测量部分监测方案.docx

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测量部分监测方案

营盘路过江隧道测量监测方案

1.围护顶水平位移监测

1.1监测目的

掌握围护体因相应位置土体的挖除对其顶部水平位移的影响程度，分析围护体的稳定情况。

1.2监测方法

在围护墙体顶部的设计测点处埋入顶部光滑且带有十字凹槽的钢制测钉。

测钉与混凝土体间不应有松动。

利用经纬仪测量围护体顶部各测点与测量基线间距离或角度的变化再进行计算；如果视线受限制，则建立平面控制网，采用全站仪测水平角、水平距进行计算，从而了解围护体因相应位置土体的挖除对其顶部水平位移的影响程度，分析围护体的稳定情况。

仪器选用莱卡TCA2003，测角精度：

0.5″；测距精度：

1+1ppm*D。

常用的水平位移监测方法有:

小角度法、极坐标法、前方交会法、后方交会法、导线测量法。

其中前方交会、导线测量和后方交会法主要用于对工作基点的稳定性检查，小角度法和极坐标法主要用于对各变形监测点的监测。

外业采用laicaTCR1201+（标称精度1″,1mm+1.5ppm）监测，对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成监测报表和变形过程线图、变形速率。

监测报表、变形过程线图、监测报告通过电子报表发布。

（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。

如图：

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：

精度分析：

在采用观测墩时，其误差来源包含测角误差，测距误差。

取视距长度100m，角度二测回，用TCR1201全站仪观测（1″，1+1.5ppm）

测角中误差：

=1″/206265×100×1000=0.48mm

测距中误差：

=

=1.15mm

点位中误差：

ｍ点=（ｍ角2＋ｍｓ２）1/2＝1.25mm

两次观测同一点水平位移变化量中误差：

ｍΔｃｃ′＝ｍ点/

＝0.9mm

在变形监测中，对于基坑的位移关心的是垂直于基坑方向的变化量，基坑监测水平位移坐标系选择时，一般选择基坑长边为x轴，垂直基坑长边为y轴，即矩形基坑变化量关心的仅是y方向或是x方向的变化量，根据公式

ｍΔｃｃ′＝（ｍΔｘ2＋ｍΔｙ２）1/2→ｍΔｘ＝ｍΔｙ＝ｍΔｃｃ′/

＝±0.65mm

由以上公式可知，两次观测基坑某方向水平位移观测变化量的中误差为±0.65mm。

（2）小角度法

小角度法主要用于基坑水平位移变形点的观测。

是利用全站仪或经纬仪（J1型）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。

精度分析：

偏移量中误差：

，

变形监测两期观测变化量中误差：

mΔｐp′=（ｍLp2＋ｍLp′２）1/2＝

×ｍLp

如基坑两观测墩长度为500m，观测墩P离A点距离为50m,测角中误差取1″（用J1型仪器观测二测回），则

，mΔｐp′=

×ｍLp＝±0.34mm

取本项目中观测墩P离A点距离的最大值300m,测角中误差取1″（用J1型仪器观测二测回），则

，mΔｐp′=

×ｍLp＝±2.05mm

采用小角度法观测时，一定要尽量将观测墩位置埋设在两端基点的连线上，使观测角度微小，以减小正弦函数泰勒级数展开的舍入误差。

（3）前方交会法

前方交会观测法尽量选择较远的稳固目标作为定向点，测站点与定向点之间的距离要求一般不小于交会边的长度。

观测点应埋设在适于不同方向观测的位置。

交会角度一般满足30°≤α≤150°，在基坑观测点的观测中不是很适用，因为部分点难以保证交会角度30°≤α≤150°的条件，若不满足该条件，则测角误差对位移量的影响将变得很大。

但在基坑监测中，前方交会用于工作基点墩的稳定性检查是一种比较理想的方法。

如对工作基点墩C进行稳定性检查时，可以在基坑外100～150m埋设2～3个基点，用前方交会法检定C的稳定性。

其计算公式为：

（4）后方交会法

后方交会法也用于工作基点墩的稳定性检查，利用周边稳定的基点做观测目标。

（5）导线测量法

导线测量法主要用于基坑周边建筑物特别密集，对工作基点墩稳定性检查用前方交会法和后方交会法都难以实现的情况，此时在基坑外面布设导线，通过导线测定工作基点的稳定性。

1.3监测点布设

首先布设工作基点墩。

在建立好工作基点墩后，将仪器架设在工作基点墩上，沿基坑边布设观测点墩，观测点位置必须选择在通视处，要避开基坑边的安全栏杆，既要避开安全栏杆，又不能会影响施工，也便于保护。

（1）基点的布设

营盘路隧道主线隧道的明挖敞开段和明挖暗埋段土建施工基坑形状为长条状基坑；ABCD匝道的明挖敞开段和明挖暗埋段土建施工基坑形状大部分为长条状基坑，部分处于最小曲线半径70m的平曲线上的为圆弧条状基坑。

五个竖井中，傅家洲的竖井断面为圆形，东西两岸的为矩形。

图1观测墩布置示意和效果图

在基坑周边稳定的区域内布设6个基点（2组，每组3个），同时在基坑周边较稳定的区域内布设2个工作基点（工作基点建立观测墩，以下称工作基点墩），工作基点墩布置在基坑的拐角处。

工作基点墩的布置按如下要求进行，首先在建墩处钻孔，孔深50mm，在孔内埋设Φ25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸：

长×宽×高=250×250×1200mm，墩顶部埋设强制对中螺栓和仪器整平钢板，螺栓尺寸暂定为10mm，并刻十字丝，在墩的中间增加加强钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用点时将盖板扣上，以保护测点不受破坏。

具体尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定。

基点墩的具体尺寸见基点观测墩标志图1。

（2）监测点的布设

测点布置在地下围护体中，每25米布设1组，具体根据基坑平面布置情况调整，本工程中可布设4～6个。

根据设计和甲方确定的支护结构桩（主要为Φ800@100cm和Φ600@100cm钻孔灌注桩）顶水平位移点的位置和数量，在基坑支护结构的冠梁顶上布设观测点，观测点也采用埋设观测墩的形式,观测点观测墩的布置按如下要求进行，首先在基坑边的支护桩冠顶梁上钻孔，孔深100mm，在孔内埋设Φ25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸：

长×宽×高=150×150×300mm，墩顶部埋设强制对中螺栓和棱镜整平钢板，螺栓尺寸暂定为10mm，具体尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定。

具体尺寸见测点观测墩标志图，现场效果图如下：

图2监测点布置示意和效果图

2.围护墙顶部沉降监测

2.1监测目的

掌握围护体因相应位置土体的挖除对其竖直方向上的影响程度，分析围护体的稳定情况。

2.2监测方法

建立高程控制网，利用精密水准仪观测测点高程变化情况。

仪器选用索佳SDL30型精密电子水准仪，标称精度：

±0.4mm/（km）。

（1）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，首先根据基坑周边建筑物（构筑物）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，根据观测点分布情况和建筑物密集程度决定。

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（路线固定、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，固定观测路线。

（2）水准控制点观测

进行水准控制点的观测，控制点观测时采用闭合水准路线可以只观测一次（相同点将进行两次观测），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

所有观测数据，都按规范规定要求的各项限差进行控制。

监测系统对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成监测报表和变形过程曲线图、计算各点的高程及沉降量、累积沉降量。

2.3监测点布设

（1）工作基点埋设

沉降监测的工作基点埋设时必须成组埋设，至少埋设3个基点，利用这3个基点相互检核其稳定性，基点必须离开基坑100m（即离基坑边2-4倍）以上，有条件的地方基点可采用深埋，也可选用桩基础的建筑物上埋设基点。

（2）监测点的埋设

支撑立柱沉降监测点：

监测点布置数量，立柱总数超过25根的按20%计；总数大于10根，小于25根的，按5根计，小于10根的，按1根计。

在支撑立柱的顶部焊接合适的加工件，便于监测中立尺进行水准测量。

3.基坑周围地表沉降监测

3.1监测目的

掌握因相应位置土体的挖除对坑外土体的影响程度，分析土体及地下管线的稳定情况。

3.2监测方法

建立高程控制网，利用精密水准仪观测测点高程变化情况。

仪器选用索佳SDL30型精密电子水准仪，标称精度：

±0.4mm/（km）。

具体监测方法同上2.2（围护墙顶沉降监测方法）。

3.3监测点布设

每个区段布设3～4个断面。

测点沿基坑周边布置，每个断面内有5个测点，断面内测点与围护体的距离分别0.2H、0.5H、1H、1.5H、2H，其中H为基坑开挖深度。

现场埋设监测点是，若地表为较松软的土地，则应挖至较稳定地表，然后用混凝土浇筑，在混凝土中植入一钢筋，顶面露出以作为监测点的标志，如下图4所示；若地表为坚实的岩层或坚固的混泥土面等，则可直接打入钢筋等标志。

图4地表监测点埋设示意

4.周边建筑物监测

4.1监测目的

通过后视水准控制基准点观测周围建筑物沉降监测测点高程的相对变化情况，从而了解各监测点沉降的数值，合理判断其是否发生会引起倾斜或开裂的不均匀沉降。

4.2监测方法

建立高程控制网，利用精密水准仪观测测点高程变化情况。

仪器选用索佳SDL30型精密电子水准仪，标称精度：

±0.4mm/（km）；莱卡TCA2003，测角精度：

0.5″；测距精度：

1+1ppm*D。

（1）建筑物沉降监测：

方法同上2.2（围护墙顶沉降监测方法）。

（2）建筑物倾斜监测：

方法有两种：

一种是直接测定建筑物的倾斜。

结合本工程的实际情况，所须观测的建筑物比较多，其中较高的建筑物应采用这种方法，在建筑物上布设倾斜监测点，直接测定建筑物的倾斜；另一种是通过测量建筑物基础相对沉陷的方法来确定建筑物的倾斜。

较矮的建筑物可采用此法进行观测。

利用沉降观测点和沉降观测数据进行建筑物倾斜计算。

计算方法为：

基础倾斜

：

—基础倾斜方向端点

的沉降量（mm）；

—基础倾斜方向端点

的沉降量（mm）；

—基础两端点

间的距离（mm）。

基础相对弯曲

：

—基础中点k的沉降量（mm）；

—基础两端点

间的距离（mm）。

注：

弯曲量以向上凸起为正，反之为负。

（3）建筑物裂缝监测：

在监测之前，对所需监测的建筑物进行拍照，然后再采用测缝计、塞尺、卷尺、数码相机等进行观测。

建筑物的裂缝监测点应选择有代表性的裂缝进行布置，在基坑施工期间当发现新裂缝或原有裂缝有增大趋势时，应及时增设监测点。

每一条裂缝的测点至少设2组，裂缝的最宽处及裂缝末端必须设置测点。

4.3监测对象选择及测点布设

从业主提供的资料看，西岸主线中需监测的建筑物为4栋4层砖混结构、一栋7层砖混结构、一栋4层砖混。

东岸主线中需监测的建筑物为28层的领御大厦、30层的湖南如家公寓酒店、8层砖混结构的营盘路2号居民楼、6层砖混的营盘路36号居民楼、湘春路电信营业厅。

A匝道中需监测的建筑物为银洲两栋22层高层住宅、沁园春住宅小区最南边一栋17层高层住宅及隧道洞口处一栋混凝土结构的三层建筑物。

C匝道需监测的建筑物暂为欧陆经典一、二期（31层）、商住楼（19层）、6层砖混结构居民楼（底部2层为餐厅、上部5层为居民楼）。

D匝道需监测的建筑物暂定为省副食品公司所属一栋8层砖混住宅、一栋4层砖混住宅、二栋3层砖混住宅。

对基坑周围2H（H为基坑开挖深度）范围内的多层民宅和大楼进行沉降监测，测点主要设在建筑物四角，距离基坑距离<15m建筑物测点加密。

在建筑物的待测位，将测钉打入或埋入近地面的结构体内。

测钉与建筑物间不允许有部松动。

每个建（构）筑物不少于4个测点，测点布设在建筑物的拐角处，离地面10-20cm，且避开雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物，并应视立尺需要离开墙（柱）面一定距离，其实地效果如上图。

图5沉降监测点布置示意和效果图

建筑物的竖向位移监测点布置遵循下列要求：

建筑物四角、沿外墙每10~15m处或每隔2~3根柱基上，且每边不少于3个监测点；

不同地基或基础的分界处；

建筑物不同结构的分界处；

变形缝、抗震缝或严重开裂处的两侧；

新、旧建筑物或高、低建筑物交接处的两侧；

烟囱、水塔和大型储仓罐等高耸构筑物基础轴线的对称部位，每一构筑物不得少于4点。

建筑物倾斜监测点遵循下列要求：

监测点宜布置在建筑物角点、变形缝或抗震缝两侧的承重柱或墙上；

监测点应沿主体顶部、底部对应布设，上、下监测点应布置在同一竖直线上；

当采用铅锤观测法、激光铅直仪观测法时，应保证上、下测点之间具有一定的通视条件。

5.周边地下管线观测

5.1监测目的

通过后视水准控制基准点观测周围地下管线沉降沉降测点高程的相对变化情况，从而了解各监测点沉降的数值和其是否发生会引起管线处于不利状态的不均匀沉降。

5.2监测方法

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，具体方法同地表下沉。

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。

采用水准仪进行监测。

仪器选用索佳SDL30型精密电子水准仪，标称精度：

±0.4mm/（km）。

5.3监测点布设

湘江东西两岸明挖隧道和竖井周边或暗挖隧道上方可能有污水管线、雨水管线、上水管线、电力管沟等地下管线。

如果管线部位的土层发生过量的不均匀沉降，容易使管线破裂，管线的接头部位最容易发生破坏。

根据设计和规范要求，需对基坑周围相应于“两倍基坑开挖深度”范围内的地下管线进行监测和保护。

具体监测安排宜待搬迁后对尚处于开挖影响区内的管线制定，监测工作将以管线的沉降监测为主，其中有特殊情况的地方视实际变化情况安排。

调查管线的平面（平面位置、埋深）、材质及规格、管线的接头形式，必要时可进行现场拍摄，并调查不同管线的最大容许位移值。

监测点的埋设可采用以下两种形式：

采用抱箍式测点埋设形式，将管线周围的土刨开，用钢筋紧贴管线周围做一抱箍，抱箍上焊接一根测杆，注意测杆不要高出地面，在测杆附近做一个刚度比较大的保护箱。

抱箍尽量靠近管接头，因管接头一般是管线较薄弱的部位。

无管接头的地方，沿管线延伸方向每20m布置一个测点。

对于埋设时间较长，管线与地面以结合稳定的水、气管线可以直接测定管线正上方地表沉降来代替管线本身的沉降；但对于一些新移的管线沉降监测的埋设应采用抱箍式方法。

对于埋深较浅的管线可考虑采用套管式。

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，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。

6.暗挖隧道地表下沉监测

6.1监测目的

地表下沉是在隧道洞口段、围岩埋深较浅的地段，为掌握隧道施工对地表的影响程度和范围而开展的位移量测。

目的是通过量测，判断隧道开挖对洞口边仰坡、浅埋地表是否产生显著影响，分析该影响的范围、程度及其与隧道施工的时空关系，进而判断隧道施工的安全性和隧道施工对地面边仰坡的稳定性、地表建筑物的影响。

6.2监测方法

地表下沉采用精密水准仪进行测量，仪器选用索佳SDL30型精密电子水准仪，标称精度：

±0.4mm/（km）。

量测频率：

地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

量测断面间距按表3执行。

表3地表下沉量测断面的间距

埋置深度H

地表下沉量测断面的间距（m）

H>2B

20-50

B

10-20

H

5-10

注：

1.无地表建筑物时取表内上限值；

2.B表示隧道开挖宽度。

观测频率按表4要求执行。

表4地表下沉测量频率

变形速度（mm/d）

量测断面距开挖工作面的距离

量测频率

>10

（0-1）B

1～2次/d

10-5

（1-2）B

1次/d

5-1

（2-5）B

1次/2d

<1

>5B

1次/1周

注：

B表示隧道开挖宽度。

成果分析与信息反馈

1）每次观测后现场计算位移发展增量，出现异常情况，重新测量排除操作失误后立即报告相关部门；

2）每次测回数据交数据处理员输入计算机，进行位移增量、位移发展速率的计算，绘制位移—时间曲线和位移发展速率—时间曲线，并应用函数拟合和灰色预测等方法进行位移发展短、长期预测；

3）绘制地表下沉横向分布曲线，分析隧道开挖对地表的影响范围和程度；

4）绘制地表下沉纵向分布曲线，分析隧道开挖在隧道轴线方向的影响范围及程度；

5）根据隧道开挖对地表的影响范围和程度，提出能够保证隧道施工安全的合理工艺参数、地表下沉控制措施等建议，上报有关部门。

6.3监测点布设

测点布置如图6、图7所示：

以陆域隧道开挖轮廓的两拱角为基点，以45度角向地表延伸，该区域内为隧道施工影响区域，也是地表下沉观测的范围。

在每个横断面上，单洞隧道布置7个或9个测点；连拱隧道布置9个或11个测点，测点中间密，两侧稀。

但隧道围岩条件特别差或者隧道上部有重要建筑物时，可根据情况进行测点加密。

在监测范围以外3～4倍洞径处设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。

图6地表下沉测点横断面布置示意图

图7地表下沉量测范围示意图

7.湘江河堤变形监测

7.1监测目的

掌握湘江两岸河堤变形情况，分析施工对湘江堤坝的影响程度，为隧道安全施工和河堤安全评价提供必要信息。

7.2监测方法

采用水准仪和全站仪进行河堤变形监测。

使用仪器索佳SDL30型精密电子水准仪，标称精度：

±0.4mm/（km），测量河堤的沉降变形情况；使用仪器莱卡TCA2003，测角精度：

0.5″；测距精度：

1+1ppm*D，测量河堤平面位移的变形情况。

从而全面掌握堤坝的变形。

量测频率：

水位测量通过在河边布设2处水位观测点进行监测，如图10所示，正常情况下每10天应测量一次，洪水期间每天进行测量，必要时加密监测。

成果分析与信息反馈

绘制水位变化曲线，绘制河堤变形曲线，分析和预测隧道施工可能造成的河堤变形，评价河堤的安全性。

7.3监测点布设

隧道暗挖穿越湘江大堤时，需注意施工对湘江堤坝的影响程度，保证堤坝安全。

因此必须对大堤的变形重点进行监测。

以主线与堤坝的交点为中点，以匝道基坑长度为界限，每隔50m左右布设一个监测断面，在主线和匝道穿越河堤下面的地方布点应密些，其他地段布可稀一些布点，用全站仪和水准仪对堤坝的水平和垂直位移进行监测，测点布置示意如图8。

严格控制湘江大堤变形。

每次观测后现场计算堤坝水平和垂直位移增量，出现异常情况，重新测量排除操作失误后立即报告相关部门。

绘制大堤位移—时间曲线和变形速率—时间曲线，评价湘江大堤的稳定性。

图8湘江大堤变形监测平面示意图

河堤变形监测通过在堤岸沿河流方向布设3条测线，如图9所示，按照地表下沉监测频率执行，在隧道穿越河堤段时开展监测。

图9湘江水位计河堤变形监测点布设示意图

8．傅家洲连洲大桥监测

8.1监测目的

掌握连洲大桥的沉降和平面位移变形情况，分析施工对大桥的影响程度，为隧道安全施工和连洲大桥安全评价提供必要信息。

8.2监测方法

采用水准仪和全站仪进行河堤变形监测。

使用仪器索佳SDL30型精密电子水准仪，标称精度：

±0.4mm/（km），测量连洲大桥的沉降变形情况；使用仪器莱卡TCA2003，测角精度：

0.5″；测距精度：

1+1ppm*D，测量连洲大桥平面位移的变形情况。

从而全面掌握大桥的变形。

分析变形观测数据，绘制大桥变形曲线，分析和预测隧道施工可能造成的大桥变形，评价其安全性。

8.3监测点布设

（1）工作基点埋设

沉降监测的工作基点埋设时必须成组埋设，至少埋设2个基点，利用这2个基点相互检核其稳定性，基点必须离开基坑100m（即离基坑边2-4倍）以上，有条件的地方基点可采用深埋，也可选用桩基础的建筑物上埋设基点。

（2）监测点的埋设

监测点可沿桥面纵向布设，每个桥墩顶对应的桥面上应布设一个监测点。

现场埋设监测点时，若地表为较松软的土地，则应挖至较稳定地表，然后用混凝土浇筑，在混凝土中植入一钢筋，顶面露出以作为监测点的标志，如上图4所示（基坑周围地表沉降监测）；若地表为坚实的岩层或坚固的混泥土面等，如桥面监测点的埋设，则可直接打入专门加工好的钢筋、膨胀螺丝等标志。