施工监测方案隧道地铁.docx
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施工监测方案隧道地铁
施工监测方案（隧道地铁）
中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案§1编制依据
1、长沙市轨道交通2号线一期工程7标工程投标文件
2、《工程测量规范》（GB50026-93）
2、《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》中国铁道出版社，2007
3、《建筑变形测量规范》（JGJ/T8－97）
4、《土木工程监测技术》夏才初等编著，中国建筑工业出版社，2001.7
§§22工工程程概概况况
狮子洋隧道位于广深港铁路客运专线东涌站至虎门站区间，为全线控制工程性
工程。
隧道采用双孔单线结构，设计速度为200km/h及以上，最小曲线半径7000m，最大坡度20‰。
广深港客运专线狮子洋隧道地理平面位置图
狮子洋隧道被定义为世界上目标难度值最大的水下隧道、国内最长标准最高的
水下隧道、国内盾构一次性单机推进最长的水下隧道、中国铁路第一条水下大直径泥水平衡盾构圆形隧道，工程规模大、设计标准高、涉及工法多，经济和技术意义重大。
隧道全长10.8Km，分为SDⅡ、SDⅢ两个标段，其中SDⅢ由中铁隧道集团施工。
我集团公司承建的SDⅡ标段工程范围为：
左线DIK33＋000～DIK38＋550，长5550m，右线DIK33+000～DIK38＋250，长5250m。
其中敞开段130m，明挖暗埋段507m，盾构工作井23m，联络通道10处。
本标段采用2台直径为11.6m复合式泥水加压平衡盾构机分左右线向出口推进，与隧1
中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案道局2台盾构机在江中对接。
§3§3监监测测的的意意义义和和目目的的
本区间所采用的施工方法为泥水平衡式盾构，这种施工方法对地层可能会产生扰动，有可能引起地表、附近重要或高大建筑物变形或沉陷，危及附近建筑物的安全。
因此，在施工过程中，必须制定详细的监测方案，并根据监测成果，及时反馈信息，指导施工，以确保建（构）筑物及作业人员的安全。
盾构法应该了解和掌握盾构施工过程中地表隆陷情况及其规律性，了解盾构掘进过程中因地表隆陷而引起的房屋及其它构筑物下沉及倾斜情况，了解施工过程中地层不同深度的垂直变位与水平变位情况，了解施工过程中水位变化情况，管片衬砌的变形情况等。
在盾构法隧道施工中，会引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移，即使采用先进的土压平衡和泥水平衡式盾构，并辅以盾尾注浆技术，也难以完全防止地面沉降和位移。
并且由于盾构隧道穿越地层的地质条件千变万化，岩土介质的物理力学性质也异常复杂，而工程地质勘察总是局部的和有限的，因而对地质条件和岩土介质的物理力学性质的认识总存在诸多不确定性和不完善性。
因此通过施工阶段的监测，掌握由盾构施工引起的周围地层的移动规律，及时采取必要的技术措施改进施工工艺，对于控制周围地层位移量，确保邻近建筑物的安全是非常必要的。
施工监测的目的是：
（1）.认识各种因素对地表和土体变形等的影响，以便有针对性地改进施工工艺和修改施工参数，减少地表和土体的变形；
（2）.预测下一步的地表和土体变形，根据变形发展趋势和周围建筑物情况，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济合理的保护措施提供依据；
（3）.检查施工引起的地面沉降和隧道沉降是否控制在允许的范围内；
（4）.控制地面沉降和水平位移及其对周围建筑物的影响，以减少工程保护费用；
（5）.建立预警机制，保证工程安全，避免结构和环境安全事故造成工程总造价增加；
（6）.为研究岩土性质、地下水条件、施工方法与地表沉降和土体变形的关系积累数据，为改进设计提供依据；
（7）.为研究地表沉降和土体变形的分析计算方法等积累资料；
（8）.发生工程环境责任事故时，为仲裁提供具有法律意义的数据。
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案
§4施工监测的项目和方法
盾构隧道监测的对象主要为土体介质、隧道结构和周围环境，监测的部位包括地表、土体内、盾构隧道结构、以及周围道路、建筑物等，监测类型主要是地表和土体深层的沉降和水平位移、地层水土压力和水位变化、建筑物及其基础等的沉降和水平位移、盾构隧道结构内力、外力和变形等。
4.1监测项目的确定
盾构法隧道施工监测项目的选择主要考虑如下因素：
1.工程地质和水文地质情况；
2.隧道埋深、直径、结构型式和盾构施工工艺；
3.双线隧道的间距或施工隧道与旁边大型及重要公用管道的间距；
4.隧道施工影响范围内现有房屋建筑及各种构筑物的结构特点、形状尺寸及其与隧道轴线的相对位置；
5.设计提供的变形及其其他控制值及其安全储备系数。
各种盾构隧道基本监测项目确定的原则参见表2。
表2盾构隧道基本监测项目的确定
续表2盾构隧道基本监测项目的确定
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案
注：
?
必须监测的项目；?
建筑物在盾构施工影响范围以内，基础已作加固，需监测；?
建筑物在盾构施工影响范围以内，但基础未作加固，需监测。
上表中建筑物的变形系指地面和地下的一切建筑物和构筑物的沉降、水平位移和裂缝。
根据本工程的具体情况、人员安排及经费投入等因素综合考虑，本工程的盾构隧道施工监测内容主要为地面沉降监测、隧道沉降监测、建筑物沉降（裂缝）监测和过江段地形变化监测。
在盾构推进起始段100米范围内进行以土体变形和隧道结构为主的监测，土体变形监测包括土体深层垂直和水平位移、地下水位监测，隧道结构监测主要为隧道收敛位移。
4.2监测点的布设和监测方法
4.2.1地面沉降监测点的布设和监测方法
在位于隧道推进方向上，在30m范围内沿隧道中心线每3m布置1个沉降监测点,同时距井壁6m及15m处各布置1条沉降监测断面,此断面在轴线左右各布4点,间距分别为距离隧道中轴线2m、5m、8m、12m；在进洞段20m～100m范围内沿隧道中心线每4m布置1个沉降监测点；在100m以后范围内沿隧道中心线每5m布置1个沉降监测点,距井壁30m、50m、75m处各布置1条沉降监测断面，断面点间距同上；以后每50m布置1个断面。
轴线点编号，左线以AZ001为轴线起点编号，右线为AY001作为起点编号；断面测点编号，根据断面测点所处轴线的方向，由N（北）向S（南）编号。
地面沉降测点如遇到江河或水塘，则采用水深测量方法；如周围无建筑物或场地比较空旷，则横剖面间隔可加大至50m。
地面沉降测点的埋设采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好井圈和井盖。
在坚硬的道面上埋设地表桩，应凿出道面和路基，将地表桩埋入原状土，或钻孔打入1m以上的螺纹钢筋做地表观测桩，并同时打入保护钢管套。
为布设轴线点，沿隧道轴线附近布设一条闭合平面控制导线，将轴线点放样到地面上。
由于移交的水准点比较分散，所以在沿途较稳定地区埋设5～10个水准控制点。
测量仪器采用SDZ2水准仪＋铟钢尺。
观测方法采用精密水准测量方法。
基点和附近水准点联测取得初始高程。
观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时，应重读
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案后视点读数，以作核对。
首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。
在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，水准线路闭合差应小于N±0.3（mm）（N为测站数），然后按照测站进行平差，求得各点高程。
施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。
则高差△H＝Hn－H0即为隆陷值。
4.2.2隧道沉降监测点的布设和监测方法
隧道沉降由衬砌环的沉降反映出来，衬砌环的沉降监测是通过在各衬砌环上设置沉降点，自衬砌脱出盾尾后测其沉降，隧道的沉降情况反映盾尾注浆的效果和隧道地基处理效果。
隧道的沉降相当于增加地基损失，也必然加大地面沉降。
为了监测盾构在推进过程中隧道的沉降变化情况，在隧道管片底部设立一定数量的隧道沉降观测标志，以管片拼装螺母为监测基点。
进洞段、泵房和曲线段每3环设1个点，直线段每6环设1点。
若有较大的隧道沉降可增加测点。
衬砌环（管片）的沉降采用水准测量方法在管片脱出盾构机后测量，每次测量需回测后三环管片。
每环管片均需测量。
监测点布设在管片底部。
每天换班时均需进行管片测量工作。
测量仪器采用SDZ2精密水准仪＋铟钢尺。
观测方法采用精密水准测量方法。
4.2.3周围建筑物沉降及裂缝观测
本标段由于地处东风农场，周边多为果树。
隧道沿线50米范围内的基本上没有建筑物。
根据工程现场周边环境，对轴线两侧50米范围内建筑物作不均匀沉降监测，观测点布置于建筑物四墙角上，用膨胀螺丝打入墙体内。
对周围建筑物的裂缝状况，在盾构推进前作详细调查摸底，掘进施工过程中定期巡视检查。
对已经存在的裂缝，施工前必须会同有关各方现场检查，并作文字、拍照、录像记录。
沉降观测采用II等几何水准测量，每次观测要与两个相对稳定的水准点进行闭合，组成水准网进行平差计算。
建筑物裂缝观测采用下图所示的方法进行观测：
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案
4.2.4土体变形监测点的布设和监测方法
在盾构推进起始段100米范围内，布设土体垂直和水平位移监测点是为了确定盾构正面推力、压浆时间、压浆压力和数量、推进速度、送排泥速度等施工参数。
土体深层垂直位移测孔一般布置在隧道中心线上，监测结果比地表沉降更为敏感，因而能更有效地诊查施工状态和工艺参数，尤其是盾构正前方一点的沉降。
土体深层水平位移测孔布设在盾构前方两侧，用测斜仪量测，监测结果可以分析盾构推进中对土体扰动引起的水平位移以及研究减少扰动的对策。
地下水位孔布设在隧道两侧影响范围内，水文地质条件在施工过程中可能有变化的区域，如在砂层或淤泥质砂土中掘进的区域。
采用水位计进行量测。
具体布置详见盾构推进起始段监测点布置图和如下图“盾构隧道始发段监测断面图”。
4.2.5隧道收敛测点的布设和监测方法
在盾构推进起始段100米范围内，分别按10米为一区段选择一个断面埋设收敛
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案计挂点，用来量测隧道结构内部收敛位移。
详见隧道结构内部收敛监测点布置图。
采用收敛计进行量测。
盾构隧道施工过程中,将先后两次穿越小虎沥,沙仔沥，狮子洋。
对两岸的防洪堤坝构成影响.为此沿轴线纵向堤坝处布3个横断面,需加密布设沉降监测点;横向断面布点为推进轴线中心处布1点,左右各布6点,其点间距为2～3m。
在上述需重点加密监测的区域内布设沉降监测时,视不同环境地质情况宜采用不同的布设方法。
【测点布设要求】测点标志采用墙面标志，布设时，采用冲击钻成孔，然后用水泥将道钉封牢。
或采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好井圈和井盖。
在坚硬的道面上埋设地表桩，应凿出道面和路基，将地表桩埋入原状土，或钻孔打入1m以上的螺纹钢筋做地表观测桩，并同时打入保护钢管套。
§5联络通道施工监测
联络通道的施工是在盾构隧道内进行的，施工时需按照新奥法原理为指导，加强现场监控量测。
根据本工程的实际情况，联络通道施工监测项目主要选择必测项目：
①地表沉降；②拱顶下沉；③净空位移（收敛量测）。
位于江底下的联络通道地表沉降观测详见下一节所述。
地表沉降测点的布设和盾构施工的地面沉降点一起布设，测点间隔2～5m。
详见下图“地表沉降点布置示意图”。
拱顶下沉测点和收敛量测点的布置详见下图“联络通道监测点布置图”所示。
拱顶下沉采用水准测量方法量测，收敛量测采用收敛计量7
中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案测，收敛测线布设两条。
§6我们拟采用高精度实时定位，监测船走航式工作，实时连续记录水深及位置，同步潮位改正，最终换算成测点标高，作为基本参数。
再经综合分析相关数据综合处理后取得同步监测成果数据，由计算机绘制成直观的当次轴线地形剖面线及上次（或背景）轴线地形剖面组成的对比剖面曲线图，用于指导施工。
江底地形变化监测需要的仪器设备主要有导航定位器、测深仪、潮位观测尺、监测船舶、内业资料处理设备等。
平面定位精度应小于0.2m，测深精度应为厘米级，一般优于6厘米。
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案
我们采取如下的施工技术解决方案：
1）GPS差分基准岸台及验潮站布设开测之前，根据已知控制点，联测引点至卫星通视良好处，用于布设GPS差分基准台，从当地的高程水准点引测至江岸边，选一处背风且受江水潮浪影响小易于观测水面高度的点作为验潮站；基准岸台与验潮站最好设置在相邻的地方，以便于施测和管理。
2）背景调查在隧道盾构将掘进江底前10天，对江底地形先作精密测量，以形成背景资料，便于监测过程中作为基础地形进行对比；左右线背景资料分开施测，确保背景资料的真实可靠。
背景测线布置：
沿隧道轴线走向施测，施测当天最好避开大风大浪天气；施测区域为隧道轴线左右各2米的水域范围，测量时，监测船沿隧道轴线位置在施测区域内对江往返航行。
为了相互检查测量数据的真实性，在垂直于隧道轴线方向，每隔50米布置一条联络测线，联络测线长度为此测线与轴线的交点为中心左右各15米共计30
3）监测调查正式监测时，必须与盾构推进同步进行，监测范围为沿隧道轴线走向，在盾构切口前40米至切口后30米，共70米长的轴线上方左右各2米的水域，测深点间距为0.5米。
如遇联络通道情况，应在联络通道位置布设垂直于隧道轴线的联络测线，其他情况按50米布置一条联络测线。
每次监测提供沿轴线方向切口前20m至切口后30m，共50m长测量资料，并经与背景曲线或前次监测曲线对比后，提供一组沿隧道轴线方向长50m的对比曲线，供施工单位使用。
切口前20～-40m范围段资料作为背景资料保存，作为下次监测时的对比资料。
正式监测时，监测船沿隧道轴线位置在当天监测区域内往返航行，在隧道中轴线两9
中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案侧各2m范围内线间距大于0．5m时，应在空白处加测。
每次外业测量结束前对定位测线密度进行检查，合格后方可停工，并提供内业处理，同时应结合内外业施工情况经常与盾构掘进技术人员及时沟通，使每次监测资料能确保盾构顺利掘进施工的需要。
§6监测频率和控制标准
根据设计文件和有关规范规程的要求，通常情况下，按表3的控制标准进行监测。
当监测结果超过警戒水平时应加密观测，当有危险事故征兆时要连续观测，并及时通知有关单位立即采取应急措施。
表3监测管理表
0nUn的取值，也就是监测控制标准。
按照有关规范要求，地表沉降报警值为+10/-30mm。
其他项目的报警值按设计值的70％。
一般情况下，每天监测2次。
如遇特殊情况，适当增加每天监测的次数。
距推进面20m范围内1次/d；距推进面20m～50m范围时，1次/2d；距推进面大于50m范围，1次/周；隧道贯通后1个月1次，直至终验。
为了正确观测隧道纵向变形，减小施工对隧道的影响，同时正确地判断隧道是否稳定，必要时可采用连通管进行纵向变形监测。
正常情况下为每天2次，若有异常或突变则增加次数。
①离洞口100m范围内，在盾构推进过程中，需加强监测，提高监测频率，及时提供监测数据，优化施工参数。
②每个点从盾构切口到达前30m开始监测，盾尾脱离该点后7d或沉降量小于0.2mm/d，则停止监测。
③测点停止监测后，每3个月复测1次。
④在整个工程结束后进行全线复测。
对于矿山法暗挖联络通道，开挖面距量测断面前后<2B，1~2次/天；开挖面距量10
中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案测断面前后<5B，1次/2天；开挖面距量测断面前后>5B，1次/周。
§7监测工作组织与监测程序
项目部成立专门的监测小组，由项目总工程师负责，包括由监测（岩土）、测量工程师各1人、数据记录员2人，共6人，具体人员及监测仪器详见后附表。
监测小组组织机构图
监测小组与驻地监理、设计、业主及相关各方建立良性的互动关系，积极进行资料的交流和信息的反馈，优化设计，调整方案，保证工程顺利进行。
在盾构始发前期间主要是布置测点、埋设仪器，并且在盾构推进前测取初始值。
§8监测数据处理
监测数据处理程序基本为：
测点布设、初始值的测定→施工时数据采集→数据处理、分析→预测发展趋势、提出处理措施。
并需要在不同阶段作出对围岩、开挖面和周边建筑物的安全评估，对盾构推进参数的调整提出建议，最后提交整体监测报告。
监测报表每天下午上报一次，加密阶段提高上报次数。
1、测点布设、初始值的确定
确定测点布设的位置，绘制平面布置图和剖面图。
测定初始值，作为测量的基准，有的仪器由于受温度的影响较大，标定值在施工现场与厂家有所不同，会出现零漂，需要在使用前测定。
准备有关数据记录表。
2、施工时数据采集
定期对要进行监测的项目进行测量，收集原始数据，这是工作量最大的一部分，原始数据直接影响到对基坑的安全稳定评估，要求准确有效。
记录要清晰，测量完后要立即进行整理。
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案
3、数据处理、分析
（1）地表沉降的数据分析处理
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时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断围岩稳定状态和施工措施的有效性。
?
当位移——时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。
预测最大沉降量。
?
作横断面和纵断面沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、最小曲率半径、土体体积损失等。
（2）周围建筑物沉降与倾斜的数据分析处理
?
绘制时间——位移曲线散点图
?
当位移——时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。
预测最大沉降量。
根据所测建筑物倾斜与下沉值，判断建筑物倾斜是否超过安全控制标准。
及采用的工程措施的可靠性。
（3）利用已经得到的量测信息进行反分析计算，提供围岩和周围建筑物的状态，预测未来动态。
4、提出处理措施
根据分析结果，对盾构掘进参数提出建议，控制施工进度。
§9施工监测质量保证措施
1、为保证监测数据的真实性和可靠性，必须遵守下列各项质量保证措施：
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，并提供有关切实可靠的数据记录；监测数据当天应上报有关各方，最迟不得超过第二天上午。
②妥善保护好基准点和工作点；
③量测设备、元器件等在使用前必须经检测合格后方可使用；
④量测仪器的管理采用专人使用、专人保养、定期检验的制度；
⑤各项监测应严格遵守相应的规范和细则；
⑥量测数据现场检查，室内复核计算后方可上报；
⑦根据分析的结果，及时调整监测方案的实施频度；
⑧量测数据的存储，计算管理由专人采用计算机系统进行；
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案
⑨定期开展相应的QC小组活动，交流信息和经验。
2、各监测项目在盾构推进前应测得稳定的初始值，且不少于两次。
3、量测数据必须完整、可靠，对施工工况应有详细描述，使之真正能起到施工监控
的作用。
4、组织协调好施工和观测设备、观测点埋设的相互干扰，将观测设备、观测点的埋设计划列入工程施工进度控制计划中。
§10监测反馈程序
施工监测过程中，在可行、可靠的原则下收集、整理各种资料，各监测项目的监测值不能超过管理基准值，其值具体由设计确定。
除此之外，必须会同有关结构工程人员按照监测信息反馈程序（如下图所示），对各项监测资料进行科学计算，分析和对比：
①预测隧道、围岩及结构的稳定性和安全性，提出工序施工的调整意见及应采取的安全措施，保证整个工程安全、可靠推进。
图5-3信息化施工程序图②优化设计，使结构设计达到优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。
§11人员及仪器设备计划表
§12附施工沿线监测布点图
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表
测量作业人员上岗、资质登记表
中铁十二局集团有限公司（承包商）
华南监理联合体广深港监理分站（驻地监理）表C1-1
注：
统计到测量技师、测量员一级
表
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主要测量仪器使用储备统计表
中铁十二局集团有限公司（承包商）
华南监理联合体广深港监理分站（驻地监理）表C1-2
登记：
电子速测仪，全站仪，电子经纬仪，测距仪，光学经纬仪（2"），精密水准仪，垂直投点仪，陀螺经纬仪，…..等
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中铁十二局集团广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标盾构施工监测方案
§1编制依据.............................................1§§22工工程程概概况况.............................................1§§33监监测测的的意意义义和和目目的的.....................................2
§4施工监测的项目和方法.................................3
4.1监测项目的确定....................................3
4.2监测点的布设和监测方法............................4
4.2.1地面沉降监测点的布设和监测方法.................4
4.2.2隧道沉降监测点的布设和监测方法.................5
4.2.3周围建筑物沉降及裂缝观测.......................5
4.2.4土体变形监测点的布设和监测方法.................6
4.2.5隧道收敛测点的布设和监测方法...................6
4.2.6防洪堤坝测点的设置.............................7
§5联络通道施工监测.....................................7
§6过江段江底地形变化监测...............................8
§6监测频率和控制标准..................................10
§7监测工作组织与监测程序..............................11
§8监测数据处理........................................11
§9施工监测质量保证措施................................12
§10监测反馈程序.......................................13
§11人员及仪器设备计划表...............................13
§12附施工沿线监测布点图...............................13
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