上海市轨道交通杨浦线某线工程某站区间隧道施工监测方案

PAGE 上海地铁xx轨道交通杨浦线（XX线）工程xx路～xx站区间隧道施工监测方案xx工程技术公司xx轨道交通杨浦线（XX线）工程xx路站～xx站区间隧道施工监测方案建设单位：xx地铁建设有限公司施工单位：xx基础工程公司监测单位：xx工程技术公司总经理：总工程师：编写：xx工程技术公司二零零二年九月 第18页工程概况：xx路站～xx站区间隧道工程是xx轨道交通杨浦线（XX线）的一个重要组成部分，为XX线穿越黄浦江段，属xx重大工程项目。本工程起始于XX线xx路站南端头井，至于XX线xx站北端头井，为单圆盾构区间，上、下行线分别施工。里程桩号CK19+703.3～CK21+586.0，单线全长1882.7m。隧道外径Φ6.2m，内径Φ5.5m。区间沿线地面情况：由于地处xx闹市区，建筑物、厂房密集；且需穿越约500m黄浦江，施工难度较大。盾构自西站南路站南端头井出发，沿xx路向南，穿越高雄路，高雄路边有上海银行高雄支行7层大楼，距上行线右侧仅2m半淞园路，近临该处下行线左侧有耀海花园34层的2号楼，该楼Φ700、长46m的钻孔桩距隧道仅1.5m；然后穿越半淞园路，沿江边路向南，江边路东侧有银锚大厦，下行线从该楼12m的围护桩下穿越；再到达江边，穿越黄浦江，黄浦江北侧有江边轮渡站，盾构需从该建筑基桩下经过，南侧有xx船厂的水中截头废桩或挂缆柱桩，应拔桩处理；再从xx船厂码头防汛墙基桩下穿越；盾构到达xx船厂后，经过大量厂区、民宅，最后到达xx站北端头井。地质状况略盾构施工对周围环境影响的分析和预测盾构推进施工技术引起地面沉降的主要因素有：盾构推进过程中引起的地层损失，即地表沉降是多因素的。开挖工作面土体移动，当作用在正面土体的推应力大于原始侧向应力时，则正面土体向上向前移动，引起盾构前方土体隆起，造成负地层损失。如果开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向应力，则开挖面土体向盾构内移动，引起盾构上方地面沉降，造成地层损失，此类地层损失是正常的地层损失，一般在施工中是不可避免的，但若是采取信息化施工，施工操作十分精心的话，这种地层损失可控制在一定限度。盾构后退，在盾构暂停推进中，若推进千斤顶漏油回缩而引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失。土体挤入管片与盾构之间的建筑空隙，这部分空隙在盾尾。出现空隙的主要原因：a.盾尾材料与结构的密封性能差。b.注入量少、质差的盾尾油脂，损坏了盾尾钢刷。c.向盾尾后面隧道外周建筑空隙压浆不及时、或压浆量不足，或压浆压力不适当，使盾尾后隧道周边土体失去原始三维平衡状态而向盾尾空隙中移动漏浆，引起地层损失。盾构施工中改变推进方向，盾构推进为控制轴线方向的纠偏较大，或盾构在曲线推进、纠偏、抬头或磕头推进过程中，实际开挖面的断面不是圆形而是椭圆。则对土体有扰动和超挖，因此引起地层损失。管片的变形和隧道的沉降，在土压力作用下，隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失，隧道沉降较大时，也会引起不可忽视的地层损失。受扰动土的再固结。一是地层因土体中孔隙水压力变化产生排水固结变形引起地面沉降。二是土体受扰动后，土体骨架还发生持续很长时间的压缩变形，在此土体蠕变过程中产生的地面沉降。因此，盾构施工过程对土体的扰动是一个从平衡到不平衡再到新的平衡的运动过程。其不平衡状态表现为加压后的地面隆起和盾尾后的地面沉降。盾构施工中引起的地表沉降，可用派克（peck）法估算。即假定盾构施工引起的地表沉降是在不排水情况下发生的，所以沉降槽的体积应该等于地层损失的体积，此法假定地层损失在隧道长度上均匀分布，地表沉降的横向分布似正太分布曲线。地面沉降量的横向分布估算公式为：式中：Smax－最大沉降量（m），即顶管中心处。Vl－盾构隧道单位长度地层损失量（m3/m）。S（x）－沉降量（m）。i－沉降槽宽度系数（隧道中心线至沉降曲线反弯点的距离m）。Z－地面至隧道中心深度。φ－土的内摩擦角。在已知盾构穿越的土层性质、覆土深度、隧道直径及施工方法后，即可事先估算盾构施工可能引起的地面沉降量，同时可及时地采取措施把影响控制在允许范围内。图1为我公司监测的某工程的实测结果，图a为沉降槽曲线图。97年10月12日的监测结果为盾尾部经过该断面一天后的结果，97年10月14日、15日的监测结果为地表的即时沉降。1997年11月以后为地表后期沉降。图b为沿轴线（纵向）的沉降曲线。97年10月2日至97年10月16日之间为施工引起的地表即时沉降，从图上看S12～S18测点范围内的沉降量相对偏大，通过及时了解工况，发现是因为漏浆所致。但从最后二次监测结果来看，沉降速率明显收敛。表明地表沉降已趋于稳定。通过对监测结果的分析，认为盾构施工引起的地表后期沉降的稳定时间需要4～5个月。a.沉降槽曲线图b.纵向沉降曲线图图1某工程地表沉降实测结果综上所述，施工中监测点的布置要充分考虑土体性质对施工的影响和施工本身对周围环境可能产生的影响。监测内容在盾构施工过程中由于土体的缺失而导致不同程度的地面和隧道沉降，从而会影响到周围的地面建筑、地下管线等设施的正常使用。本区间隧道自人民广场开始沿西藏路至淮海路，该地区为xx最繁华的市中心地区，交通拥挤，环境复杂，西藏路沿线房屋众多，管线复杂，因该工程地处市中心，对保护的要求较高。针对该区间隧道沿线的建（构）筑物及地下管线设施，结合盾构推进施工中引起地面沉降的机理，投入如下监测内容：·地表沉降·地下管线沉降·建（构）筑物沉降监测内容的实施（一）、变形监测控制网的布设：变形监测控制网的以下布网原则：=1\*GB3①、变形监测控制网的起算点或终点要有稳定的点位，应布设在牢靠的非变形区，为了减少观测点误差的累积，距观测区不能过远。=2\*GB3②为便于迅速获得观测成果，变形监测控制网的图形结构应尽可能的简单。=3\*GB3③在确保变形监测控制网具有足够精度的条件下，控制网应尽量布设一次全面网；在特殊条件下才允许分层控制。=4\*GB3④控制网设计时，应尽量采用先进技术，尽可能多的获取建筑物变形数据，特别是对绝对位移数据和时间信息。控制点便于长期保存。=5\*GB3⑤变形监测控制网应与建筑施工采用相同的坐标系统。根据以上布网原则，在整个监测区域布设如上变形监测控制网，按盾构经过路线联测各控制点，平差后算出各点高程，做为测量时的起算点（黄浦江两岸需分别布网计算）。施工中对控制网定期复核。（二）、测量技术及要求：基准点的选择本工程主要是采取相对测量的方法，在远离工区的稳定区域设立3个基点，联测已知点，在此基础上建立水准测量控制网，联测其水准高程。为确保测量的精度，整个沉降测量采用二等水准测量，位移采取单向定位测量方法。测量仪器的检校WILD-N3水准仪的送检WILD3M标尺的送校每天工作开始前检查标尺水泡、仪器气泡，发现异常应停止工作检查仪器，改正合格后方可施工。水准仪i角不得大于15″。测站高差观测中误差不大于0.15mm。3.测量要求观测按二等水准测量要求采用单路线往返测量，同一人观测；同一仪器测量；同一标尺；同一道路进行。测站的设置视线长度不得大于40m。前后视距差不得大于1.0m。任意一测站上的视距差累计值不得大于3.0m。测量精度高程测量误差≤0.5mm。水平位移测量误差≤1mm。（三）、资料处理：1.正常情况下监测资料每日以报表形式提交该次测量的变化量，并附有该次的工况。对于变形较大的建筑物，根据i=(W2-W1)/S12，算出倾斜，W2是2号点的沉降量，W1是1号点沉降量，单位是mm/m。2.若该建筑物为细高形建筑物，则其倾斜监测示意图如下图，其中A为建筑物底部角上的一点，B为建筑物顶角上的一点，B′为建筑物发生倾斜后B点位移后位置,AB为建筑物的高度H。建筑物倾斜的监测步骤如下：在距A点水平距离（1.5～2.0）H处设M、N两任意点，需使得MA与NA的方向交角接近90度。分别在M、N点安置经纬仪,照准B点后，竖向转动望远镜，将MB′和NB′两方向线投影于地面，其交点B″即为B′在地面上的投影点。用钢尺量测AB″的水平距离，设为d。建筑物的倾斜度为：式中：H－建筑物的高度（m）3.对于变形较大的重要管线，算出其变形的倒数曲率半径ρ如下图K234=(i34-i23)/0.5(S23+S34)，ρ=1/K，正曲率表示呈现上凸形弯曲，负曲率表示呈现下凹形弯曲，然后根据有关规范查出允许的变形值，以确保安全。（四）、监测点的布设：（1）、地表沉降点布设：在现场布置平行于隧道轴线的沉降监测点和垂直于隧道轴线的沉降监测点，平行于隧道轴线的沉降监测点一般情况每5米布设一点，垂直于隧道轴线的沉降监测点每100米布设一组长24米的断面，每组均为9点，距离隧道轴线分别为2米、3米、6米、12米；在每100米区间段内布设二组6米长的断面，测点距轴线3米对称布设；另外，为了解地下深层变化情况，在有条件的情况下，每隔100米处布一深层监测点，埋深在3～5米之间。在盾构出洞时要加密测点，在盾构出洞2米、10米处各增加一监测横断面，监测点均为深层测点。本区间隧道上、下行线的总长度按2760米计算（不计过江段2×500米），沿轴线每5米布设一地表沉降监测点，计550点；每100米布设一横断面，每个断面增加8个沉降监测点，计220点；每100长的横断面内增加两个短的断面，每个断面增加2个沉降监测点，计110点，总计880点。平行于隧道轴线线的地面监监测点主要要用于观测测盾构施工工时对地面面的影响程程度；垂直直于隧道轴轴线的地面面监测点主主要用于观观测盾构施施工时对地地面的影响响范围。盾构施工的监测测范围一般般为盾构前前20米，后30米。（2）、地下管线沉沉降点的布布设施工前与各种管管线单位联联系，摸清清地下管线线的准确位位置，并将将管线画到到每一张具具体的布点点图上，按按管线单位位要求进行行监测点的的埋设，并并做好监测测点的保护护工作。同同时加强沿沿线巡视，发发现问题及及时解决。对对重要的管管线根据需需要跟踪监监测。并把把监测信息息及时反馈馈给各管线线单位。根据该区间内隧隧道沿线环环境的特殊殊情况及盾盾构施工对对地下管线线影响的需需要，本着着即能全面面掌握信息息，又要经经济安全地地完成整个个隧道工程程的原则，对对常规管线线的监测利利用地表沉沉降监测网网。但为了了更直接地地了解盾构构施工对管管线的影响响程度，对对轴线两侧侧各5米范围内内各种管线线的设备点点（如阀门门井、抽气气井、人孔孔、窨井等等）进行直直接监测，确确保管线的的安全，在在管线单位位的监控下下及时了解解管线的沉沉降速率及及沉降量，并并控制在容容许的范围围内。区间沿线的地下下管线埋深深一般在地地表以下1～3米范围内内，在盾构构穿越地下下管线时要要对地下管管线进行跟跟踪监测，管线监测点暂估估200点。（3）、建（构）筑筑物沉降点点的布设：：该区间隧道在xxx路、高高雄路、半半淞园路、江江边路等道道路下穿越越，道路两两边建筑较较多，大多多为老式的的居民楼，底底层为商店店，这些建建筑物结构构较弱，另另外还有一一些重要的的建筑物，如如：上海银银行高雄支支行7层大楼、耀耀海花园334层的2号楼、银锚锚大厦、江江边轮渡站站、xx船厂码码头防汛墙墙、xx船厂等，盾构推推进对沿途途的这些建建筑物会有有一定的影影响，在影影响范围内内的建筑物物上每隔5米布1监测点，另另外在建筑筑物的外墙墙角、门窗窗边角、立立柱等突出出部位布设设沉降观测测点，观测测建筑物在在盾构穿越越前后所发发生的变化化。由于该区间内有有些建筑物物年代久远远，测点布布设应根据据建筑物的的基础形式式、年代远远近酌情而而定。在施施工前在隧隧道沿线巡巡视、观察察，若发现现先天裂缝缝，应采取取贴石膏饼饼的方法观观测裂缝的的后期变化化，必要时时拍照存档档，尤其是是高雄路、半半淞园路、江江边路的建建筑物，基基础差、结结构弱，对对该区的监监测将成为为一个重点点。另外，根据障碍碍物调查报报告，银锚锚大厦、江江边轮渡站站、xx船厂码码头防汛墙墙均有桩基基，盾构从从上述建筑筑穿越会扰扰动该区土土体，有可可能会影响响到这些桩桩基，表现现为地表建建筑物变形形，因此在在盾构穿越越这些建筑筑物区域时时应采取措措施，提高高警惕，确确保建筑物物安全。xxx船厂的的水中（黄黄浦江中）截截头废桩或或挂缆柱桩桩，应拔桩桩处理。在隧道沿线两侧侧的建筑上上各布设4～8只沉降监监测点。建建筑物沉降降监测点暂暂估200点。建筑筑物点布设设如下图：：（五）、测量：：测量时按二等水水准的要求求测量，盾盾构施工的的监测范围围一般为盾盾构前20米，后30米。另外外由于道路路处交通拥拥挤，车辆辆众多，安安全生产应应放在第一一位，测量量是应穿戴戴反光背心心，必要时时加以保护护。监测工作的质量量管理监测是施工的眼眼睛，监测测工作为信信息化施工工提供准确确的数据。为为保证真实实、及时、准准确地做好好监测数据据预报工作作，监测人人员首先要要对工作环环境、工作作内容做到到心中有数数，这样才才能主动、积积极有的放放失地做好好工作。我我们要求项项目部的人人员：（一）要了解工工地周围环环境和地质质地层情况况；（二）要了解监监测内容的的预计变化化值及变化化规律；（三）要结合现现场工况来来分析监测测数据，一一旦数据变变化异常时时，能及时时提出问题题；（四）对采集到到的各类监监测数据要要结合工况况进行计算算机处理，对对变化较大大的数据要要进行复核核；（五）速率变化化是监测的的重要信息息，是监测测单位提供供报警的重重要依据。严严密控制速速率，首先先要掌握速速率变化的的规律和不不同施工阶阶段、施工工区域的速速率变化安安全值，做做到心中有有数。（六）当数据变变化超常规规时，不管管是否有合合理的解释释，都应当当提出报警警。监测频率监测工作必须随随施工需要要实行跟踪踪服务，为为确保施工工安全，监监测点的布布设立足于于随时可获获得全面信信息，监测测频率必须须根据施工工需要跟踪踪服务，每每次测量要要注意轻重重缓急，在在盾构出洞洞时要加密密监测频率率直至跟踪踪监测，具具体如下：：1.在区间隧道盾构构出洞前布布设监测点点，取得稳稳定的测试试数据，在在盾构出洞洞后即开始始连续跟踪踪监测，监监测频率可可根据工程程需要随时时调整，以以满足保护护环境的要要求；2.地面沉降、管管线沉降的的观测范围围为盾构前前20米，后30米。以及这这50米范围内的的管线设备备点。在盾盾构推进期期间每天测测量二次；；3.建筑物沉降，根据据盾构推进进里程及建建筑物距隧隧道轴线的的远近，对对不同的建建筑物可采采用不同的的监测频率率，最终的的目的是达达到及时了了解建筑物物的变化情情况即可，监监测频率每每天二次，在在盾构穿越越危房时要要增加监测测频率，根根据沉降量量及沉降速速率随时调调整监测频频率，直至至跟踪监测测。警戒值的确定（一）、警戒值值确定的原原则满足设计计算的的要求，不不能超出设设计值。满足测试对象的的安全要求求。对于相同的测试试对象，应应针对不同同的环境及及不同的施施工因素而而确定。满足各保护对象象主管部门门提出的要要求。满足现行相应规规范、规程程要求。（二）、警戒值值的确定提出以下警戒值值供业主参参考：地表最大隆沉量量范围+10mmm～-30mm，速率≤2—3mm//12小时时；盾构出出洞及穿越越民房时控控制在±10mmm范围内。刚性管线的允许许张开值≤≤6mm，因此，管线的局局部最大沉沉降量≤10mm，变化速率≤3mm//24小时；管线最大大沉降量>>8mm时要报警警。建筑物沉降警戒戒值为δ/h＜1/300（δ为差异沉沉降值h为建筑物物长度），或由设计计确定。根根据测点之之间的距离离控制差异异沉降值的的警戒值或或根据设计计的要求确确定警戒值值。控制测量（盾构构姿态不包包括）地面控制测量1.1平面控制制测量1.1.1前期期准备工作作根据本工程的特特点，拟通通过上海地地铁建设有有限公司提提供的平面面控制点传传递至井口口，且所有有的点均应应进行强制制对中，以以减少对中中误差，因因此，在盾盾构井上建建造一个1.5m高的水泥泥墩台，上上面安装强强制对中基基座盘。同同时在井下下中板梁上上做三个吊吊篮，装上上强制对中中盘。1.1.2已知知数据的检检核及数据据的提取开工前对上海地地铁建设有有限公司提提供的三个个已知控制制点进行复复核，复核核坐标与提提供的坐标标相比较，误误差差≤5mm可用。然然后在某已已知点（x0，y0）架仪器器测量其与与井口墩台台的方向角角α及距离s，算出墩墩台坐标X1，Y1，其中:1.2高程控制制测量开工前对上海地地铁建设有有限公司提提供的已知知水准点点点进行复核核，进行符符合水准测测量，检验验其高程点点的可信度度，当误差差≤5mm时可用。以以某已知水水准点作为为起始点（已已知高程H0），按二二等水准测测量要求做做一闭合水水准路线至至井口临时时水准点BM1上，算出出其高程H，作为向向井下传递递的已知高高程。在施施工过程中中要定期复复核。其中：：△h为已知水水准点至BM1的累计高高差联系测量2.1．竖井定定向传递坐坐标和方向向为使井口墩台点点的坐标和和方向能严严格传递到到井下，指指导盾构推推进，现计计划用吊钢钢丝法进行行传递，即即在井口支支架上吊三三根细钢丝丝，悬挂重重锤吊入井井下的油桶桶中，使钢钢丝稳定。三三根钢丝组组成如图示示的三角形形，通过观观测计算出出井下控制制点的坐标标，与井下下控制点连连线的方位位角。用联联系三角形形传递方位位角时必须须采取措施施保证两根根钢丝自由由悬挂。图中A为观测墩，O11，O2，O3为三钢丝丝组成的三三角形。在在盾构推进进期间进行行三次定向向，三次结果果最大差应应≤8″～10″，横向误误差≤3mm～5mm。①.联系三角形为伸伸展三角形形形状，其其α和β角应接近近于零度，而α角不宜大于2度；②.b/a之比值大大约等于1.5（a为两钢丝丝之间的距距离，b为仪器至至近钢丝之之间的距离离）；③.吊锤之间距离aa，应尽可可能选择最最大值；④.传递方向时，应应该选择β的路线。2.2．通过竖竖井传递高高程本方案拟用悬挂挂钢尺法进进行高程传传递，在传传递时，应应该用两台台水准仪、两两根水准尺尺和一把钢钢尺，其布布置如图所所示，将钢钢尺悬挂在在支架上，其其零端放入入井中，并并在该端挂挂一重锤，一一台水准仪仪在地面上上，另一台台在隧道中中，同时读读取钢尺读读数R1、R2和水准尺尺读数A、B，此时井井下BM2点高程为为：式中：为钢尺的的温度改正正数为钢尺的的检定改正正数而其中：α为钢尺尺的膨胀系系数=0.000001125/CCTT均为地面面地下平均均温度TT0为钢尺检检定时的温温度井下控制测量3.1．井下导导线测量以定向测量结果果为井下导导线的起始始边，尽量量使导线布布设为等边边直伸导线线，井下边边长一般为为200米，导线线测角6-9测回，分分别测左右右角各一半半，圆周角角闭合差≤3″，重复测测导线水平平角总和不不得大于（n为测站数数），边长长测定需正正倒镜各测测4次，且应应往返测边边。3.2井下高程程测量按业主提供的城城市Ⅱ等水准点点为起始依依据，在两两井附近各各建立二个个以上的固固定水准点点（施工期期间不得破破坏），按按城市Ⅲ等水准规规范往返测测定。按工工程测量GB5500266－93规范执行行。隧道内水准点一一般以100m埋设一个个固定水准准点，水准准尺必须用用装气泡的的水准尺，以以便减少水水准尺的倾倾斜而造成成系统误差差。井下水准测量按按城市Ⅲ等水准操操作规范执执行。应采采用往返测测，往返固固定点之间间高差≤3mm，全线往往返≤（n为测站数数）。隧道沉降测量（一）、高程传传递由业主提供的工工程起算水水准点起，严严格按二等等水准观测测方法，引引测至盾构构井上的临临时水准点点上。临时时水准点需需稳定、牢牢固、便于于保护。高程由井上向井井下传递时时，采用2台精密水水准仪加钢钢尺同步观观测，钢尺尺必须施加加鉴定时拉拉力，观测测2～4组数据，在在规范规定定的误差范