1、盾构施工监控量测方案哈尔滨地铁一号线九标盾构区间隧道监控量测方案一、工程概况本标段设计为两段区间。第一段区间从南直路站向东沿桦树街直行至哈尔滨东站站，设计区间里程SK16+618.485SK17+133.428总长约514.943m。区间沿线主要为多层建筑物，地下管线较多，路面交通繁忙，区间隧道纵坡为“V”型坡，最大坡度9.3，平面为直线。第二段区间从交通学院站出站后向东以R=350m的曲线斜穿太平公园，横穿宏伟路，再以R=450m的反向曲线转向南直路站。设计区间里程为SK15+746.436SK16+438.485,总长约692.049m。隧道地质多为沙层和粉沙层，土质松散土体自稳能力差，盾
2、构隧道掘进过程中对土体的扰动较易反映到地表土体及周边建（构）筑物上。二、编制依据 1地下铁道、轨道交通工程测量规范（GB 503082008） 2.工程测量规范 （GB50026-93） 3.建筑变形测量规程三、盾构隧道监测 根据区间隧道穿越建（构）筑物及地面情况，结合盾构施工特点考虑施工过程会对地层产生扰动，有可能引起地表、管线、高架桥等的沉降。故根据区间隧道穿越建（构）筑物及地面情况，结合盾构施工特性确定以下监测方案：1、在盾构试掘进100m范围内,每10m设一断面，其中每一断面设9个监测点，并且在线路中心线上方（含左右线）纵向每5m埋设一个监测点；在试掘进50m 附近处埋设分层土体沉降监
3、测点和土体位移监测点（埋设倾斜管）。2、其余地段根据具体情况酌情埋点，一般间距30设1个监测断面，同时在线路中心线正上方一般间距5m埋设一个监测点，在各监测断面中根据实际情况，分埋设主副两种监测断面形式，即当线路中线周边属于敏感地段，诸如交通密集型道路，或高建（构）筑物分布较为密集的区域，则应严格按照规范规定埋设监测断面，此种情况下称为主断面；反之，若线路（含左右线）上方均为空旷地段，或者仅单线上方属敏感地段，可根据实际情况酌情布设监测断面和监测点，一般较主断面情形下的断面监测点数少若干，同时断面间距略长于主监测断面间距。3、对距线路边线10m范围内的较高或重点建（构）筑物的沉降、水平位移、倾
4、斜、裂缝进行严密监测，一般是在此类建筑物桩基处埋设监测点位，同时根据实际情况酌情在建筑物房体中上位置处设置监测标志，以便对房体倾斜等各类变化严密监测。在隧道沿线此类典型建（构）筑有：SK16+775南直路立交桥桩基、SK15+910工程大学游泳馆、SK15+970太平文化宫、SK16+250市政排水管修工程处、SK16+300太平房产住宅楼5号楼。4、隧道内的管片监测，在衬砌成形的管片合适位置处标出监测标志，利用全站仪和水准仪同时对管片的三维坐标进行定时监测，防止管片的上浮和沉降，同时对管片进行净空收敛监测。5、始发井桩顶和主体结构侧墙的水平位移监测，在始发井四周埋设监测点位，利用全站仪和水准
5、仪同时对其三维坐标进行定时监测，由于现在处于盾构机掘进状态，始发井已逐步处于稳定的运营状态，故可适当的降低监测频率。盾构隧道施工监测项目和仪器见下表： 表1 施工监测项目和仪器表序号监测项目监测元件和仪器1地表沉降、隆起水准仪配测微器、铟钢尺2建(构)筑物沉降、隆起、水平位移、倾斜和裂缝水准仪配测微器、铟钢尺、全站仪和反射片3管线沉降水准仪配测微器、铟钢尺6盾构始发井桩顶和侧墙的水平位移全站仪、反射片四、监测方法（一）、地表沉降、隆起监测(1) 测点布置盾构推进过程中会对临近土体产生扰动，进而在盾构推进面附近产生接近椭球形的地面凹槽，在沿隧道中线的横断面来看，会形成所谓的沉陷槽；为此进行地面沉
6、降和隆起监测具有重要意义。为此，沿隧道中线一定间距布置一个地面变形监测断面，在横断面上根据实际情况布置测点，监测范围约为40m，即布置9个点，其中在隧道中线上各布置一个点，根据本工程情况，沿线路中线监测断面的间距取为1030m。每个点位埋设一根大约0.7m长的光圆钢筋，顶部略微底于地面。埋设时在地面钻挖一个直径10cm左右，深70cm的柱状孔，在孔中灌入水泥砂浆插入钢筋。砂浆只能与周围土体固结在一起，但不能与地面混凝土硬化层粘结。钢筋头低于混凝土地表面5mm，并在旁边用红色油漆标注点号（如图所示）。图1 地面沉降观测点埋设结构图(2) 监测仪器沉降监测采用索佳B1C精密水准仪配测微器及相应的铟
7、钢水准标尺，读数精度为0.01mm(3)监测方法观测时各项限差宜严格控制，每测点读数较差不宜超过0.5mm，监测完成时要闭合至控制水准点以作核对。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；频率：掘进面前后小于20m时测12次/天；掘进面前后小于50m时测1次/2天；掘进面大于50m时测1次/周，直至稳定停止监测（三）、周围建筑物沉降、倾斜监测主要根据地面建(构)筑物与隧道的相对位置、地面建(构)筑物结构形式及基础类型、地层条件、施工方法等，对沿线建(构)筑物在施工过程中可能产生的变形情况做出的预测。在建(构)筑物周围设置测点,观测盾构穿越前后建(构)筑
8、物发生的不均匀水平位移和倾斜以及由于变形而产生的裂缝，据以判定建(构)筑物的安全性，建(构)筑物变形监测在盾构机开挖面附近每天进行及每周进行后期观测直到沉降稳定，当建(构)筑物的某一部位或构件变形过大时，迅速采取有效的维修加固措施，确保建(构)筑物结构安全和正常使用。(1) 测点布置区间盾构施工会引起周围建筑物产生沉降，较大的沉降或不均匀沉降都会危及周围建筑物的安全，为全面了解施工引起的对周围建筑物的影响情况，并能根据监测信息实时的调整施工参数，以确保周围建(构)筑物的安全，在施工期间内对建筑物的沉降、倾斜等进行观测，测点结构图参见下图，周围建筑物监测点宜根据现场踏勘确定。如下图所示， 图7
9、建筑物沉降测点结构图(2) 测量仪器沉降监测采用索佳B1C精密水准仪及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为0.01mm；平面位移监测采用徕卡TC1800全站仪，测角精度为1级，距离为2mm。(3) 监测方法沉降监测按国家二等水准要求施测，每次测量时直接用基本水准点(控制点)作单点引测。房屋的倾斜监测倾斜观测采用垂线投影法，每次观测时将仪器置于倾斜观测基本点上，照准建筑物顶部标志，在垂直方向上向建筑物底部对应的标志处打出垂直线，直接在底部的钢尺上读取倾斜值，读至1.0mm。为了避免仪器误差，每次观测时分别用经纬仪的盘左和盘右两个位置做向下投点，分别读取倾斜值，取算术平均值频率：掘进面前后小于20m时
10、测12次/天；掘进面前后小于50m时测1次/2天；掘进面大于50m时测1次/周（四）、地下管线变形监测(1) 测点布置针对盾构隧道区间沿线的城市管线，对在开挖影响区域内的重要管线进行重点监测，就本工程而言较为重要的管线有：1、 污水管2、 煤气管3、 给水管管线监测点布置形式为直接测点结构参见下图所示布置直接测点时将测点布置处的管线暴露，严格按照图所示埋设，在开挖管线过程中遇困难不能布置时，按图 所示布置地表点，通过地表的变位来反应管线的变位。依据有关规定，管线的测点间距约为30m，尽可能在管线的检查井位置布设沉降观测点。各地下管线的测点布置详见附图，在测试点位的设置上，采用按与隧道走向垂直方
11、向呈断面布置，断面间距为30m。重要管线（如煤气管）尽量埋设直接点，设观测井加盖保护，测点间距及监测频率等根据管线管理部门的要求进行调整。(2) 测量仪器 沉降监测采用索佳B1C精密水准仪及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为0.01mm；平面位移监测采用徕卡TC1800全站仪，测角精度为1级，距离为1mm级。(3)监测方法每次观测宜按照相同路线进行，仪器摆设点及转点位置根据需要做标记，保证观测过程中的影响因素不变。同时工作中按国家二等水准测量各限差要求进行测量，并符合国家二等水准的各项精度要求；平面位移观测采用小角度法或视准线法进行监测频率：掘进面前后小于20m时测12次/天；掘进面前后小于50
12、m时测1次/2天；掘进面大于50m时测1次/周。（五）、管片收敛及隧道位移监测衬砌环片检测：在衬砌环片时，及时测量衬砌环的环中心偏差和管环的上浮和下沉。测量频率1次/天,当环片上浮较大时将加大监测频率。保证每环都能测到，并测定待测环的前端面。断管环中心的位置，如果是在曲线段时，可以通过测量出来的管环中心的大地坐标，然后在CAD里，通过作CAD里事先绘出的隧道轴线（空间）的垂线就可以计算出管环中心的偏差。相邻衬砌环测量时重合测定约10环片，环片平面和高程控制在15mm之内。衬砌环片检测采用铝合金尺，通过测量铝合金尺的中心坐标来推算管环中心的坐标，测量时，铝合金尺一定要通过水平尺置平。计算管环中心
13、偏离隧道轴线时，在直线上可以通过建立施工坐标系，通过测量出来的施工坐标就可以直接判断图10 管环测量示意图表2 隧道内各项变形测量项目的测量频率(d为天数)变形速度（mm/d）施工状况测量频率（次/d）10距工作面1倍洞径2/1105距工作面12倍洞径1/141距工作面25倍洞径1/25倍洞径1/7(七)、盾构始发井的变形监测为了保证在盾构施工阶段始发井的稳定,我部决定做始发井桩顶和主体结构侧墙水平位移监测。其监测点布置图如盾构始发井施工监测平面图。在桩顶埋设钢筋头,在主体结构侧墙埋设钢钉，并在桩身每5m贴反射片布成一个横断面。采用的测量方法是水平角观测法: 在测站上直接观测观测点和后视固定点
14、的夹角，以所测角值和距离计算桩顶和主体结构侧墙的水平位移值。监测频率是1次/7天,以确保基坑支护和周边环境安全为宗旨。当出现位移速率异常时,将加大监测频率及时报警。当出现裂缝的时,我部还会增加裂缝监测,及时掌握裂缝的变化。监测控制标准及预警值在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。根据以往经验以铁路隧道喷锚构筑法技术规则的级管理制度作为监测管理方式(见下表) 表3 监测管理表管理等级管理位移施工状态U0Un/3可正常施工Un/3U02Un/3应注意，并加强监测U02Un/3应采取加强支护等措施表中：U0实测位移值Un允许位移值Un的取
15、值，也就是监测控制标准。根据以往类似工程经验、有关规范规定设计要求，提出控制基准见表监测控制标准表、表各种管线允许沉降控制标准。根据监测管理基准，可选择监测频率：一般在级管理阶段监测频率可适当放大一些；在级管理阶段则应注意加密监测次数；在级管理阶段则应密切关注，加强监测，监测频率可达到12次/天或更多。1、基坑监测控制标准: 本基坑变形控制保护等级为一级。其位移要求为：（H为基坑开挖深度）、主体结构侧墙水平位移10mm。、桩顶最大水平位移30mm。根据招、投标文件、相关设计图纸确定本标段工程监测各项目的允许值,并按业主要求确定允许值的一半为预警值，具体结果见下表表4 盾构工程监测控制基准监测项
16、目允许值、报警值标准来源分层沉降+10mm/-30mm，3mm/d相关规范、设计规定及管线单位规定。地表沉降+10mm/-30mm，3mm/d拱顶下沉27mm,3mm/d管线沉降与位移10mm,3mm/d地下水位-1000mm，500mm/d表5 各类建筑物允许倾斜值多层或高层建筑物基础建筑物高度允许倾斜沉降报警值/mmH24m0.00425mm,3mm/d24H600.00325mm,3mm/d60H1000.00225mm,3mm/dH1000.001525mm,3mm/d表6 变形测量的等级划分、精度要求和适用范围(mm)变形测量等级垂直位移测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差相邻
17、变形点的高差中误差0.30.11.5线路沿线变形特别敏感的超高程、高耸建筑物,精密工程设施,重要古建筑和地下管线0.50.33.0线路沿线高程、高大建筑物,地铁施工中的支护、结构、管线,隧道拱顶下沉、结构收敛和运营中结构和线路变形注:变形点的高程中误差和点位中误差是对最近变形监测控制点而言。监测中若发现监测值突然增大或达到预警值，立即通知施工现场，引起注意；若达到警戒值时应及时调整施工参数。五、监测反馈程序1.数据采集通过现场监测取得的数据和与之相关的其它资料的搜集、记录等。本监测项目采用的仪器设备种类繁多，有的仪器(如水准仪、测斜仪等)需人工读数、记录，然后将实测数据输入计算机，有的仪器(如
18、全站仪)则自动数据采集，并将量测值自动传输到数据库管理系统。2. 数据整理每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图，异常值的剔除、初步分析和整编等，并将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。3.数据分析采用比较法、作图法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以便对工程的安全状态和应采取的措施进行评估决策。4.绘制测点时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图如果位移的变化随时间而渐趋稳定，说明围岩处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的，如图中的正常曲线。下图中的反常曲线中，出现了反弯点，这说明位移出现反常 的急骤增长现象，表
19、明支护体系已呈不稳定状态，应立即采取措施进行处理。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值，预测结构和建筑物的安全状况。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况5. 监测数据的反馈为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，须及时上报监测日报表，并按期向施工监理、设计单位提交监测月报，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并
20、提出施工建议。监测反馈程序见下图图12 时间-位移曲线和距离-位移曲线六、监测管理体系针对本工程监测项目的特点，项目经理部建立专业监测小组，由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任组长，监测施工组织与流程见下图调整施工参数项目经理监测组长总工监测小组施工监测监测参数工程施工施工准备监理、业主图13 监控量测施工组织流程图1.为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项措施：（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。（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中
21、。（3）项目量测人员要相对固定，保证数据资料的连续性。（4）量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。（5）量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。（6）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。（7）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报（8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。（9）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。（10）针对施工各关键问题及早开展相应的小组讨论活动，及时分析、反馈信息，指导施工。yesno现场施工监控量测监测设计资料调研量测结果的微机信息处理系统量测结果的综合处理及反分析监测结果的综合评价报送设计、监
22、理单位量测结果的形象化、具体化经验类比理论分析甲方、规范要求等结构稳定、安全性判地层、周围建筑物等动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议反馈设计施工调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施新设计施工方法是否改变设计、施工方法图14 监测反馈程序框图2.施工监测管理工程开工前，根据现场的实际情况及工程的施工进度安排，编制详细的监测实施作业计划及相应的保证措施，将监控量测纳入施工生产计划的一项重要内容。 成立监测小组，确保监测人员、监测仪器、工具满足监测工作需要，并相对固定。为监测人员提供良好的实测、办公环境，确保监测成果及时、准确。施工监测要紧密结合施工进度，测出每一施工步骤对变形的影响。在
23、变形观测过程中变形体发生显著变化时，应及时调整变形监测频率，实时进行变形监测，并将结果及时反馈，以修改设计参数，调整施工工艺并采取措施。监测人员及时整理分析监测数据，预测变形发展趋势，指导现场施工。若发生异常情况，随时与监理工程师、业主、设计联系，采取有效措施，做好预防，确保安全施工3.施工监测人员及设备配置表7 测量人员名单姓名性别年龄职称备注梁大权男48高级工程师王维鹏男29工程师李鹏举男26助工王营男21测量员王磊男26测量员赵鑫男23测量员李永恒男25测量员魏延杰男25测量员魏延龙男23测量员表8 主要监测设备及元器件表序号设 备 名 称规 格 型 号数量1全站仪徕卡TC180012单
24、棱镜组徕卡23单棱镜杆仿徕卡24水准仪索佳B1C精密自动安平15测微器0.1mm/div16因瓦尺珠峰1对7塔尺5m28卷尺5m/50m/10m若干七、监测注意事项(1) 不断向工作人员提供监测领域的新技术、新工艺、新仪器，不断提高监测队伍的素质(2) 定期对监测控制点进行复测,从而确保其稳定(3) 加强对监测点的保护(4) 监测组内建立二级检查制度(5) 监测仪器按规定时间进行核准，以确保测量数据的准确性，固定专人管理仪器，进行保养和维修(6) 监测资料的存储、计算、管理均采用计算机进行(7)当天的监测成果当天报，及时送报主管工程师和监理工程师(8)监测值出现异常时，迅速报告相关工程师并加密观测次数，必要时进行24小时不间断监测，直至稳定为止八、应急措施若在监测过程中，根据数据分析结果，预测到地面或地表重要建（构）筑物有严重倾斜或沉降现象发生，马上请示项目部分管领导， 要求项目部迅速启动工程应急预案，迅速通知周边各行政和职能部门协助解决。
