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监控量测实施方案暗挖

昆明市轨道交通三号线东标段五工区

隧道暗挖段施工

监控量测实施方案

编制：

复核：

审核：

批准：

中国铁建昆明轨道交通三号线工程指挥部

二〇一一年八月

1工程概况1

1.1简介1

1.2管线调查情况1

1.3周边建筑（构）物调查情况2

1.4主要风险源及风险控制措施2

1.5地质情况3

2编制依据及原则5

2.1编制依据5

2.2编制原则6

3监控量测的目的6

4施工监控量测工作的主要类型7

5暗挖段及斜井监测点的布置与观测方法及精度7

5.1地面沉降7

5.2拱顶沉降10

5.3水平收敛11

5.4洞口放坡段水平位移13

6监测仪器精度、监测项目控制值及频率15

7监测人员与主要监测仪器设备16

7.1监测组织机构图16

7.2主要监测仪器设备17

8监测及组织18

8.1技术准备18

8.2设备及物资控制18

8.3监测数据的采集、整理19

8.4监测质量控制措施20

8.5监控测量22

8.6数据的处理和报送23

9紧急预案24

10附件25

昆明市轨道交通三号线东标段五工区

隧道暗挖段监控量测实施方案

工程概况

简介

太平村站～虹桥村站区间：

太平村站～虹桥村站区间起于太平村站，止于虹桥村站，本区间设计起讫里程为YDK20+460.400（右线），终点里程YDK21+540.92（右线），区间长1080.52m，本区间为暗挖区间。

其中于YDK20+760处线路左侧设置一座斜井，斜井中线与右线线路中线小里程端交角为50°，斜井采用单车无轨运输，斜井平长140m，斜长140.725m，洞门设端墙及两侧路堑挡墙，洞口段设长约90m路堑，斜井井身坡度为接正洞设30m长3%缓坡，其余110m为11.5%上坡，洞口段路堑最大坡度11.5%路堑边坡最高度11.43m。

YDK21+524.92～YDK21+540.92段（长16m），本段紧邻虹桥村站，采用明挖法施工；并于YDK21+527.92处线路左侧设置横向出土通道，通道全长120m，通道接正洞段设40m长3%缓坡，80m长7%的上坡；YDK20+830.000～YDK21+300.000段（长470m）由于洞身埋深较深，采用矿山法施工，其余地段采用CRD施工，衬砌为单洞双线马蹄形复合衬砌。

1.1管线调查情况

整个暗挖区间隧道不涉及到管线。

1.2周边建筑（构）物调查情况

整个暗挖区间除隧道右侧是连接二环到三环的快速路之外没有涉及到其他的建筑（构）物。

1.3主要风险源及风险控制措施

根据隧道埋深及地质条件，本隧道具有塌方、大变形、涌水突泥（沙）等风险，为将各风险源风险等级控制在可接受范围内，确保施工及结构安全，特制定风险控制措施如下：

1.3.1综合超前地质预报

为保证隧道施工安全、优化设计、实现信息化施工，施工期间施工单位应加强施工地质工作，并实施全隧超前地质预测预报，将其纳入正常施工工序进行管理。

通过超前地质预测预报工作，核实和预测掌子面前方的地质条件，以便及时调整工程措施，确保施工及结构安全。

综合超前地质预测预报工作，采取隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等，根据掌子面开挖揭示的地质条件及部分炮眼加深2~3m的探测情况，如地层岩性特征、岩体破碎程度、地下水发育情况、结构面性质、洞型变形破坏等特征，对掌子面进行地质素描，并进行地质作图（几何作图、快体坐标作图、赤平投影作图、洞身地质展示图等）。

1.3.2监控量测

全隧施工期间应开展监控量测，将监控量测作为关键工序列入现场施工组织，并对支护体系的稳定性进行辨别，监控量测必测项目包括以下内容：

对隧道浅埋段开展地表沉降观测，观测点应在隧道开挖段布设，并与洞内观测点布置在同一断面里程，重点布点观测断面为浅埋段即设计图中采用“V级抗震设防复合衬砌”段落，其中YDK20+460.4~+680为浅埋受断层影响段落尤其应重视，每观测断面布点不小于20个；对隧道开展洞内外观察、拱顶下沉、净空变化监控量测，V级围岩浅埋段量测断面间距不大于5m。

1.3.3施工安全

施工中除加强施工地质及超前地质预测预报工作，并设置专职安全员外，同时应加强以下工作：

a、应加强施工组织安排，各作业区信息应互通，并与洞外生产组织调度中心保证联络畅通。

b、洞内应设置应急照明设施以及紧急疏散标志。

c、编制实施性施工组织时，应将抢险预案及紧急措施纳入，增强职工安全意识，并组织所有参建人员进行安全和突发性事件应急处理培训以及应急处理演练活动。

d、加强洞口排水系统、场地、材料、设备、房屋等布置。

地质情况

1.3.4地表水

线路所经过的地表径流为东大沟、东大沟支沟，东大沟在YDK20+533里程处穿过线路，河道与线路直交，河道宽约1.3m，流量较大，地表径流对场地地下水形成一定补给关系，地下水较丰富，水量受季节因素影响较大，地表水对工程影响较大，施工前应做好截排和疏导。

东大沟支沟沿昆明租赁公司围墙，与线路近平行，距线路最近距离约15m，沟宽约1.5m，水量较少，主要受东大沟和附近居民生活污水补给，对场地地下水形成一定补给关系，对工程施工有不利影响。

1.3.5地下水分布及特征

测段内地下水类型根据地下水赋存条件可分为第四系松散岩类孔隙水和裂隙水两种类型，现分述如下：

（1）松散岩类孔隙水：

段内第四系覆盖层岩性以粉质粘土、粘土为主、局部含砾砂、圆砾，地层含水性及层间透水性较差，富水性一般较弱，但由于地势低于周围地面，原先地形多为水田或水塘，受大气降水补给条件好，能形成较为稳定的地下水面。

（2）裂隙水：

主要赋存于下伏的寒武系沧浪铺组页岩夹砂岩内，该段内泥岩砂岩呈互层状分布，具差异风化现象，节理及风化裂隙发育，裂隙密集、短小，发育程度随深度增加而减弱。

地下水赋存条件受裂隙发育程度控制，分布不均匀，主要接受大气降水补给。

其中在F8断裂破碎带内含较丰富裂隙水，赋存于断层泥及断层角砾中，受大气降水、地势较高处的基岩裂隙水及东大沟水补给，由于该断层下盘为坚硬的白云质灰岩，裂隙较少发育，地下水不易向下渗漏，因此该断层破碎带形成较好的储水通道，富水性较强。

钻孔内揭示的地下初见水位埋深为0～5m，部分地段未见初见水位，稳定水位埋深为0～17.5m，稳定水位标高为1909.93～1967.04，部分钻孔为水上孔，直接临水，隧道中段风化残丘地下水位较深，使得初见水位和稳定水位相差较大。

综上所诉，对区间隧道地下水分段评价如下：

YDK20+460.4～YDK20+700段：

地下水主要为构造裂隙水，赋存于断裂破碎带带内（YDK20+460.5～YDK20+618段），其次为松散孔隙水，受东大沟及东大沟支沟、大气降水和水塘、农田水补给，断裂破碎带成为储存和排泄地下水的通道，中等富水，对隧道工程影响较大。

YDK20+700～YDK21+535段：

地下水为基岩风化及节理裂隙水，其次为松散孔隙水，受大气降水补给，地下水往隧道两侧地势低洼地段排泄，富水性弱～中等，对隧道开挖有一定影响。

编制依据及原则

编制依据

1.《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）；

2.《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；

3.《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）；

4.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；

5.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）;

7.《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；

8.《城市地下水动态观测规程》（CJJ/T76-98）;

9.《铁道线下工程沉降变形观测及评估实施细则》;

10.《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）；

11.昆明轨道交通3号线一期工程设计文件与图纸；

12.国家其他测量规范、强制性标准。

编制原则

开展和加强监测工作，可以根据实时的监测数据，分析判断预测工程施工过程中隧道围岩、周边环境及围护体系的变形情况，采取有效措施，达到控制指导工程施工，保护周边环境及围护体系的目的。

从时空效应的理论出发，结合本工程的具体情况以及设计单位的要求，本监测方案的编制按以下原则进行：

（1）监测内容和监测点的布设，满足本工程设计和有关规范规程的要求，同时能客观全面反映工程施工过程中周围环境和围护体系的变形情况。

（2）采用的监测仪器满足精度要求且在有效的检校期限内，采用方法正确、监测频率适当，符合设计和规范的要求，能及时准确提供数据，满足施工的要求。

（3）监测信息及时反馈工程各方，同时在日常的施工过程中加强对各项监测数据综合分析，找出产生原因并建议相应的对策，及时预测下道工序的影响，优化施工，切实达到信息化施工的目的。

监控量测的目的

（1）通过对隧道拱顶下沉和水平净空收敛监控，实时掌握围岩和支护结构的动态，进行日常施工管理；

（2）对隧道上方地表沉降进行监控，了解隧道施工对周边环境的影响情况；

（3）将监控量测结果及时反馈于设计、监理和施工单位，以便控制指导施工，确保后续施工的安全性。

（4）与业主第三方监测单位数据相互印证，保证施工监测数据的可靠性。

施工监控量测工作的主要类型

洞内外观察；隧道拱顶下沉降观测；隧道净空观测；隧道地表沉降观测。

暗挖段及斜井监测点的布置与观测方法及精度

地面沉降

1.3.6点位布设

地表沉降测点应与水平净空相对变化和拱顶下沉测点布置在同一横断面内，沿隧道中线，横断面方向地表下沉测点间隔应取2～5m，一个测量断面内应设置7～11个测点。

测点编号由项目编号、断面编号、断面测点编号组成，断面编号与断面测点编号以“-”隔开。

监测断面按线路走向里程由小向大编号；每个断面监测点按线路走向方向由左向右逐一编号。

如最小里程处监测断面为第一断面，编号为D1，该断面最左侧监测点编号为D1-1，第二测点D1-2。

测点纵向间距见下表。

地表沉降监测纵向间距表5.1-1

埋置深度H

地表沉降监测断面间距（M）

H>2B

20～50

10～20

1.3.7埋设方法

为保护测点不受碾压影响，道路及沉降测点标志采用窖井测点形式，采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设。

地表测点埋设形式如图下图（孔径不得小于150mm）。

道路、地表沉降监测测点应埋设平整，防止由于高低不平影响人员及车辆通行，同时，测点埋设稳固，做好清晰标记，方便保存。

图5.1-1道路、地表测点埋设形式图（mm）

1.3.8测量仪器

使用DS05级精密水准仪加测微仪

1.3.9测量方法

监测点观测按《工程测量规范》GB50026-2007二等垂直位移监测网技术要求观测，其技术要求及观测注意事项与建（构）筑物变形监测要求一致。

具体限差见下表。

水准测量观测的视线长、视距差、视线高度的要求表5.1-1

等级

视线长

度（m）

前后视距差（m）

任意测站上前后视距差累计（m）

视线高度

（下丝读数）

Ⅱ级

≤30

≤0.5

≤1.5

≥0.3

水准测量的测站观测限差表5.1-2

等级

监测点与相邻基准点高差中误差（mm）

每站高差中误差（mm）

往返较差及环线闭合差（mm）

单程双测站所测高差之差（mm）

检测已测高差较差（mm）

Ⅱ级

±0.5

0.3

±0.3

±0.4

监测中采用精密水准仪和铟钢尺，用高程监测网的控制水准点（基准点）对监测点进行测量。

基准点每月进行检测一次。

监测点按《城市轨道交通工程测量规范》二等水准要求观测，以附合或闭合路线在水准路线上联测各监测点，以水准控制点为基准，测算出各监测点标高。

同一测点相邻两次标高差即为本次该测点沉降量，第一次沉降量累加至本次沉降量即为该测点累计沉降量。

计算公式如下：

式中：

为本次沉降量；

为本次标高；

为上次标高；

本次累计沉降量。

拱顶沉降

1.3.10点位布设

沿隧道前进方向，根据围岩情况，5～10m布设一个测点，以隧道里程为测点编号。

1.3.11埋设方法

隧道初次衬砌后，先用冲击钻在拱顶上钻Ф20mm、深50cm左右的孔，然后敲入Ф18mm、长40～50cm的螺纹钢筋，初衬外留5cm左右钢筋，再在钢筋上焊接挂钩（见下图）。

图5.2-1隧道拱顶沉降测点

1.3.12测量仪器

采用DS05级精密水准仪

1.3.13测量方法与计算

监测中采用精密水准仪和铟钢尺，用高程监测网的控制水准点（基准点）对监测点进行测量。

基准点每月进行检测一次。

同一测点相邻两次标高差即为本次该测点沉降量，第一次沉降量累加至本次沉降量即为该测点累计沉降量。

计算公式如下：

式中：

为本次沉降量；

为本次标高；

为上次标高；

本次累计沉降量

下图为现场用水准仪观测拱顶沉降）

图5.2-2隧道现场水准仪观测拱顶下沉

水平收敛

1.3.14点位布设

沿隧道前进方向，测点按施工设计图纸及第三方监测设计图纸布点，5～10m布设一个测点，与拱顶下沉监测点布设在同一断面。

1.3.15埋设方法

按设计的测点位置使用冲击钻打Ф20mm、深50cm左右的孔，然后将Ф18mm、长40～50cm螺纹钢筋敲入孔中，初衬外留5cm左右钢筋，再在钢筋上焊接测点。

一般情况下测点需有保护罩保护（见下图）。

图5.3-1隧道现场净空收敛测点

1.3.16测量仪器

JSS30A型数显收敛仪，精度0.01mm。

1.3.17测量方法与计算

将收敛仪测尺端的挂钩与测点连接再将另一端与另一测点连接，适当收紧测尺后将其固定，再调整调节装置使张力线与恒力线重合即可读数。

先读钢尺上的读数，然后再读数显读数，两读数之和即为测值，独立测量3次，取平均值为观测值（下图为现场测量水平收敛）。

图5.3-2用数显收敛仪观测水平收敛

利用以下公式计算测点的位移量：

△=Ln-L0

式中：

△→测点的位移量（mm）；Ln→第n次的实测值（mm）；L0→初始值（mm）

1.4洞口放坡段水平位移

1.4.1点位布设

沿隧道洞口放坡段前进方向两侧每10m布设一个测点，测点埋设在坡顶上，并做好标识，便于保存。

1.4.2埋设方法

观测点埋设：

直接在坡顶钻Ф100mm深500mm的孔，浇灌混凝土使其成为一根混凝土桩，然后在混凝土桩顶埋设Ф10mm长16cm加工过的强制归心水平位移桩，缝隙用锚固剂填充。

1.4.3测量仪器

采用精密全站仪观测，测量精度:

测距1mm+2ppm，测角1。

1.4.4测量方法

1）极坐标法

极坐标法是利用数学中的极坐标原理，以两个已知点为坐标轴，以其中一个点为极点建立极坐标系，测定观测点到极点的距离，测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角的方法。

如下：

测定待求点C坐标时，先计算已知点A、B的方位角

测定角度β和边长BC，根据公式

计算BC方位角：

计算C点坐标：

2）小角度法

小角度法主要用于坡顶水平位移变形点的观测。

是利用全站仪精确测出基准线与置镜点到观测点视线之间的微小角度，并按下式计算偏离值：

测小角度法，其前提是观测中基准点采用强制对中设备，即必须建立观测墩，另一方面，小角度法的测距是能够精确测定，且相对于测角而言容易得多，计算偏离值精度时可以忽略测距引起的误差。

在基坑监测中，沿基坑方向的变化量很小，即S可以认为基本不变。

监测仪器精度、监测项目控制值及频率

暗挖隧道监测项目表6-1

序号

监测项目

监测仪器

仪器精度

设计控

制值

监测频率

地面沉降

DS05精密水准仪

0.7mm

见表6-2

拱顶沉降

DS05精密水准仪

0.7mm

见表6-2

水平净空收敛

JSS30A型数显收敛仪

分辨率0.01mm

见表6-2

洞内外观察

随时进行

变形速度（mm/d）

量测断面距开挖工作面距离（m）

量测频率

≥5

（0～1）B

（1～2）次/d

按变形速度、距离开挖工作面距离确定的监控量测频率表6-2

1～5

（1～2）B

1次/d

0.5～1

（2～5）B

1次/（2～3）d

0.2～0.5

（2～5）B

1次/3d

＜0.2

＞5B

1次/7d

注：

B为隧道开挖净空

监测人员与主要监测仪器设备

监测组织机构图

根据工程实际情况，我部经过慎重考虑后成立了专业监测领导小组，由项目现场负责人、项目技术指导、项目内业指导、外业负责人和监测小组组成，从组织上保证监测的顺利进行，使施工完全信息化控制中，具体机构安排如下图：

图9.1-1组织机构

主要监测仪器设备

监测仪器表表9.2-1

序号

仪器名称

型号

精度

数量

有效期

检定状况

水准仪

苏一光DS05

0.7mm

2台

2011.12.30

合格

全站仪

索佳230RK

1″、1+2ppm

1台

2012.03.14

合格

收敛计

JSS30A

0.01mm

2台

2011.12.30

合格

测斜仪

xb338-2

001mm

1台

合格

频率计

XB-180

1台

合格

钢尺水位计

1mm

1台

合格

笔记本电脑

SL400

监测及组织

技术准备

1.4.5人员进场

在人员进场并且组建了现场管理机构后须进行监测方案的交底，组织监测人员熟悉监测方案，工程设计监测内容及监测的精度要求及注意事项，明确个人的分工职责，检查各自应有的资料、记录表格是否齐全；

1.4.6基础资料调查分析

收集监测工程项目的相关资料，包括监测地区的气温、施工现场地形、工程地质和水文地质、地下障碍物状况、周围建筑物的形状、临近地下工程的状况、地下管线布设等；

1.4.7编制进度计划

根据工程施工进度计划编制施工监测组织和作业循环图标，监测工程项目程序要符合工程总进度计划和施工进度要求，要有与其协调平衡的措施，避免干扰冲突，确保初期监测和工程施工监测取得准确的初始状态值和时间与空间上连续的全过程的资料；

1.4.8标准和要求

认真研究监测项目设计布置和技术要求，保证监测工程项目施工严格遵循有关规范，达到监测标准和要求。

设备及物资控制

（1）根据本项目中各工程的特殊要求，购置必要的仪器设备，了解、熟悉新购仪器、仪表的使用方法。

对原有设备进行保养、检验和维修；

（2）根据监测方案中所提供的仪器、仪表、传感器、辅助材料等的规格和数量，编制各种设备、物资需求量计划，签订设备、物资供应和租赁合同，保证按时供应；

（3）确定设备及物质进场时间及使用计划；

（4）保证100%测量和监测设备在校准、鉴定的有效期内运行；

（5）注意仪器设备的日常维护保养；

（6）按规定的频率和方法进行仪器的常规检查；

（7）各监测项目要按人员固定、仪器固定、方法固定、监测时间段固定的原则作业，以保证数据的可靠性和精确性；

（8）在正式埋设安装仪器设备前要对仪器设备进行完好性检查，试装确认工作正常才可以进行埋设安装，试装过程应有资料记录。

安装埋设仪器时要进行照相记录和保存文本资料。

监测数据的采集、整理

（1）现场记录使用统一制定的标准格式，内容应填写齐全，字迹清楚，不得涂改、擦改和转抄。

凡划改的数字和超限划去的成果，均应本人签名并注明原因和重测结果所在的页数，保留原始资料，并按要求进行签字、计算、复核。

（2）需现场计算的检核数据要当场完成，避免返测而耽误工期。

现场记录采用电子记录手薄，观测各项限差都已经设定，可避免人为计算错误。

（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，对测量产生的各种误差采用对比检验、统计检验等方法进行检验。

（5）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、结构和支护状态的稳定性，把握施工对邻近建筑物的影响，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、分工序对测量结果进行总结和分析。

监测质量控制措施

1.4.9管理控制

监测工程项目，从设计到实际运行应有明确的质量标准和要求，以保证监测工程项目在设计基准期内具有规定的可靠度。

1.4.10质量控制的环节

质量控制的主要环节应包括下列内容：

（1）收集各类反映质量的信息和监测数据，制定监测的每项工作和设备的质量标准及控制方法的规定；

（2）对监测工作实施的每个环节进行质量检查；

（3）对仪器设备定期检验和标定；

（4）根据观测值分析判断反馈监测工作和仪器状态；

（5）根据质量标准做出评价和处理意见。

1.4.11质量控制的保证

监测工程质量控制应通过明确的责任制和检查、校核制度予以保证。

1.4.12监测工程质量控制的步骤和方法

（1）初期控制

在设计阶段通过必要的勘测、实验和研究得出参数，用于确定监测点布设位置、深度和数量。

工程开始前还必须进行各种实验，确定合理的标准和仪器安装工艺参数，以确保能够满足设计和规范要求。

（2）施工控制

在仪器安装埋设全过程中，必须对仪器传感元件、材料、设备工艺等进行连续性的检验，以保证他们的质量的稳定性，这个阶段要做好安装记录。

●仪器的种类型号和说明；

●仪器的位置、坐标和高程；

●仪器安装的日期和时间；

●气候、温度、风和雨的情况；

●安装周期施工状况；

●钻孔（挖槽）时的记录，岩芯、地下水观测的描述；

●安装过程中的记录、方法、材料；

●按比例绘制平面和剖面图标示仪器埋设所在结构、仪器位置、电缆的准确位置；

●安装时的彩色照片，包括仪器，埋设前的特写镜头；

●安装期间的调试及其测试数据；

●测取初始读数。

监控测量

1.4.13平面控制网

本工区的精密导线和GPS点基本满足监测要求。

桩点位置表表10.5-1

点号

位置

通视情况

备注

D059

东风东路金马立交桥下

良好

距离过去较远，作为备用点。

D060

东康花园小区8#楼顶

良好

在我工区内，作为明挖区间控制点。

D061

寺瓦路居民小区楼顶

良好

在我工区内，作为明挖区间控制点。

D062

寺瓦路官渡二中大门口

较差

在我工区内，作为明挖区间控制点。

D063

太平路云南省轻工学院路口

良好

在我工区内，作为明挖区间控制点。

D064

快速车道与太平路交岔口路堤边坡处

良好

在我工区内，作为明挖区间控制点。

ZD1

快速车道立交桥上

良好

在我工区内，作为明挖区间控制点

D065

快速车道与辅助车道中央绿化带

良好

在我工区内，作为隧道的控制点

D066

隧道进口150米处（洞顶）

良好

在我工区内，作为隧道的控制点

D067

快速车道边坡顶

良好

在我工区内，作为隧道的控

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