隧道施工监控量测方案.doc

太原铁路枢纽新建西南环线XNHS-2标太原铁路枢纽新建西南环线工程XNHS-2标段隧道监控量测专项施工方案 编制： 审核： 批准： 中铁十五局集团太原铁路枢纽西南环线项目部第四架子队 二0一六年四月十五日隧道施工监控量测专项方案由我架子队承担的隧道工程分别为取消晋祠地下车站DK18+715-DK19+185段；东晋隧道DK9+700-DK10+190段；晋源车站DK10+190-DK10+590段；晋祠车站DK10+590-DK13+100段，全长3.85km，设计为双线隧道。其中DK12+550-DK13+100（长550m）段采用暗挖法施工，其他段采用明挖法施工。隧道经过地区地质情况复杂，围岩类别级。施工监控量测包括深基坑段监控量测和浅埋暗挖隧道段监控量测。明挖深基坑段和浅埋暗挖隧道段地质条件复杂，基坑两侧和隧道穿越地表上方建筑物和管线众多，基坑跨度大、深度深，隧道开挖埋深浅、跨度大，采用的支护措施和结构形式复杂多样，施工中各种工法转换复杂，地表和周围建筑物对基坑开挖和隧道施工要求较高，因此为保证基坑和隧道工程施工安全、经济、顺利进行，在施工过程中应采取全过程监控量测措施，以根据监测信息反馈设计和指导施工，积极优化与调整施工方法、施工工艺和施工参数，控制支护结构变形，了解围岩动态变化，掌握最佳工序过程，从而确保工程安全与质量，并保护周围环境的安全。1 监测目的和意义监控量测是地下工程动态设计的重要组成部分，是确保深基坑和隧道安全开挖的基础。在施工中，通过监控量测，掌握围岩动态和支护结构的工作状态，利用监控量测结果调整设计支护参数，指导施工，积累资料并为以后的类似工程提供类比依据；同时预测事故和险情，以便及时采取措施防止事故发生，确保基坑施工的安全，达到安全施工、节约工程投资的目的；同时根据监测情况实现周边建筑物保护方案，防止地表房屋过大沉降甚至破坏。(1)了解围护结构和周围地层的变形情况，为施工日常管理提供信息，保证施工安全。监测数据和成果是现场施工管理和技术人员判断工程是否安全的重要依据。因此，在施工过程中，通常依据监测结果验证施工方案的合理性，调整施工参数，必要时采取辅助工程措施，以达到信息化施工之目的。(2)通过对基坑及隧道支护结构的变位、应力监测，及时修改支护系统设计。(3)保证施工影响范围内建筑物、地下管线的正常使用，为确定保护措施提供依据。(4)验证支护结构设计，为支护结构设计和施工方案的修订提供反馈信息。(5)积累资料，以提高地下工程的设计和施工水平。支护结构的围岩压力分布受支护方式、支护结构刚度、施工过程和被支护围岩种类的影响，通常很复杂，现行设计分析理论尚未达到成熟的阶段，积累完整准确的地下工程开挖与支护监测结果，对于总结工程经验，完善设计分析理论是很有价值的。2 监测的主要技术依据2.1 执行的技术标准地下铁道、轻轨交通工程测量规范GB50308-1999;地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范GB50307-1999; 地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999;建筑变形测量规程JTJ/T8-97;工程测量规范GB50026-93;全球定位系统(GPS)测量规范GB/T18314-2001;中、短程光电测距规范GB/T16818-1997;国家一、二等水准测量规范GB12897-91;国家三、四等水准测量规范GB12898-91;铁路隧道监控量测技术规程TBJ10121-2007;其它相关规范、强制性标准规定及地方标准；铁路隧道施工规范TB10204-2002;铁路隧道设计规范TB10003-2005;2.2 作业依据铁道第三勘察设计院集团有限公司设计隧道施工图纸；本工程有关的工程设计图纸；本工程有关的地质勘探资料；3 监测内容及方案实施3.1 监测项目根据设计图纸文件精神，结合工程特点将监测分为明挖深基坑段和浅埋暗挖隧道段两部份，根据各部分施工特点确定本标段监测内容和项目如表1，表2。表1 明挖段监测项目汇总表 区段序号监测项目监测仪器监测目的明挖段1基坑内外情况观察肉眼、数码相机等观测和记录地质情况和对周围环境的影响情况，渗漏水和地表裂缝情况。2地表及地下管线沉降精密水准仪、铟钢尺掌握基坑开挖对周围土体、地下管线、人工挖孔桩和周围建筑物的影响程度及影响范围3周边建筑物沉降及倾斜精密水准仪、铟钢尺4桩体水平位移PVC测斜管测斜仪掌握基坑开挖期间和结构施工过程中围护结构的水平位移状态5桩顶位移经纬仪掌握基坑开挖期间和结构施工过程中围护结构桩顶的位移状态6桩体内力监测钢筋计，频率接收仪掌握基坑围护桩的受力情况7地下水位观测电测水位计了解基坑内外水位情况和降水效果8锚索内力锚索轴力计检测锚索在不同时期的受力状况9支撑轴力轴力计监测钢支撑在开挖时期的受力状况10土体分层沉降分层沉降仪了解基坑开挖时外侧土体垂直移动情况表2 暗挖段监测项目汇总表 区段序号监测项目监测仪器监测目的暗挖段1地质及初期支护状态观察肉眼、数码相机等观察和记录地质状况和支护状态2地表及地下管线沉降精密水准仪、铟钢尺掌握隧道开挖对周围土体、地下管线、周围建筑物的影响程度及影响范围3周边建筑物沉降及倾斜精密水准仪、铟钢尺4拱顶沉降水准仪、收敛计了解隧道施工过程中隧道支护结构变位规律5暗挖隧道水平收敛6初支结构内力钢筋计了解隧道初支结构内力情况7围岩压力压力盒了解隧道初支承受围岩压力情况3.2 测点布设测点布设包括监测控制点（水准基点、工作基点）及监测点（地表点、建（构）筑物测点、管线测点等）的布设方法。3.2.1 控制点的布设(1)水准基点的埋设沉降监测控制网采用太原高程系统或相对高程系统，本工程监测拟建设23座水准基点。确定水准基点点位时，必须保证点位所在地地基坚实稳定、安全可靠，并利于标石长期保存与观测。水准基点应尽可能远离工程施工影响范围。如现场附近有市政高程控制基准点，则优先采用现有的控制基准点做为现场监测控制网的水准基点。(2)工作基点的埋设工作基点应根据地层土质状况决定，一般采用混凝土普通水准标石，标石埋设在地表以下1.52.0米左右的深度。本工程拟布设68座工作基点，分别位于靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或相对稳定位置。也可直接埋设在基坑影响范围之外的高大桩基建筑物上。工作基点标石的顶面的中央为圆球状不锈钢的金属水准标志。标志须安放正直，镶接牢固，其顶部应高出标石12cm。详见图1。 图1 沉降监测工作基点结构大样图(3)监测控制点的保护标石埋设后，在点位四周砌筑规格不应小于1.5m1.5m1.0m的砖石护墙，并围绕标志砌筑内径为0.5m0.5m0.5m的砖石方井或园井，上加盖板，并设置醒目的保护指示牌，做好标记，以便于长期观测。3.2.2 主要监测点的埋设(1)建（构）筑物测点在工程施工影响范围内的建(构)筑物及重要地下管线等结构上布设位移监测点，测点的布设必须根据观测目的、建筑物的大小、结构特点、荷载分布等因素综合确定。在建筑物的四角、大转角处、每1020米处或每隔23根承重柱上视实际情况布设沉降监测点。在满足监测建筑物整体和局部变形的前提下，尽量少布点，以提高工作效率，降低生产成本。建筑物测点埋设时先在建筑物的基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入，孔与测点四周空隙用水泥砂浆填实。测点基本布设在被测建筑物的角点上，测点的埋设高度应方便观测，同时测点应采取保护措施，作好明显标志，并进行编号，避免在施工和使用期间受到破坏。每幢建筑物上一般至少在四个角部布置4个观测点，特别重要的建筑物布置6个或更多测点。测点的埋设见图2。 图2 建筑物沉降测点示意图建筑物倾斜测点通过在其外表面上粘贴刻有十字刻度的贴片进行布设。地下管线的测点重点布设在煤气管线、给水管线、污水管线、大型雨水管线及电力方沟上，测点布设在管线的接头处，或者对位移变化敏感的部位，沿管线延伸方向每1015m布设一测点。有条件布设时可将测点直接埋设在管线上并引出地面，也可在管线上方设地面桩，进行间接量测。地下管线测点布设一般采用地层模拟法和抱箍法，即在管线位置上方钻5080cm深的孔，然后将预埋件放入并用水泥砂浆固定，或结合管线的改移，用抱箍将测杆与管路紧密连接，伸至地面，地面处布置相应的窨井，保证道路交通和人员正常通行。测点应采取保护措施，避免在施工和使用期间受到破坏。 (2)地表测点地面监测点的埋设，应首先在地面开100mm的孔，打入顶部磨成椭圆形的22mm螺纹钢筋（如果是混凝土路面，钢筋底部至少应进入到路面下的路床上20cm，并与路面分离），然后在标志钢筋周围填入细砂夯实，为了防止由于路面沉降带到测点沉降影响监测成果数据，不可用混凝土或水泥固牢，最后还应在监测点上部做上铁盖加以保护。具体方法见地表点布设示意图3。盖挖顶板沉降测点应使地表测点与顶板通过水泥砂浆同顶板结构联结起来。图3 地表点布设示意图(3)水位观测孔水位孔测点埋设采用地质钻钻孔，孔深根据要求而定（确保能测出施工期产生的水位变化）。用地质钻机钻直径89mm孔，水位孔的深度在最低设计水位之下，成孔完成后，放入裹有滤网的水位管，管壁与孔壁之间用净砂回填至离地表0.5m处，再用粘土进行封填，以防地表水流入。水位管用55mm的PVC塑料管作滤管，管底加盖密封，防止泥砂进入管中。下部留出0.51.0m深的沉淀管（不打孔），用来沉积滤水段带入的少量泥砂，中部管壁周围钻68列6mm左右的孔，纵向间距510cm，相邻两列的孔交错排列，呈梅花形布置。管壁外包扎上滤网或土工布作为过滤层，上部再留出1.52.0m作为管口段（不打孔），以保证封口质量见图4。图4 水位孔布设示意图(4)桩体水平位移测点将PVC测斜管逐节绑扎在桩体钢筋笼上，管间用套管连接，接头用自攻螺丝拧紧，并用防水胶带密封。管壁内有二组互为90度的导向槽，固定时使其中一组导槽与围护结构体水平延伸方向基本垂直，并在管内注满清水，防止其上浮，测斜管管底及管顶用布料堵塞，盖好管盖。下钢筋笼和浇砼时应注意对测斜管的保护，并保证测斜管位于钢筋笼内远离基坑一侧。(5)桩体内力监测桩体内力监测采用钢弦式钢筋计测试。钢筋计布置于桩体钢筋笼内外侧主筋上，在设计监测位置处截断主筋，焊接钢筋计拉杆，连接钢筋计，固定好仪器及导线后随钢筋笼下入桩中。桩体内力测点布设见图5。图5 桩体内力测点布设示意图 (6)锚索轴力监测锚索轴力监测采用锚索轴力计进行测试，安装前先记录每个轴力计的编号；锚索安装后，先将轴力计套在锚索上；然后安装锚索垫板，上紧螺帽；最后将轴力计缆线引致安全地方；用频率接收仪量测初读数。见图6。图6锚索轴力计安装示意图(7)拱顶和收敛测点本工程暗挖隧道拱顶沉降采取水准仪、钢挂尺实施，隧道结构收敛采用专用坑道收敛计实施，施工中加强对测点的保护工作。拱顶和收敛一般埋设在同一断面，最好与上方地表测点相对应，以利于各项测试结果的相互对应和综合分析。（8）暗挖隧道初支内力及围岩压力暗挖隧道初支内力采用钢筋计进行测试，围岩压力采用压力盒进行测试。通过本项目的测试，可了解初支在施工过程中所受应力状态，并对比初支的极限承载，评估初支的安全性及稳定性，以便修改施工参数、完善施工措施。钢筋计布置于初支钢格栅内外侧主筋上，在设计监测位置处截断主筋，焊接钢筋计拉杆，连接钢筋计，焊接时做好钢筋计的降温工作，以免烧坏。围岩压力在初支钢格栅安装完成后，在设计位置埋设，埋设时要做到和围岩的密贴固定。喷混凝土时注意对测点的保护。3.2.3 布设原则和保护(1)测点位置和数量应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等综合考虑。(2)为验证设计数据而设的测点应布置在设计中的最不利位置和断面，如预测最大变形、最大内力处，为指导施工而设的测点应布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息，以便修改设计和指导施工。(3)表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观测及有利于测点的保护。(4)结构内测点（如钢筋计、轴力计、测斜管等）不能影响和妨碍结构的正常受力，不能影响结构的变形刚度和强度。(5)在实施多项测试时，各类测点的布置在时间和空间上应有机结合，力求使同一位置能同时反映不同的物理变化量，以便找出其内在联系和变化规律。(6)深层测点的应提前埋设，一般不少于30天，以便监测工作开始时，测点处于稳定的工作状态。(7)测点在施工过程中若遭到破坏，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，以保证该点观测数据的连续性。(8)各预埋测点牢固可靠，易于识别并妥善保护，不得任意撤换和破坏，并应建立量测点埋设的记录资料。3.3 监测项目的具体实施3.3.1 建筑物监测范围结合本工程的特点，本着安全、可靠、简便的原则，拟将基坑开挖深度12倍范围内的房屋测点做为正常测点，将基坑开挖深度12倍范围以外的房屋测点作为补充测点，补充测点根据正常测点的监测结果来判别是否需要进行进一步扩大监测。地下管线的监测根据探明的地下管线的埋深位置作相应的布置和测设。如果地表测点与建筑物测点相重合或接近是以地表建筑物测点为主，代替地表测点。本工程沿线地表建筑物较多，多为厂区库房及车间房屋，基础多为扩大条型基础或独立基础，砖混结构。施工开工前配合施工方对工程可能影响到的建筑物进行详细调查，并结合调查结果，确定施工中应监测的周边建筑物。3.3.2 建筑物沉降监测 (1)测点布设原则：在基坑两侧以及紧邻线路的建筑物应根据建筑物的体形特征、基础形式、结构种类和地质条件等，在建筑物的转角、高低悬殊或新旧建筑物连接处、伸缩缝、沉降缝两侧等部位设置基础沉降监测点，对于烟囱、水塔、油罐等高耸建筑物，应沿周边在其基础轴线上的对称位置布点，但同一楼座相邻两测点间的间距不得大于10m，每一栋建筑物的布点不少于4个；距离隧道线路较远的建筑物根据邻近建筑物的监测结果，判断是否需要监测补充测点。(2)测点布设方法：房屋监测点用射钉枪、冲击钻将8cm射钉或膨胀螺丝固定在墙壁表面，并涂漆作为观测标志。(3)监测仪器及精度控制：建筑物的隆沉采用精密水准仪和铟钢尺测量，精度为0.1mm。3.3.3 建筑物倾斜监测建筑物倾斜是指建筑物顶部相对底部、或某一段高度范围内上下两点的相对水平位移的投影与高度之比，倾斜监测就是对建筑物的倾斜度、倾斜方向和倾斜速率进行监测。(1)测点布设原则：每栋建筑物上至少布设两组倾斜测点（每组两个），具体数目根据现场情况确定。(2)监测方法：可采用倾斜位移测量法和倾斜电测法或差异沉降法，倾斜位移测量法是采用经纬仪对高耸建筑物上端进行倾斜测量；电测法是在建筑物上设置倾角计进行量测；差异沉降法是测出位于同一水平测线上的建筑物两点的下沉值，根据两点的差异来判断建筑物的倾斜。建筑物倾斜监测在条件许可的情况下，尽可能布设导线网，以便进行平差处理，减小误差，提高监测精度。(3)监测仪器：精密水准仪、经纬仪、铟钢尺、倾角仪等。(4)监测频率：建筑物沉降、位移和倾斜进行观测的频率是距开挖面2B时每天12次，距开挖面5B时每周一次。3.3.4 基坑内外情况观察(1)观察范围：基坑施工全过程。(2)观察内容和方法：采用肉眼或数码相机等手段对基坑开挖、围岩情况、支护状况、基坑渗水及周围建筑物等进行观测和记录。3.3.5 地质及初支状态观察(1)观察范围：隧道施工全过程。(2)观察内容和方法：观察工作面状态，围岩变形，围岩风化变质情况，节理裂隙，断层分布和形态，地下水情况以及喷射混凝土的效果。同时对已经施工的初支每天也要观察，包括喷射混凝土，锚杆，钢架等的状况。发现异常情况应及时通知相关管理人员。3.3.6 地面沉降监测(1)监测范围：对于基坑，其监测范围是12倍基坑开挖深度影响范围内。根据明挖段开挖方式和周围环境的不同，可沿基坑纵向每10米布置一个地面沉降测点，每100米在基坑两侧布置观测断面，从里到外，按由密到疏的原则布置测点，每个断面35个测点。 通过断面的沉降测试，掌握基坑开挖期间对周边环境的影响范围。对于隧道，应进行地表沉降监测，地表沉降观测点要求在轴线上每10米布设沉降点，每100米布设一沉降监测断面，断面上有15个测点组成。 (2)监测方法：采用精密水准仪进行测量。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。地表监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各测点与水准点（基点）的高程差H，可得到各监测点的标准高程ht，然后与上次测得高程进行比较，差值h即为该测点的沉降值。即：Ht(1,2)=ht(2)-ht(1)在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。(3)监测仪器：高精度水准仪，铟钢尺等。(4)监测频率：基坑开挖期间，基坑外10m以内每天12次，1020m以内每两天一次，2030m以内每3天一次，如出现位移明显增大时，加密监测次数。3.3.7 桩体内力监测(1)监测范围：在下穿环城高速以及周边有近距建筑物处埋设。(2)监测方法：桩体的内力包括弯矩和轴力，桩体的弯矩监测通过钢筋计的应力计算来监测弯矩变化，测量断面一般选择在桩体出现弯矩极值的部位。施工过程中，根据仪器内置钢弦的频率变化计算相应受力。(3)测量和计算：利用频率接收仪测量各传感器的的频率，然后利用各传感器的率定曲线计算其受力。钢筋计在计算出内力后近似计算出弯矩值。(4)监测仪器：钢筋计及频率接收仪。(5)监测频率：施工期间，每天1次。3.3.8 桩体水平位移监测(1)监测范围：在明挖基坑有钻孔围护桩地段。(2)监测方法：采用孔底为假设不动点，以孔顶平面位移值作为测斜修正值的测斜方法。测试时采用带导轮的测斜探头按0.5m点距由下往上逐点进行读数，采取0、180双向读数。在基坑开挖前，完成测斜数据初始值测定工作，并确定初始值。原理如下：测斜仪按0.5m点距由下往上逐点进行读数，即将测斜管分成了n个测段（见下图7），每个测段的长度li =500mm，在某一深度位置上所测得的两对导轮（500mm）之间的倾角i，通过计算可得到这一区段的变位i。计算公式为： 某一深度的水平变位值i可通过区段变位i的累计得出，即：设初次测量的变位结果为 ,则在进行第j次测量时，所得的某一深度上相对前一次测量时的位移值xi即为：相对初次测量时总的位移值为： 图7 测斜原理图计算时假定管底作为基准点，由下而上累计计算某一深度的变位值i，直至管顶，然后再根据测得的该点桩顶位移对水平变位值进行修正。但是不论基准点设在管顶或管底，计算变位值i总以向基坑侧变位为正，反之为负。将在围护结构中同一测斜管的不同深度处所测得的变位值i，点在坐标纸上连接起来，便可绘制出桩体的水平变位（Hi）曲线。(3)监测仪器：测斜仪，PVC测斜管。(4)监测频率：基坑开挖时，每天1次；若有异常情况，增加到每天34次；基本稳定后，每两天1次。3.3.9 桩顶水平位移和垂直位移监测(1)监测范围：在明挖基坑有钻孔围护桩地段。(2)监测仪器和方法：桩顶垂直位移采用水准仪测量，精度控制在1.0mm；桩顶水平位移采用经纬仪测量，精度控制在1.0mm。(3)监测频率：基坑开挖时，每天12次；若有异常情况，增加到每天34次；基本稳定后，每两天1次。3.3.10 地下水位监测(1)监测范围：保护周围环境的水位孔应围绕围护结构和被保护对象（如建筑物、地下管线等）或在两者之间进行布置，其深度应在允许最低地下水位之下或根据不透水层的位置而定，沿基坑开挖方向两侧建筑物附近布设。(2)监测方法：水位孔一般用小型钻机成孔，孔径应略大于水位管的直径，孔径过小会导致下管困难，孔径过大会使观测产生一定的滞后效应。成孔至设计标高后，放入裹有滤网的水位管，管壁与孔壁之间用净砂回填至离地表0.5m处，再用粘土进行封填，以防地表水流入。(3)监测仪器：电测水位计和水位管。(4)监测频率：基坑开挖时，每天1次； 3.3.11 拱顶和收敛监测(1)监测范围：暗挖隧道施工地段。(2)监测仪器及方法：拱顶沉降采用水准仪进行，结构收敛采用收敛计来进行。(3)监测频率：开挖阶段每天1次。3.3.12 支撑轴力监测 (1)监测范围：在明挖基坑有钢支撑地段。(2)监测仪器：轴力计、频率接收仪。(3)监测方法：在钢支撑架设时，轴力计安设在钢支撑的非加力端。测试时利用频率接收仪测试仪器的频率，然后利用率定曲线计算其受力。(4)监测频率：开挖阶段每天1次。3.3.13 深层土体位移监测 (1)监测范围：在明挖基坑围护结构外侧。(2)监测仪器：分层沉降管、磁环、分层沉降仪。(3)监测方法：在基坑开挖前围护结构完成后，在需要测试深层土体位移的地段钻孔，成孔后完成洗孔工作，然后埋设分层沉降管，在埋设过程中，在需要测试的不同深度，安装磁环。完成沉降管的埋设后，用细沙回填孔壁与管壁之间的空隙。放置一段时间后，即可进行测试。测试时用分层沉降仪的探头顺管而下，遇到磁环时，会发出鸣叫，记录下本磁环的深度，两个深度之差即为地中土体的垂直位移。(4)监测频率：开挖阶段1次/2天。3.3.14 锚索轴力监测(1)监测范围：在明挖基坑有锚索地段。(2)监测仪器：锚力计、频率接收仪。(3)监测方法：在锚索安装时，将锚力计安设在锚索的端头，然后再进行锚索的张拉工作。测试时利用频率接收仪测试仪器的频率，然后利用率定曲线计算其受力。(4)监测频率：开挖阶段每天1次。3.3.15 暗挖隧道初支内力及围岩压力监测(1)监测范围：在暗挖隧道埋设2个初支内力及围岩压力测试断面。(2)监测仪器：钢筋计、压力盒、频率接收仪。(3)监测方法：测试时利用频率接收仪测试仪器的频率，然后利用率定曲线计算其受力。(4)监测频率：开挖阶段每天1次。4 拟实施监测工程量汇总结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素考虑，本着更好更有利为工程服务，能够及时有效取得监测数据，真实反映施工状况的原则，并适当考虑节省工程投资，本工程拟实施的监测工程量汇总如下：暗挖监测项目表（550m）序号测试内容测试方法及精度检测数量监测频率1地质及支护观察观察、记录1项12次/天2洞周收敛（净空变形）收敛计2043拱顶下沉精密水准仪、钢尺1mm1534地表下沉精密水准仪、水准尺1mm7655地层位移（地表设点）地面钻孔安设多点位移计1306邻近既有线的地面变形、轨向偏差精密水平仪、水准尺1mm4807地层位移（洞内设点）地面钻孔安设多点位移计3312次/天8围岩压力及断面两层支护间压力压力盒1321次/天 监测项目一览表（3300m）序号监测对象监测内容测试方法及精度检测数量监测频率一围护结构 双侧布置1钻孔灌注桩桩顶沉降精密水准仪、铟钢尺1mm382基坑开挖时，1次/天，主体结构施工时，1次/2-3天桩顶、坡顶水平位移全站仪、精密水准仪、铟钢尺1mm382桩体内力钢筋计、应变计、频率接收仪100桩侧土压力土压力计、频率接收仪72桩体水平位移测斜管、测斜仪1902支撑锚索支撑及锚索轴力轴力计、应力计、频率接收仪、实时监测仪190开挖初期1次/天，挖至基底2-3次/天3基坑底坑底回弹分层沉降管、沉降仪、回弹标、精密水准仪30埋设后、基坑开挖完成、地板浇筑前测量二相邻环境4地层地表沉降精密水准仪、铟钢尺1mm951次/天土体垂直位移分层沉降管、沉降仪575 监测网建立监控量测系统首先建立水平位移和垂直位移监测控制网。水平位移监测网利用地面平面控制点做主控点，与监测网点组成平面监控网，其形式依据结构布设成轴线形；其垂直位移监控网利用太原市局部高程控制网做为一级控制点，与地表沉降等观测点组成地表高程位移监控网，同时将主控点高程引测至地下，并埋设水准基点（并定期复测），与结构监测点组成地下高程控制网。主控点埋设坚固、稳定，监控点可埋设在原状土层中，并加设保护装置。6 监测控制标准及警戒值6.1 控制标准对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准，分别采用如下标准：(1)隧道结构外轮廓距离既有重要构筑物边缘的距离，在一倍基坑深度范围之内的地段以及隧道下穿高速公路附近段落，基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.1，围护结构最大水平位移0.2%H，且30mm，地面最大沉降量0.15%H（H为基坑深度）。(2) 隧道结构外轮廓距离既有重要构筑物边缘的距离，在一倍基坑深度范围之外的地段，基坑侧壁安全等级为二级，重要性系数为1.1，围护结构最大水平位移0.4%H，且50mm，地面最大沉降量0.3%H（H为基坑深度）。6.2 警戒值在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。在施工中，以表3的三级管理制度作为监测管理方式进行动态管理。取监测控制标准的2/3作为警戒值，将允许位移值和警戒值之间称为警戒范围，实测值如在此范围，则需商讨和采取施工对策，预防最终位移值超限；警戒值和基准值之间成为注意范围，当实测值在基准值以下时，说明围岩是稳定和安全的。当位移时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。表3 变形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注：U0实测位移值；Un允许位移值；Un的取值，即监测控制标准。根据上述监测管理基准，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；在级管理阶则应密切关注，加强监测，监测频率可达到12次/天或更多。6.3 监控安全等级及工程预案对地面建筑物密集地段，监控量测的主要目的是监测围岩的发展动态，及时采取有效的措施，限制围岩变形，尽可能减少由于施工原因引起的地表沉降，以确保地面结构物的安全，通过对施工中监测数据的处理和分析确定监控的安全等级和制定相应的工程预案，见表4。表4 监控安全等级划分与工程预案表项目等级房屋裂缝宽度(mm)房屋不均匀沉降(mm)地面沉降(mm)拱顶下沉(mm)管线沉降(mm)处理措施1L/1000305030正常施工15L/100L/5003080501003050从隧道内或（和）地表对土体注浆加固，调整施工方案5 L/50080100501加强超前支护和初期支护参数，优化施工工序。2.当房屋裂缝和不均匀沉降达级时，建议居民撤离或安置。注：B为洞径；H为房屋高度。L-相邻测点间距，一般取610m。施工过程中，如遇有关部门对建筑物的沉降有特殊要求时，以其要求为准；未说明项目根据施工实际情况确定。6.4 量测频率各项监测得监测时间根据工程进程确定。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，加密观测次数。当有事故征兆时，进行连续监测。当开挖通过密集建筑群时，对施工前已经严重损坏和一般损坏的房屋，进行连续监测。各监测项目量测频率根据监测数据的变化情况而定，一般按下表5进行。各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，软弱围岩断层破碎带位移长时间不能稳定时，延长量测时间。表5 监控量测项目及频率项目量测时间间隔115天1630天13月3月以上围岩及支护状态观察掌子面每次开挖后进行，已施工地段喷砼、锚杆、钢架1次/天地表及建筑物沉降开挖面离量测面2B时，12次/天开挖面离量测面5B，1次/天开挖面离量测面5B时，1次/周拱顶下沉12次/天1次/2天12次/周13次/月水平收敛同上拱顶下沉要求锚索内力12次/天1次/2天12次/周13次/月7 监测资料的分析、预测及信息反馈本标段监控量测资料均用计算机配专业技术软件进行自动化初步分析、处理。根据实测数据分析、绘制各种表格及曲线图，当曲线趋于平衡时推算出最终值，并提示结构物的安全性。监测人员按时向施工监理、设计单位提交监控量测周报和月报，同时对当月的施工情况进行评价并提出施工建议，及时反馈指导信息，调整施工参数，保证安全施工。7.1 监测资料的反馈程序为确保监测结果的质量，加快资料反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，监测结果及时上报，并定期向有关单位提交监测报表，同时附相应的测点位移时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。监测资料反馈程序见下图8。图8 监测资料反馈管理程序图(1)通过测点位移时间曲线的回归分析，推算最终位移、掌握结构及围岩位移变化规律。(2)当位移时间曲线出现反弯点，即位移出现反常的急剧增长现象，表明支护体系已呈不稳定状态，应加密监视，并适当加强支护，必要时应立即停止开挖并进行施工处理。(3)测点实测变形量或用回归分析推算的最终变形量均应小于允许变形量。当位移变形速率无明显下降，而此时实测变形量已接近允许变形量，或支护混凝土表面已出现明显裂缝时，必须立即采取补强措施，并改变施工方法或施工参数。(4)变形速率趋于零，同时桩体内力及地层土压力变化也趋于稳定时，可根据这两个数据判断结构已处于最终稳定状态。7.2 监测信息的反馈程序监测信息反馈流程见下图9。图9 监测信息管理流程图8 监控量测数据的分析、预测监控量测资料均由计算机进行处理与管理，当取得各种监测资料后，及时进行处理分析，绘制相应图表，对监测数据进行回归分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，确定工程技术措施。每一测点的监测结果要根据其位移变化速率和管理基准等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工之目的。监测数据的整理分析及反馈的方法和内容通常包括监测资料的采集、整理、分析、反馈及评判决策等方面。(1)数据采集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。(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。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，说明该处地层处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的，如图中的正常曲线。图10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，应立即采取相应的施工措施进行处理。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。图10 时间-位移曲线和距离-位移曲线9 提交的监测成果资料在工程监测过程中，实时对监测结果进行整理，按监理工程师的要求以周报或日报的形式送达有关各方（业主、设计、监理）。工程结束时，提交完整的监测总报告。主要包括日（周、月）报、巡查报告、专题报告以及监测总报告。(1)日报在遇到沉降或其它观测值变化速率加快（到达5%控制值/天），或者遇到自然灾害如暴雨、台风、地震等情况时，为使相关各方能及时掌握各监测对象实时状态，将以监测日报的形式报送。日报重点集中反应近日受关注程度较高的部分监测对象，主要包括施工面附近、变形异常及重要建（构）筑物测点的变化值及其变化速率，并根据工况提出有效控制变形发展的建议。(2)月（周）报监测成果以周报、月报的形式提交监测管理单位，月（周）报中的表格形式按照相应的规范表格制作，报告中具体包括以下几方面的内容：监测项目及测点布置。包括本月（周）所开展监测项目及随施工进展进行测点布置的情况，提出下月（周）计划。施工进度。当月（周）工程施工进展及周边临近工程施工情况（施工内容、方法、进度等），以及监测工作进展情况（监测点变更情况和理由，监测频率变动情况的说明，监测工作存在的问题等）。监测值的时程变化曲线。通过监测数据，绘制监测结果时程变化曲线，并根据曲线发展趋势进行理论分析。根据实际情况，作出相应监测项目的预报分析。根据监测曲线及理论分析结果，再结合实际情况对变形较大的点作出当月（周）的综合分析，指出“变化趋势”， 根据工况和地质条件分析产生较大变形的原因，作出该点变形对周围环境的影响是否安全的评价及预报。指出达到或超过报警值的测点位置，并初步分析其原因。对各项监测数据进行统计，指出累积值较大并达到或超过报警值测点，并结合施工情况对其原因进行重点分析，预测施工中是否存在危险，提出可行性建议。监测成果表汇总。要求按规定的格式分项归类、汇总，各测点的监测数据要按监测日期顺序准确填报，表格中观测、制表、校核、审核者必须签名，确保表中内容正确真实。监测测点布设图。初始月（周）报必须附有现场监测测点布设图，图上监测点号必须与监测成果表中的点号相对应并一致，如有新增点或变更点，应在新增或变更当月（周）报中及时更新并附图。若是地面、道路监测点，图上要标注测点的里程。 (3)专题报告异常情况或重点项目的监测专题分析报告等。(4)监测总报告监测工作结束后，需进行整个项目的总结工作，并最终形成监测总报告。监测总报告应包括以下几部分内容：工程概况及监测目的；监测项目及测点布置；采用的仪器型号、规格及标定资料；数据采集和观测方法监测资料的分析处理；监测值全时程变化曲线；超前预报效果评述；监测结果评述。上述报告等监测成果资料按照要求及时提交给业主和监测管理单位。10 监测管理体系和保证措施10.1 监测管理体系针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构，由我单位派驻现场79人组成监控量测及信息反馈小组，成员由多年从事地下工程施工及监测经验的技术人员组成，组长由具有丰富施工经验，具有较高结构分析和计算能力的工程师担任。监测小组根据监测项目分为基坑和隧道两个监测小组，各设一名专项负责人，在组长的领导下负责基坑和隧道的日常监测工作及资料整理工作。监测组织机构见图11。图11 施工监测组织机构图10.2 监测管理体系保证措施为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：(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，并提供相关切实、可靠的数据和记录。(2)测点布置力求合理，应能反映出施工过程中结构的实际变形和应力情况及对周围环境的影响程度。(3)测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证，监测仪器要定期校核、标定。(4)测点埋设应达到设计要求的质量。并做到位置准确，安全稳固，设立醒目的保护标志。(5)监测工作由多年从事监测工作及有类似工程监测经验的工程师负责，小组其它成员也是有监测工作经历的工程师或测工，并保证监测人员的相对固定，保证数据资料的连续性。(6)监测数据应及时整理分析，一般情况下，应每周报一次，特殊情况下，每天报送一次。监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制沉降槽曲线、历时曲线等，作必要的回规分析，及对监测结果进行评价。(7)检测数据均现场检查、室内复核后方可上报；如发现监测数据异常，应立即复测，并检查监测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报给甲方、监理及单位主管，以便采取措施。(8)各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的测试实施细则。(9)雨季是施工的不利情况，地下渗水比较严重。因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，加强一些薄弱环节和主要管线及建筑物等项目的量测频率，同时，应根据监测结果，加强一些不利区域的监测，以保证整个工程始终处于监控状态。11 监测数据处理及信息反馈11.1监测数据的处理 监控量测资料均由计算机进行处理与管理，当取得各种监测资料后，能及时进行处理，绘制各种类型的表格及曲线图，对监测结果进行回归分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，确定工程技术措施。因此，对每一测点的监测结果要根据管理基准和位移变化速率(mm)/d等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工之目的，同时对监测资料分类归档整理。11.1.1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。有的仪器如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（电子水准仪）则自动数据采集，并将测量值自动传输到数据库管理系统。11.1.2、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，包括原始观测值得检验、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。11.1.3、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。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。11.2监测信息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，及时上报监测周报表，并按期向有关单位提交监测月报，同时附上相应的测点位移时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。并根据当前的施工方法修改监测方案，提高监测数据的可靠性和及时性。监测反馈程序见图6所示。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馈分析监测结果的综合评价报送设计、监理单位量测结果的形象化、具体化经 验 类 比理 论 分 析甲方、规范要求等地层支护结构安全稳定性判断地层、支护结构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是否改变设计、施工方法调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施新设计施工方法图7信息反馈程序 根据我单位施工监测的成功经验，我们拟采用铁路隧道喷锚构筑法技术规范（TBJ108-92）中的级监测管理办法 （见图8）并配合位移速率作为监测管理基准，即将允许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采取施工对策，预防最终位移值超限，警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基准值以下，说明结构是稳定的。对监测数据进行分析，出现下列情况之一时，立即报告，建议暂停施工，并采取措施进行处理。(1)监测数据有不断增大的趋势； (2)支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展； (3)时态曲线长时间没有变缓趋势。监测数据分析及信息反馈中需加强以下几个方面： (1)明确监控量测在施工中有着不可替代的作用，加强重视，强化管理； (2)监测成果的分析是监测工作的重点