城市地铁监测技术及意义-【中国电建 轨道交通质量管理培训】

城市地铁监控量测

技术讲义

一、总则

1.1依据

《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50479-2009)

《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308-2008)

《工程测量规范》GB70026-2007

《建筑变形测量规程》(JGJ8-2007)

《铁路隧道监控量测技术规程》(TB101121-2007)

《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-2006)

《爆破安全规程》(GB6722-2003)

《地铁工程监控量测技术规程》(北京市地方标准DB11/490-2007)

1.2监测原则

1、施工监测方案应根据工程地质及水文地质条件、地铁周边环境条件、地铁埋

深及结构形式等进行编制，同时考虑监测工作的经济性，并注意与施工进度相适应。

2、监测项目分为应测项目和选测项目两类。

3、地铁区间结构（含隧道）的监测范围一般为地铁结构外沿两侧各30m范围

内，但在地铁车站施工地段，监测范围应视车站周围环境和建（构）筑物情况予以

适当加大。

4、监测频率应与施工进度密切配合，针对车站和区间施工进度应分别制定相应

的监测频率。

5、及时对监测数据进行分析处理，及时反馈给业主、设计、监理和施工等单位。

6、监测所采用的监测仪器及元件应定期检校，满足各类监测工作的要求。

1.3监测范围

车站：基坑边缘以外1〜3倍基坑开挖深度需保护的周边环境，必要时应扩大范

围；

区间：隧道底板45。到地面的交线范围。

二、监测项目及基本要求

3.1监测布点原则

1、隧道地表应在隧道开挖前或盾构通过前布设，地表点与洞内顶拱点、收敛点

的桩号应对应在同一断面里程；

2、基坑监测点布设应能反应监测对象的实际状态及变化趋势；

3、要熟知基坑施工平面布置图，布设监测点减少对施工的影响也不妨碍监测的

外业观测工作；

4、监测标志应稳固、明显、简洁。

5、基坑围护墙或边坡竖向位移水平位移应共点、埋设在墙顶或坡顶;围护墙或

土体测斜管长度不应小于墙体深度；支撑内力每层不少于3个，砂支撑应埋在两支点

间1/3处，钢支撑轴力计应焊接在端头；水位孔直布设在止水帷幕外2〜3米处，管底埋

深应在设计水位之下3~5米；

6、周边建筑主要布设在转角处；

7、裂缝监测选有代表性的，每条至少2个测点；

8、管线监测点尽量采用直接监测法，布设在管线上，困难地方和敏感管线，可

以采用间接模拟法.

3.2监测频率基本要求

各点的监测频率应根据工程需要确定，对某一项具体工程（区间或车站）,主要

考虑施工进度的影响，随施工进行，不同位置监测点的监测频率要灵活调整。对于

处在施工主要影响范围内的监测点，其监测频率要适当加大，严密监测施工现状和

影响；对于处在施工主要影响以外的监测点，监测频率可适当减低，车站和区间的

监测频率应根据工程自身特点和实际需要分别制定。

3.4监测报警

报警依据主要根据累计变化值、变化速率和巡视结果，出现下列情况时应立即进

行报警。

1、累计值达到监测报警值；

2、位移值突然明显增大或出现涌沙、管涌、隆起、陷落或交严重的渗漏；

3、支撑或锚杆体系出现过大变形、压曲、断裂、松弛或拔出的迹象；

4、周边建筑、地表出现严重突发裂缝或危害结构的裂缝变形；

5、周边管线突然明显增长或出现裂缝、泄漏；

6、根据工作经验判断出现危情征兆的情况。

3.5施工监测值控制标准

根据地铁相关规程及施工经验对矿山法施工、盾构法施工、地铁明（盖）

挖法施工（含竖井施工）等建立相应监控量测控制值标准；监测控制标准要根据

地铁结构、埋深、地质及水文、施工工法等因素综合考虑确定；地铁穿越工程、

地铁周边建（构）筑物及地下管线的监测控制值标准应根据地铁工程及周边环

境的实际状况、以及产权单位的要求进行综合分析，予以确定。对于特别重要或

者周边环境十分复杂的地铁工程应进行专项设计经专家论证后，确定其安全控制

标准。

1、地铁车站明（盖）挖法及竖井施工监测值控制标准

明（盖）挖法及竖井施工监控量测值控制标准见表2.1

表2.1地铁明（盖）挖法及竖井施工监控量测值控制标准

允许位移控制值Uo（mm）位移平均速位移最大速

一级基坑二级基坑三级基坑

序监测项目及范率控制值率控制值

围护桩（墙）顶

<10

<0.17%H或WO.2%H或W0.3%H或

地表沉降<30，两者取M40,两者<70,两者

<0.27%H或$0.7%H或<1%H或

围护桩（墙）水W30,两者<40,两者<70,两者

4竖井水平收敛7027

基坑底部土体

注：H为基坑开挖深度

一级基坑：H>15M,二级基坑：10<H<15M,三级基坑：H（10M

2、地铁盾构法施工监测值控制标准

地铁盾构法施工监控量测值控制标准见表2.2。

表2.2地铁盾构法施工监控量测值控制标准

序号监测项目及范围允许位移控制值位移平均速率控位移最大速率控制值

1地表沉降3013

2拱顶沉降2013

3地表隆起1013

注：1、位移平均速率为任意7天的位移平均值；位移最大速率为任意1天的最大

位移值。

3、地铁矿山法施工监测值控制标准

地铁矿山法施工监控量测值控制标准见表2.3。

表2.3地铁矿山法施工监控量测值控制标准

序号监测项目及范围允许位移控制位移平均速率控位移最大速率控

地表沉降区间30

车站60

区间30

车站40

3水平收敛2013

注：本表中区间隧道跨度为＜8m;车站跨度为＞16m和w27m。

4、地下管线及地面沉降控制标准

管线累计沉降不应大于30mm，盾构掘进引起的上方土体隆起和下沉控

制值应控制在+10mm和-30mm之间。

5、地铁穿越工程施工监测控制标准

由于被穿越的建（构）筑物以及地下管线种类繁多，监测对象自身结构和所

处环境具体各有不同，并且建（构）筑物的设计缺陷、既有变形以及结构本身

的附加应力等因素无法——说明，对穿越工程只做一般性规定，一般建（构）

筑物的监测宜参考本表限差值和设计图纸要求那t所穿越的建筑工程还需根据产

权单位的要求制定相关控制标准。

1）既有地铁（铁路）监测项目控制值如下表

表2.4既有地铁（铁路）监测项目控制值

监测项目控制值（MM）

既有线结构30、-10

道床30、-10

轨道高差（两股轨道）16

轨道水平12

轨向16

结构缝开合度、差异沉降设计（产权单位）确定

注：轨向、轨道水平是按照两个测点间距10米计算。

三、监测项目、技术要求

3.1车站明（盖）挖法及竖井施工监测项目和要求

地铁采用明（盖）挖法施工时，为了确保本身结构及周围环境安全，应根据基

坑安全等级及周边环境实际状况进行选择确定应测和选测项目，如表3.4所示。

表3.1明（盖）挖法及竖井施工监测项目

类别监测项目监测元件与仪器监测精度监测范围及测点布置监测频率

基坑及其对开挖后工程地质与水文地质的观察记录（地层、节理

全过程，1次/天，情况异常时，

周围环境裂隙形态及充填性、含水情况等）;支护裂隙和拱架支护加密监测频率

»11>—AAinm7V\/rfriXJm-nliKil

1）在基坑四周距坑边10m范围内沿坑边设2排沉降测基坑开挖期间：基坑开挖深度h

点,排距点距当基坑临近处有建次/天

应测3~8m,7~10m,<7m,13;7m<h<

地表沉降水准仪lmm/Km

（构）筑物或地下管线时，详见建（构）物（）和10m,

项目3.4.3

地下管线1次J2天;10m<h<17m,1

（3.4.4）的布点要求。次

周边建水准仪lmm/Km基坑开挖深度约1~2倍的距离范围，在建筑物的四角按设计要求

8

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（构）筑物±2.0〃，±（拐角）上，高低悬殊或新旧建筑物连接处，伸缩缝、

全站仪

变形(2mm+2ppm沉降缝和不同埋深基础的两侧，每幢建筑物上不宜少于

裂缝观测仪0.1mm1个沉降点，两组倾斜测点（每组2个）

地下管线基坑开挖深度约1~2倍的距离范围，重要管线竖井处、

水准仪lmm/Km按设计要求

沉降管线接头处应布置监测测点，沿管线延伸方向每

1―1-1入1—

9

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类别监测项目监测元件与仪器监测精度监测范围及测点布置监测频率

土2.0〃，±基坑开挖期间：

围护桩全站仪或经纬仪

(2mm+2ppm)沿基坑长边设置3~4个主测断面，断面在基坑两侧的基坑开挖深度HV7m,1次/3

（墙）顶水

桩天；7m<Hwl0m,1次/2

平位移和

水准仪lmm/km（墙）顶设置测点。天；

垂直位移

10m<H<17m,1次/I天；H

>

应变计、轴力计、对应围护桩（墙）顶水平位移和垂直位移测点相应位

支撑轴力

0.17%F.s17m,2次/天。基

频率接收仪置

、n_r，人—»'-A-Mzr"^―/-i-txnAM-^rn-l—-、nil坑开挖完成以后：

电测水位计、基坑的四角点以及基坑的长短边中点布置测点，或沿

地下水位7.0mm1~7天，1次/天；7~17天，

PVC塑料管、可基

盖挖法顶应变计、钢筋计、0.17%F.s在立柱与顶板的纵横断面上，立柱与顶板的刚性连接在开挖及结构施工期间，1次/2

天；结构完成后，次周；经

盖挖法立水准仪lmm/km柱身全高，在标准段选择4~7根具有代表性的立柱进1/I

数据分析确认达到基本稳定后，

柱内力及行

表面应变计、频0.17%F.s

1次/月。出现异常情况时，

竖井井壁收敛计0.06mm竖井结构的长、短边中点，沿竖向3~7m设置一个监

增大监测频率。

10

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类别监测项目监测元件与仪器监测精度监测范围及测点布置监测频率

围护桩对应围护桩（墙）顶水平位移和垂直位移测点相应位置

测斜仪0.02mm/0.7m

（墙）变形设3~4个主测断面，该断面在基坑两侧对应的桩（墙）同围护桩（墙）顶水平位移和垂

TTITXAIcon*nill1li/-xf71ll>«7r*r^r-i<J.1.—T~f_1n_Lt11/—'milIUT*—

围护桩应力计、频率接对应围护桩（墙）顶水平位移和垂直位移测点相应位置基坑开挖期间：

0.17%F.s

（墙）内力收仪设3~4个主测断面，该断面在基坑两侧对应的桩基坑开挖深度HW7m,1次/3

z\"rzirXAi«=?3'milI-feT-_!■->-，r1~一Li,JII\l-n

天；7m<Hwl0m,1次/2

孔隙水压孔隙水压力计0.17%F.s与地下水位相同。

天；

分层沉降仪1.0mm在水文地质、工程地质变化较大的区段等特殊地段选取

次天；

选测测斜仪10m<H<17m,1/IH

监测断面，或沿基坑长边每30~40m一个断面。对于

>

项目

土体分层±体分层沉降：沉降标的设置间距1~2m;测斜时每

17m,2次/天。基

沉降及水0.7m或1.0m读数一次。

±立开校充成以后：

基坑底部水准仪Imm/km基坑中线处设2~3点。1次/天，直至结构底板浇注完成

锚杆（锚锚杆轴力计、钢

索、土钉）筋计、频率接收每100根锚杆选取1~3根，应与桩和支撑监测位置相基坑施工全过程，1次/天

*基坑放坡设计时，其坡顶水平位移监测参照本表桩（墙）顶水平位移监测内容。

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3.2盾构区间施工监测项目及要求

盾构法施工过程中，不可避免会扰动地层，引起地层的变形

及地表沉降，从而引起临近建（构）筑物和地下管网等结构物附

加变形，当变形超过一定范围时，甚至影响其安全。为此，盾构

法施工过程主要针对地层、隧道结构、周围环境进行监控量测，

并按量测反馈资料，针对三者在施工过程中可

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能出现的问题，及时进行分析，提出相应的处理办法（不断调整程本身安全和减少了对周围环境的影响，具体施工监测项目及要

盾求见表3.7。

构施工参数或采取必要的保护措施），从而保证了施工过程中工

表3.2盾构区间监测项目

类别监测项目监测仪器及元件监测精度测点布置监测频率

洞内的管片变形、

开裂等，洞外的地

洞内及洞表沉降开裂、建筑

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应测1）纵向地表测点沿盾构推进轴线设置，测点间距监测频率应根据盾构施工情况、监测断

面距开挖面的距离和沉降速率来确定。

项目为10~30mo在地层或周边环境较复杂地段布置

横向监测断面。横向地表测点的布置范围应根据出现异常情况时，应增大监测频率。-

预测的沉降槽确定，一般可在地铁结构外沿两侧般情况下可选用如下监测频率：掘进面

各30m范围内布设。一排横向地表测点不宜少于距监测断面前后420m时1~2次

7个，且应依据近密远疏的原则布置。/天；

2）在盾构始发的100m初始掘进段内，监测布点掘进面距监测断面前后470m时1次

3

LL—I7Q11、工、I/+1rlE°?SAAI+^H-1HA-?mill^r/r

14

3户

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类别监测项目监测仪器及元件监测精度测点布置监测频率

根据数据分析确定沉降基本稳定后，1

*/1日

水准仪lmm/km周围建（构）筑物的沉降和倾斜监测频

临近建±2.0",±率与地表沉降的观测频率相同。建

（构）筑物根据建（构）筑物的沉降、倾斜、裂缝的不同内容（构）筑物裂缝监测频率按照控制两次

裂缝观测仪0.1mm

公211注至：MEll父FZ书/珈、M枷/2712\g本占口RKfilll甘口1'司省114架4ATTX

地下管线水准仪lmm/km地下管线每7~17m一个测点，管线接头处或位与地表沉降相同

全站仪±2.0",±

分别在衬砌拼装成环，但尚未脱出盾尾

收敛仪

管片衬砌断面扫描仪即无外荷载作用时和衬砌环脱出盾尾承

土体分层分层沉降仪1.0mm,

测斜仪及测斜管

沉降及水0.02mm/0.7m与上述主测断面相对应设1~2个主测断面，与地表沉降相同

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管片衬砌

和地层间土压力盒、频率接与上述主测断面相对应设1~2个主测断面，每一与地表沉降相同

钢筋应力计或混

管片内力凝土应变计、螺栓与上述主测断面相对应设1~2个主测断面，每一与地表沉降相同

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7口读万卷书行万里路

3.3矿山法施工监测项目及要求

矿山法主要施工监测项目及要求如表3.3。

表3.3矿山法施工监测项目

监测项

类别监测仪器及元件监测精度测点布置监测频率

目

洞内及

洞外观地质钻探、目测每一开挖环一个断面开挖后立即进行

测

应测项

1）监测点的纵向间距可按地表开挖面距监测断面42B时，1~2次/I

目

地表沉和地中的实际状况在7-30m之天；开挎面距监测断面47B时1次/2

水准仪lmm/km

降间选择。2）每个横向监测断面天；开挖面距监测断面＞7B时1次/I

布置7-11个测点，3）在工法周；基本稳定后1次/I月

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变化的部位、车站与区间结合部

位、车站与风道结合部位以及马

头门处等

水准仪lmm/km

根据建（构）筑物的沉降、倾斜、

邻近建±2.0",±按设计要求

裂缝的不同内容分别布置

（构）筑物全站仪(2mm+2pp

m)

裂缝观测仪0.1mm每条裂缝最少选2个点

地下管线每7~17m一个测

地下管

水准仪lmm/km点，管线接头处，位移变化敏感按设计要求

线沉降

部位，产权单位要求

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由开挖面距监测断面的距离和沉降速率综

合决定，沉降速率＞2mm/天，距开挖

面距离0~1B,监测频率1~2次/1

初期支

天；沉降速率0.7~2mm/天，距开挖面

护结构每10~30m一个断面，每断面

距离1~2B,沉降速率1次/1天；沉

拱顶倍B）水准仪lmm/km1~3个测点，对于浅埋暗挖车

降速率0.1~0.7mm/天，距开挖面距离

沉降、站，每个导洞均应布置断面

2~7B,监测频率1次/2天；沉降速

收敛

率＜0.1mm/,距开挖面距离7B以上，

监测频率1次/1周；基本稳定后1次

/I月

电测水位计、

地下水PVC塑料

取代表性地段设置1次/2天

位管、可利用降水7.0mm

井

爆破振速度计或加速度±1.0mm/s同邻近建（构）筑物的布点位置每次爆破时监测

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速计、测震仪

围岩压

力及支压力盒、频率接取代表性地段设1~2主测断

0.17%F.s参考地表沉降

护间接收仪面，每断面7~11个测点

触应力

分层沉降仪1.0mm;

选测项土体分

目层沉降0.02mm/0.7与上述主测断面相对应设1~2

测斜仪参考地表沉降

及水平m主测断面，每断面2~3孔

位移

测斜仪、多点位

0.1mm

移计（洞内观测）

钢筋格钢筋计、测力0.17%F.s与上述主测断面对应设1~2主同土围岩压力及支护间接触应力监测频率

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栅钢架计、频率接收仪测断面，每断面测点数按工程情

应力况确定

初期支

护、二

与上述主测断面相对应设1~2

次衬砌

应变计0.17%F.s主测断面，每断面7~11个测与围岩压力及支护间应力相同

内应力

点

及表面

应力

应力计、表面应选择有代表性钢管柱进行监测，

钢管柱土体开挖时，1次/I天；结构施做时，

变计、频率接收0.17%F.s每个车站应不少于4个钢管

受力1~2次/1周；结构完成后停测

仪柱，每柱4个测点

21

**

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3.4地铁穿越工程监测基本要求

地铁穿越工程系指地铁施工时须上穿、下穿或侧穿地铁既有线、铁路隧道、铁道线路、立交桥梁、人行天桥、房屋、地下管线、

城市道路、河流或其它城市建（构）筑物等的穿越工程。

3.4.1穿越工程一般规定

1、地铁穿越工程应按所穿越工程的重要程度、穿越类型、周边环境条件等情况

分成不同等级，并针对不同等级进行监测设计。对于不同的既有建（构）筑物和不同的穿越条件，将穿越工程的环境风险等级划分

为以下四个等级，见表3.4。

表3.4穿越工程环境安全风险管理

环境安全风险穿越条件描述监测管理

特级下穿既有轨道线路（含铁路）的新建专项监测削

一级下穿既有建（构）筑物、上穿既有轨专项监测削

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侧穿或邻近既有建（构）筑物、下穿根据工程具体条件和市政

二级

重要市政管线及下穿河流的新建工程管线的运营状况调整监测方案

下穿一般市政管线及其它市政基础设根据工程具体条件和市政

三级

施的新建工程管线的运营状况调整监测方案

2、对于穿越重要建（构）筑物的地铁工程，除应对地铁本身进行施工监测外，

还应对所穿越工程进行穿越施工期间24小时不间断监测；在穿越一般建（构）筑物时应按要求进行较高频率的监测。

3、在穿越铁路既有线时，应对既有线结构、道床和轨道进行穿越施工全过程监测，其中对结构沉降及沉降缝的错台变形、轨道

沉降、轨道横向差异沉降、轨距变化和道床纵向沉降等内容应进行24小时的远程实时监测。

4、在穿越城市桥梁时，应对桥梁墩台、盖梁、梁板结构进行穿越施工全过程监测，并应按要求加密监测频率，对变形敏感的

重要桥梁应根据设计要求进行24小时的远程实时监测，监测内容应包括：桥梁墩台的沉降及倾斜、盖梁及梁板结构的沉降及差异

沉降。

5、在穿越房屋及其它建（构）筑物时，应按照本章3.4.3的基本要求执行；在穿越地下管线时应按本章3.4.4条的基本要求执

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行该两项均应按要求进行较高频率的监测。

6、在穿越河流时，应对上覆土层的渗漏状况、河水与隧道工作面之间的水力联系、河床变形等进行检查和监测。地铁施工穿越

河流阶段应加高监测频率。