区间隧道监测.ppt

2011年7月8日,轨道交通盾构区间监测技术交流,宁波轨道交通第三方监测项目部,报告目录,二、测点布置及监测技术要求,一、施工监测一般规定,三、常见变形数据分析,一、一般管理规定,宁波轨道交通第三方监测项目部,轨道交通盾构区间、联络通道工程均应实施工程监测；区间隧道施工中应结合施工环境、工程地质条件、施工方法与进度确定监控量测方案，对于特殊地段各监测断面应设置专项监测方法；施工前应完成工作基点布置工作，所应用的工作基点应不少于3个，且定期校核工作基点及基准网（一般规定：建网初期1次/月，3个月后，1次/季度），确保基准点的稳定、可靠。现场施工开始前（加固完成后）应完成出洞区域测点布置，初始值及工作基点测试成果报第三方监测单位复测；隧道施工期间周边环境监测范围为以隧道结构外侧2倍埋设深度范围内；隧道内沉降、收敛、环境监测点监测点布设同盾构推进布点原则，应及时做好测点的报验和初始值采集。,1、一般要求,一、一般管理要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,2、盾构区间监测等级,轨道交通盾构监测等级按照工程环境安全等级及地层损失率来划分，除特别规定外，监测等级与安全等级相同。,备注：盾构中心埋深越小要求的地层损失率越小。地层损失率为盾构切口通过后14天地面沉降量除以按盾构外径计算的盾构横截面积，轨道交通旁通道监测等级划分参照盾构监控等级；,盾构区间工程环境安全等级,一、一般管理要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,3、监控等级的监测要求,监控等级与监测要求,一、一般管理要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,4、主要监测项目,监测项目的设置应采用关键部位优先、兼顾全面的监控原则，不同监测项目之间能建立相互校验机制，运用仪器监测与人工巡检相结合的方法，形成体系完整、行之有效的四维监控体系。,盾构区间监测项目,一、一般管理要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,4、主要监测项目,联络通道监测项目,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,1、地表沉降点布置与埋设,地表沉降点布置,（1）盾构轴线监测点应在施工前，按照监测方案采用全站仪放样布点，洞内测点需与地表测点位置对应；（2）盾构进出洞以外100环区域地面监测点应在上、下行线轴线上方以1点/5环间距布设，并设置不少于5个监测主断面；（3）标准段每5-10环布置一个测点，30环布置一地面沉降监测主断面；（4）主控监测断面测点点间距以310米为宜，最大不应超过10米，上下行线轴线之间按照3米间距布置3个测点，轴线外侧布置2个间距3m的测点，外围测点按照5米间距布置，最远点应位于盾构埋深2倍范围外；（5）地表监测点应在上行线掘进施工前同时完成测点布置和初值采集；（6）每一盾构区间在某一主监控断面前后一环布置地表沉降点，实行连续三环连续监测。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,地表沉降点埋设,地表沉降观测点的埋设可采用标准方法(深层沉降点)和浅层设点的方法。对于下列各类地段应采用深层测点进行地表沉降观测点埋设。（1）由设计确定的重要施工地段。（2）由地表预先探测到地中存在空洞的施工地段。（3）施工中地表发生塌陷并经修补过的地段。（4）地面交通和环境条件允许采用标准方法设点的道路地段。标准地表沉降点布置在地面深层沉降监测点布设时须穿透路面结构硬壳层，钻孔直径不小于12cm，沉降标杆采用25mm螺纹钢标杆，螺纹钢标杆应深入原状60cm以上，螺纹钢标杆顶部应在地面下5cm为宜，螺纹钢标杆与孔壁间隙须用黄砂回填。测杆顶部设置管盖，管盖安装须稳固，与原地面齐平。在城市交通特别繁忙并且不允许进行钻孔的地段，经监理、第三方监测单位同意后，其地表设置的一般沉降测点可采用道路浅层设点的方法。道路浅层设点为采用较大直径的水泥钉(直径5mm)或短钢筋(直径10mm)在路面设置测点的简易方法。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,深层监测点埋设示意图,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,2、管线沉降点布置与埋设,测点布置,（1）监测点宜布置在管线的节点、转角点和变形曲率较大的部位，监测点平面间距宜为1525m，并宜延伸至2倍隧道底部埋设深度范围内的管线。（2）管线测点布设宜结合管线翻排布设直接点，有压管线监测点间距不宜大于管节长度;（3）影响范围内有多条管线时，应根据管线类型、材质、管径等信息，综合确定监测点，距隧道较近的有压力刚性管线必须设点；,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,2、管线沉降点布置与埋设,测点埋设,（1）条件许可时，在征求管线管理单位意见的情况下，上水、煤气、航空油管等管线宜采用抱箍等形式设置直接监测点；也可利用窨井、阀门、抽气孔以及检查井等管线设备作为监测点；（2）无埋设直接监测点的条件，且管线距离隧道较近时，可采用埋设深层监测点方法，即打孔钻穿马路的硬地坪，插入25mm螺纹钢标杆作为测量标志至管线上方2030cm，为方便立尺，钻孔的孔径不小于12cm。螺纹钢标杆顶部应在地面下5cm为宜，螺纹钢标杆与孔壁间隙须用黄砂回填，测杆顶部设置管盖，管盖安装须稳固，与原地面齐平。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,2、管线沉降点布置与埋设,测点埋设,管线直接点埋设埋设示意图,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,3、建筑物测点布置与埋设,测点布置,（1）建筑物的四角、大转角处及沿外墙每1015m处或每隔23根柱基上。（2）高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧。（3）建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处。（4）宽度大于等于15m或小于15m而地质复杂的建筑物，在承重内隔墙中部设内墙点，在室内地面中心及四周设地面点。（5）邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗滨（沟）处。（6）框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点。（7）片筏基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,3、建筑物测点布置与埋设,测点埋设,安设在外墙、外柱外侧的观测点，距地面应有1020cm高；对于软土地基沉降量较大的建筑，还应适当高些，沉降测点一般有10cm长度左右即可，外露不少于4cm。测点采用20不锈钢制作，测点端头宜加工成半球形，先用冲击钻在墙柱上成孔，在孔中装入20不锈钢测点，然后在孔内灌注云石胶及其凝固剂进行固定。沉降监测各类测点埋设时应注意避开如雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物，并视立尺需要离开墙（柱）面和地面一定距离。测点埋设完毕后，在其端头的立尺部位涂上防腐剂。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,4、隧道沉降、上浮、收敛测点布置与埋设,隧道沉降、上浮测点布置断面与主控地表监测断面位置一致，在某些特定部位可适当加密，点位应考虑观测方便又能长期保存，测点主测断面的拱顶(0)、拱底(180)、拱腰(90和270)处共埋设4个测点。测点布设应尽量避免采用钻孔布设法，防止对管片造成结构性损害，根据现场实际情况可选择在管片连接螺栓上布置测点法或采用全站仪观测法，其中采用全站仪观测法的仪器设备须满足相关精度要求。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,5、深层土体位移测点布置与埋设,深层土体位移包括：垂直及水平向土体位移，为选测监测项目，对周边环境有保护等级较高的重要建筑物或管线，应布置深层土体位移点以观测盾构施工对保护对象周边地层的影响，一般布置在盾构两侧。土体分层沉降应采用钻孔埋设分层沉降标，用分层沉降仪进行监测，也可采用多点位移计等进行监测。土体水平位移应采用钻孔埋设测斜管，用测斜仪进行监测。对于土体分层沉降，磁性沉降标的设置间距25m，尽量保证每一土层埋设一个沉降标，深层土体位移测孔埋设沉降标测点时，在隧道两侧的钻孔深度应超过隧道底板2-3m，而位于隧道顶部的钻孔深度应在隧道拱顶之上1-2m。测点的埋设应在盾构施工前至少两周前完成埋设，并取得稳定初值。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,6、其他选测项目,管片内力、变形、土压力监测断面应与所设主测断面相对应，每一断面不少于5个测点。钢筋应力计和混凝土应变计应在管片预制时安装。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,7、监测点编号,盾构地表沉降对应垂直位置的管片环数进行编号，SDN（XDN）表示隧道管片轴线位置上第N环对应的地表测点，SDN+n(XDN+n)则表示相应地表沉降监测断面上测点编号。净空收敛：以SLN表示上行线净空收敛，N对应所处位置的管片环数。隧道底部沉降：以GDN表示；N对应所处位置的管片环数。隧道拱顶沉降：以GUN表示；N对应所处位置的管片环数。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,8、监测频率,盾构区间监测频率,盾构切口前50需采集初始值，各测点应保证6个月的稳定观测期，区间隧道贯通后应及时提供全线隧道的沉降变化曲线。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,8、监测频率,联络通道监测频率,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,9、监测报警值,盾构区间报警值,盾构掘进引起的地层损失应小于1%，相应管片脱出盾尾15天以后不同盾构覆土厚度处的地面沉降槽最大沉降量及盾构前方的最大隆起量不得大于下表中的规定数值：,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,9、监测报警值,周边环境测点,周边环境监测项目的报警值应根据监测对象的主管部门的要求确定，当无具体报警值时，可参照下表执行：,注：建(构)筑物的变形控制指标还应满足相关规范中关于倾斜控制的要求。,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,9、监测报警值,盾构隧道变形,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,9、监测报警值,联络通道报警值,监测项目日报警建议值,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,9、监测报警值,联络通道报警值,累计报警建议值,二、测点布置及监测技术要求,宁波轨道交通第三方监测项目部,10、现场巡检,监测单位应每天对施工影响区域进行巡视检查，发现异常或危险情况，应及时通知参建各方。,隧道本体对盾构隧道施工现场巡视以下内容：盾构铰接密封情况。管片破损情况。管片错台情况及其趋势。渗漏水情况。盾尾漏浆状况。,周边环境主要工作内容：建（构）筑物；桥梁；既有线（铁路）；道路（地面）；河流、湖泊；地下管线；周边临近施工情况。,三、变形数据分析,宁波轨道交通第三方监测项目部,1、地表沉降一般规律,在软土层中采用盾构施工时，隧道横向所产生的地表变形范围受隧道的埋深和其所处的地质土层状况影响较大，基本上接近土的破坏棱体范围，横断面上大致上近似于peck提出的沉陷槽形状，即概率论中的正态分布曲线。同时隧道纵向所产生的地表变形可分为五个阶段，即初始沉降、开挖面前的变形、盾尾沉降、盾尾空隙沉降、后续固结沉降。,三、变形数据分析,宁波轨道交通第三方监测项目部,1、地表沉降一般规律,(1)初始沉降。距开挖面还有几十米(通常为大于2.5D，D为隧道直径)的地面观测点，从开挖面到达该点之前所产生的沉降，是随盾构机掘进造成的地下水流动和水位降低产生的。(2)开挖面前的变形。自开挖面约几米(02.5D)时起直至开挖面到达观测点正下方之间所产生的沉降或隆起现象，多由于土体的应力释放或盾构开挖面的反向土压力、盾构机周围的摩擦力等的作用而产生的地基塑性变形。(3)盾尾沉降。从开挖面到达观测点的正下方之后直到盾尾通过该观测点为止这一期间所产生的沉降，主要是盾构扰动土体所致。(4)盾尾空隙沉降。盾构机的尾部通过观测点的正下方之后所产生的沉降，是盾尾空隙的土体应力释放所引起的弹塑性变形。(5)后续固结沉降。由于施工过程中对周围土体的扰动，土中孔隙水压力上升，随着孔隙压力的消散，地层会发生主固结沉降；在孔隙水压力趋于稳定后，土体骨架仍会蠕变，即次固结沉降。,三、变形数据分析,宁波轨道交通第三方监测项目部,2、地表沉降原因分析,三、变形数据分析,宁波轨道交通第三方监测项目部,2、地表沉降原因分析,(1)降水的影响。盾构隧道施工中常采用降水措施，在正常掘进过程中也会经常性地堵水、排水，降水会使地层中原来的静水水位改变成漏斗状曲面水位，使含水地层中土的有效应力增加，产生固结沉降。(2)地层原始应力状态的变化。在原来处于稳定状态的地层中开挖隧道，对周围的土体必有扰动影响。盾构掘进时，开挖面土体的松动、挤压和坍塌，导致地层原始应力状态的改变。土体极限平衡状态的破坏，引起了地表的下沉或隆起。(3)盾构挤压扰动的影响。开挖、掘进时都不同程度地对土层产生挤压扰动。当盾构掘进遇到弯道以及进行水平或垂直纠偏时，也会使周围的土体受到挤压扰动，从而引起地表变形，其变形大小与地层的土质及隧道的埋深有关。,三、变形数据分析,宁波轨道交通第三方监测项目部,2、地表沉降原因分析,(4)管片环变形的影响。隧道衬砌脱出盾尾之后，在土压力的作用下，管片之间的防水层和缝隙会被挤压紧密，管片环也会产生轻微变形，趋向于椭圆状，这些也会导致地表的少量沉降。(5)盾尾空隙充填不足的影响。盾尾建筑空隙必须及时进行充填，在不稳定地层中施工时，这一点更显得重要。压浆材料的性能及充填量均影响到地表沉降及其速度。盾构施工中的纠偏或弯道施工时的局部超挖，会造成盾尾后部建筑空隙的不规则扩大