施工测量及监控方案轨道交通地铁.docx

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施工测量及监控方案轨道交通地铁

轨道交通地铁房山线

大葆台站~郭公庄站区间

施工测量及监控方案

编制：

审核：

审批：

北京城建集团有限责任公司

北京地铁房山线三标项目经理部

第一章施工测量1

1.1测量依据1

1.2控制测量依据1

1.3测量质量管理目标和基本质量指标1

1.4基本测量程序1

1.5隧道开挖测量7

1.6隧道施工测量8

1.7隧道贯通误差测量9

1.8地下监控测量成果的检查与检测10

1.9竣工测量11

1.10质量保证措施13

第二章安全生产教育和培训制度16

2.1监控量测目的和意义16

2.2监测方案的设计依据16

2.3监测项目16

2.4监测点布置17

2.5监测方法及监测频率17

2.6监测量测反馈程序24

第一章施工测量

1.1测量依据

1）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）

2）《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）

3）《北京地铁房山线施工测量管理细则》

4）《北京地铁新建线路控制测量总体技术要求》

1.2控制测量依据

地面控制测量由北京城建勘测设计研究院有限责任公司提供平面控制点（DS63、DS65、DS66、DS67）和高程控制点（DS63～DS67、BM[4]11～BM[4]12）。

经过复测，误差符合规范要求。

1.3测量质量管理目标和基本质量指标

1）施工测量质量管理目标

确保全线建筑物、构筑物、设备、管线安装按设计准确就位，避免因施工控制测量、放样测量超差而造成重大设计变更和工程事故。

2）质量指标

（1）在任何贯通面上，地下测量控制网的贯通中误差，横向不超过±50mm，竖向不超过±25mm。

（2）隧道衬砌不侵入建筑限界，设备不侵入设备限界。

3）测量标准

《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）。

1.4基本测量程序

1.4.1地面控制测量

1）平面控制测量

对业主提供的控制导线点进行复测，并与相邻标段及临近控制点进行贯通联测。

利用全站仪进行地面施工导线布设，导线点埋设混凝土标石。

2）高程控制测量

对业主提供的精密水准点进行复测并与临近水准点贯通联测。

使用精密水准仪和标尺在提供的水准点之间加密水准网，布设成闭合环线，闭合差≤±8

mm（L为环线长度，以千米计），操作方法精度指标执行Ⅱ等水准点测量要求。

导线测量的主要技术要求

等级

导线长度（km）

平均边长（km）

测角中误差（″）

测距相对中误差

测回数

方位闭合差（″）

相对闭合差

DJ1

DJ2

DJ6

三等

1.8

≤1/150000

3.6

≤1/55000

四等

1.5

2.5

≤1/80000

≤1/35000

一级

0.5

≤1/30000

≤1/15000

二级

2.4

0.25

≤1/14000

≤1/10000

三级

1.2

0.1

≤1/7000

≤1/5000

注：

①表中n表示测站数。

②测区测图的比例尺为1：

1000时，一、二、三级导线的平均边长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定的2倍。

精密水准测量的主要技术要求

每千米高差中误差（mm）

符合水准路线的平均长度km

水准仪等级

水准尺

观测次数

往返误差，附合或环线闭合差（mm）

偶然中误差

全中误差

与已知点联测

附合线环线

平坦地面

山地

2～4

DS1

铟钢尺

往返各测一次

+8√n

+2√n

注：

L为往返测段附合或环线的路线长度（以km计），n为单程测站数

精密水准测量观测的视线长度、视距差、视线高度的要求

标尺

类型

视线长度

前后

视距差

（m）

前后视距累计差

（m）

视线高度

（m）

仪器等级

视距

视线长度20m以上

视线长度20m以下

铟钢尺

DS1

≤60

≤1.0

≤3.0

0.5

0.3

精密水准测量的测站观测限差（mm）

基辅分划读数差

基辅分划所测高差之差

上下丝读数平均值与中丝读数之差

检测间歇点高差之差

0.5

0.7

3.0

1.0

1.4.2联系测量

1）趋近测量

从地面控制点采用趋近导线向竖井引测坐标和方位。

地面趋近导线应附合在精密导线点上，近井点要与GPS点或精密导线点通视，使定向最为有利，除近井点设置固定标志外，其它地面趋近导线点均可设置临时标志，地面趋近导线全长不能超过350m，平均边长60m，最短边长大于30m，趋近导线采用严密平差，其近井点的点位中误差在±10mm之内。

导线点可做成如下形式：

单位：

2）竖井开挖测量

竖井四个角点，用钢板或木板做成三角架固定在锁口圈上，斜边中心做记号吊5kg以上的垂球控制开挖轮廓线。

如右图:

（3）竖井定向控制测量

竖井施工完成到设计标高时，根据现场的实际情况和现有的仪器设备，采用投点仪投点，把井口上测设的临时导线点投在投点板上。

（投点仪标称精度1/200000）

为了提高投点精度，在竖井口长边对角适当位置设置投点P1，P2点，如图1。

然后利用地面上的控制网进行联测，将测量数据进行平差后，计算出P1、P2各点的坐标（或用前方交会法，定出P1、P2各点），将P1、P2点投在井下的投点板上，如图2所示。

为了检核投点精度，在井上作两次投点。

投在投点板上的P1′P2′、P1〞、P2〞点。

然后将全站仪分别架设在各点上，观测通道内设置的P3、P4，采用测回法观测各点的角度、距离、平差后计算出各点坐标，以此作为通道、隧道暗挖控制的定向边（P3～P4）。

（4）高程传递

利用加密水准网点作趋近水准测量，按Ⅱ等水准测量方法和仪器施测，限差≤±8

mm，埋设不少于两点的高程点，以利校核。

使用检定过的钢尺及检定重量的重锤用悬吊的方法经竖井传递高程，上、下两台水准仪同时观察读数，每次错动钢尺3cm～5cm，测三测回。

高差较差控制在±3mm以内，取平均值使用。

如下图：

1.4.3地下控制测量

1）地下导线测量

地下施工控制测量用控制导线，直线隧道掘进大于200m时，曲线隧道掘进到直缓点时，埋设洞内导线控制点，直线隧道施工控制导线点平均边长为150m，特殊情况下，不短于100m。

曲线隧道施工控制导线点埋设在曲线五大桩点上，一般边长不小于60m。

边长往返观测各两测回，往返观测平均值较差小于7mm，每次延伸施工控制导线测量前提是对已有的施工控制导线前三个点进行检测，检测点如有变动，选择另外稳定点的施工控制导线点进行施工控制导线延伸测量。

施工控制导线在隧道贯通前测量三次，测量时间与竖井定向同步。

重合点重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于10mm时，采用逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸量的起算值。

如下图：

2）地下高程控制测量

①地下水准测量用Ⅱ等水准测量的方法和仪器施测，不等值、闭合差限差满足≤±8

mm的精度。

②开挖至隧道全长1/3和2/3处，贯通前50m～100m，分别对地下水准点按Ⅱ等水准精度要求复测，保障高程贯通精度。

1.5隧道开挖测量

直线隧道施工测量在线路中线上安设激光导向仪，激光导向仪调节后的激光束代表线路中线的方向和线路纵断面的坡度。

曲线隧道施工测量把激光导向仪安装在线路弦线上，调节后的激光束代表线路弦线的方向及线路纵断面的坡度。

利用内业计算资料的弦线偏距及里程、标高指导施工，隧道上部开挖用激光导向仪控制标高，下部开挖采用放起拱线标高来控制，要经常检测激光导向仪的中线和坡度，抄平时要往返水准测量。

激光导向仪的安装如下图所示：

标准段激光导向仪安装人防段激光导向仪安装

1.6隧道施工测量

断面测量采用支距法。

拱部断面采用五寸台法测绘，沿中线自外拱顶线高程向下每隔0.5m向两侧测设断面的开挖支距，然后把各支距的端点连接起来，为拱部开挖断面的轮廓线。

如下图所示：

洞门断面的测量：

曲墙地段自起拱线高程起，沿中线向下每隔0.5m向左右两侧按开挖的尺寸量取支距，至轨顶高程为止。

直墙地段自起拱线高程起，沿中线向下每1m向下左右两侧按开挖尺寸量取支距至轨顶高程为止。

仰拱断面应由内轨顶高程每隔0.5m向下量支距至开挖深度。

如图所示：

量支距时，应考虑隧道中线和线路中线的偏移值d，直线地段d值为零，即两线重合。

在曲线地段，隧道中线从线路中线向圆心方向内移一个d值，而标定在开挖面上的中线是按线路中线标定的，所以在绘断面图时，内侧支距都比外侧支距大2d。

1.7隧道贯通误差测量

平面贯通测量，贯通面处采用坐标法从两端测定贯通点坐标差，并归算到预留的断面和中线上，求得横向贯通误差和纵向贯通误差。

平面与高程贯通误差限差如下表：

平面与高程贯通误差限差表

地面控制测量

联系测量

地下控制测量

总贯通中误差

横向贯通中误差

≤±25mm

≤±35mm

≤±50mm

纵向贯通中误差

L/40000

L/12000

竖向贯通中误差

≤±16mm

≤±12mm

≤±15mm

≤±25mm

区间隧道贯通后，当地下导线闭合差不超过限差规定时，进行平差计算。

按导线点平差后的坐标值调整线路中线点，改点后再进行中线点检测，直线夹角不符值≤±6″，曲线上折角互差≤±7″，高程也用平差后成果。

将平差后成果作为净空测量的起始数据，净空断面测量采用解析法。

1.8地下控制测量成果的检查与检测

为确保隧道正确贯通和满足净空限界，建立严格的检查和检测制度，检测按规定的同等级精度作业要求进行：

地上、地下导线的坐标互差≤±12mm，≤±20mm；地上、地下高程点的高程互差≤±3mm，≤±5mm；地下导线基线边方位角互差≤±10″；相邻高程点的高程互差≤±3mm；导线边的边长互差≤±8mm；隧道中线点坐标的互差≤±16mm；经竖井悬吊钢尺传递高程的互差≤±3mm。

1.9竣工测量

隧道直线地段每50m，曲线地段每20m，以及其它需要地方，均应测量隧道净空断面。

净空断面测量应以线路中线为准，测量内拱顶高程、轨顶面以上1m、2m、3m、4m处的宽度，其允许偏差为±3mm。

如图所示：

隧道竣工后，在中线复测的基础上埋设永久中线点。

复测工作依据施工中线进行。

永久中线在直线上每200～250米设置一个，缓和曲线的始点各设一个，圆曲线地段按通视条件加设。

永久中线点用混凝土包金属心标志埋设。

如图：

永久中线点设立后，在隧道边墙上绘出标志。

洞内高程点在复测的基础上每千米埋设一个。

小于一千米的隧道设一个，并在墙上绘出标志。

标志如下图所示：

1.10质量保证措施

地下工程施工测量不同于一般工程测量，施测的周围环境和条件复杂，要求的施测精度相当高，因此必须精心组织实施。

1）施工准备

（1）为确保地铁测量精度，我们将抽调具有地铁测量经验的测量工程师和有测量上岗证的测量员组成精测队，配备全站仪和精密水准仪。

（2）开工前，根据设计提供的测量数据资料，布设施工控制网点，这些网点必须吻合设计提供的三角网和水准网点的基本数据，并满足规定的施测精度。

2）分级测量复核制度

（1）工区负责本作业区的日常施工测量，施工放样及控制桩点的埋设及防护。

（2）经理部精测组负责复核和指导测量组完成施工测量任务，并负责向工区测量组现场交点、交桩、交测量资料和成果。

负责控制护桩的测量。

（3）现场监理工程师对日常测量工作进行监督和复测。

（4）施工控制导线由城勘院测量队复核。

3）内业资料计算

工区日常测量资料必须由两名以上技术员独立计算并相互核对计算数据，核对无误后交由技术主管复核、鉴认,主管鉴认后方可交付测量组使用;进行施工控制桩测量，在此基础上由测量工程师复核，认为无误后方可使用。

4）外业测量

以备内业计算时能够及时发现错误，日常测量必须保证两个测回，施工控制桩测设则须四个测回，外业测量必须进行闭合测量，外业记录资料必须完整、详细，闭合到业主交付的导线点上，经过内业计算达到精度后方可使用，对业主提供的导线点及自己布设的施工控制桩必须定期复核，精度达不到规范要求时，及时调整。

竖井、施工通道及正线每施工5m由工区测量人员贯通复测，施工10m由经理部测量组贯通复测。

5）人员配备

指定专人负责，日常测量不少于3人，施工监测不少于3人，每组必须两人精通，可相互使用仪器及内业资料计算。

每个工程队指定2人为经理部测量组成员，需要贯通复测时由测量工程师抽调，直接安排工作，其余时间由工区安排。

6）测量仪器的管理

（1）测量仪器实行分级管理制度，精密测量仪器由经理部统一管理，一般测量仪器由工区自行管理，建立保管、使用、维修制度。

（2）各种测量仪器、量具按计量部门有关规定定期进行计量检定，做好日常保养工作，保证状态良好，建立测量设备台帐，准确记录检定维修情况。

主要仪器设备

仪器名称

规格

生产厂家

数量

全站仪

TCRA1102

瑞士

莱卡投点仪

瑞士

精密水准仪

AT—G2

日本

经纬仪

TDJ2

博飞

水准仪

C32Ⅱ

索佳

第二章监控量测

2.1监控量测目的和意义

1）监控量测目的

“信息化施工”的前提是对施工过程中的地层变形、支护结构的受力有清楚的了解。

要达到这样一个目的，必须在很大程度上依赖于施工监测，根据监测结果，调整支护参数或修改施工方案。

2）监控量测意义

本区间的监测意义在于：

（1）掌握隧道周围地层、支护结构、地下管线和周边建筑物的动态，观测开挖过程中隧道的状态及其对周边环境的影响，预防工程破坏事故和环境事故的发生。

（2）将现场测量结果与预测值相比较以判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工。

（3）将量测结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷。

另外还可将现场监测结果与理论预测值相比较，用反分析法导出更为接近实际的理论公式用于指导其它工程。

2.2监测方案的设计依据

1）北京地铁房山线大葆台站至郭公庄站区间设计图纸。

2）中华人民共和国国家标准《地下铁道设计规范》（GB50157-92）。

3）中华人民共和国国家标准《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-97）。

2.3监测项目

监控量测项目主要根据工程地质、水文地质、结构形式、施工方法、周边环境等因素综合确定，力求在满足需要的前提下，少而精。

本工程的主要监测项目如下：

1）A项量测项目（常规监测）

主要有：

地质及支护观察、地表沉降、周边管线及建筑物变形、拱顶下沉、周边收敛。

2）B项量测项目

主要有：

土体水平位移、土体垂直位移、围岩压力、钢架应力、衬砌内应力。

2.4监测点布置

A项量测中的地表沉降、拱顶下沉，净空收敛沿隧道中线每10米布设1个监测断面。

其中地表沉降点沉降点按断面总宽70m在隧道中心线左右平均布置，每个断面21个测点，测点距离2.5～5米。

B项量测项目选有代表性的2个断面，并在断面变化处或接口处布设B项量测项目。

详见图13-1“大葆台站～郭公庄站区间监测点布置图”。

2.5监测方法及监测频率

1）工程地质与支护状况的观察

①洞室开挖完成后，立即进行工程地质状况的观察记录和地质描述，这对于判断围岩稳定性和预测开挖面前方的地质条件，为地层超前支护提供真实的地层参数是十分必要的。

②初期支护完成后，进行喷层表面观察、记录和裂缝描述，若发现初期支护有不稳定趋势，及时采取补强措施，并为后续工程提供、改进支护参数。

2）地表沉降监测

①测点布置

在地表沿隧道轴线方向每10m设一个量测断面，每断面对称布置21个测点，测点为埋入地表下一定深度的钢桩，并用混凝土固定，以保证其不移动、丢失。

②量测方法

利用精密水准仪和铟钢塔尺。

按照一定的量测频率和时间进行观测，并做好记录，绘制散点图。

隧道开挖前在变形影响范围外，便于长期保存的稳定位置，埋设基准点，进行水准布网，测得量测点初始读数。

③量测频率

在洞室开挖或支护的半个月内，每天观测2次；半个月到一个月内，每两天观测一次；一到三个月每周观测2次；三个月后，每月观测2次；遇有突发性事件则加强监测，一般每1～2小时监测一次。

④控制基准

根据本工程的实际情况，我们将地表沉降管理基准值分两种情况来考虑：

当地表有重要管线，取管理基准值为15mm，其他情况取30mm。

当监测数据达到管理基准值70%时，加强监测频率，当监测数据达到或超过管理基准值时，停止施工。

修正支护参数后方能继续施工。

3）初期支护位移量测

洞室开挖改变了围岩的初始应力状态，由于围岩应力重分布和隧道周边应力释放，使围岩产生了变形，隧道周边初期支护有不同程度的净空向内位移和拱顶下沉，因此，必须在隧道开挖支护后及时进行初期支护位移量测，根据量测结果判断围岩和支护结构的稳定性，并及时修改支护参数，确保施工安全。

初期支护位移量测分如下几项：

①拱顶下沉量测

沿隧道轴线方向每10m设置一个量测断面，测点采用钢桩预埋在拱顶初期支护中，用精密水准仪和经校验的钢尺进行测量。

②洞周边收敛量测

沿隧道纵向每10m设一个量测断面，该断面与拱顶下沉量测断面为同一断面，每断面设1对测点，采用收敛仪进行量测，通过测微计读取隧道周边两点相对位置的变化，从而计算出该两点在连线上的相对位移值。

拱顶下沉及收敛测点布置见下图。

③监测频率：

洞周边收敛位移和拱顶下沉的监测频率可根据位移速度而定，如下表所列：

位移速率（mm/d）

1～15

0.5～1

0.2～0.5

<0.2

频率

1～2次/d

1次/d

1次/2d

1次/7d

1次/15d

④控制基准

当拱顶下沉达到35mm时，加强监测频率，当监测数据达到或超过50mm时，停止施工。

修正支护参数后方能继续施工。

洞周收敛位移控制基准值为0.005B（B为坑道宽度）。

4）建筑物沉降、倾斜及裂缝监测

①建筑物的沉降监测

A.人行天桥的沉降观测点的位置和数量根据天桥的基础型式、结构类型及地质条件因素综合考虑。

为了反映沉降特征和便于分析，测点埋设在天桥的桥面及桥柱基础上。

B.监测方法：

采用精密水准仪及铟钢塔尺量测。

C.监测频率：

②建筑物倾斜监测

A.监测方法

倾斜监测就是对建筑物的倾斜度、倾斜方向和倾斜速率进行监测。

由于天桥具有明显的外部特征和宽敞的观测场地，所以采用投点法或测水平角法。

B.监测仪器及监测频率：

用高精度J2经纬仪及S1水准仪每5天观测1次。

C.控制基准：

当建筑物倾斜率超过0.002时，立即停止施工。

修正支护参数后，方能继续施工。

③周围建筑物裂缝监测

A.裂缝宽度的量测方法

a.一般量测

对于测量精度要求不高的部位，如墙面开裂，简易有效的方法是粘贴石膏饼，将10mm厚、50mm宽的石膏饼骑缝粘贴在墙面上，当裂缝继续发展时，石膏饼随之开裂。

裂缝宽度用裂缝宽度板来对比。

b.对于精度要求较高的裂缝量测，如混凝土构件的裂缝，采用仪表进行量测，在裂缝两侧粘贴几对手持应变计的头子，用手持式应变仪量测。

B.裂缝深度的量测方法

a.浅层裂缝：

采用凿出法或单面接触超声波法。

凿出法就是预先在细小裂缝中灌入彩色溶液如墨水，若裂缝走向是垂直的，用针筒打入，待其干燥后从裂缝一侧将混凝土渐渐凿除，露出裂缝另一侧，观察是否留有溶液痕迹（颜色），以判断裂缝深度。

b.深层裂缝：

当裂缝发展很深时，采用取芯法量测裂缝深度。

取芯法是用钻芯机配人造金刚石（空心薄壁）钻头，跨于裂缝之上沿裂缝面由表向里钻孔取芯。

当一次取芯未及裂缝深度时，可换直径小一号的钻头继续往里取，直至裂缝末端出现，然后将取芯拼接起来，量测裂缝深度。

④监测仪器及监测频率：

用高精度J2经纬仪及S1水准仪每5天观测1次。

5）围岩与初期支护间的接触应力量测

①沿隧道纵向选取有代表性地段设置量测断面，在每个断面的拱顶、拱腰、起拱、边墙、仰拱等处布点，在初期支护背后埋设钢弦式双模压力盒，配合频率接收仪量测压力值。

压力盒的布置见下图：

区间标准断面压力盒布置图

②量测频率

开挖初期，每天测1次，14～30天后每2天测1次，基本趋于稳定后，每周量测1～2次。

③数据处理

将围岩各部位量测压力值与理论计算的竖向压力、侧向压力进行比较，分析判断作用在初期支护上土压力大小及分布状态，反映出结构实际受力状态。

6）初期支护结构应力监测

①测点布置

在初期支护结构中有代表性位置的钢格栅上，焊接钢弦式钢筋计，通过传感器采集数据。

标准段如下图所示：

区间标准段钢筋计安装布置图

②应力传感器的安装

A.根据测点应力计算值，选择钢筋应力计的量程，在安装前对钢筋计进行拉、压受力状态的标定。

B.安装时尽可能使钢筋应力计处于不受力状态，更不能处于受弯状态。

将应力计上的导线逐段捆扎在邻近钢筋上，引到初期支护结构外侧试匣中。

C.喷射混凝土后，检查应力计电路电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护。

③量测频率

喷射混凝土结束后测出应力传感器的稳定测量值，作为计算应力变化的初始值。

洞室开挖初期，每天测1次，14～30天每2天测1次，基本趋于稳定后每周至少测量1次，每次应力量测值与初始值之差，即为应力变化。

7）地下水位监测

在距隧道外侧5m左右布设地下水位观测孔，监测隧道开挖期间地下水位变化。

水位观测孔采用地质钻机钻孔，孔径φ128mm，钻孔深度达到隧道基底下2m，用钢尺量测地下水位变化。

一旦发现降水不满足施工要求时，则立即与降水部门协调解决。

7）隧底回弹监测

在隧道底典型位置设三处，用地中位移计进行隧底回弹监测。

2.6监控量测反馈程序

监控量测资料均用计算机配专业技术软件进行自动化初步分析、处理。

根据实测数据分析、绘制各种表格及曲线图，当曲线趋于平衡时推算出最终值，并提示结构物的安全性。

监测人员按时向施工监理、设计单位提交监控量测周报和月报，同时对当月的施工情况进行评价并提出施工建议，及时反馈指导信息，调整施工参数，保证安全施工。

2.6.1监测资料的反馈程序

监测资料的反馈程序见下图所示。

2.6.2监控信息的反馈程序

监测信息反馈流程见下图所示：

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