变形监测课件之十二地铁盾构隧道施工监测

第12章地铁盾构隧道施工监测主要内容概述施工监测内容与方法地铁盾构隧道监测方案设计监测数据整理与分析工程实例12.1概述

概述盾构掘进机是集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能的工程机械。盾构法隧道的基本原理是利用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢质组件在初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，同时还承受来自地层的压力、防止地下水或流沙的入侵。隧道拱内圈的空洞由盾构本体防护，同时还需要其他辅助措施对工作面进行支护。

图12-1盾构掘进机示意图

支护土体方法和相匹配的盾构类型示意图图12-3各种盾构掘进机的支护面板

图12-4土压平衡盾构工法和盾构结构示意图

图12-5土压平衡盾钩掘进机

图12-6泥水加压平衡盾构掘进机

图12-7泥水加压平衡盾构掘进机工法示意图

监测的主要作用（1）监测和判断各种施工因素对地表变形的影响，提供改进施工的方法和减少地面沉降的重要依据；（2）根据前一段的观测结果，预测下一段的地表沉降和对周围建筑物及其它设施的影响；（3）检验施工方法是否达到控制地面沉降和隧道沉降的要求；（4）研究土壤特性、地下水条件、施工方法与地表沉降的关系，作为将来设计的参考依据；（5）通过施工监测可取得减少沉降、减少保护工程费的效果；（6）保证工程安全，减少总造价。施工监测管理（1）工程施工前，根据现场的实际情况(尤其危房建筑)及工程的施工进度，编制详细的监测实施作业计划及其相应的保证措施，作为施工生产计划中的一项重要内容，同时报请监理工程师和业主批准。（2）成立专门的监测小组，保证监测人员有确定的时间、空间和相应的监测工具，确保监测成果及时准确。（3）施工监测紧密结合施工步骤，测出每一施工步骤时的变形影响，同时计算出各测点的累计变形。（4）监测人员及时整理分析监测数据，绘制各种变形和时间的关系曲线，预测变形发展趋向，及时向总工程师、监理和业主汇报，若发现异常情况，随时与监理、业主联系，采取有效措施，做好预防。（5）根据监测结果及时调整施工步骤及采取相应的技术措施，确保施工及周围环境的安全。12.2施工监测内容与方法

监测依据（1）正常施工情况下的具体监测要求，如不同的施工工艺对各项变形的限差等；（2）施工区域土壤及地下水情况；（3）隧道施工影响范围内现有房屋建筑、各种构筑物的形状、尺寸、与隧道轴线的相对位置；（4）隧道填埋的深度；（5）双线隧道的间距或施工隧道与近旁大型、重要公用管道的间距；（6）隧道设计的安全储备系数。监测内容土体介质的监测。包括：地表的沉降监测、土体分层沉降和深层位移监测、土体回弹测量、土体应力和孔隙水压力测量。周围环境的监测。包括：相邻房屋和重要结构物的变形监测、相邻地下管线的变形监测。隧道变形的监测。包括：隧道沉降和水平位移监测、隧道断面收敛位移监测、隧道应变和预制管片凹凸接缝处法向应力测量。地表沉降监测地表沉降监测是采取精密水准测量的方法测量地铁盾构隧道上方地表的标高。在沉降测量区域埋设地表桩，地表桩一般沿盾构隧道的轴线每隔3～5m设置一个，同时，适当布置几排横向地表桩，便于测量盾构施工引起的横向沉降槽的变化。在远离沉降区域，并沿地铁隧道方向布设监测基准点，并进行基准点联测。按照监测方案规定的观测频率，用精密水准仪进行测量，并计算每次观测的地表桩高程。如果地铁盾构隧道上方是道路，在进行道路沉降观测时，必须将地表桩埋入地面下的土层里，才能比较真实地测量出道路的沉降。如果地铁盾构隧道上方有地下管线，在监测时，对重点保护的管线，应将测点设在管线上，并砌筑保护井盖，一般的管线可在其周围设置地表桩进行监测。土体富沉降翼和深激层位鹊移监中测监测林盾构溪施工胞引起剩的土顶体分展层沉蠢降和德深层龄位移达量可割了解皆土层赴被扰首动的陕范围壁和影红响程惰度。土体分沙层沉降政是指土醉层内离昂地表不肌同深度祝处的沉昨降或隆湿起，通供常用磁虹性分层尽沉降仪铸量测。土体深厦层位移叹是指土拼层不同缓深度的估水平位翁移，通疮常采用滴测斜仪士进行测党量。土体沉询降和深营层位移播监测都冠是在隧晋道两边抽或底部具钻孔预穗埋测管飞，两者朽可共用恒一个测沈管。图12直-8双孔隧享道上方佳的地表罢沉降槽微和分层除沉降的疗实测曲摇线土体回砖弹测量在地铁沫盾构隧没道掘进悼中，由么于卸除宿了隧道词内的土伸层，因辰而引起亮隧道内袄外影响禽范围内趋的土体英回弹。土体回向弹测量堤就是测视量地铁恨盾构隧富道掘进仰后相对弹于地铁畅盾构隧枣道掘进病前的隧梁道底部艳和两侧剑土体的察回弹量侮。一般是天在盾构邪前方埋拘设回弹勾桩，观逮测施工普过程中朝底部土机体的回逗弹量，被其具体丛的测量叛方法可杯以采用危精密几达何水准滚测量的肚方法进怜行。埋设王回弹推桩时日，要诱利用难回弹衬变形奥的近蛋似对细称性扯，应逗埋入茶隧道添底面私以下20新~3揉0c竭m，根辜据土颗层土悔质的索情况厚，可武采用脚钻孔杯法或锄探井干法。土体应秋力和孔嘱隙水压凶力测量对土卷体应物力和食孔隙亩水压垦力测平量，隔能了封解盾提构的怒施工词性能钟，了谋解盾鹅构的让施工住对土染层的份扰动乳程度责以及币预测某固结状沉降斤量，拒可及撒时调析整施年工参浮数，妖减少回对土身层的锋扰动愁。土体应雪力和孔醋隙水压绣力测量蒸主要是妨采用钻详孔埋设珠法埋设揭土应力洗盒和空丧隙水压脊力探头阅等传感种器。利用这狮些传感股器获取盖土体的驼温度和冻水压力孝，通过菠事后计睛算得到梢需要的仆观测数却据。这些测赚点主要患埋设在狼隧道外停围。相邻房慎屋和重渠要结构为物的变棒形监测地铁盾尾构隧道份掘进中或，对盾秘构直接垦穿越和六影响范悔围内的公房屋、身桥梁等旱构筑物杨必须进洋行保护山监测。建筑物留的变形参观测可捉以分为畅沉降观菜测、倾店斜观测廊和裂缝陵观测三并部分内般容。沉降观神测的观淡测点设蔬在基础犯上或墙膛体上，扯另外在炭构筑物闷外的表亿面上和徒构筑物削底板上倚有时也现需设一头些观测吸点，用巨精密水锻准仪进曲行测量膛。构筑物喜倾斜监诞测可采胃用经纬邪仪测量幸方法，葡也可在捡墙体上解设置倾撇斜仪，逮连续监况测墙体着的倾斜根。构筑垫物的翅裂缝舌可用意裂缝零观测讲仪测蓄得。图12择-9裂缝爱观测耕仪图12-撒10薄铁毯片标影志法盲观测峡裂缝赌示意炉图相邻织地下篮管线估的变棋形监错测相邻咽地下接管线缩慧的监磁测内扶容主扣要为良管线促垂直险沉降采，其斜测点欠布置护和监顶测频顺率应侄在对姑管线弦状况比进行姿充分获调查据，与盛管线手单位匪充分蹲协商抖后确卧定。调查内彻容包括叙以下几耍个方面斜：①管阵线埋置签深度和委埋设年佩代；②秆管线所疑在道路点的地面优人流与街交通状厌况；③琴隧道施哑工过程妇中地下多管线的饰预计沉陪降。布点方粒式目前，纯管线垂袖直沉降室布点方峰法主要诉采用间格接测点逐和直接振测点两看种形式鸦。间接猎测点离又称槽监护欣测点付，常排设在跪管线提轴线有相对临应的奇地面化或管致线的没窨井执盖上拌，由遇于测逝点与玻管线延本身喂存在初介质捡，因娘而测情试精馆度较胆差，陡但可革避免宪破土城开挖恨，可拣以在跟人员隐与交猴通密耍集区叛域，台或设袋防标告准较辫低的炭场合秧采用四。直接测冶点是通河过埋设渴一些装霜置直接票测读管辟线的沉翻降，常艇用方案腾有抱箍扰式、套北筒式徐。图12鹊-1搂1抱箍式皇布点法催示意图图12-晴12套筒溉式布测点法答示意律图隧道沉拐降和水屠平位移壁监测传统的牢隧道沉库降和水宋平位移示监测方西法是在大隧道的慎顶部或治腰线处筑设立观委测点，予然后用蚂常规的牵水准测党量方法增进行沉抓降量的坡测量，图同时，者以隧道庭轴线和斯其轴线曾的垂直狠方向建滴立坐标凤系，用京导线测版量的方爹法测量捆所有观飘测点的厦坐标，罚以此来范推算隧凝道水平缩慧位移量撑。目前劫，为狐了能宪够连对续准峰确地航监测弃到隧浅道的钢沉降妄及水六平位耐移变喊形情恭况，轨可采逃用具鸡有先化进功灵能和重高精当度的复自动两跟踪孝全站螺仪进旺行观梁测。隧道萄断面附收敛越位移献监测常规拆收敛抓位移激监测抗采用挂收敛尤计进迹行测接量，肯但最通大的馆问题醒是重倚复精盒度不布高，洗而且街因操哑作人亭而异翻；其差次是巡寿工作咐量大梨，效移率低最。目前，鸟用断面刻自动扫殖描的方岛法进行蹦隧道断让面收敛他变形监掌测。这种富方法炊是利挪用免筑棱镜喉自动史跟踪洋全站秧仪和比专业肉的断欺面测培量系声统软迷件组再成的缘瑞仪器袄系统想来实撇现断研面自准动扫涌描，您以此猫进行股隧道爆断面石收敛木变形确监测遗。应力限测量应变昂和应炎力测陪量是厦在隧滔道的娘结构蜡物上笔，焊答接应毅变计夫和应箩力计姨等一蜓些传们感器麻，根朝据传磨感器府测量干的结就果计师算结启构构蝇件的敞轴力杯和弯五矩，竖判断效结构蛾物的康安全娃性能怠。12.苏3地铁婆盾构休隧道脆监测余方案街设计方案剑设计奥的原蒜则在熟兼悉隧薪道施群工方母案，蹈了解剩施工常区域签内土大壤及份地下圆水和甜隧道患施工桐影响唉范围棕内现削有结狭构物盐情况扩的基挤础上箱，根逐据工应程的虾特殊删要求搬，设给计出亲确保辉工程钞安全铸的、封经济运有效怀的、熄便于狸监测擦工作别的实握施和喝工程膏项目搏施工畜的监描测方仅案。方案设丸计前的虏准备工扶作（1）收贞集各偏种资赞料主要让包括鱼：隧验道施不工方过案，蹄施工贞区域晋内地灭质分欢析报妥告，倾施工桃影响病范围清内结阶构物害的设兰计图则纸和糕竣工抓资料昨，施羽工区正域内加的管茶线图玩，施洋工区运域内鼠的交燃通情浓况等黎。（2）实地钳进行踏蝇勘实地进来行踏勘骡主要是安进行施裕工影响热范围内筝结构物缸和管线纤的调查别。调查症管线的半位置、队种类、孔大小；挖结构物扭形状以烘及其是俯否有裂姐缝等情颤况。调铲查的主贷要目的称是便于链观测点葡的布置酒和施工躁对其影请响的评恒价。方案亭设计惨的内欢容工程陡项目诸概况否。主至要介师绍工侄程项汗目的岗基本准情况蛾和施忍工区袖域内夫的地旦质情资况。监测的赌目的和范意义。皇详细阐素述监测未对安全盼施工、福保障人肿民财产萌的重要骄性以及垃进行各峡项科学直研究的沸重要意渐义。施工过乌程中对舱各种设毁施的影爱响评价疼。分析宅隧道项悉目施工冈对周边违结构物家、管线润的影响偏程度，嗓分析盾魔构推进拒引起的录地表位惜移特征垄，并估绪算地表迈沉降量眉，分析椒隧道本瓶身的变淹形特征资。监测村的具佳体内趣容。事根据头具体窗工程疫项目乎和地彻质的柜具体严情况政，确拘定监蠢测的坏具体封项目龙内容妖，同今时，蛋可以玩包含夸对于纹一些汪具体蚁施工屋工艺辰和参纷数的们测定名。监测点比的布置推。根据竭收集的貌资料和沈踏勘的穷实际情归况，具亚体确定迈监测点马的数量虚和位置拢，绘制海监测点梦位分布辫图。监测斥方法致。针薯对每磁一项竞监测件内容还，提橡出采饺用何义种监沙测方泉法以迁及如帆何实矛施监感测工璃作，础使用害何种讯监测死仪器冈，并谣详细运阐述滩使用邀方法炮的实膛施效瞒果。监测频猛率和报惑警值的撕确定。储根据规崖范，结尘合实际客情况确美定每一熄监测项宏目的监拿测频率恐和报警创值。监测的否组织结沉构和质广量保证稼体系。掀为保障克监测工刻作的顺捉利实施塔和监测扬结果的汗准确性强，要制捡订科学共的质量觉保证体暖系。12枣.4监测搜数据拨整理依与分申析监测数犯据整理监测吸数据救整理挠的主泻要工哲作是博对现草场观狱测所顿取得急的资域料加皱以整仅理、痒编制妇成图意表和须说明偶，使开它成插为便无于使匪用的鬼成果娱。其统具体简内容挣如下残：校核各网项原始套记录，喝检查各姨次变形悉观测值回的计算且是否有虹误；变形床值计糖算；绘制各也种变形钢过程线痰，建筑情物变形营分布图揪。监测数某据分析监测数暑据分析阴是分析野归纳地购表、管蹲线及周道边建筑徐物的变唉形过程扛、变形宫规律和否变形幅昨度。分全析变形鸡的原因盲，变形脑值与引氧起变形鸦因素之度间的关组系，并顶找出它誓们之间饱的函数捕关系，坦进而判郊断地表馋、管线畅及周边喜建筑物狠的情况登是否正叛常。（1）成卷因分掩析（必定性逆分析缩慧）。趣成因赶分析惹是对话结构隆本身告（内沃因）漏与作董用在万结构售物上侮的荷猪载（掀外因婶）以扬及观启测本支身，亚加以搜分析厕、考榆虑、恶确定鲁变形董值变刷化的洒原因辉和规缘瑞律性织。（2）统垃计分肝析。恩根据艰成因房诚分析倾，对诉实测叫数据习进行跃统计效分析挖，从访中寻框找规赤律，巩并导祝出变并形值盲与引默起变驰形的眨有关通因素扮之间嗽的函宣数关因系。（3）变形瓦预报和量安全判买断。在鼓成因分炕析和统瓜计分析浓的基础恳上，可赏根据求逢得的变赛形值与斩引起变砌形因素循之间的棉函数关争系，预危报未来抢变形值因的范围彼和判断话建筑物廉的安全样程度。12轨.5工程殃实例工程摸概况南京地泊铁一号虹线盾构15标沿途攀穿越金谈川河、现玄武湖细隧道、劣龙蟠路评隧道、轻廖家巷批密集建份筑群、逗南京古鉴城墙等兵及众多酿地面建桃筑和地虏下管线合；该区导间隧拢道上脾覆地盈层为象冲积宴层、斯残积滔层和评风化示岩层水因此悄工程糟施工叼难度很很大耀；为了保碰证盾构该机推进赌时的安结全，防劳止周围罚已建构相筑物的朽安全，罩必须对撕其进行令监测和欠分析。现场鸣监测痛内容①脱地表撕沉降辅和地回下管女线安目全观欧测。②笋地面染房屋废沉降答和倾烦斜观呢测。③割水位伟测试昂。④倡土体身水平梳位移扮监测佣。⑤斯隧道径沉降片、净形空水欧平收戒敛监膛测。⑥玄作武湖公答路隧道搏相关监和测及其宜他盾构估机掘进顽参数的抵采集。测点仓布置地表沉选降点在慌区间隧屋道两端笼各50m范围矮内及蜘规划列玄武脖湖隧贴道、刮金川似河地载段沿阴隧道醒轴线驳按10仰m间距袭布设搬，其利余地绵段按20捧m间距布套设。地表横纽奉向沉陷磁槽测点匙按5