回归分析的函数
①对数函数：
u=alg（1+t）u=a+b/lg（1+t）
②指数函数：
u=a*e-b/tu=a（1-e-b/t）
③双曲函数：
u=t/（a+bt）u=a[1-（1/（1+bt））2]
式中：
a、b—回归常数；t—初读数后的时间（d）；u—位移值（mm）。
（3）对数据进行回归分析后，推算最终位移值，与控制标准对照分析判断。
（4）当位移速度无明显下降或管片表面出现裂缝时，立即采取补强措施，改变施工方法或设计参数。
10、监测控制标准和预警值
表-5
序号
量测项目
控制标准
预警值
1
地面沉降
-10mm、30mm
-6mm、12mm
2
隧顶下沉
30mm
18mm
3
周边净空收敛
30mm
21mm
11、监测报表的内容和送达对象
11.1监控量测报表的内容
（1）当日报表通常作为施工调整和安排的依据，内容包括标题、测试的数据、落款等部分组成。
其中标题应标明监测内容、监测日期、报表编号。
测试数据包括测点编号、初始值、本次测试值、较上次测试增量值及累计变化量。
落款应标明监测单位、测试人员、填表人员等。
（2）周报表是通过总结的形式进行一周内各个监测项目的汇总和比较，并上包项目部单位领导和有关施工单位以指导施工。
（3）周报表主要结合工程例会、阶段性小结内容同上。
11.2监控量测报表报送的对象及时限
（1）当日报表必须在当天测量后1~~2小时内送施工现场指挥部。
盾构到达前10m、后30m范围内的监测结果必须当日向驻地监理报告监测成果。
（2）周报表必须在周末最后一天送报现场指挥部及有关的施工单位。
（3）月报表必须在月末30日前报送监理工程师。
12、确保施工监测质量的措施
（1）建立监测专业组：
建立专业监测小组，以项目总工程师为直接领导，由具备丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。
除及时收集、整理各项监测资料外，尚需对这些资料进行计算分析对比。
（2）制定详细的监测计划：
根据施工监测的要求制定监测计划，并报监理工程师和业主。
这份报告的内容包括施测方法和计算方法，操作规程，观测仪器设备的配置和测量专业人员的设置等。
（3）采购元器件及有关监测元件和仪器的标定：
根据监测计划，在施工前，备齐所有的监测元件和仪器。
并根据规范进行有关标定工作。
（4）处理好施工和监测的关系：
妥善协调好施工和监测的关系，将观测设备的埋设计划列入工程施工进度控制计划中。
及时提供工作面，创造条件保证监测埋设工作的正常进行。
在施工过程中教育全体施工人员采取切实有效措施，防止一切观测设备、观测测点和电缆受到机械和人为的破坏，如有损坏，按监理工程师的要求及时采取补救措施，并详细作出记录备查。
（5）三角网点和测点的保护：
保护和保存好本合同范围内全部三角网点、水准网点和自己布设的网点，使之容易进入和通视，防止移动和破坏。
（6）监测数据的采集整理
①监测资料主要包括监测方案、监测数据、监测日记、监测报表、监测报告、监测工作联系单、监测会议纪要。
②采用专用的表格记录数据，保留原始资料，并按要求进行签字、计算、复核。
③根据不同原理的仪器和不同的采集方法，采取相应的检查和鉴定手段，包括严格遵守操作规程、定期检查维护监测系统，加强上岗人员的培训工作等内容。
④误差产生的原因及检验方法：
误差产生主要有系统误差、过失误差、偶然误差等，对量测产生的各种误差采用对比检测验、统计检验等方法进行检验。
（7）监测结果的分析、处理：
对监测数据及时进行处理和反馈，预测围岩及结构和支护状态的稳定性，提出施工参数的调整意见，确保工程的顺利施工。
监测工作应分阶段、分工序对量测结果进行总结和分析。
①数据处理：
将原始的数据通过科学、合理的方法，用频率分布的形式把数据分布情况显示出来，进行数据的数值特征计算，舍掉离群数据。
②曲线拟合：
根据各监测项选用对应的反映数据变化规律和趋势的函数表达式，进行曲线拟合，对现场量测数据及时绘制对应的位移—时间曲线或图表，当位移—时间曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，以推算最终位移量和掌握位移变化规律。
③通过监测数据的分析，掌握围岩、结构受力的变化规律，确认和修正有关设计参数。
中铁一局集团有限公司
深圳地铁1号线续建工程土建5标段项目经理部
2007年4月24日
升级会员 