暗挖隧道监测方案.doc

1 暗挖隧道监测方案 目目 录录 1 工程概况工程概况 1.1 工程概況工程概況 1.2 周边建、构筑物周边建、构筑物 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 2.1 施工监测目的施工监测目的 2.2 施工监测方案的制定原则施工监测方案的制定原则 2.3 施工监测方案的编制依据施工监测方案的编制依据 3 监测内容监测内容 3.1 监测总方案监测总方案 3.2 监测仪器和设备监测仪器和设备 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 4.2 周围建筑物沉降、倾斜监测周围建筑物沉降、倾斜监测 4.3 地下管线变形监测地下管线变形监测 4.4 初支初支收敛及隧道位移监测收敛及隧道位移监测 4.5 格栅格栅内力监测内力监测 4.6 施工竖施工竖井的变形监测井的变形监测 4.7 土体内部位移监测土体内部位移监测 5 测点保护测点保护 6 监测控制标准及预警值监测控制标准及预警值 7 监测反馈程序监测反馈程序 7.1 数据采集数据采集 7.2 数据整理数据整理 7.3 数据分析数据分析 7.4 监测数据的反馈监测数据的反馈 8 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 8.1 保证措施保证措施 2 8.2 施工监测管理施工监测管理 8.3 施工监测人员及设备配置施工监测人员及设备配置 9 监测注意事项监测注意事项 10 应急措施应急措施 1 1 工程概况工程概况 1.11.1 工程概況工程概況 1.21.2 周边建、构筑物周边建、构筑物 2 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 2.12.1 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）了解暗挖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； （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格栅的变形情况； （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，为暗挖掘进参数的选择 提供依据。严格控制地表沉降或隆起。 2.22.2 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。 2.32.3 施工监测方案的编制依据施工监测方案的编制依据 3 城市轨道交通工程测量规范gb50308-2008； 地下铁道工程施工及验收规范gb50299-1999； 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； 城市地下水动态观测规程cjj/t76-98； 本工程的施工设计图纸及合同中相应的规定、标准。 3 3 监测监测内容内容 3.13.1 监测总方案监测总方案 根据暗挖隧道穿越建（构）筑物及地面情况，结合暗挖施工特点考虑施工过程会对地 层产生扰动，有可能引起地表等的沉降。故根据区间隧道穿越建（构）筑物及地面情况， 结合暗挖施工特性确定以下监测方案： （1）在暗挖掘进 150m 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 2050设 1 个监测断面，同时在线 路中心线正上方一般间距 5m15m 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： （4）隧道内的初支监测，在衬砌成形的格栅合适位置处标出监测标志，利用全站仪和 水准仪同时对格栅的三维坐标进行定时监测，防止格栅的上浮和沉降，同时对格栅进行净 空收敛监测。 （5）竖井的变形沉降监测，在竖井四周埋设 28 个监测点位，利用全站仪和水准仪同时 4 对其三维坐标进行定时监测。至竖井封底后，各掌子面行进 2050m 后，竖井已逐步处于 稳定的运营状态，故可适当的降低监测频率。 3.23.2 监测仪器和设备监测仪器和设备 表 1 暗挖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、隆起水准仪、塔尺 2 建(构)筑物沉降、隆起、水平位移、倾斜和裂缝 水准仪、塔尺、全站仪和 反射片 3 管线沉降水准仪、塔尺 4 隧道衬砌三维位移（格栅的上浮和沉降）全站仪、反射片 5 周边收敛收敛计 6 竖井沉降变形监测 水准仪、塔尺、全站仪、 反射片 7 土体内部水平位移测斜仪 8 不同深度地层位移水准仪、塔尺 4 4 监测方法及测点布置监测方法及测点布置 4.14.1 地表沉降、隆起监测地表沉降、隆起监测 (1)(1)测点布置测点布置 暗挖施工会对临近土体产生扰动，进而在隧道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，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 (2)(2) 监测仪器监测仪器 沉降监测采用 dsz2 水准仪（加测微器）及相应的铟钢水准标尺，读数精度为 0.1mm (3)(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； 5 频率：掌子面前后小于等于 20m 时测 12 次/天；掌子面前后小于等于 50m 时测 1 次/2 天；掌子面大于 50m 时测 1 次/周，根据数据分析确定沉降基本稳定后 1 次/月. 4.24.2 周围建筑物沉降、倾斜监测周围建筑物沉降、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,观测暗挖穿越前后建(构)筑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)筑物变形监测在掌子面 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)(1) 测点布置测点布置 暗挖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。 (2)(2)测试仪器测试仪器 沉降监测采用 dsz2 水准仪（有测微器）及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为 0.1mm； 平面位移监测采用 topcon722 全站仪，测角精度为 2级，距离为 2mm。 (3)(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。 频率：掌子面前后大于 100m 时 1 次/天；大于 50m 时 1 次/2 天；大于 20m 时 1 次/天， 小于 20m 时测 2 次/天；暗挖通过时 23 次/天；根据数据分析确定沉降基本稳定后 1 次/月。 4.34.3 地下管线变形监测地下管线变形监测 (1)(1) 测点布置测点布置 针对暗挖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， 管线监测点布置形式为直接测点结构 6 布置直接测点时将测点布置处的管线暴露，在开挖管线过程中遇困难不能布置时，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 15m，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)(2)测试仪器测试仪器 沉降监测采用水准仪（加测微器）及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为 0.1mm；平面 位移监测采用 topcon722 全站仪，测角精度为 2级，距离为 2mm 级。 (3)(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，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。 频率：掌子面前后小于 20m 时测 12 次/天；掌子面前后小于 50m 时测 1 次/2 天；掌 子面大于 50m 时测 1 次/周。 4.44.4 初支收敛及隧道位移监测初支收敛及隧道位移监测 衬砌格栅检测：在衬砌格栅时，及时测量衬砌的中心偏差和格栅的上浮和下沉。测量 频率 1 次/天,当格栅上浮较大时将加大监测频率。保证每榀都能测到，并测定待测榀的前 端面。断面中心的位置，如果是在曲线段时，可以通过测量出来的格栅中心的大地坐标， 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格栅中心 的偏差。相邻格栅测量时重合测定约 10 榀，格栅平面和高程控制在15mm 之内。衬砌格栅 检测采用铝合金尺，通过测量铝合金尺的中心坐标来推算格栅中心的坐标，测量时，铝合 金尺一定要通过水平尺置平。计算格栅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。 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 4.54.5 格栅内力监测格栅内力监测 7 在喷设混凝土格栅时，即把钢筋焊接入钢格栅片内的钢筋里。沿隧道圆周环向，每 45 埋设一对，每个内力观测断面共埋设 16 只。 4.64.6 竖井的沉降变形监测竖井的沉降变形监测 为了保证在隧道施工阶段竖井的稳定,我部决定做竖井锁口圈梁顶和结构侧墙水平位移 监测。其监测点布置图如竖井施工监测平面图 。在梁顶埋设钢筋头,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的夹角，以所测角值和距离计算梁顶和结构侧墙的水平 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。 频率：每周一次。 4.74.7 土体内部位移监测土体内部位移监测 （1）不同深度的竖向及侧向位移 为了解暗挖施工时地表沉降的组成，在不同深度的地层变形规律及对地下的影响，及 该砂卵石地层的成拱效应。因此在暗挖隧道上、下行线的主断面上埋设布置测点和测斜仪。 分别测出。 （2 2）不同深度水平位移）不同深度水平位移 选取几个主断面测量其内部土体水平位移，采用测斜管进行测量 频率：掌子面前后小于 20m 时测 2 次/天；掌子面前后小于 50m 时测 1 次/2 天；掌子面 大于 50m 时测 1 次/周。 5 5 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。 6 6 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 8 时反馈到施工中去指导施工。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（见表 3监测管理表）。 表 3 监测管理表 管理等级管理位移施工状态 级管理f0.70安全，正常施工 级管理 0.7f0.85 报警状态（黄色预警） ，加强监测， 通知相关单位 级管理 0.85f1 警戒状态（橙色预警） ，立即通知 相关单位，实施措施 表中：u0允许位移值； un实测位移值； f=测值/允 u0的取值，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 4地铁暗挖监测控制标准表、表 5地铁明(盖)暗挖法施工监控量测 值控制标准表。 表 4 地铁暗挖监测控制标准表 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，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。 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 9 确定允许值的一半为预警值，具体结果见表 5、表 6。 表 5 地铁明(盖)暗挖法施工监控量测值控制标准表 允许位移控制值 u0(mm) 序 号 监测项目 及范围一级基坑二级基坑三级基坑 位移平均 速率控制 值(mm/d) 位移最大 速率控制 值(mm/d) 1 维护桩 （墙）顶 部沉降 1011 2 地表 沉降 0.15%h 或 30，两者取 小值 0.2%h 或 40，两者取小 值 0.3%h 或 50，两者取小 值 22 3 维护桩 （墙）水 平位移 0.15%h 或 30，两者取 小值 0.2%h 或 40，两者取小 值 0.3%h 或 50，两者取小 值 23 4 竖井水平 收敛 5025 5 基坑底部 土体隆起 20253023 表 6 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/mm h24m0.00425mm,3mm/d 24h600.003 25mm,3mm/d 60h100 0.002 25mm,3mm/d h1000.0015 25mm,3mm/d 表 7 变形测量的等级划分、精度要求和适用范围(mm) 垂直位移测量 水平位 移测量 适用范围 变形 测量 等级 变形点的高 程中误差 相邻变形点 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：p 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。 10 7 7 监测反馈程序监测反馈程序 7.17.1 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。 7.27.2 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。 7.37.3 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 13 中的正常曲线。图 13 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。 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 13 时间-位移曲线和距离-位移曲线图 7.47.4 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 11 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。 8 8 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 14监控量测施工组织流程图。 图 14 监控量测施工组织流程图 8.18.1 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。 （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。 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 12 8.28.2 施工监