0课时 实训十一 项目七 其他工程变形监测概述（二）

隧道工程变形测量基本知识任务7-3隧道工程变形测量概述一、基本知识

隧道：是指在山体内或地面下修建的用作地下通道的工程建筑物。

按照其用途可以分为：

交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道。隧道工程变形测量基本知识交通隧道：是提供交通运输和人行的通道，以满足交通线路畅通的要求。

一般包括：铁路隧道、公路隧道、水底隧道、地下隧道、航运隧道、人行地道；

水工隧道：是水利工程和水力发电枢纽的重要组成部分。

水工隧道包括：引水隧道、排水隧道、导流隧道或泄洪隧道、排沙隧道等；隧道工程变形测量基本知识市政隧道：是城市中安置市政设施的地下孔道。

主要有：给水隧道、污水隧道、管路隧道、线路隧道、人防隧道等；

矿山隧道：是在矿山开采中，为采矿服务的隧道。

主要有：运输巷道、通风隧道、采区上下山巷道、连接石门等。隧道工程变形测量基本知识

施工工艺：

1、新奥法施工：是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身。即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定，也就是说，承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。隧道工程变形测量基本知识新奥法施工示意图隧道工程变形测量基本知识新奥法施工示意图隧道工程变形测量基本知识新奥法施工示意图隧道工程变形测量基本知识新奥法施工示意图隧道工程变形测量基本知识新奥法施工示意图隧道工程变形测量基本知识

2、盾构法施工：是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。盾构法的主要优点：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也比较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。(土质松软)隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图随道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图隧道工程变形测量基本知识盾构法施工示意图地铁盾构隧道工程变形监测二、地铁盾构隧道工程变形监测（一）隧道工程变形监测的目的和意义在软土地层进行盾构法隧道施工，由于盾构机穿越线路的地质条件多种多样，岩土的物理力学性质也极其复杂，加之工程设计所依据的地质资料为有限地段采集的，存在诸多不确定性和不完善性。因此，其设计和施工方案或多或少总会存在着不足，需要在施工中进行检验和改进。地铁盾构隧道工程变形监测

目前，地铁盾构法的设计工作，一般多是在盾构法理论的基础上，借鉴已建工程的设计参数进行初选设计后，再通过盾构施工过程对地面的监测来完善设计。

因此，盾构隧道工程施工监测工作是监视设计、保证施工是否正确的眼睛，是监视临近地面建筑物是否安全稳定的手段，它应始终伴随着施工的全过程来实施进行。

大量实践证明，利用工程类比法和监测手段获得有关数据进行设计或设计反演可以达到满意的效果。地铁盾构隧道工程变形监测

盾构隧道施工监测的主要目的有：√

(1)通过监测来认识各种因素对地表和土体变形等的影响，以便有针对性地改进施工工艺和修改施工参数，减少地表和土体的变形，利用监测结果以修改完善设计并指导施工；

(2)预测下一步的地表和土体变形，根据变形发展趋势和周围建筑物情况，决定是否需要采取保护措施；(3)建立监测工作的预警机制，定出各监测项目合理的预警值，以保证工程安全；地铁盾构隧道工程变形监测

(4)监督控制地面沉降和水平位移对周围建筑物的影响，以减少工程保护费用；

(5)对施工引起的地面沉降进行监测检查，以判定隧道是否在受控范围内；

(6)为研究地表沉降和土体变形的分析计算方法积累数据资料；

(7)为研究岩土性质、地下水文条件、施工方法与地表沉降和土体变形的关系积累数据，为以后的设计提供可借鉴的第一手技术参数资料；

(8)发生工程环境责任事故时，为仲裁机关提供具有法律效用的数据。地铁盾构隧道工程变形监测（二）监测项目的确定

盾构法隧道施工监测项目可以划分为三大类：土体介质监测、周围环境监测和隧道变形监测。√如表7-1所示，在具体的盾构隧道工程中选定监测项目，主要考虑如下因素：√

(1)地铁隧道沿线的工程地质和水文地质情况；

(2)地铁隧道的设计埋深、直径、结构形式和相应盾构机的施工工艺；地铁盾构隧道工程变形监测

(3)双线隧道的间距或施工隧道与旁边大型及重要公用管道的间距；

(4)隧道施工影响范围内现有房屋建筑及各种构造物的结构特点、形状尺寸及其与隧道轴线的相对位置；

(5)设计提供的变形及其他控制值及其安全储备系数。地铁盾构隧道工程变形监测表7-1地铁盾构隧道工程变形监测项目地铁盾构隧道工程变形监测（三）施工监测的内容与方法1.地表沉降监测

在沉降测量区域埋设地表桩，监测点地表桩的埋设一般沿盾构隧道的轴线每隔3m～5m设置一个。且在横剖面上从盾构轴线中心向两侧按测点间距从2～5m递增布点，布设的范围为盾构外径的2～3倍，在该范围内的建筑物和地下管线等都需进行变形监测。√地铁盾构隧道工程变形监测

注意事项：

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；

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；

在地表沉降控制要求较高的地区，往往在盾构推出竖井的起始段便开始进行以土体变形为主的监测工作。地铁盾构隧道工程变形监测

监测控制点设置要求：

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。监测基点的数量可以根据监测工作的要求确定，但一般要多于3个。√监测基点可以采用独立高程系统进行联测，也可以与已知的国家高程点一起进行联测。地表沉降监测通常是采用精密水准测量的方法测量地铁盾构隧道上方地表的标高。地铁盾构隧道工程变形监测

2.土体沉降和深层位移监测监测盾构施工引起的土体分层沉降和深层位移量可了解土层被扰动的范围和影响程度。土体分层沉降是指土层内离地表不同深度处的沉降或隆起。当盾构机穿越建筑物地下施工时，特别应该对纵向地面变形进行连续监测，以严密控制盾构正面推力、推进速度、出土量、盾尾压浆等施工细节。土体分层沉降通常用分层沉降仪进行量测。地铁盾构隧道工程变形监测

土体深层位移：是指土层不同深度的水平位移。土体深层位移监测的各监测孔一般布置在隧道中心线上。地下土体的水平位移监测应沿盾构前方两侧布设监测孔，并用测斜仪量测，其监测结果可以分析盾构推进中对土体扰动引起的水平位移。土体沉降和深层位移监测都是在隧道两边或底部钻孔预埋测管，两者可共用一个测管。地铁盾构隧道工程变形监测3.土体回弹测量

土体回弹测量：就是测量地铁盾构隧道掘进后相对于地铁盾构隧道掘进前的隧道底部和两侧土体的回弹量。其具体的测量方法可以采用精密几何水准测量的方法进行。地铁盾构隧道工程变形监测4.相邻地下管线的变形监测

隧道相邻地下管线的监测不仅关系到隧道工程本身的安全，同时也维系着国家和人民的利益，关系重大。

城市市政管理部门和煤气、输变电、自来水、电话公司等对各类地下管线的允许沉降量制定了十分严格的规定，工程建设所有有关单位必须遵循。

因此，在地铁盾构隧道掘进中，必须对相邻地下管线进行监测。√地铁盾构隧道工程变形监测目前，管线垂直沉降布点方法主要采用间接测点和直接测点两种形式。√

间接测点，常设在管线轴线相对应的地面或管线的窖井盖上，由于测点与管线本身存在介质，因而测试精度较差。但可避免破土开挖，可以在人员与交通密集区域，或设防标准较低的场合采用。

直接测点是通过埋设一些装置直接测读管线的沉降。管线垂直沉降监测，一般采用精密水准测量的方法进行。√地铁盾构隧道工程变形监测5.隧道沉降和水平位移监测

在盾构开挖面产生的挖土区，这部分土体一般随盾构的向前推进而发生沉降；但也有一些挤压型盾构由于出土量相对较少而使土体前隆。

对挖土区之外的地层，因盾构外壳与土的摩擦作用而沿推进方向挤压导致沉降。盾尾地层因盾尾部的间隙未能完全及时的充填而发生沉降。地铁盾构隧道工程变形监测隧道沉降和水平位移监测的手段很多，有：√精密水准测量；全站仪自由设站测量；测量机器人测量；三维激光扫描仪监测；传感器监测等。地铁盾构隧道工程变形监测6.隧道收敛位移监测盾构隧道管壁周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。

隧道收敛位移量测：主要是指对隧道壁面两点