盾构施工测量及监控量测.docx
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盾构施工测量及监控量测
盾构施工测量及监控量测
1、盾构施工测量
在盾构始发前及始发后100m，立即组织公司精测队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。
1.1引测近井导线点
利用业主及监理批准的测量成果书由我方精测队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。
1.2引测近井水准点
利用业主及监理批准的水准网，由精测队以最近的水准点为基点、将水准点引测至端头井附近。
每个端头井附近至少布设两个稳定的测点，以便相互校核。
1.3盾构井联系测量
（1）平面坐标传递
用盾构井联系测量法将地面坐标及方向传递到盾构隧道中，见下图。
竖井联系测量法坐标传递示意图
（2）高程传递
用鉴定后的钢尺，挂10kg重锤，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。
如下图所示：
高程传递示意图
1.4井下控制测量
（1）井下平面控制测量
以竖井联系测量的井下起始边为支导线的起始边，沿隧道设计方向布设导线，直线段导线边长≥200m，曲线段导线边长≥100m布设控制点。
导线采用左右角观测，圆周角闭合差≤2″。
（2）井下水平控制测量
以竖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≤3
mm，全程闭合差
≤8mm（L为全程长度，单位：
km）。
1.5盾构推进测量
盾构推进测量以导向系统为主，辅以人工测量校核。
导向系统图
1.6盾构隧道及管片轴线控制管理
（1）测量人员应在导站测量一天（或15环）内对导向控制点进行复核，并将复核结果报监理单位和控制测量单位审核、备案。
（2）盾构施工中每推进80环，测量人员应对成型管片的轴线进行测量，并将测量结果报监理单位和控制测量单位审核、备案。
（3）盾构施工过程中，每次导站测量均须进行人工复核，严禁使用自动导站。
1.7贯通测量
我部完成区间盾构掘进后，将联测地上和井下导线网、水准网，并进行平差，为后期精密铺轨提供具有一定精度和密度的导线点与水准点。
2、监控量测
施工监控量测是施工决策与管理的信息源与控制对象，它对于城市地铁安全施工是极为重要的，整个监控量测均应围绕着安全、经济、快速这个中心来运行，其运行的状态与质量直接关系着工程的安全与质量。
在盾构施工中，施工中加强监控量测，信息化施工，尽管采用了先进的土压平衡盾构掘进，管片紧跟拼装成环和同步注浆填充技术，仍会因盾构掘进引起地层扰动传至地表而导致地表或建（构）筑物及管线产生不同程度的沉降与位移。
因此，在盾构施工过程中，通过对周围环境、地表沉陷、变形、位移等数据进行分析，掌握盾构在不同地层中施工对周围环境的变形规律和发展趋势，及时采取必要的技术措施改进施工工艺，将施工引起的环境变形减小到最低程度，确保隧道施工影响范围内的建（构）筑物、道路、地下管线等的安全。
2.1监测项目
盾构区间监控量测项目
监测项目
测点数量
仪器
测点布置
洞内及洞外观测
-
-
每天不少于1次
地表沉隆
163个
水准仪
线路中线测点间距1个测点/10-20m；始发、接收段100m内10m一个点（100m以外20m一个点）横断面间距1个断面/50-100m；每断面17个测点。
建（构）筑物沉降
123个
水准仪
测点间距15m
管片结构竖向、水平位移
个
水准仪/收敛计
周边收敛8对
地下管线
140个
水准仪
15m布置一个测点，位移变化敏感部位加密
管片结构净空收敛
个
水准仪/收敛计
周边收敛8对
地下水位
孔
水位计
盾构接收及始发段
备注：
本表中的监测项目及数量根据设计、规范及现场情况确定，
2.2监测方法
（1）地表隆陷
①基准点位置的选择要求
基准点位于区间中线100米之外，其数量分布在保证观测精度的前提下，便于施工、施测和保存，基准点的数量按4个计，并建立临时基准点。
在进行沉降测点的埋设时，水泥地面：
先在地表钻孔取芯，然后放入沉降测点，测点采用Ф20～30mm，长800～1000mm半圆头钢筋制成，内填细沙。
原始地面：
埋设普通测量沉降点，在区间周边选择典型位置垂直中线方向布置14个测点，通过监测找出周边地表横向沉降规律。
监测布置剖面图如下：
监测布置剖面图
南内环街站～双塔西街站盾构区间内测量控制点检测方法及精度根据《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006进行。
②沉降观测方法及精度
沉降观测时，根据各区间监测点的分布情况，按如下步骤进行：
a布设水准控制路线
水准路线控制网布设的基本原则采用分级，首先根据开挖区监测点分布情况，布设首级控制网（起始、闭合于水准基点），观测首级控制点高程；其次，布设二级水准网（起始、闭合于首级控制点），观测各沉降点高程。
首级控制和二级控制以布设成附合路线或闭合路线均可，具体采用那种路线，根据监测点分布情况决定。
在布设水准控制路线时，为确保前后视距差满足二级精度要求，同时满足变形监测的“三定”要求（测站固定、仪器固定、人员固定），在布设的同时量测出每次仪器的安置位置，并用红油漆在地面做出标记。
b水准控制点观测
采用附合水准路线，必须进行往返测。
取两次观测高差中数进行平差。
各站观测的测站观测顺序：
后、前、前、后；前、后、后、前。
作业过程中严格遵守规范。
每次观测由固定测量人员、固定仪器按相同的观测路线进行，观测记录至0.01毫米，其精度按下列标准进行：
监测精度控制表
序号
项目
限差
1
高程中误差
±1.0毫米
2
每测站高差中误差
±0.3毫米
3
基辅分划读数差
±0.3毫米
4
往返较差及附合或环线闭合差
毫米（n为测站数）
5
视线长度
30米
6
前后视距差
±1.0米
7
任一测站前后视距差累计
±3.0米
数据记录及平差处理：
观测记录采用手提电脑自编记录计算程序进行。
可提高工效和计算不出错。
所有观测数据，都按规范规定要求的各项限差进行控制。
内业中，利用合格的外业观测数据，用软件进行平差处理。
计算各点的高程及沉降量、累积沉降量。
地表沉降测点埋设示意图
③测点埋设
地表沉降测点埋设时先钻φ50mm的至原状土层内长度，在孔内填入砂土和事先准备好的测点，然后用φ120mm的钻头扩孔，深度10～15cm，采用Ф20～30mm，长800～1000mm半圆头钢筋制成，便于监测。
（2）地下管线沉降
①测点埋设
地下管线测点重点布置在燃气管线、给排水管线、污水管线、大型的雨水管及电力方沟上。
测点布置在管线的接头处，或者对唯一变化敏感的部位；沿着管线延伸方向每15m布置一个测点。
测点可利用检查井直接布置在管线上，也可以在管线上方埋设地表桩进行间接监测或直接监测，直接测点的埋设方法如下：
套管式区间开挖时相邻管线的影响主要表现在沉降方面，根据这一特点采用一硬塑料管或金属管打设或埋设与所测管线顶面和地表间，量测时将测杆放入埋管，再将标尺搁置在测杆顶端。
只要测杆放置的位置固定不变，测得的结果能够反映出管线的沉降变化。
按套管方案埋设测点的最大特点是简单易行，特别是对于埋深较浅的管线，通过地面打设金属管至管线顶部，再清理整理，可避免道路开挖破坏。
套管法地下管线测点安装
对于与结构正交的管线，可在管线上直接设点或采用抱箍式。
对于南北走向的管线采用套管式比较合适。
②测量方法
在埋设好的沉降监控点上支立铟钢尺，使用精密水准仪采用往、返路线进行量测。
该路线必须符合或者闭合在沉降监控量测基点上，测设精度满足二等水准测量要求。
成果合格后，计算各测点与水准原点的高差。
统计并比较各次的高差值，就能得出该次各监测点的下沉值。
（3）洞内净空收敛及水平、竖向位移
断面布置同拱顶沉降、水平、竖向
测点埋设时，在隧道左边墙和右边墙部位分别埋设测桩（测桩埋设深度约15cm，钻孔直径约20mm，用早强锚固剂固定，测桩设置保护罩），并进行初始读数。
监测仪器采用隧道收敛计（SWJ-IV）。
监测方法采用精度较高的水平基线监测方法，并进行温度修正。
管片变形监测图
①基本工作原理
收敛计是利用机械传递位移的方法，将两个基准点间的相对位移转变为数显位移计的两次读数差。
如图所示，当用挂钩连接两基准点A、B予埋件时，通过调节螺母，改变收敛计机体长度可产生对钢尺的恒定张力，从而保证量测的准确性及可比性机体长度的改变量，由数显电路测出。
当A、B两点间随时间发生相对位移时，在不同时间内所测读数的不同，其差值就是A、B两点间的相对位移值。
当两点的相对位移值超过数显位移计有效量程时，可调整尺孔销所插尺孔，仍能继续用数显位移计读数。
②使用前准备
首次使用收敛计时，应先进行“对零”。
请按以下方法顺序操作：
a打开塑料盖，将SR44W型氧化银钮扣电池装入电池盒内，注意电池“+”极向上（电池外壳有字的一面）。
b顺时针方向旋转调节螺母，至转不动时为上（不要用力太大）。
c用小型工具向内拨动清零开关簧片，使之与电路板触点接触，此时显示屏数字会全部清零，或用起子直接向外壳清零孔清零。
d为保证对零的准确性，可重复对零2-3次。
其方法是，对零后将调节螺母反时针方向回转几圈，再按2及3条方法进行，当几次对零，显示均为零后可将塑料盖好。
③测点的埋设
将测点用水泥砂浆牢固的固定在选定的位置上，测点牢固后即可量测。
若要及早测取初读数，可使用快凝水泥、树脂药卷或树脂胶泥等速凝材料固定测点。
④使用方法
a检查予埋设点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。
b打开收敛计钢尺摇把，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。
c调整调节螺母，仔细观察，使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）
d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0.5mm时，应重新测试。
e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。
f一条基线测完后，应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，为下一次使用作好准备。
⑤收敛值计算
基线两点间收敛值（S）按下式计算：
S=（Do+Lo）-（Dn+Ln）
式中：
Do---首次数显读数，（mm）;Lo---首次钢尺长度，（mm）;Dn---第n次数显读数，（mm）;Ln---第n次钢尺长度，（mm）。
如第n次测量与首次量测的环境温度相差较大时，要进行温度修正。
公式如下：
Ln’=Ln-a（Tn-To）Ln式中：
Ln’---温度修正后钢带尺长度，（mm）;a---钢带尺线膨胀系数，取a=12×10-5℃Tn---第n次观测时的环境温度，（℃）T0---首次观测时的环境温度，（℃）。
钢尺温度修正后收敛值（S’）按下式计算：
S’=（Do+Lo）-（Dn+Ln’）基线缩短，S或S’为正值，反之为负。
⑥维护扩注意事项
a调节螺母逆时针转动最大范围，千万注意不得露出螺纹。
b数显电路本身具有自动断电功能，以提高电池使用寿命。
当显示值固定不变7分钟后，显示屏自动断电。
转动调节螺母，数值自动出现。
c收敛计使用一段时间后应进行对零校正，验检数显读数是否为零值，如有偏差可打开塑料盖，按第四项进行修正，反之可继续使用。
d收敛计量测完成后，应用棉纱擦除灰尘并应定期对钢尺擦涂机油，以防生锈。
e使用过程中，应尽量避免泥水浸入收敛计及钢尺，并正确使用收敛计各转动部件，保证钢尺平直，不得扭曲。
（4）建筑物沉降
①观测点位置的选择要求
一般情况下：
建（构）筑物的沉降观测点应埋设在建（构）筑物的竖向结构上，数量视建筑物的面积和其离开挖区的距离而定，每栋建筑物不少于4个沉降观测点，高层建筑的裙房与塔楼应分别设点。
②沉降观测基准点、工作点及观测点的点位的制作及安装
由于盾构区间大部分在闹市区，因此点位的制作除了要满足精度的要求之外，还要做到不影响建筑物的外观，不影响车辆或行人的交通。
工作点采用浅埋钢筋水准标志，观测点的布置及数量视具体情况而定，观测点的主要形式有。
支撑立柱沉降监测点：
在支撑立柱的顶部焊接加工件，样式如图3.7所示。
对于混凝土结构墙体上的观测点，采用在结构上钻孔后埋设“L”型点位标志的方法；测点采用Ф22钢筋制作，测点端头加工成半球形，先用冲击钻在墙柱上成孔，在孔中装入Ф22不锈钢测点，然后在孔内灌注云石胶及其凝固剂进行固定（测点固定部位做成螺纹）。
支撑柱沉降测点图建筑物沉降测点
考虑到部分高级建筑物（如星级宾馆）外观美的需要，在该建筑物布设沉降监测点时应采用隐蔽式。
隐蔽沉降测点
沉降监测各类测点埋设时应注意避开如雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物，并视立尺需要离开墙（柱）面和地面一定距离。
测点埋设完毕后，在其端头的立尺部位涂上防腐剂。
（5）地下水位变化
地下水位观测设备采用水位仪，观测精度为1mm，其工作原理以水为导体，当测头接触到地下水时，预警器发出预警信号，此时读取与测头连接的标尺刻度，此读数为水位与固定测定的垂直距离，再通过固定测点的标高及与地面的相对位置换算成从地面算起的水位埋深及水位标高。
水位管的埋设与安装应遵守下列原则：
成孔：
水位观测孔采用清水钻进，钻头的直径为Φ150mm，沿铅直方向钻进。
在钻进过程中，应及时、准确地记录地层岩性及变层深度、钻进时间及初见水位等相关数据；钻孔达到设计深度后停钻，及时将钻孔清洗干净，检查钻孔的通畅情况，并做好清洗记录。
井管加工：
井管的原材料为内径Φ100、管壁厚度为2.5mm的PVC管。
为保证PVC管的透水性，在PVC管下端0～4m范围内加工蜂窝状Φ10的通孔，孔的环向间距为12mm，轴向间距为12mm，并包土工布滤网，井管的长度比初见水位长6.5m。
井管放置：
成孔后，经校验孔深无误后吊放经加工且检验合格的内径Φ100的PVC井管，确保有滤孔端向下；水位观测孔应高出地面0.5m，在孔口设置固定测点标志，并用保护套保护；
回填砾料：
在地下水位观测孔井管吊入孔后，应立即在井管的外围填粒径不大于5mm的米石；
洗井：
在下管、回填砾料结束后，应及时采用清水进行洗井。
并做好洗井记录。
水位计工作原理
2.3监测频率调整原则
原则上当出现下列情况之一时，应加强监测，提高监测频率：
（1）监测数据异常或变化速率较大；
（2）存在勘察未发现的不良地质条件，并影响工程安全；
（3）地表等周边环境发生较大沉降、不均匀沉降；
（4）工程出现异常；
（5）工程事故后重新组织施工；
（6）暴雨或长时间连续降雨；
（7）邻近工程施工、超载、震动等周边环境条件较大改变；
（8）监测数据累计变化量或变化速率之一达到或超过控制值，变化速率连续3天超过控制值的80%；
（9）周边地表出现突然沉降或较严重的突发裂缝、坍塌；
（10）周边地下管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄漏等；
2.4监测控制标准及预警值
盾构施工过程中，严格按照设计给定的监测控制值制定各预警标准。
各监测项目的控制值见下表：
盾构法隧道地表沉降监测项目控制值
监测项目及岩土类型
工程监测等级
一级
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
地表沉降
30
3
地表隆起
10
3
地下管线沉降及差异沉降控制值
管线类型
沉降
差异沉降（mm）
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
燃气管道
20
2
0.3%
雨污水管
15
2
0.25%
供水管
20
2
0.25%
盾构法隧道管片结构竖向位移、净空收敛监测项目控制值
监测项目及岩土类型
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
管线结构沉降
30
3
管片结构差异沉降
0.04%
—
管片结构净空收敛
0.2%
3
注：
Ls——沿隧道轴向两监测点间距，D——隧道开挖直径
2.5监测预警及应对措施
监测预警分级及预警响应表
预警级别
预警状态描述
黄色（预警）
“双控”指标（变化量、变化速率）均超过监控量测控制值的70％时，或双控指标之一超过监控量测控制值的85％时
橙色（报警）
“双控”指标均超过监控量测控制值的85％时，或双控指标之一超过监控量测控制值时
红色（控制）
“双控”指标均超过监控量测控制值，或实测变化速率出现急剧增长。
现场监测实施过程中，根据量测分析成果严格按照监测等级执行预警制度，当工程结构或周边环境被监测对象出现异常变形。
并且达到预警值时，立即启动预警措施，具体如下：
（1）量测成果的初步分析，并综合分析工程及周边巡视检查成果；
（2）工程险情预警，并加强监测频率和巡视检查力度；
（3）及时报告给建设单位、指挥部、第三方监测单位、监理单位、设计单位、施工单位工程险情的具体信息，以便各单位能够及时根据工程险情采取对策，防止和控制险情。
2.6监测信息反馈及工程对策
（1）实时分析：
每天根据监测数据及时进行分析，发现工程结构、周边环境被监测对象等变形、受力异常应分析原因并提交《工程险情预警报告》；第一时间告知各参建单位相关监测信息，为施工决策和方案优化提供科学依据；
（2）阶段分析：
按阶段（本工程按月计）总结监控量测数据的变化规律，对隧道支护结构状态及周边环境进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。
根据监测数据分析成果及时进行监控量测信息反馈，对工程结构、周边环境被监测对象的安全状态进行合理、科学评价，并提出相应的工程对策与建议，流程如下。
监测信息反馈
2.7监测信息的提交
在监测过程中，实时对监测数据进行整理，以日报、周报及月报（含联系单）的形式送达有关各方，监测报告保证及时性，监测结束后三个月内提交完整的监测总报告及电子文档。
（1）日报的主要内容：
①施工进度和施工概况；
②对数据临近预警值的测点进行分析，提出预警和启动预案的建议性意见；
③施工期间现场盾构掘进地面巡视情况；
④施工监测点保护情况；
⑤监测数据情况；
（2）周报（联系单）的主要内容：
①施工进度；
②总结本周监测结果并综合分析，对数据异常超出预警值的区段提出对应处理建议意见；
③根据监测数据和工程状态，作出相应项目情况及预测分析。
④施工监测点保护情况、路面巡视情况；
（3）月报的主要内容：
①监测项目，测点布置；
②施工进度；
③监测数据的时态变化曲线；
④根据实际情况，作出相应监测项目的预报分析。
（4）监测工作完成后提交的监测总报告主要内容包括：
①工程概况和监测目的；
②监测项目和测点布置；
③采用仪器设备型号、规格和标定资料；
④数据采集的分析和处理；
⑤监测资料的分析处理；
⑥监测值全时程随工程施工工况变化曲线及分析；
⑦监测结果评述。
（5）总结报告
监测工作结束后，3个月内提交监测总报告。
（6）时间：
每周一提交上周周报，次月1日前提交上月月报；
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