地铁盖挖逆作法车站监测方案

1、* 地铁施工监测 * 盖挖逆做车站站监测方案、编制依据(1) 地下铁道工程施工及验收规范 ( GB50299-1999)(2) 混凝土结构工程施工及验收规范 (GB50204-2002)(3) 钢结构工程施工及验收规范 (GB50205-2001)(4) 地铁设计规范(GB50157-2003)(5) 铁路隧道设计规范 (TB10003-2005)(6) 混凝土结构设计规范 ( GB50010-2002)(7) 钢结构设计规范 (GB50017-2003)(8) 建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002)(9) 地下工程防水技术规范 (GB50108-2001)(10) 锚杆喷射混凝土

2、支护技术规范 (GB50108-2001)(11) 铁路隧道喷锚构筑法技术规范 (TB1018-2002)(12) 建筑基坑支护技术规范 (YB9258-97)(13) 建筑基坑支护技术规程 (JGJ120-99)、工程概况21 工程地质本场地主要地质构造为沉积侏罗系中统角岩，上部角岩在风化作用下形成残积层，局部地段存在冲洪积层，地表为人工填土层。本次勘察未发现断层，构造稳定性较好。(3) 岩土层岩性特征1) 第四系全新统人工堆积层( Q4ml)1素填土：主要成分为粘性土，夹砂和碎石颗粒，黄褐色，硬塑坚硬，土质不均，属高压缩性土层。该层全场地分布，厚度 2.65 5.00m，层底高程 30.0

3、0 30.56m。2）第四系全新统冲洪积层（ Q4al+pl ）11砾砂：灰白色黄褐色，中密，饱和，局部含粘粒偏高，属中低压缩性土层。该层全场地分布，厚度 0.802.35m ，层顶高程 30.5631.50m，层底高程 28.7329.76m 。3）残积层（ Qel）由角岩风化残积形成，按照土工试验方法标准 （GB/T 50123 1999）有关规定，定名 为粉质粘土。 5 粉质粘土：以褐黄、黄褐、棕红、灰白色为主，软塑 可塑，土质较均。属中高压 缩性土层。该层 SZM5-Zc-147钻孔处未见，层厚 0.016.70m，层顶高程 28.7330.00m，层顶 埋深 3.005.30m 。4

4、）侏罗系角岩（ J2）褐灰色，青灰色，细粒结构，层状构造，按风化程度可分为 141全风化角岩、 142 强风化 角岩、 14 3中等风化角岩和 144微风化角岩 4 个亚层，分述如下：14 1全风化角岩：褐黄色、灰色，岩体呈土状，偶夹强风化块，浸水易软化崩解，具中等压缩性。该层各个钻孔均有揭露，厚度 4.2013.40m，层顶高程 12.5029.76m，层顶埋深 5.8022.00m。14 2强风化角岩： 黄褐色、灰褐色，由石英、长石及其它粘性矿物组成， 原岩结构可辨， 岩体破碎，裂隙发育，具中低压缩性。所有钻孔均有揭露，揭示厚度2.006.60m ，层顶高 程 10.9025.56m ，层

5、顶埋深 10.0035.40m。14 3 中等风化角岩：青灰色，岩体呈碎块、短柱状，裂隙发育，锤击可碎，细粒结构， 层状构造，具极低压缩性。仅 SZM5-Zc-148 孔处未见；岩体坚硬程度属较硬岩，完整程度属 较破碎，基本质量等级为级。厚度 1.20 18.20m，层顶高程 5.70 12.00m，层顶埋深 12.00 26.10m。14 4 微风化角岩：青灰色，岩质坚硬，岩体呈柱状，裂隙不发育，锤击声脆，细粒结构， 层状构造，属不可压缩层。仅分布于 SZM5-Zc-149 钻孔大里程侧。岩体坚硬程度属坚硬岩， 完整程度属较破碎，基本质量等级为级。揭示厚度 0.804.50m，层顶高程 0.

6、735.70m，层顶埋深 27.3033.00m 22 水文地质（1）地下水的类型、赋存、径流排泄及与地表水的关系 本场地地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存在砾砂层、残积层、全风化角岩中，基岩裂隙水赋存于强风化及中等风 化角岩中。本次勘察期间地下水位埋深 2.803.50m，水位高程 30.2034.00m，水位变幅 0.7 3.0m。地下水总的径流方向为由北向南，排泄途径主要是蒸发和地下径流。主要补给来源为 大气降水。地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性，对钢结构 具弱腐蚀性。三、监控量测规划3.1 监控量测目的（1）监测的数据和资料能让业主客观

7、真实地了解工程安全状态和质量程度，为业主提 供及时、可靠的信息用以评定地铁结构工程在施工期间的安全性及施工对周边环境的影响， 掌握工程各主体部分的关键性安全和资料指标，确保地铁工程能按照预定的要求安全顺利完 成；（2）监测数据和资料能对可能发生的危及环境安全的隐患或事故及时、准确的预报， 以便及时采取有效措施，避免事故的发生；（3）通过对建筑物的安全状态进行及时的监测，随时掌握及评估建筑物的安全状态， 防止建筑物安全事故发生。从某种意义来看，地铁施工对周围建筑物的影响比地铁工程本身 安全更需关注，因为周围环境直接面对城市市民的切身利益。因此对周围建筑物的安全监测 工作，应放在工作的首位；（4）

8、监测数据和资料可以丰富设计人员和专家对类似工程的经验，以利专家解决类似 工程中所遇到工程难题。3.2 监测项目及方法* 地铁的监测可分为车站部分监测、明挖区间监测和暗挖区间的监测。其中，车站部分 监测分矿山法施工车站的监测和明挖基坑监测，暗挖区间的监测分矿山法区段的监测和盾构 区段监测。根据 *地铁监测项目的特殊性，我们初步确定了 *地铁监测项目。表1 * 站监测项目及仪器方法监测项目测点布置方法及仪器备注必测桩体变形严格按照规范及合理设计要求布置测点测斜仪桩顶水平位移严格按照规范及合理设计要求布置测点收敛计地面 （建筑物） 沉降严格按照规范及合理设计要求布置测点水准仪横撑轴力严格按照规范及合

9、理设计要求布置测点轴力计选测地下水位严格按照规范及合理设计要求布置测点水位计表 2* 监测测点汇总表（暂定）监测项目监测类型单位数量桩体变形必测孔28桩顶水平位移必测对28地面（建筑物）沉降必测个140（70）横撑轴力必测个42地下水位选测孔3.2.1 基坑监测影响范围的确定根据“朗金”土压力理论基坑开挖所产生的第一破裂面的破裂角为45 /2 （为土体的内摩擦角）可得：B= H tan（45 - /2）+ K式中： B 监测范围（基坑开挖影响范围）H 基坑开挖深度- 土体或岩体内摩擦角K - 安全距离为了安全起见可不考虑 的作用：B=H + K 作为基坑开挖的影响范围。3.2.2 监控量测项目

10、选择的原则从理论上讲， 凡是能够反映围岩与围护结构力学形态变化的物理量， 都可以作为被测量。 但是，要求被测的物理量既能反映围岩与围护结构力学形态变化，同时在技术、经济上又容 易测得。变形乃是围岩和围护结构力学形态变化最直观的表现，基坑坍塌和围护结构系统的 破坏都是变形发展到一定限度的必然结果。 因此变形量测具有量测结果直观、 测试数据可靠、 量测仪表长期稳定性好、抗外界干扰性好，同时测试费用低廉。因此，在选用测试项目时应 位移量测为首选量测项目。3.2.3 主要监控量测项目方法1、桩顶水平位移监测 该项监测对基坑和围护结构的安全稳定状态至关重要，作为首选监测项目。冠梁水平位 移监测一般采用以

11、下方法：（1）采用隧道净空收敛计监测墙（桩顶）水平相对位移：该方法监测精度高监测精度为 0.2mm ，监测数据可靠，但受风力影响大；（2）采用专用激光测量仪监测： 该方法测试速度快， 基本不受周围环境特别是风的影响， 监测精度为 1mm；2、钢管横撑受力监测（测点布置见图 3）：钢管横撑对于基坑稳定起关键作用，钢管横 撑受力状态直接影响基坑安全稳定，该项监测是主要的监测项目。目前监测手段有轴力计直 接测试钢管轴力和采用表面应变计间接测试两种手段。3、地表沉降监测 （1）基点埋设：将基点埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内，基点应埋设在视野开阔 的地方，以利于观测。并且埋设至少两个基点，以便两个基

12、点互相校准；基点的埋设要牢固 可靠。施工开始前，将基点和附近水准点联测以取得原始高程。（2）沉降点的埋设方法：在松软地基上可钻 （或挖） 2050cm深的孔，竖直放入 16 25mm左右的钢筋，钢筋和孔壁之间填充水泥砂浆，钢筋头露出地面 1cm左右，并在钢筋顶 面刻“十”字作为测点。（3）埋设要求：沿基坑两侧每 20m布置 1 地表沉降监测断面，每断面基坑每侧布置 5 个 测点，测点距离为 4m6m。4围护结构变形监测 采用测斜仪对埋设于围护结构内的测斜管内进行测试。测点宜选在变形大（或危险）的 典型位置。斜管底宜与钢筋笼底部持平或略低于钢筋笼底部， 管顶高出基准面 150200mm ，在测斜

13、 管管口段用混凝土墩子固定，保证管口段转角的稳定性。测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋 设时，绑扎间距不宜大于 1.5m ，原则是管子不移动、 不松动。测斜管的上下管间应对接良好， 无缝隙，接头处牢固固定、密封。测斜管绑扎时应调正方向，使管内的一对测槽垂直于测量面（即平行于位移方向）。封 好底部和顶部，保持测斜管干净、通畅和平直。做好清晰的标示和可靠的保护措施。对于已 经施工围护结构情况， 如需要采用钻孔埋设的方法， 参照土体侧向变形测斜管埋设要求实施。5建筑物沉降 建筑物沉降变形的标志，采用如图所示的墙（柱）标志，选一不受影响的地方埋设水准 点作为后视点，对车站及基坑所需监测的建筑物，应在建筑物

14、的拐角及主要承重柱上埋设如 图所示的的测点，测点距地面高 50cm ，并用黄油漆喷好，标志的立尺处加工成半球形并涂上 防腐剂。标志的埋设应避开如雨水管、管台线、电器开关等有碍设标与观测的障碍物。 初始 数据要进行三次读数，取平均值为初始数据，每次要注意进行闭合数据。对建筑物高于 20m 进行倾斜观测，倾斜变形的标志，采用如图所示的反射膜片，事先判 断建筑物的倾斜方向，在不受影响的地方安装一对后视点，后视点的连线与建筑物的倾斜方 向一致，采用全站仪进行测试，根据全站仪所测的数据换算成倾斜量。初始数据要进行三次读数，取平均值为初始数据。沉降测点基础倾斜测点图 1 建（构）筑物的沉降和倾斜测点示意图

15、6、地下水位监测：利用水位计量测其水位深度。前提是土建承包商做好降水井3.3 监测频率、预警标准和控制标准表3 基坑安全等级划分安全等级一级二级三级工程复杂程度破坏后果很严重严重不严重基坑深度 （m）149149地下水埋深（ m）5软土层厚度 （m）5252基坑边缘与临近已有建 筑浅基础或重要管线边 缘净距（ m） 1.0H注： （1）工程复杂程度栏中，从第一级开始，有二项（含二项）以上，最先符合该级标准者，即可划分为该等级；当破坏后果与工程复杂程度判定等级有矛盾时，可按高一级考虑；2） H为基坑开挖深度。3）重要管线系指其破坏后果严重或很严重的管线，如煤气、压力水、影响面大的通讯电缆等。（4

16、）设计图纸已明确基坑安全等级的，按设计要求的安全等级进行监测控制。表4 明（盖）挖法及竖井施工监测项目频率表 5 地铁明（盖）挖法及竖井施工监控量测值控制标准类别监测项目仪器元件监测范围及测点布置监测频率必测项目地表沉降水准仪1）在基坑四周距坑边 10m 范围沿坑边设排沉降 测点，排距 38m，点距 510m, 当 基 坑临 近 处有建（构）筑物或地下管线时，详见建（构） 物和地下管线的布点要求。2）在工法变化的部位、车站与区间结合部位、 车站与风道结合部位以及风道、 马头门处等部位 均应增设监测点。3）盖挖法施工时，测点布置可参照矿山法施工 项目布点规定。基坑开挖期间：基坑开 挖深度 h5m

17、 ， 1次/3 天； 5m h 10m ， 1次/2 天；10m 15m ，2次/ 天。周边建（构） 筑物变形水准仪基坑开挖深度约 1 2 倍的距离范围，在建筑物 的四角（拐角）上，高低悬殊或新旧建筑物连接 处，伸缩缝、沉降缝和不同埋深基础的两侧，每 幢建筑物上不宜少于 1 个沉降点，两组倾斜测点 （ 每组 2 个 ） ，详见穿越建 （构）物的布点要求。按设计要求经纬仪（或全站仪）裂缝观测仪地下管线沉 降水准仪基坑开挖深度约 12 倍的距离范围，重要管线 竖井处、 管线接头处应布置监测测点， 沿管线延 伸方向每 5m15m 布设1 个沉降测点。详见穿越地下管线的布点要求。按设计要求围护桩（墙）

18、 顶水平位移 和垂直位移全站仪或经纬 仪沿基坑长边设置 34 个主测断面， 断面在基坑两 侧的桩（墙）顶设置测点。基坑开挖期间：基坑开 挖深度H 5m ， 1次/3 天； 5m H 10m ， 1次/2 天； 10m 15m ，2次/天。 基坑开挖完成以后： 1 7 天，1次/ 天； 715 天 ，1次/2 天； 1530 天， 1次/3 天； 30 天以后，次 / 周； 经数据分析确认达到基 本稳定后， 1次/ 月。 出现情况异常时，增大 监测频率。水准仪支撑轴力应变计、轴力 计、频率接收 仪对应围护桩 （墙）顶水平位移和垂直位移测点相 应位置设 34 个主测断面， 该断面位置的全部支 撑均

19、布置测点， 测点一般布置在支撑的端部和中 部。 对监测轴力的重要支撑， 宜同时监测其两端 和中部的沉降和位移。地下水位电测水位计、 PVC 塑料管、 可利用降水井基坑的四角点以及基坑的长短边中点布置测点， 或沿基坑长边每 2040m布置一个测点，测点距 基坑围护结构距离为 1.5 2m左右。盖挖法立柱内力及沉降水准仪柱身全高，在标准段选择 4 5 根具有代表性的 立柱进行内力和沉降监测， 测点布置在立柱的端 部或中部。表面应变计、频率接收仪竖井井壁净 空收敛收敛计竖井结构的长、短边中点，沿竖向 35m设置一 个监测断面；每个监测断面不少于 2 条测线。围护桩（墙） 变形测斜仪对应围护桩 （墙）

20、顶水平位移和垂直位移测点相 应位置设 34 个主测断面， 该断面在基坑两侧对 应的桩（墙）顶均设置测点。监测深度应不小于 围护结构深度。 同时， 基坑深度变化处宜增加测 点。同围护桩（墙）顶水平 位移和垂直位移监测频 率序号监测项目及 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 ）一级基坑二级基坑三级基坑1围护桩 （墙） 顶沉降10112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223围护桩 （墙） 水平位移 0.25%H或 30，两者 取小值0.5%H或40，两者 取小

21、值1%H 或 50，两者取 小值234竖井水平收 敛50255基坑底部土 体隆起202530233.4 人员及仪器配置序号设备名称规格型号单位数量精度1全站仪TC2002台10.5 2水准仪DSZ-2 ，C30 台11.5mm/km3手持式激光测距仪LeicaDISTO台11.0mm4频率仪GPC-2台11.0HZ5倾斜监测系统SINCO台18.0 ，不确定度0.01 6静态信号采集仪UCOM-70A台17动态信号采集系统套1中铁西南院研发8隧道监测数据计算分析软件Datatreat套2中铁西南院研发9数码相机SONY台110便携电脑IBM-T43台211打印机HP1000台112汽车瑞风商务

22、车辆1四、监测数据整理和分析4.1 监测数据处理现场量测所取得的原始数据，不可避免的会具有一定的离散性，其中包含着误差甚至测 试错误。不经过数学处理的量测数据时难以直接利用的。数学处理的目标是：将同一量测断 面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可靠性； 探求围岩变形或支护系统受力的随时间变化规律。确定围岩和支护系统稳定状态。 回归分析是目前量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归分析可以预测最终 位移值和各阶段的位移速率。目前常采用以下函数作为回归函数：U A BLn t 1AeB/ttA BtU Ae Bt0 e BTU ALn（ B T）B t0U A（ 1 ）2

23、 （ 1 ）21 Bt01 BT式中：U 变形值（ mm）；A 、B 回归系数；t 量测天数（ d ）t0 测点初读数时距开挖时的天数（ d）T 量测时距开挖时的天数（ d）量测数据的管理尽量采用微机管理， 可用Excel软件进行管理。 亦可用铁道部科学研究院 西南分院编制了“监测数据处理系统” ，可用于各种量测数据管理和回归分析。104.2 监测数据稳定性判据（1）稳定性判据量测所得到的信息目前可通过理论计算（反分析）和经验方法两种途径来实现。用有限 元、边界元等和反分析技术结合的理论分析方法，计算结果可起到定性的作用。由于岩体结 构的复杂和多样性， 在计算理论上做了近似和简化， 另一方面理

24、论计算的输入参数不易取得， 理论计算分析还未达到定量标准。当前广泛采用经验方法来实现反馈。根据“经验”（包括 调研及必要的理论分析）建立一套判断准则直接根据量测结果（经过处理的）判断围岩稳定 性和支护系统的可靠性。以便及时调整设计和进行施工决策。结合国、内外实测数据和研究成果，建立了以位移基础的判断准则。 根据位移量测值或预计最终位移值来判断当监测值大于 2/3 的基准值时，表示结构已经受力比较大，有向不稳定发展的趋势，应 及时报警，通告施工单位，采取措施； 根据位移速率来判断变形急剧增长阶段：变形速率大于 1mm/d 时；变形缓慢增长阶段：变形速率 1mm/d 0.2mm/d 时；基本稳定阶

25、段：变形速率小于 0.2mm/d 时。 根据围岩位移时态曲线判断由于岩体的流变特性，岩体破坏前变形曲线可分为三个阶段。a. 基本稳定区，主要标志为变形速率逐渐下降，即 d2U/dt2 0 。亦称“三次蠕变区”，表明围岩已进11入危险状态，须立即停工，进行加固。围岩和结构稳定性判断是很复杂的也是非常重要的问题， 应结合具体工程实践采用上述 经验判别准则综合评判。（2）根据监测数据管理等级表 8 管理等级表预警等级状态描述监测管理施工状态黄色预警实测位移（或沉降）的绝对 值和速率值双控指标均达到 极限值的 70%80% 之间时； 或双控指标之一达到极限值 的 80%100% 之间而另一个 指标未达

26、到该值时。一般的监测管理， 监测和施工单 位应加密监测频率， 加强对地面 和建筑物沉降动态的观察， 尤其 应加强对预警点附近的雨污水 管和有压管线的检查和处理。可正常施工橙色预警实测位移（或沉降）的绝对 值和速率值双控指标均达到 极限值的 80%100% 之间时； 或双控指标之一达到极限值 而另一个指标未达到时；或 者双控指标均达到极限值而 整体工程尚未出现不稳定迹 象时。重视管理，加强观测、 分析原因、 增加量测频度、检查量测设备， 应继续加强上述监测、 观察、 检 查和处理外， 施工单位应根据预 警状态的特点进一步完善针对 该状态的预警方案。 应对施工方 案、开挖进度、支护参数、工艺 方法

27、等作检查和完善， 在获得设 计、 BT 指挥部、建设单位同意 后执行。应加强支护红色预警实测位移（或沉降）的绝对 值和速率值双控指标均达到 极限值；与此同时，还出现 下列情况之一时：实测位移 （或沉降）速率急剧增长； 隧道或基坑支护混凝土表面 已出现裂缝，同时裂缝处已 开始出现渗流水。重要管理， 加强现状检查、 观察、 增加量测频度，增加测点 , 立即 向有关单位报警外还应立即采 取补强措施。 施工单位应采取特 殊措施，并经设计、监理、 BT 指挥部和建设单位分析和认定 后，改变施工程序或设计参数， 必要时应立即停止开挖， 进行施 工处理。应采取特殊措施4.3 监测数据反馈和报告（1）监控量测

28、数据取得后，应及时进行校核和整理，宜利用计算机和相关软件实行监 控量测数据采集实时化，数据处理自动化，数据输出标准化，并建立监控量测数据库。12（2）应结合施工和现场环境状况对监控量测数据定期进行综合分析，并应绘制出隧道 环境变形、地表沉降、盾构隧道管片变形等位移和变形速率时态曲线图。（ 3） 对时态曲线进行回归分析时，应选择与实测数据拟合较好的函数，并对变形趋势 进行预测。（4）当实测数据值大于警戒值时应立即通发布监测通报，通报相关部门并协助施工单 位采取必要的加固措施，同时要加密监测频率，必要时要增加新的监测测点。（5）定期（日报、周报、月报）提出监控量测书面报告，报告中应对监控量测数据进

29、 行分析，提出地面环境和盾构隧道内安全稳定状态并对今后施工提出建议。（ 6） 工程竣工后应提供监控量测技术总结报告。五、质量保证、成果及时性保证、安全保证措施5.1. 质量保证措施在本项目的实施工程中，将充分利用资源优势，合理配置技术力量，投入先进的技术设 备，保证优质、高效地完成好监控工作。（1）严格按照我院质量保证体系规定实施过程控制；测试工作中必须遵守国家、交通部的技术规范和规程，同时执行我院的质量手册、 程序手册等相关计量认证文件。（2）制定切实的监测实施方案，并纳入到施工进度计划中；（3）仪器、元件需进行标定、合格方可使用；保证测试所需仪器设备在标定有效期内，在仪器设备使用前进行检查

30、、调试，保证进场 测试数据的科学性和准确性。保证仪器在测试期间有足够的电能。（4）人员相对固定；本项目配备具有检测资质的身体好、技术熟练、经验丰富的工作人员。要求技术人员对 测试规范、测试方法比较熟悉，能够处理现场测试出现的技术问题，使测试工作能够顺利完 成。坚持“严肃认真、公正科学、热情诚信、求实创新”的质量方针，坚决抵制影响工作质 量和公正性的干扰和压力，为业主提供优质服务。13 （5）在监测过程中严格遵守相应的实施细则。具体如下： 项目负责人负责组织人员、协调仪器设备及材料管理、进行报告审查； 技术负责人负责项目实施方案及报告的复核； 测试人员负责设备正常运行、确保现场使用的仪器设备在检定周期内、熟悉与工程相 关的验收规范、设计规范、施工规