20标盾构区间监测方案(改版

武汉轨道交通二号线二十标区间盾构工程 监测方案 武汉市政建设集团有限公司 轨道交通二号线一期工程第二十标土建项目部 2011 年 4 月 武汉市轨道交通二号线一期工程第二十标段 区间盾构施工监测方案 - I -武汉市市政建设集团有限公司 目录 一、 工程概况 1 1.1 工程概述 1 1.2 工程地质及水文地质条件 1 1.3 周边环境概况 3 二、施工监控量测方案 .5 2.1 编制依据 5 2.2 监测目的 5 2.3 监测项目 6 2.4 监测测点布设 6 2.5 监测点埋设与测试方法 7 2.6 监测频率、精度与预警值 9 三、 监测数据整理、分析与反馈 9 3.1 监测数据整理 9 3.2 数据处理与成果分析 9 3.3 数据反馈与报告提交 .10 四、 拟投入的人员与仪器设备 .10 五、 组织机构和保障措施 .12 5.1 组织机构和职责 .12 5.2 进度和质量保证措施 .12 5.3 落实责任制的主要措施 .12 武汉市轨道交通二号线一期工程第二十标段 区间盾构施工监测方案 第 1 页武汉市市政建设集团有限公司 一、 工程概况 1.1 工程概述 中南路站石牌岭站区间起点为中南路站南端，线路沿中南路向南，至武珞 路折向东，终点为石牌岭站西端。线路总长 1194.9m（双线） 。水平线间距 813m。 石牌岭站街道口站区间基本沿武珞路道路中心布置，石牌岭站与街道口路 站均为地下两层车站。二号线区间线路总长 1049m（双线） 。 1.2 工程地质及水文地质条件 1.2.1 区域地质概况 武汉地区位于淮阳山字型弧顶西侧与华夏构造复合部位，也处于山字型构造 上的新华夏系第二沉降带。燕山运动在本区遗留的构造形迹表明，本区内主压应 力为近南北向，因此形成了一系列近东西向的压性结构面和相伴而生的近东西向 压性断层、北北西及北北东的压扭性、张扭性断层。 1.2.2 工程地质 （1）中南路宝通寺站区间 本标段通过地段属长江级阶地地貌，地面标高变化在 22.1235.98m。通过 钻孔揭露地层岩性主要分层分布如下： 杂填土：表面为沥青路面，其下为矿渣、碎石及粘性土垫层；居民区内 的填土为稍密状态。厚度 0.303.80m。 素填土：黄褐色，主要由粘性土组成，含少量碎石、角砾等硬杂质。居 民区内的填土为稍密状态。厚度 0.704.50 m。 粉质粘土：黄褐，可塑硬塑，含黑色铁锰氧化物及灰白色高岭土。部分 并含有 510的砂岩碎块，碎块粒径为 560mm。厚度 0.815.8m 不等。 圆砾：主要由石英岩、燧石组成，磨园度一般，呈亚圆形，粒径为 530mm，含量在 80，充填物为粘性土，以透镜体形式分布于 11-2 层中。厚度 3.5010.00m 不等。 粉砂质泥岩：黄褐色灰色，强微风化。主要由水云母组成，并含少量 石英粉砂、白云母、白钛石，泥质结构、薄层状构造，裂隙发育，岩芯破碎，层 面及裂隙面上有黑色氧化铁薄膜。 武昌阅马场立交工程隧道工程基坑施工监测监控方案 砂岩：草黄色，强微风化，为石英杂砂岩，主要成分为石英，含少量页 岩、硅质岩屑，硅质及铁质胶结，砂质结构，层状构造。岩石裂隙发育,裂隙面 上有黑色氧化铁薄膜；岩层极破碎较完整。 本区间在级阶地中，又发育有多条冲沟，冲沟内分布有可塑软塑状态粉 质粘土（地层代号 6-1、6-1a） 。另外勘察还揭露有卵石和断层角砾岩分布，右 ZK20+190m 处是五通口断层通过地带，断层活动情况在进一步研究中，总体上看 地层岩性较为复杂。 （2）宝通寺站街道口站区间 本标段通过地段属长江级阶地及剥蚀残丘地貌。钻探揭露区间主要地层情 况如下： 杂填土：表面为沥青路面，其下为矿渣、碎石及粘性土垫层。厚度 0.404.30 m。 素填土：黄褐色，主要由粘性土组成，含少量碎石、角砾等硬杂质。厚 度 0.404.50m。 粉质粘土：黄褐色，可塑硬塑，含黑色铁锰氧化物及灰白色高岭土。 厚度 0.608.00m。 含碎石粘土：棕红色，硬塑，含黑色铁锰氧化物,碎石含量 510%左右， 粒径大小一般为 20100mm，岩性为坚硬的石英砂岩。厚度 2.605.40 厚度 m。 粉砂质泥岩：黄褐色灰，主要由水云母组成，并含少量石英粉砂、白 云母、白钛石，泥质结构、薄层状构造，裂隙发育，岩芯破碎，层面及裂隙面上 有黑色氧化铁薄膜。强微风化，岩层产状 065。 1.2.3 水文地质 （1）中南路宝通寺站区间 中南路宝通寺区间地下水类型主要为上层滞水、承压水和基岩裂隙水三种 类型。 上层滞水主要赋存于人工填土之中，大气降水及附近居民生活用水是其主要 补给来源。其地下水位埋深 0.623.40m，相当于标高 22.3230.22m。该层地 下水由武珞路向中南商城大厦低洼地段排泄。 承压水主要存在于 粉砂、圆砾及 卵石层（地层代号 11-1、11-2 palQ1alQ 武汉市轨道交通二号线一期工程第二十标段 区间盾构施工监测方案 第 3 页武汉市市政建设集团有限公司 2、12）之中，该处粉砂层粘粒含量较高，其平均值为 c14.716.1，致使 其渗透性降低，水量较小。从 Jz4-06-ZS-04 钻孔观察：该场地承压水水头高 度为 6.76m，相当于标高 21.07m，远高于粉砂层层面，属承压水。从该孔注水试 验结果，粉砂层的渗透系数 K=2.10m/d。下部卵石层中充填有较多粘性土，水量 也较小。 基岩裂隙水存在于丁字桥路武珞路一带的基岩裂隙之中。需要特别指出： 丁字桥路一带（右 AK20+250350m）分布的基岩为砂岩，裂隙十分发育，钻探时 有明显漏水现象，可见，该地段岩石裂隙连通性较好，地下水量较大，对施工有 较大影响。右 AK20+350m 至宝通寺车站下覆岩石均为粉砂质泥岩，基岩裂隙水主 要存在于裂隙发育的强风化及中风化岩石之中，水量较小。微风化岩石完整性好， 仅有少量裂隙发育，水量更小。 从对工行广场工程勘察所取的上层滞水、承压水水样及本次勘察在宝通寺 街道口区间 Jz4-06-SJ-08 钻孔所取水样的分析资料表明：该处上层滞水及承 压水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀 性。 （2）宝通寺站街道口站区间 宝通寺街道口区间地下水类型主要为上层滞水和基岩裂隙水两种类型。上 层滞水主要赋存于人工填土之中，大气降水及附近居民生活用水是其主要补给来 源。其地下水位埋深 1.053.75m，相当于标高 25.2231.65m。该层地下水沿 武珞路向街道口低洼地段排泄。基岩裂隙水主要存在于裂隙发育的强风化及中风 化粉砂质泥岩之中，水量较小。微风化岩石完整性好，仅有少量裂隙发育，水量 更小。 根据本次勘察在宝通寺街道口区间 Jz4-06-SJ-08 钻孔所取水样的分析 资料表明：该处上层滞水及承压水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均无 腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。 1.3 周边环境概况 1.3.1 周边道路条件 中南路及武珞路道路红线宽度均为 60m，中央机动车道宽 21m，车道中间无 绿化隔离带，机动车道两侧各设 3m 宽绿化隔离带、7m 宽非机动车道及 9m 宽的人 武昌阅马场立交工程隧道工程基坑施工监测监控方案 行道。现状道路已实现规划，因是商业繁华地区,道路车流、人流都较大，是武 昌地区的主要城市交通干道。 1.3.2 建（构）筑物 （1）中南站宝通寺站区间 本段区间位于武昌繁华地区，地面建筑密集，多高层建筑物众多，与区间临 近的重要建筑物主要有： 工行广场：写字楼，地上 2628 层，地下 3 层，框剪，筏基，基础埋深 12m，线路平面最小距离 8m，线路埋深 22m，基底竖向净距 5m； 聚华豪廷，住宅，地上 28 层，地下 2 层，框剪，筏基，基础埋深 9m。线 路平面最小距离 6m，线路埋深 22m，基底竖向净距 8m； 南方帝园，写字楼，地上 31 层（裙楼 4 层） ，地下 2 层，框剪，筏基， 基础埋深 10m。线路中心线距高层建筑平面最小距离 25m，区间施工对其基本无 影响； 中南花园酒店，地上 26 层，天然基础，区间下穿多层建筑，线路埋深 20m，基底竖向净距 1314m，土体开挖对其基本无影响。 对于重要地面建筑物应重点布设监控点，加强观测。 （2）宝通寺站街道口站区间 本段区间位于武昌繁华地区，地面建筑密集，但地铁线路主要位于道路正下 方，除亚贸广场距隧道较近外，其它多层及高层建筑均位于距离地铁中线 20m 以 外，地铁区间隧道埋深较深，区间施工对周边建筑物影响较小。 亚贸广场（东塔） ，商业、办公楼，地上 32 层，地下 2 层，框剪结构， 筏板基础，基础埋深 9m。 在施工过程中重点对亚贸广场（东塔）进行适当布点，监控观测其变形，发 现异常及时处理。 1.3.3 地下管线 地下管线集中分布在道路两侧绿化带和非机动车道下方，涉及电力、电信、 上水、雨污水等，管线埋深浅。由于区间隧道埋深较深，因此区间施工对管线基 本无影响。 武汉市轨道交通二号线一期工程第二十标段 区间盾构施工监测方案 第 5 页武汉市市政建设集团有限公司 二、施工监控量测方案 2.1 编制依据 （1） 地铁设计规范 （GB50157-2003） （2） 城市轨道交通工程测量规范GB50308-2008 （3） 城市测量规范CJJ9-99 （4） 新建铁路工程测量技术规范TB10101-99 （5） 国家一、二等水准测量规范GB/T12879-2006 （6） 地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999 （7） 工程测量规范 （GB50026-2007） （8） 建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-99） （9） 建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） （10） 建筑变形测量规程 （JGB/T8-2007） （11） 湖北省深基坑工程技术规定 （DB42/159-2004） （12） 武汉市轨道交通二号线一期工程土建招标设计 中南站宝通寺站区间 （13） 武汉市轨道交通二号线一期工程土建招标设计 宝通寺站街道口站区 间 ； 2.2 监测目的 区间隧道在开挖过程中，必须保证结构的稳定性，以确保施工安全。同时还 要保证施工不危及基坑周边建筑物和既有构筑物、地下管线等。为此施工过程中 必须采取相应的监控保护措施，监测的目的主要是： （1）了解盾构管片变形及周边土体的沉降情况，对结构的稳定性进行评价； （2）对地下水位、对地下管线和建筑物的沉降变位等进行监控，了解施 工对周边环境的影响情况； （3）通过获得的综合信息，进行施工的日常管理，为优化和合理组织施工 提供可靠信息，指导施工、改进施工工艺、合理安排施工进度，实现动态设计和 武昌阅马场立交工程隧道工程基坑施工监测监控方案 信息化施工； （4）积累资料，为类似工程提供参考。 2.3 监测项目 根据拟建工程的重要性等级、工程地质条件、设计支护及施工方法等，参照 设计要求，确定区间隧道施工监测项目。 （1）洞内洞外观察 （2）地表沉降 （3）地面建（构）筑物沉降 （4）管片周边收敛 （5）管片沉降 （6）拱顶下沉 2.4 监测测点布设 监测点平面布设图见附图 15。管片监测的主要监测断面如图 1。 管片收敛 管片沉降监测点 a 拱顶下沉 图 1 管片监测断面 各区间监测点布置统计如下： 表 1 宝通寺站街道口站区间盾构法隧道测点统计表 监测项目 测点布置 单位 数量 地面沉降 一般地段 3060m 设置 1 个断面，在盾构始发的 100m 初始掘进段内，宜适当加密，每断面 5-10 个 测点。 个 155 地面建（构） 筑物沉降 测点布置在隧道施工影响范围内的建筑物上，根据 建筑物的结构型式确定观测点，一般布置在建筑物 的角点中点及每隔 1520m 布设。 个 15 武汉市轨道交通二号线一期工程第二十标段 区间盾构施工监测方案 第 7 页武汉市市政建设集团有限公司 管片周边收敛 每 20m 布置 1 条测线，每个断面布置 1 条横测线。 条 35 管片沉降 每 20m 布置 1 个测点。与周边收敛同断面布设。 个 35 拱顶下沉 每 20m 布置 1 个断面，每断面 1 个测点，布置在管片顶部。与周边收敛同断面布设。 个 35 表 2 中南路宝通寺站区间盾构法隧道测点统计表 监测项目 测点布置 单位 数量 地面沉降 一般地段 3060m 设置 1 个断面，在盾构始发的 100m初始掘进段内，宜适当加密，每断面 5-10 个测点。 个 180 地面建（构） 筑物沉降 测点布置在隧道施工影响范围内的建筑物上，根据建 筑物的结构型式确定观测点，一般布置在建筑物的角 点中点及每隔 1520m 布设。 个 63 管片周边收 敛 每 20m 布置 1 个断面，2 个测桩，每个断面布置 1 条 横测线。 条 40 管片沉降 每 20m 布置 1 个测点。与周边收敛同断面布设。 个 40 拱顶下沉 每 20m 布置 1 个断面，每断面 1 个测点，布置在管片顶部。与周边收敛同断面布设。 个 40 为满足现场实际需要，具体数量将根据实际情况调整。 2.5 监测点埋设与测试方法 （1）主体结构与周边环境观察 隧道施工后地层的工程地质特性、地表及地表裂缝情况。地下水类型、渗水 量大小、位置、水质气味、颜色等。 （2）基坑周围地面沉降 埋设方法：放出测点位置，钻穿路面，将土普通水准标识送入路面以下。 测试方法：沉降测量在施工影响范围之外布设 23 个高程起算点，且均与 已知水准点定期联测，对起算点定期复核，确保起算点的准确性。测量采用精密 水准仪，按国家二等水准要求观测。以附合或闭合路线在水准路线上联测各监测 武昌阅马场立交工程隧道工程基坑施工监测监控方案 点，以水准控制点为基准，测算出各监测点标高。 （3）周边建筑物沉降及位移 埋设方法：建筑物监测点直接用电锤在建筑物外侧墙体上打洞，并将膨胀螺 栓或道钉打入，或利用其原有沉降监测点。见下图。 30201:水 泥 砂 浆 1:2水 泥 砂 浆混 凝 土 柱3014 图 2 周边建筑物测点埋设示意图 地下管线监测点的埋设除能利用原有管线设备点外采用直接点法或间接点法。 直接点法即在地下管线顶面与地表之间打设或埋设硬套管，将顶面刻划“”的 钢筋置入其中，并用粘土或砂将其固定；间接点法即在地下管线相应上方将顶面 刻划“”的道钉打入道路接缝处。 测量方法：每次观测宜形成闭合或附合观测路线，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。 （4）管片周边收敛 埋设方法：按要求放出测点位置，在测点处钻孔，孔深约为 25cm。在孔中填 满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件 销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测。 测量方法：采用收敛仪进行量测，量测时应记录环境温度，以便对测得数据 进行修正。 （5）管片沉降 埋设方法：按要求放出测点位置，在测点处用钻孔，将顶面刻划“”的钢 筋置入其中，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。 。 测量方法：按国家二等水准要求施测。每次测量时以高程传递点为起始点引 测。 （6）拱顶下沉 埋设方法：在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前， 武汉市轨道交通二号线一期工程第二十标段 区间盾构施工监测方案 第 9 页武汉市市政建设集团有限公司 先在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可 量测。 测试方法：利用收敛尺或钢尺，一端挂在拱顶自制预埋件上。 2.6 监测频率、精度与预警值 表 3 变形及应力监测频率、精度与预警值表 极限值 监测精度 监测项目 监测仪器 监测频率 累计值（mm） 速率（mm/d） 地面沉降 水准仪 30 3 0.1mm 地面建 （构）筑 物沉降 水准仪 掘进面距监测断面 前后 20m 时 1 次/ 天；掘进面距监测 断面前后50m 时 1 次/2 天；掘进面 距监测断面前后 50m 时 1 次/周； 根据数据分析确定 沉降基本稳定后， 1 次/月 30 3 0.1mm 管片周边 收敛 收敛计 20 3 0.06mm 管片沉降 水准仪 20 3 0.1mm 拱顶下沉 水准仪、钢卷 挂尺 环脱出盾尾后 1 次 /天，距盾尾 50m 后 1 次/2 天，100m 后 1 次/周，基本 稳定后 1 次/月 20 3 0.1mm 注：极限值的 70%为报警值，80%为警戒值。 三、 监测数据整理、分析与反馈 3.1 监测数据整理 每次量测后，将原始数据及时整理成正式记录，并对每一个量测断面内每一 种量测项目，均进行资料整理，结合原始记录表及实际测点图，整理沉降量、净 空收敛及拱顶下沉随时间及开挖面距离的变化情况。为使监测工作能及时地为工 程施工安全提供信息，应对观测资料进行整理，使之成为便于使用的成果。具体 内容为： （1） 观测点平面位置分布图； （2） 沉降量成果表； （3） 净空收敛、拱顶下沉时程曲线图； （4） 净空收敛、拱顶下沉随开挖距离曲线；等 武昌阅马场立交工程隧道工程基坑施工监测监控方案 3.2 数据处理与成果分析 每次量测后，对量测面内的每个量测点（线）分别进行回归分析，求出各自 精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移和掌握位移变化 规律，并由此判断结构的稳定性。利用已经得到的量测信息进行反分析计算，提 供基坑、隧道结构和周围建筑物的状态，预测未来动态，以便提前采取技术措施， 验证设计参数和施工方法。 观测成果的分析对基坑施工而言，是极具参考价值的成果。观测成果的分析 目的，就是通过对多期观测成果进行分析，归纳基坑施工过程中基坑、隧道及其 周围环境的变形过程、变形规律、变形幅度以及变形原因，并预报未来变形趋势 及工程安全程度，以达到指导安全施工的目的。观测成果的分析主要包括： （1）成因分析：成因分析是对结构本身与作用在结构物上的载荷以及观测 本身加以分析，确定变形值变化的原因和规律。 （2）统计分析：根据成因分析，对实测数据进行统计分析，从中寻找规律， 并导出变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系； （3）变形预报和安全判断：在成因分析和统计分析的基础上，可根据求得 的变形值与引起变形因素之间的函数关系，预报变形的发展趋势和判断基坑及周 边环境的安全程度。 3.3 数据反馈与报告提交 监测数据全部输入计算机，由计算机计算并描绘出各测量对象的变化曲线， 快速、及时地反馈给有关单位和人员，实时监控基坑施工。 在施工过程中，采用日报、周报和月报反馈监测成果，当测试数据接近监控 报警值时，立即通知项目部，并主动加密观测，在基坑施工和隧道工程完成后， 提交监测监控分析总报告。 四、 拟投入的人员与仪器设备 根据基坑和隧道工程的特点和施工要求，组建专业监测监控组，负责该工程 监测的计划、组织和质量审核。制定如下人员组织措施： （1）监测组由经验丰富的专业技术人员组成； （2）做好基准点和监测点的保护工作； 武汉市轨道交通二号线一期工程第二十标段 区间盾构施工监测方案 第 11 页武汉市市政建设集团有限公司 （3）采用专门的测量仪器进行监测，并定期标定； （4）测量仪器由专人使用，专人保养，定期检验； （5）测量数据在现场检验，室内复核后才上报，并建立审核制度，对采集的 数据及其处理结果经过校验审核后方可提交； （6）严格按现行地铁设计规范 、 基坑工程支护技术规程 、湖北省地方 标准等规范与有关细则操作； （7）根据测量及分析的结果，及时调整监测方案的实施； （8）测量数据的储存、计算与管理，由专人采用计算机及专用软件进行； （9）定期开展小组活动，交流信息和经验。 仪器设备一览表见表 4，人员组成和职责见表 5： 表 4 仪器设备一览表 设备名称 数量 设备型号 产地 Neica 水准仪 1 AT-G2 瑞士 收敛仪 1 SLJ1 中国江苏 表 5 监测人员组成表 序号 姓名 拟在本项目中任职 职称 从事相关工作时间（年） 1 夏元友 项目