北京地铁十号线二期十七标监测方案(火-终区间).doc

北京地铁北京地铁 10 号线二期工程土建施工第号线二期工程土建施工第 17 合同段合同段 火器营站火器营站终点区间终点区间（盾构区间）（盾构区间） 监控量测方案监控量测方案 北京住总集团有限责任公司北京住总集团有限责任公司 北京地铁北京地铁 10 号线二期号线二期 17 标段项目经理部标段项目经理部 1 目目 录录 1 工程概况工程概况 3 1.1 工程概況工程概況3 1.2 周边建、构筑物周边建、构筑物3 2 施工监测目的、制定原则和编制依据施工监测目的、制定原则和编制依据4 2.1 施工监测目的施工监测目的4 2.2 施工监测方案的制定原则施工监测方案的制定原则5 2.3 施工监测方案的编制依据施工监测方案的编制依据5 3 监测内容监测内容 5 3.1 监测方案监测方案5 3.2 监测仪器和设备监测仪器和设备6 4 监测方法及测点布置监测方法及测点布置 6 4.1 地表沉降、隆起监测地表沉降、隆起监测6 4.2 周围建筑物沉降、倾斜监测周围建筑物沉降、倾斜监测6 4.3 地下管线变形监测地下管线变形监测7 4.4 管片收敛及隧道位移监测管片收敛及隧道位移监测9 5 风险源测点措施及要求风险源测点措施及要求9 5.1 天桥的测点措施天桥的测点措施10 5.2 交通管理处平方的测点措施交通管理处平方的测点措施10 5.3 京密引水渠的测点措施京密引水渠的测点措施11 6 测点保护测点保护 11 7 监测控制标准及预监测控制标准及预警警值值11 8 监测反馈程序监测反馈程序12 8.1 数据采集数据采集12 8.2 数据整理数据整理12 8.3 数据分析数据分析12 2 8.4 监测数据的反馈监测数据的反馈13 9 监测组织管理体系及质量保证措施监测组织管理体系及质量保证措施13 9.1 保证措施保证措施13 9.2 施工监测管理施工监测管理14 9.3 施工监测设备配置施工监测设备配置15 10 监测注意事项监测注意事项15 11 应急措施应急措施15 3 1 工程概况工程概况 1.1 工程概況工程概況 火器营站终点区间（火终区间）从火器营站出发，沿京密引水渠西侧蓝靛厂北 路向北，下穿北四环路以南大片绿化带，转向东下穿京密引水渠，过河后沿巴沟路向 东到达 10 号线二期终点（即 10 号线一期起点）。右线设计范围：右 k55+996.037右 k57+091.121；左线范围：左 k55+996.037左 k57+116.997。在线路最低点右 k56+594（左 k56+602）c 处结合区间排水泵房设一座联络通道，在右 k56+944.175 处 设一座盾构始发井、接收井。 火器营盾构井段正线隧道全部采用盾构法施工。右线盾构设计范围：右 k55+996.037右 k56+936.224；左线盾构设计范围：左 k55+996.037左 k56+959.326。 1.2 周边建、构筑物周边建、构筑物 图 1 线路周边环境 火器营站至终点区间处于巴沟路及蓝靛厂北路下方，隧道沿线下穿京密引水渠、 海淀区交通管理局、侧穿海淀区环卫化粪厂、海淀区交通管理局东过街天桥侧面通过。 长春桥站 火器营站 盾构始发井 立马关帝庙 海淀交通管理处 现状天桥 京密引水渠 水源井 高压塔 水源井 交管处现状 盾构区间中线 天桥现状 盾构区间中线 4 图2 交通管理处、天桥与区间关系 图 3 盾构始发井位置示意图 盾构区间中线 图 4 盾构下穿京密引水渠 2 施工监测目施工监测目的、制定原则和编制依据的、制定原则和编制依据 2.1 施工监测目的施工监测目的 （1）认识各种因素对地表和土体变形等的影响，为有针对性地改进施工工 艺和修改施工参数提供依据； （2）预测地表变形的趋势，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）了解盾构隧道施工中地表隆陷情况及其变化规律； （4）检查施工引起的地面沉降是否控制在允许范围内；控制地面沉降和水 平位移及其对周围建筑物的影响,以减小施工成本； 始发井位置 海淀大粪处理厂院内 预计穿渠部位 5 （5）建立预警机制,避免结构和环境安全事故造成施工成本的增加； （6）了解围岩与结构物的相互作用力以及管片的变形情况； （7）指导现场施工，保障建筑物、构筑物的安全； （8）施工过程中，根据监测数据分析，反馈信息、指导施工，为盾构掘进 参数的选择提供依据。严格控制地表沉降或隆起。 2.2 施工监测方案的制定原则施工监测方案的制定原则 监测方案以安全监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。 根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测项目和测点布置，较全面地 反映实际工作状态。采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。 为 确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目间相互校验，以利数值计算、 故障分析和状态研究。在满足确保工程安全施工的前提下，尽量减少对工程施 工的交叉干扰影响。按照国家现行的有关规定、规范编制监测方案。 2.3 施工监测方案的编制依据施工监测方案的编制依据 城市轨道交通工程测量规范gb50308-2008； gb50299-1999 地下铁道工程施工及验收规范2003 版； 地铁工程监控量测技术规程db11/490-2007； 建筑变形测量规程jgj/t8-97； 工程测量规范gb50026-2007； 城市测量规范cjj8-99； 本工程的施工设计图纸及合同中相应的规定、标准。 3 监测监测内容内容 3.1 监测方案监测方案 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、京密引水渠、海淀区交通管理局、 海淀区环卫化粪厂、海淀区交通管理局东过街天桥等的沉降。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。 （2）其余地段根据具体情况酌情埋点，一般间距 80120设 1 个监测断 面， 同时在线路中心线正上方一般间距 10m20m 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 范围内的重点建（构）筑物的沉降、水平位移、倾 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：京密引水渠、海淀区交通 管理局、海淀区环卫化粪厂、海淀区交通管理局东过街天桥。 6 3.2 监测仪器和设备监测仪器和设备 表 1 盾构隧道施工监测项目和仪器 序号监测项目监测元件和仪器 1地表沉降、隆起电子水准仪、铟钢尺 2建（构）筑物沉降、隆起、水平位移、倾斜和裂缝 电子水准仪、铟钢尺、全 站仪和反射片 3管线沉降电子水准仪、铟钢尺 4隧道衬砌环三维位移（管环的上浮和沉降）全站仪、反射片 4 监测方法及测点布置监测方法及测点布置 4.1 地表沉降、隆起监测地表沉降、隆起监测 （1）测点布置）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 进行地面沉降和隆起监测具有重要意义。为此，地表沉降观测点沿线路方向布 设，左右线区间隧道中心线上方布设一排，测点沿线路方向间距 1020m，在盾 构始发 100m 及与管线并行范围内应适当加密，沿线路中线监测断面的间距取为 80120m。 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，在孔中灌入砂及木屑插入钢 筋。钢筋头低于半刚性路面层表面 5mm，并在旁边用红色油漆标注点号（如图 5 所示）。 图 5 地面沉降观测点埋设结构图 （2）监测仪器）监测仪器 沉降监测采用天宝 dini03 电子水准仪及相应的铟钢水准标尺，读数精度为 0.01mm （3）监测方法）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。 区间地表监测点布置图见附详图。 4.2 周围建筑物沉降、倾斜监测周围建筑物沉降、倾斜监测 7 （1）测点布置）测点布置 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，如图 6 所示。 图 6 建筑物沉降测点结构图 （2）测试仪器）测试仪器 沉降监测采用天宝 dini03 电子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 tca1800 全站仪，测角精度为 1“级，距离 为 1mm。 （3）监测方法）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。 区间周围建筑物监测点布置图（即风险源监测点布置图）见附详图。 4.3 地下管线变形监测地下管线变形监测 （1） 测点布置测点布置 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）污水管线 2）燃气管线 3）给水管线 4）电力管线 5）电信管线 管线监测点布置形式为直接测点结构参见图 7 所示。 8 图 7 管线沉降点埋设结构图 布置直接测点时将测点布置处的管线暴露，严格按照图 7 所示埋设，在开 挖管线过程中遇困难不能布置时，按图 7 所示布置地表点，通过地表的变位来 反应管线的变位。依据设计图纸，管线的测点间距约为 510m，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 向垂直方向呈断面布置，断面间距为 15m。根据我标段区间现况条件，各管线 均埋设间接地表点，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）测试仪器）测试仪器 沉降监测采用天宝 dini03 电子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 tca1800 全站仪，测角精度为 1“级，距离 为 1mm 级。 （3）监测方法）监测方法 每次观测宜形成闭合或附合观测路线，参见图 8，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 作作作 作作作作 作作作 图 8 管线沉降观测方法示意图 9 4.4 管片收敛及隧道位移监测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。 水平尺 环片 铝合金尺 反射片 图 9 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2/1 105距工作面 12 倍洞径1/1 41距工作面 25 倍洞径1/2 5 倍洞径1/7 5 风险源测点措施及要求风险源测点措施及要求 10 5.1 天桥的测点措施天桥的测点措施 根据设计要求确保盾构顺利通过天桥在天桥东侧八个桥墩各布置一个沉降 点在西侧七个桥墩各布置一个沉降点，在京密引水渠东西六个桥墩各布置一个， 监测频率和地表相同，建筑物裂缝监测频率按照控制两次观测期间裂缝发展部 大于 0.1mm 及裂缝所处位置而定，为了保障顺利通过采取的措施： （1）在盾构施工至桥底前后各 5m 范围内的时段，天桥要采取临时封闭措施， （2）在盾构施工时通过控制盾构机的相关掘进及注浆参数，控制地表沉降点 小于 15mm，确保桥墩结构的安全 （3）施工前对盾构刀具、设备进行仔细检查，盾构施工时应确保连续施工， 避免中间停机、漏浆或注浆系统堵管等情况发生，更应避免开仓，保证盾构连 续推进。 （4）盾构施工及时进行管片背后同步注浆，必要时可利用管片注浆进行二次 补浆，减少地层沉降。 监测点布置图见附图 5.2 交通管理处平方的测点措施交通管理处平方的测点措施 根据设计要求在盾构通过交通管理处时在每栋建筑物外墙转角处；建筑物 沉降缝两侧对称布置；测点在垂直方向上不少于 2 个。在施工前对建筑结构现 状倾斜角度、不均匀沉降量进行量测。监测频率和地表相同，建筑物裂缝监测 频率按照控制两次观测期间裂缝发展部大于 0.1mm 及裂缝所处位置而定，为了 保障顺利通过采取的措施： （1）盾构施工时通过控制盾构机的相关掘进及注浆参数，控制地沉 降小于 10mm，确保房屋结构安全。 （2）施工前对盾构刀具、设备进行仔细检查，盾构施工时应确保连续施工， 避免中间停机、漏浆或注浆系统堵管等情况发生，更应避免开仓，保证盾构连 续推进。 （3）盾构施工及时进行管片背后同步注浆，必要时可利用管片注浆进行二次 补浆，减少地层沉降。 （4）施工过程中如发生盾构推进异常，地表沉降难以控制，应及时疏散隧道 施工影响范围内房屋的人群。 11 监测点布置图见附图 5.3 京密引水渠的测点措施京密引水渠的测点措施 根据设计要求在通过京密引水渠时在京密引水渠的东西两侧各布置一排地 表沉降点，监测频率和地表相同，在施工期间要加强监控量测，尤其是针对水 渠结构的监测，施工期间应在引水渠河堤范围内布置监测断面，来保证顺利通 过，为了保证顺利通过我们采取的措施： （1）施工前对盾构刀具、设备进行仔细检查，盾构施工时应确保连续施工， 避免中间停机、漏浆或注浆系统堵管等情况发生，更应避免开仓；但盾构机必 须装备高压仓，以防万一开仓使用。 （2）盾构施工应通过控制盾构机的相关掘进及注浆参数，控制地表沉降。 （3）盾构施工及时进行管片背后同步注浆，必要时可利用管片注浆进行二次 补浆，减少地层沉降。 （4）盾构机出土装置应能应付较大的地下水压力，以防止出渣过程中万一出 现喷涌现象 （5）在添加剂中添加能隔水的材料，保证地下水位不随出土进入盾构机。 监测点布置图见附图 6 测点保护测点保护 监测点是一切测试工作的基础，在每个监测点埋设完成后，立即检查埋设 质量，发现问题及时整改。 确认埋设好后，埋设人员及时填写埋设记录，并准确测量初始数据存档， 作为开挖时监测的参考；项目负责人进行实地验收，并在埋设记录上签字确认。 对于所有预埋监测点的实地位置做精确记录，露出地坪的做出醒目标志， 并设保护装置。 7 监测控制标准监测控制标准及预警值及预警值 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。 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 4地铁盾构监测控制标准表。 表 4 地铁盾构监测控制标准表 序号 监测项目 及范围 允许位移控 制值 u0（mm） 位移平均速率 控制值（mm/d） 位移最大速率 控制值 （mm/d） 1地表沉降3013 2拱顶沉降2013 3地表隆起1013 根据监测管理基准以及设计图纸要求 1）掘进面距监测断面前后不大于 20m 时，12 次/天； 2）掘进面距监测断面前后不大于 50m 时，1 次/2 天； 3）掘进面距监测断面前后大于 50m 时，1 次/周； 12 4）根据数据分析确定沉降基本稳定后，1 次/月。 监测点三级警戒状态判定表 预警预警级别级别预警状态描述 黄色监测 预警 “双控”指标（变化量、变化速率）均超过监控量测控制值（极限 值）的70时，或双控指标之一超过监控量测控制值的85时 橙色监测 预警 “双控”指标均超过监控量测控制值的85时，或双控指标之一超 过监控量测控制值时 红色监测 预警 “双控”指标均超过监控量测控制值，且实测变化速率出现急剧增 长时。 8 监测反馈程序监测反馈程序 8.1 数据采集数据采集 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。 8.2 数据整理数据整理 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。 8.3 数据分析数据分析 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，如绘制 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 11 中的正常曲线。图 11 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。 13 正常曲线 0 反常曲线 (d) 0 正常曲线 反常曲线 位移（mm）位移（mm） (m) 图 11 时间-位移曲线和距离-位移曲线图 8.4 监测数据的反馈监测数据的反馈 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、 设计单位提交监测周报、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提出施工建议。 9 监测组织管理体系及质量保证措施监测组织管理体系及质量保证措施 针对本工程监测项目的特点，项目经理部测量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图 12监控量测施工组织流程图。 图 12 监控量测施工组织流程图 9.1 保证措施保证措施 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。 （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。 调整施工参数 项目经理测量部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 14 （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。 图 13 监测反馈程序框图 9.2 施工监测管理施工监测管理 （1）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。 （2）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