暗挖隧道监控量测方案

1、工程概况1.工程概况区间隧道理工大学站电表厂站区问位丁学府路规划道路正下方，设计里程SK5+260.779SK5+908.112，上行线长647.333米，下行线长646.796米，全长1291.753米，线间距9.313.5米，区间隧道最大埋深11.2米，最小埋深9米。电表厂站活滨公园站区问位丁西大直街规划道路正下方，设计里程SK6+135.412SK7+124.029，上行线长988.617米，下行线长996.818米，全长1985.435米，区间出电表厂站时线间距为13米，在西大直街下线间距变为12米，然后过渡到活滨公园站为15.5米，区间隧道最大埋深16.6米，最小埋深9.8米。工程地

2、质与地下水文情况1.2工程地质、水文地质概况1.2.1、工程地质本标段地貌类型为岗阜状高平原，平均自然纵坡较小。地层由上至下依次为：（1）第四纪全新统人工堆积层（Q4ml）貌岸然杂填土（）：杂色，由砖块、碎石、粘性土等组成，松散中密。0005米多为柏油路面。层厚1.10米，层底高程149.46米。（2）第四纪上更新统哈尔滨组地层（Q3hr2al）粉质粘土（）：黄褐色，层状分布，摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，可塑。层厚2.70米，层底高程146.76米。粉质粘土（-1）:黄褐色，层状分布，摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，软塑。层厚1.20米，层底高程145.56米。粉质

3、粘土（）：黄黄褐色，层状分布，钙质呈斑点状或菌丝状出现，摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，硬塑。层厚4.00米，层底高程141.56米。（3）第四纪中更新统上荒山组地层（Q2h2l）粉质粘土（）：黄黄褐色，灰褐色，层状分布，受铁质侵染，并可见铁猛质结核，摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，可塑。本站有两层，层厚分别为3.00米、13.9米，层底高程分另U为138.56米、119.76米。细砂（-2）:黄色、土黄色，主要成分为石英、长石、云母等，含少量粘性土，稍湿，中密。层厚1.80米，层底高程133.66米。粉质粘土（-4）:黄黄褐色，摇振反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中

4、等，硬塑。层厚3.10米，层底高程110.56米。（4）第四纪中更新统下荒山组地层（Q2hlal）中、粗砂（）：黄色，主要成分为石英、长石、云母等，含少量粘性土夹层，稍湿饱和，中密密实。层厚9.20米，层底高程110.56米。本段区无不良地质。1.2.2、水文地质本标段地下水主要赋存丁冲洪积地层内，水温1214C。本标段含水层主要为孔隙潜水，稳定水位标高约108.84114.13米，埋深30.5064.90米。地下水埋藏较深，对地铁施工不会产生影响。地下水的补给来源为地下径流、河流侧渗和大气降水。除此之外，局部地段尚存变化在上层滞水，赋存在粉质粘土层中，分布不连续。地下水主要由松花江侧渗和大气

5、降水补给。勘察期间正值枯水季节，丰水季节水位将有所上升，水位变幅约2米左右。地下水对混凝土结构无腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀，对钢结构有弱腐蚀。暗挖通道施工方法和方式i前小导管注浆暗挖隧道土方开挖采用台阶法，预留核心5形开挖施工，施工严格执行TW加工与架设八字方针管超前、严注浆、短开挖、强支护、尸此乱料量测、控下沉”埋暗挖施工原则。为消除隧道收敛、施工及测量误差M向，采用扩大断面的手段以保证结构净空，即在通道标准断面的基础上，拱音皿璃外扩10cm,底板外扩15cm。二衬底板混凝土施工扃侦J盾与顶极钢第弛1工程施工顺序按照结构的特点与各工序施巨箜H理序如下:1-3-1施工工序示意图二监

6、测目的、监测原则和监测依据1.监测目的1）了解暗挖隧道支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。隧道支护结构和周围土体的变形及应力状态和其稳定情况密切相关，围护结构、隧道支护结构和周围土体各种破坏形式产生之前通常有大的位移、变形、受力异常等,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，通常依据观测结果来验证施工方案的正确性，调整施工参数，必要时采取辅助工程措施，以此达到信息化施工目的。2）修改工程设计将现场测量的数据、信息及时反馈，以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理。3）根据监测数据，分析施工引起的地表隆陷，以及地

7、层应力重分布、地层变位对紧邻建（构）筑物和市政基础设施的影响；以采取相应的加固、防范措施，确保紧邻建（构筑物和市政基础设施的安全。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。我国当前地下工程支护结构设计基本处于半经验半理论状态，土压力多采用经典的理论公式，与现场情况有一定差异；地下结构周围土层软弱，复杂多变，结构设计的荷载常不确定，而且，荷载与支护结构变形、施工工艺有直接关系，因此，在施工中迫切需要知道现场实际的应力和变形情况，与设计值进行比较，必要时对设计方案和施工过程进行修改。施工监测是支护结构设计的重要组成部分。5）积累资料，以提高地下工程的设计和施工水平。支护结构

8、的土压力分布受支护方式、支护结构施工过程和被支护土类的影响，并直接与支护结构及土体的位移有关，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.监测原则在地下工程中进行量测，绝不是单纯地为了获取信息，而是把它作为施工管理的一个积极有效的手段，因此量测信息应能：1）确切地预报破坏和变形等未来的动态，对设计参数和施工流程加以监控，以便及时掌握围岩动态而采取适当的措施（如预估最终位移值、根据监控基准调整、修改开挖和支护的顺序和时机等）。2）满足作为设计变更的重要信息和各项要求，如提供设计、施工所需的重要参数（初

9、始位移速度、作用荷载等）。施工监测是一项系统工程，监测工作的成败与监测方法的选取及测点的布置直接相关。根据我单位监测工作的经验，归纳以下9条原则。a可靠性原则：可靠性原则是监测系统设计中所考虑的最重要的原则。为了确保其可靠性，必须做到：第一，系统需要采用可靠的仪器。第二，应在监测期间保护好测点。b多层次监测原则：多层次监测原则的具体含义有四点：在监测对象上以位移为主，兼顾其它监测项目。在监测方法上以仪器监测为主，并辅以巡检的方法。在监测仪器选择上以机测仪器为主，辅以电测仪器。考虑分别在地表及临近建筑物与地下管线上布点以形成具有一定测点覆盖率的监测网。c重点监测关键区的原则：观测仪器布置应合理，

10、注意时空关系，控制关键部位。在具有不同地质条件和水文地质条件、周围建筑物及地下管线段，其稳定的标准是不同的。稳定性差的地段应重点进行监测，以保证建筑物及地下管线的安全。d方便实用原则：为减少监测与施工之间的十扰，监测系统的安装和测量应尽量做到方便实用。e经济合理原则：系统设计时考虑实用的仪器，不必过分追求仪器的先进性，以降低监测费用。f根据变形体的变形趋势，变形体趋于稳定期间可延长观测频率，急剧变动期间应缩短观测频率。g对每个单元变形体进行测量时采用相同的观测线路和观测方法，使用同一仪器和设备，并应固定观测人员。h首次观测时应进行反复测量，取其平均值作为初始值。i在进行监测工作之前一定要对周围

11、的环境作一个详细的调查，必要时可以拍照、录象或请公证处公证，避免一些不必要的麻烦。3.监测依据业主下发的中关丁哈1)业主下发的中关丁哈哈尔滨地铁一号线一期工程招标文件(第四合同段)尔滨地铁的监测条款与监测要求。暗挖区间隧道监控量测设计图3)城市轨道交通工程测量规范GB50308-20084)地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999(2003版)建筑变形测量规程JGJ/T8-1997城市测量规范CJJ8-99;工程测量规范GB50026-2007国家一、二等水准测量规范GB12897-2006建筑基坑支护技术规程JGJ120-99国家现行其他相关规范、强制性标准三监测管理机构与监测管理

12、制度为很好地进行监测，将信息及时反馈丁施工并进行指导，以保证良好的施工安全与地面建筑物的安全和稳定性，项目部特成立专门的监控量测管理机构。项目部成立以总工程师直接领导的专门监控量测组，对施工影响范围内的所有实物进行监测，对监测过程实行严密的三级管理制度，即外业系统、分析系统与决策系统，主业系统在监测主管工程师组织下对外业采集的数据进行集中分析与处理后，及时上报项目总工程师，在项目总工程师领导下进一步对分析结论进行研究，然后再上报丁监理部门监测工程师进行指导。监测管理机构监测组成员仁分析系统(图2-1-1监测机构图)监理部门监测工程师科学折导现场施一监测主管工程师项目总工程师监测管理机构监测组成

13、员仁分析系统(图2-1-1监测机构图)监理部门监测工程师科学折导现场施一监测主管工程师项目总工程师外业系统决策系统2.主要监测管理人员以拍照、录象或请公证处公证，避免一些不必要的麻烦。监测依据1)业主下发的哈尔滨地铁一号线一期工程招标文件(第四合同段)中关于哈尔滨地铁的监测条款与监测要求。2)暗挖区间隧道监控量测设计图3)城市轨道交通工程测量规范GB50308-200Q4)地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999(2003版)建筑变形测量规程JGJ/T8-1997城市测量规范CJJ8-99;工程测量规范GB50026-200*国家一、二等水准测量规范GB12897-2006建筑基坑支

14、护技术规程JGJ120-99国家现行其他相关规范、强制性标准三监测管理机构与监测管理制度为很好地进行监测，将信息及时反馈于施工并进行指导，以保证良好的施工安全与地面建筑物的安全和稳定性，项B部特成立专门的监控量测管理机构。项目部成立以总工程师直接领导的专门监控量测组，对施工影响范围内的所有实物进行监测，对监测过程实行严密的三级管理制度，即外业系统、分析系统与决策系统，外业系统在监测主管工程师组织下对外业采集的数据进行集中分析与处理后，及时上报项目总工程师，在项目总工程师领导下进一步对分析结论进行研究，然后再上报于监理部门监测工程师进行指导。1.监测管理机构(图2-1-1监测机构图)监理部门监测

15、工程师科学指导现场施工项目总工程师决策系统监测主管工程师监测主管工程师分析系统2.2.主要监测管理人员监测组成员外业系统监测管理制度1）成立监测管理小组，由专门人员组成。2）制定监测实施性计划，使监测按计划、有步骤地进行。3）建立质量责任制，确保施工监测质量。4）设定控制值，采用三级监测管理，当发现监测物理量接近或超过警戒控制值时，立即报告监理，并向监理报送应急补救措施。5）观测前，对所有仪器设备必须按有关规定进行检验和校核，确保仪器的稳定可靠性和保证观测的精度。6）观测前，采用增加测回数的措施，保证初始值的准确性。7）制定各监测点位的保护措施，定期对使用的基准点或工作基点进行稳定性检测。8）

16、各个项目的监测资料必须保持有完整、活晰的监测记录、图表、曲线及文字报告。9）建立监测复核制度，确保监控数据的真实可靠性。10）在监测过程中，必须遵守相应的测试细则及相应的规范要求。11）量测资料的储存、计算、管理均采用计算机系统进行。四监控网与监测点的布设1、监测控制网的建立在进行监测之前，首先建立精准的监测控制网，以便能及时准确的反应监测项目测点的变化情况。1、平面位移监测控制网应布设独立的控制网，控制点埋设在变形区外，如有条件监测网宜采用强制对中观测架。2、垂直位移监测控制网宜采用工程高程控制网，在变形观测中应定期对高程控制网点进行检测。考虑到两两控制点之间通视和监测点必须布设于变形区外，

17、两区间暗挖隧道导线控制网规划完毕，详见施工测量方案。监测控制网的精度要求表2-2-1水平位移监测网的技术要求等级相邻控制点点位中误差(mm)平均边长(m)测角中误差(最弱边点位中误)差二级M.2200i2.0VA450000表2-2-2垂直位移监测网技术要求注：n为测站数等级相邻基准点咼差中误差(mm)每站局是中误差(m)往返较差，附和或环线闭合差(mm)检测已测咼差(mm)级也.5也.71.0V111.5Vn变形监测点的布设原则根据地岩层土条件、埋深和结构特点、支护类型、开挖方式以及环境状况等因素综合考虑变形观测点的布设。利用少而精的测点取得全面的监测结果。1、能够反映建筑物、构筑物变形明显

18、的部位。2、点位标志稳固、明显、结构合理，不影响建筑物、构筑物的美观和使用。3、点位应避开障碍物，便丁观测和长期保存。五监测项目、监测预警值及监测仪器1.监测项目区间暗挖隧道主要监测地表沉降、拱顶下沉、净空水平收敛、土压力、初支和二衬内力、初衬纵向变形、初衬水平变形、地下水位等。理工大学站区间-电表厂站区间监测项目表理工大学站区间-电表厂站区间监测项目表监测项目位置或监测对象测试元件测点布置日速率最大限值地质及支护观祭掌子面观察、描述每次开挖后进行地表沉降暗挖隧道地表电子水准仪纵向间距5米2mm+10-30mm净空水平收敛初期支护收敛计纵向间距5m2mm20mm土压力开挖土体土压力盒纵向间距1

19、5m拱顶下沉隧道拱顶水准仪、锢钢尺纵向间距5m2mm24mm初衬纵向变形主线初衬收敛计左、右线各两组20mm初支、一衬应力初期支护、一衬钢筋应力计关键部位或纵向间距15m-30mm房屋沉降暗挖隧道周边水准仪、锢钢尺房屋四角2mm12.8mm遂底隆起暗挖隧道水准仪、锢钢尺纵向间距5米2mm20mm监测频率与监测精度暗挖法施工监测要求表监测对象监测方法量测精度量测频率备注结构的受力状态钢筋计、土压力盒、频率接收仪开挖过程中1次/天15米结构稳定性收敛计0.1mm开挖过程中1次/天5米地表变形电子水准仪、锢钢尺0.3mm/km开挖过程中1次/天纵向5米基坑围护结构及其背后土体坍塌、滑移及开裂。监测数

20、据有不断增大的趋势。(3)基坑围护结构和暗挖隧道支护结构变形过大，超过控制基准或出现明显的受力裂缝并不断发展时态曲线长时间没有变缓的趋势等。主要监测仪器表5-3-1本合同段主要监测仪器序号仪器型号数量单位1精密水准仪DINI121台2锢钢尺配2把3钢筋计已购60个4十压力盒已购48个5电子水位计已购1台6频率接收仪已购1台7钢尺已购1台8电脑已购1台六主要监测内容方法1.工作面地质及支护观察(1)监测仪器目测记录(2)监测实施方法通过观察工作面地质情况和支护情况，记录是否存在渗水和开裂情况(3)监测点布置每次开挖后进行2.地表沉降监测(1)监测仪器电子水准仪、锢钢尺，量测精度为0.3mm/km

21、(2)测点布置沿暗挖隧道中线纵向每5m设置一个监测断面，具体布置如下图：图6-2-1暗挖隧道地表沉降监测断面示意图(3)测点埋设方法：暗挖隧道地表处丁绿化带地段，表层为一般土质，可直接打入4161冈筋作为地表沉降观测点，钢筋头外露长度5mm。埋设测点时应主要考虑如下几方面：所有点应埋设至原状土。所有测点周围用红油漆做标记，并用红油漆编号作出测点标志(4)测量方法：采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差应严格控制在规定额度之内，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续三次观测，三次高程之差应小丁也.

22、5mm,取平均值作为初始值。在施工过程沿水准环进行闭合水准测量，所有结果进行平差处理，测定的监测点高程与初始值比较，则高差即为地表沉降。计算方法：地表沉降采用二级水准测量进行量测，沉降计算表格见表表6-2-1相对高差沉降计算表测点本次高程值本次沉降累计沉降上次高程值初始高程值本次沉降=上次高程值-本次高程值累计沉隆=本次高程值-初始高程值图6-3-1暗挖隧道拱顶沉降监测仪器电子水准仪、锢钢尺、钢挂尺监测实施方法测点布置：在每个导洞的顶部，每3米设置一点.(如图9)测点埋设：埋设方法为在初支钢拱架立好后即将拱顶下沉预埋件焊接在拱架上，测点应露出喷碌外1015mm,并进行初测。在每个断面做一个醒目

23、的测点里程标识牌，以免破坏，保证监测工作的连续性。c）量测及计算方法：量测方法为由洞外基准点起测量洞内相对基准点高程，再由洞内相对基准点起测量拱顶下沉预埋件高程，通过计算后、前两次拱顶下沉预埋件高程的变化值即可算得拱顶下沉值。这里的计算与地表略有不同，因为尺子是倒挂的。d）监测频率：开挖面距离量测面V2B时，1次/天；开挖面距离量测面V5B时，1次/2天；开挖面距离量测面5B时，1次/周。在拆除临时支撑时应加强监控量测，量测频率为1次/小时。（3）数据分析与处理根据变形值绘制沉降一时间曲线图和变形一开挖距离的曲线变化图，在隧道横断面图上按不同的施工阶段，以一定的比例把变形值点画在分布位置上，并

24、以连线的形式将各点连接起来，成为隧道支护变形分布形态图。并与设计值进行比较，验证设计结构形式的合理性，为施工安全提供可靠的依据。暗挖隧道水平收敛（1）监测仪器收敛计，量测精度为也.1mm（2）监测实施方法a、测点布置：在每个导洞的侧壁，每3米设置一组收敛点，与拱顶沉降点位置对应。（如图5-6-1）b、测点埋设：在拱顶下沉测点同一断面拱腰部位（以方便量测为易）埋设收敛测点预埋件。测点埋设方法为在初支钢拱架立好后即将收敛测点预埋件焊在拱架上，测点应露出喷碌外1015mm,每对收敛点隧道左右两侧各一个，并进行初测。在每个断面做一个醒目的测点里程标识牌，以免破坏，保证监测工作的连续性。c、量测及计算方

25、法：通过测量两个预埋件的距离，为了减小误差，每次应测三次取平均值为本次测量结果，计算后、前两次所测距离的差值即为该对测点在这一段时间内净空收敛值，其累计值即为该对测点的净空收敛值。d、监测频率：同拱顶沉降数据分析与处理根据变形值绘制收敛一时间曲线图和收敛一开挖距离的曲线变化图水平收敛测点/-L外平收敛测点拱顶下沉测点-1i/拱顶下沉测点图6-6-1拱顶下沉和净空收敛测点布置图暗挖隧道初衬纵向变形监测(1)监测仪器收敛计，量测精度为也.1mm(2)监测实施方法a、测点布置：暗挖隧的初衬在暗挖隧道与左、右主线衔接的初衬上沿主线方向两边各设置一组收敛点，各组收敛点距离大丁或者等丁10m,.其布置示意

26、图如图5-4-1。/暗挖通道掌子面左、右丰线方向2-12-2左、右丰线方向2-12-2图5-4-1暗挖隧道初衬纵向变形收敛点布置图b、测点埋设：在初衬的钢筋上焊接测点预埋件，每组收敛点隧道左右两侧各一个,并进行初测。在每个测点预埋件的地方做一个醒目的测点里程标识牌，以免破坏，保证监测工作的连续性。C、量测及计算方法：通过测量两个预埋件的距离，为了减小误差，每次应测三次取平均值为本次测量结果，计算后、前两次所测距离的差值即为该对测点在这一段时间初衬纵向变形量，其累计值即为该对测点纵向初衬收敛值。e、监测频率：同拱顶沉降。格栅应力及锚杆拉力监测仪器钢筋计及钢弦式频率仪。监测实施方法a、测点布置：暗

27、挖通道设置2个断面，断面间隔2.5米。其断面布置图如图6-8-1b、测点布设：选择现场实际施做的钢格栅作为内力量测钢格栅，将钢筋计焊接替换原来主筋。安装时应注意尽可能使钢筋计处于不受力状态，特别不应处于受弯状态，将钢筋计的导线引到外露的测试匣中，并检查钢筋计的电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护措施。c、测试频率：根据隧道内的每道工序，定时量测。在仪器埋设后5m范围内，每天测量23次;大于5m时12次/天，大于10m时1次/天。当后续开挖面通过测点时按上述距离-频率管线进行监测。d、监测频率：同拱顶沉降。(3)数据分析与处理量测记录、计算及分析，分别绘制钢筋计测点频率、受力及换算后的结构

28、受力曲线，及时记录施工工序，形成一套合理的变形、受力规律。围岩应力监测(1)监测仪器钢弦式土压力计，钢弦频率接收仪。(2)监测实施方法a、测点布置：在暗挖隧道测试断面的围岩与初支之间布置测点，埋设位置与钢筋计同步布设。(如图6-8-1)b、测点埋设：压力盒埋设，要使压力盒的受压面向着围岩。先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷碌层。不要使喷碌与压力盒之间有间隙。保证围岩与压力盒受压面贴紧岩面。安装时应注意将压力盒的导线用PVC管引出或逐段捆在临近钢筋上，引到外露的测试匣中，喷碌或二衬碌施作后，检查压力盒的电阻值和绝缘情况，并做好引出线和测试匣的保护措施。c、量测频率：同拱顶沉降d

29、、量测要求：围岩压力在初支混凝土喷射完成后及时进行，4小时内取得初值，最晚不得超过12小时。(3)数据分析与处理将量测数值绘成围岩压力及两层衬砌间压力变化曲线图。七监测资料的分析、预测和信息反馈取得各种监测资料后，需及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种粗大、偶然和系统误差，避免漏测和错测，保证监测数据的可靠性和完整性，采用计算机进行监控量测资料的整理和初步定性分析工作。1.数据整理把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。2.插值法在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而乂未实测到的数据。3.采用统计分析方法对监测结果进行回归分析寻找一