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安全监测方案
南水北调来水调入密云水库调蓄工程
施工第十二标段
安全监测方案
编制：
审核：
批准：
中国水利水电第十三工程局有限公司
密云水库调蓄工程施工第十二标段项目部
2014年6月
南水北调来水调入密云水库调蓄工程施工第十二标段
安全监测方案
一、工程概况
本合同工程编号为NSBD-MYTX-SG.12，工程范围为：
雁栖~溪翁庄段YX7+500~YX16+500桩号范围内的PCCP管道及管道附属建筑物工程。
主要工程内容为新建PCCP管线9.0km，桩号为YX7+500~YX16+500，管线在YX14+513.5处修建穿铁路明挖方涵，在YX8+868处及YX10+924处修建浅埋暗挖隧洞横穿西统路及密西路，新建排气阀井12处，各级公路交叉6处，新建巡线路约9.0km。
二、编制依据
1、《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；
2、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
3、《地下工程穿越交通设施安全监管暂行办法》
4、《地下工程穿越市管城市道路安全监管工作程序》
5、《南水北调来水调入密云水库调蓄工程雁栖～溪翁庄段管道工程浅埋暗挖下穿西统路评估咨询报告》
6、现行水利工程技术标准及其他现行的标准、规范。
7、我公司相似工程施工中成熟的质量管理经验及相关项目质量管理办法。
三、编制目的
1、了解暗挖隧洞支护结构和周围地层的变形情况，为施工日常管理提供信息，保证施工安全。
2、确保地下工程穿越现况道路管线的安全和正常运营，通过分析监测数据的变化，并结合现场实际情况，指导地下穿越工程施工。
3、积累资料，以提高地下工程的设计和施工水平。
四、安全监测
1、监测项目
监控量测的项目主要根据工程的重要性及难易程度、监测目的、工程地质和水文地质、结构形式、施工方法、经济情况、工程周边环境等综合而定，力求在满足需要的前提下，少而精。
本工程的监测项目除考虑上述因素外，主要根据设计的要求而定，具体监测项目见表1。
表1监测项目汇总表
序号
监测项目
监测仪器
监测频率
监测目的
1
地表沉降
WILD-N3精密水准仪，铟钢尺
初期：
1～2次/天，后期：
1～2次/3天
掌握隧洞及基坑开挖对地表及周边环境的影响程度和范围
2
底板隆起
3
地下管线沉降
4
拱顶沉降
WILD-N3精密水准仪，钢挂尺
初期：
1～2次/天，后期：
1～2次/3天
了解隧洞施工过程中支护结构变位情况及规律
5
结构收敛
隧洞收敛计
注：
可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将监测信息报告给施工技术人员。
2、监控点的布设
⑴布设原则
①周边环境、支护结构体系测点应尽量布置在同一断面内。
②点布置于能够反映施工影响的典型部位，能够切实反映出工程安全状态。
③监测点的布设应符合设计和规范要求。
④监测点布设完成，待点位稳定后才可采取初始值。
⑵格栅应力监测点的布设
格栅应力监测采用振弦式钢筋应力计，钢筋计应与钢筋规格相匹配。
①监测点布置：
支撑轴力测点布置宜设置在出入洞口及隧洞内20、40、60米处；
每处监测点不应少于3个，拱顶一个，两侧各一个；
考虑到监测点的相互验证和综合分析，应力监测断面应尽量与拱顶沉降、地表沉降监测断面相对应。
②埋设方法：
每个断面埋设3个钢筋应力计，分别埋设在拱顶和拱腰部位，用点焊（串联对焊）固定在格栅主筋上，在喷射混凝土时将应力计上的电线引出至合适位置以便今后测试时使用。
⑶地表沉降监测点的布设
①监测点布置：
根据地表情况，沿隧道中心线布设8排监测点，点间距2-5m。
②埋设方法：
在相应的位置打破硬土层地面，埋入原状土不小于80cm的钢筋，上方采用黄砂回填，并加盖保护。
布设按照现场实际情况进行，为了不影响交通，也可将点位设在电杆、路灯底座或慢车道的路牙上（因这些地物都与深层的原生土相连接，也能采集到可靠的变形信息，同时也保证了测量人员的人身施工的安全。
）埋设方法详见图1。
图1地表沉降观测点埋设示意图
⑷监测点保护：
地表监测点须埋设在相对稳定、受破坏、震动等影响因素较小区域。
硬化面地表沉降点须加工到硬化面之下，必要时须加盖保护，避免过往辎重车辆、建材的压覆，并设立明显标志。
⑸受损修复：
地表点受损后，应立即在原来位置上补打沉降监测点。
修复后取得初始高程，累计变量在原来的基础上继续累加，保证数据的连续性。
3、监测方法
（1）地表沉降及管线沉降监测
水准测量采用单路线往返观测，一条路线往返测，使用同一仪器和转点尺承，沿同一线路进行。
在一条线路内，先连续进行所有测段的往测（或返测）随后再连续进行该环的返测（或往测）。
由基点通过水准测量测出沉降观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn，则高差△H=Hn－H0即为沉降值。
（2）净空收敛监测
使用收敛计测量在隧洞两侧墙体同一标高处左右对应埋设的两个膨胀螺栓间的距离，取三次读数的平均值作为测量值。
为保证精度，安排专人使用同一仪器。
（3）拱顶沉降监测
在拱顶预埋钢筋挂钩上悬挂钢尺，对钢尺进行高度测量，计算出拱顶监测点的高程，与上次进行比较，得出本次沉降值。
与初始值比较得出累计沉降值。
4、地表、管线等的控制标准
监控量测管理基准值是根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定的。
当监测数据达到管理基准值的70%时，定为警戒值，应加强监测频率。
当监测数据达到或超过管理基准值时，应立即停止施工，修正支护参数后方能继续施工。
根据设计说明本工程监测管理基准值详见表2所示。
表2监控量测管理基准值
序号
监测项目
允许变形值
1
地表下沉（重要地段）
15mm
2
拱顶下沉
20mm
3
管线允许沉降
10～30mm
4
洞内水平收敛
0.005B
依据
规范、规程、设计文件等
注：
①B为坑道跨度。
②管线下沉监测根据管线材质、状况等具体确定。
位移管理基准值在地下工程安全监控中有广泛应用，但需要补充说明的是对地下工程而言，位移指标本身的物理意义不够明确，主要是位移指标与洞径、埋深、支护、施工等影响因素关系未能很好解决，这方面的研究成果也不多见，因而位移控制指标的制定和应用必须同时考虑以上各种因素，并尽可能同时配合使用位移速率控制指标。
与位移相比，位移速率控制指标有明确的物理意义，它反映了地层随时间变化的流变效应，在位移V=0条件下，洞室围岩趋于稳定，反之，V=C（常数）或不断增大，则说明地层处于等速或加速流变状态，洞室是不稳定的，因此位移速率控制指标是洞室失稳的充分条件，在安全预报中，较位移指标有更直观和明确的控制意义。
支护荷载与位移速率的关系详见表3。
表3支护荷载与位移速率的关系
位移变化速率（mm/d）
支护荷载
0.5以下
轻微
0.6～1.0
中
1.0～3.0
大
3.0～5.0
非常大，需加固
5.0～10.0
极大，可能塌方
10以上
意外性大，是塌方的前兆
五、监控量测数据的分析、预测
取得各种监测资料后，需及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种粗大、偶然和系统误差，避免漏测和错测，保证监测数据的可靠性和完整性，采用计算机进行监控量测资料的整理和初步定性分析工作。
（1）数据整理
把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。
（2）插值法
在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
（3）采用统计分析方法对监测结果进行回归分析
寻找一种能够较好反映监测数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测物理量进行预测，防患于未然。
如预测最终位移值，预测结构物的安全性，并据此确定工程技术措施等。
因此，对每一测点的监测结果要根据管理基准和位移变化速率（mm）/d等综合判断结构和管线物的安全状况，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、高效施工之目的。
当施工中出现下列情况之一时，应立即停止施工，采取措施处理。
①初支结构有较大开裂。
②监测数据有不断增大的趋势。
③暗挖隧洞支护结构变形过大，超过控制基准或出现明显的受力裂缝并不断发展。
④时态曲线长时间没有变缓的趋势等。
六、监测管理体系和保证措施
（1）监测管理体系
针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构，由我单位派驻现场4-5人组成监控量测及信息反馈小组，成员由多年从事地下工程施工及监测经验的技术人员组成，组长由具有丰富施工经验，较高结构分析和计算能力的工程师担任。
监测小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及资料整理工作。
图2施工监测组织机构图
（2）施工流程
图3监控量测流程图
（3）监测管理体系保证措施
为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：
①监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供相关切实、可靠的数据和记录。
②测点布置力求合理，应能反映出施工过程中结构的实际变形和应力情况及对周围环境的影响程度。
③测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证，监测仪器要定期校核、标定。
④测点埋设应达到设计要求的质量。
并做到位置准确，安全稳固，设立醒目的保护标志。
⑤监测工作由多年从事监测工作及有类似工程监测经验的工程师负责，小组其它成员也是有监测工作经历的工程师或测工，并保证监测人员的相对固定，保证数据资料的连续性。
⑥监测数据应及时整理分析，一般情况下，应每周报一次，特殊情况下，每天报送一次。
监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制沉降槽曲线、历时曲线等，作必要的回规分析，及对监测结果进行评价。
⑦检测数据均现场检查、室内复核后方可上报；如发现监测数据异常，应立即复测，并检查监测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报给甲方、监理及单位主管，以便采取措施。
⑧各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的测试实施细则。
⑨雨季是隧洞施工的不利情况，地下渗水比较严重。
因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，应加强一些薄弱环节和主要管线等项目的量测频率，如测斜、应力、拱顶下沉、既有线变形等，同时，应根据监测结果，加强一些不利区域的监测，以保证整个工程始终处于监控状态。
⑩开展相应的QC小组活动，及时分析，反馈信息。
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