水利工程盾构机监测专项方案 (一)

水利工程盾构机监测

专项方案

批准:

审核:

编制:

二。二O年八月

盾构机监测专项方案

目录

1.项目概况....................................................1

1.1.项目背景.................................................................1

1.2.建设内容.................................................................I

1.3.设计原则.................................................................1

1.4.设计依据.................................................................1

2.系统方案...................................................3

2.1总体施工计划.............................................................3

2.2施工准备.................................................................3

2.2.1施工现场准备.......................................................3

2.2.2材料与设备准备.....................................................3

2.3盾构机瓦斯监测...........................................................4

2.4系统功能.................................................................5

2.4.1.施工管控...........................................................5

2.4.2.实时监控...........................................................5

2.4.3.盾构视频监控......................................................6

2.4.4.安全预警...........................................................6

2.4.5.进度管理...........................................................6

2.4.6.质量管理...........................................................6

3.施工工艺技术...............................................7

3.1施工技术要求.............................................................7

3.2设备组成.................................................................8

3.3工程验收.................................................................9

3.4智慧监管平台接入........................................................10

4.施工进度计划及保障措施....................................10

4.1施工进度计划............................................................10

4.2监测技术保证措施........................................................11

4.3监测安全保障措施........................................................15

盾构机监测专项方案

4.4质量保证措施16

2

盾构机监测专项方案

1.项目概况

1.1.项目背景

XXX工程由输水干线、XXX干线、XXX干线和XXX支线组成，输水线路总

长度134.2kmo

1.2.建设内容

根据XXX工程建设“智慧工地”的相关要求，实现本工程“智慧化”建设盾构机

监测系统。

1.3.设计原则

综合应用“云、大、物、移、智、BIM”等数字化技术，全面驱动施工现场管理科

技水平，全面感知“人、机、料、法、环、测”等工程建设各环节关键要素，构建数字

化、智能化及可视化科技网。

实现数据点对点互联、实时可互通、按指令分析、定期出成果，确保安全体系运行、

筑牢质量底线红线、掌控进度按期履约、优化成本提质增效、打造廉洁阳光工程。

1.4.设计依据

1）国家和广东省的有关政策、法规和条例、规定；

2）国家和水利厅等行业部门现行设计规范、施工规范、验收标准；

3）《XXX工程土建施工XXX标合同文件-技术条款》

4）《XXX工程土建施工义XX标智慧工地建设规划方案》

5）《XXX智慧水利工程总体规划》；

6）《XXX海XXX供水有限公司参建单位考核管理办法》

7）《XXX供水有限公司工程项目管理信息系统应用管理办法》；

8）《XXX水资源配置工程智慧工地信息系统集成规范》；

9）智慧珠水BIM+GIS平台项目《BIM+GIS一体化应用实施方案及细则》；

10）《建筑工程信息模型应用统一标准》（GB/T51212-2016）；

盾构机监测专项方案

11）《建筑信息模型设计交付标准》（GB/T51301-2018）；

12）《建筑信息模型施工应用标准》GBT51235-2017；

13）《水利水电工程信息模型设计应用标准》（T/CWHIDA0005-2019）；

14）《水利水电工程设计信息模型交付标准》（T/CW1I1DA0006-2019）；

15）《水利水电工程信息模型分类和编码标准》（T/CWHTDA0007-2020）；

16）《计算机软件需求说明编制指南》（GB/T9385）；

17）《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB/T8567）;

18）《水利工程基础信息代码编制规定》（S⑵3）；

19）《水文数据GIS分类编码标准》（SL385）；

20）《水资源监控设备基本技术条件》（SL426）；

21）《水利信息处理平台技术规定》（SL538）；

22）《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002

23）《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198

24）《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003

25）《综合布线系统工程验收规范》GB50312-2007

26）《安全防范工程技术规范》GB50348-2004

27）《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001

28）《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007

29）《安全防范系统验收规则》GA308-2001

30）《工业企业通信设计规范》GBJ42-81

31）《工业企业通信接地设计规范》GBJ79-85

32）《电子信息系统机房设计规范》GB50174

33）《计算机软件开发规范》GB8566-88

34）《操作系统标准》GB23128

35）《计算机软件配置管理计划规范》GB/T12505-9

2

盾构机监测专项方案

2.系统方案

2.1总体施工计划

表2-1盾构机监测系统施工进度计划

设备,工区XXX-1#工作井

盾构机监测系统2020年9月20日

2.2施工准备

2.2.1施工现场准备

施工人员进场前进行项目技术交底、安仝施工交底；确定施工设计图纸及安装方法;

确定用电、通信管线的布置，初步确定设备安装位置

2.2.2材料与设备准备

表2-2盾构机监测管理系统主要设备参数表

序号名称设备参数/功能单位数量

对盾构机远程监控，监控内容包括：掘进

参数、姿态参数等盾构机能提供的所有其他参

数。

掘进参数实时监控功能：掘进参数实时监

控足指对盾构机推进过程中各个子系统的运

行数据进行实时监控，包括刀盘、推进系统、

盾构机监测系

1渣土改良、注浆系统（如果有）、盾尾油脂、钱套1

统

接系统、螺旋机等。

各子系统主要参数包括：推进环号、工作

状态、土压力、推进速度、刀盘转速、贯入度、

刀盘扭矩、总推力、推进油压、推进千斤顶行

程、推进千斤顶油压、同步注浆累计量、同步

注奘压力、钱接油缸行程、较接油缸油压、较

3

盾构机监测专项方案

接上下角、较接左右角、螺旋输送机转速、螺

旋输送机扭矩、螺旋输送机油压、螺旋输送机

封门开度、盾尾油脂量、盾尾密封油脂压力、

泡沫量总量、各泡沫注入压力、膨润土总量、

各膨润土注入压力、停止时间、推进时间、拼

装时间等。

盾构导向系统数据实时监控功能：导向系

统数据实时监控是将导向系统中的盾构机姿

态、切口里程、盾构机切口坐标、盾尾坐标以

及盾构机俯仰角、滚动用等数据采集并发送至

远程监控管理平台，通过导向系统数据实时监

控功能展示，实现盾构机导向数据的实时监

控。

2.3盾构机瓦斯监测

区间隧道瓦斯监控检测与TBM区间隧道瓦斯监控类似，采用以自动监测系统为主,

人工检测为辅，两者相结合的形式。

自动监测：盾构上主要关键位置均设置有甲烷传感器，并将数据传输至地面监控室,

实现甲烷浓度实时在线监测；当甲烷浓度达到报警设定值时，系统发出声光报警，螺旋

输送机闸门自动关闭，停止盾构掘进。

图2T操作面板气体检测页面

4

盾构机监测专项方案

人工检测：采用便携式瓦斯检测仪和光干式瓦斯检测仪对作业区瓦斯易聚集处，隅

角中瓦斯浓度进行检测，确保施工安全。瓦检员以1次/2小时连续平行检测，及时上报

并做好存档记录。

图2-2便携式瓦斯检测仪

隧道盾构机上安装一套自动监测系统，主要监测隧道内（瓦斯/甲烷、一氧化碳、二

氧化碳等）有毒气体的含量，当有毒气体含量超标后，系统发出声光报警的报警功能,

作业人员应该立即采取相应措施。

2.4系统功能

241,施工管控

施T管捽实现施T过程的管理、捽制，主要包括：施T总览、施T指令、施T日报、

盾构监控、盾构视频监控、安全预警、进度管理和质量管理等。

2.4.2.实时监控

对盾构机远程监控，监控内容包括：掘进参数、姿态参数等盾构机能提供的所有其

他参数。

掘进参数实时监控功能：掘进参数实时监控是指对盾构机推进过程中各个子系统的

运行数据进行实时监控，包括刀盘、推进系统、渣土改良、注浆系统（如果有）、盾尾油

脂、较接系统、螺旋机等C

各子系统主要参数包括：推进环号、工作状态、土压力、推进速度、刀盘转速、贯

入度、刀盘扭矩、总推力、推进油压、推进千斤顶行程、推进千斤顶油压、同步注浆累

计量、同步注浆压力、较接油缸行程、较接油缸油压、较接上下角、较接左右角、螺旋

输送机转速、螺旋输送机印矩、螺旋输送机油压、螺旋输送机封门开度、盾尾油脂量、

5

盾构机监测专项方案

盾尾密封油脂压力、泡沫量总量、各泡沫注入压力、膨润土总量、各膨润土注入压力、

停止时间、推进时间、拼装时间等。

盾构导向系统数据实时监控功能：导向系统数据实时监控是将导向系统中的盾构机

姿态、切口里程、盾构机切口坐标、盾尾坐标以及盾构机俯仰角、滚动角等数据采集并

发送至远程监控管理平台，通过导向系统数据实时监控功能展示，实现盾构机导向数据

的实时监控。

2.43盾构视频监控

在盾构机头、尾部等重点部位安装视频摄像机，满足重点部位的全方位监测需要。

存储最近3个月的视频。

支持视频实时浏览、录像回放、抓拍等功能。

2.4.4.安全预警

建立施工预警机制，提高安全防范能力。预警分为智能警示和人工预警两类。

智能警示根据预警规则在线计算和分析从盾构机、导向系统、龙门吊、轨道车采集

的数据，当触发预警则推送预警信息，并在平台上存储预警记录。智能警示种类包括:

掘进参数警示、姿态警示、盾尾间隙警示、监测警示、进度超限警示、断线警示、风险

点警示、长期超限警示等C

人工预警由人工在综合分析各种数据并结合工地实际情况后发布的预警，分为：监

测预警、巡视预警、综合预警等。

预警发布后，各相关人员将按照预警处置流程对预警处置，直到消警为止C

建立预警跟踪机制，所有预警的处置时间、处置人、处置内容都记录在案，根据前

道处置结果推动（或提醒）后续人员开展处置工作。

245.进度管理

记录每日施工进度，根据施工计划判定进度状态：按期运行、进度较慢、项目进度

较快三种状况，并根据最近7天的施工进度预测完工日期。

2.46质量管理

隧道质量录入：提供隧道质量信息录入功能，按要求将隧道质量信息上传至平台后

永久保存，方便用户进行查询。

6

盾构机监测专项方案

录入时可上传隧道质量照片，包括修复前和修复后照片。

隧道质量总览：隧道质量总览中，绿色代表正常的管片，其他不同的颜色代表不同

的管片质量问题，可直观的查看管片在水平和垂直方向的偏差情况。点击可查看管片详

细信息，包括修复前与修复后照片，K块位置等等。同时对各种管片质量问题的数量进

行统计。

3.施工工艺技术

3.1施工技术要求

表3-1盾构机监测管理系统主要参数要求

序号设备名称参数要求品牌要求

具备网络连接功能，可按要求接入工区建设的有线、无

线WIFI、NB-IOT,或自带4G、5G等模组，按要求发送数据

XXX盾构到智慧工地信息化建设平台。需要配备相应管理软件，具

1国产优质

机监测系统

备实时数据监测、数据统计分析等功能。管理软件需采用

B/S架构，满足采用单点登录、页面集成等接入平台的要

求。

对盾构机远程监控，监控内容包括：掘进

参数、姿态参数等盾构机能提供的所有其他参

数。

掘进参数实时监控功能：掘进参数实时监

控是指对盾构机推进过程中各个子系统的运

行数据进行实时监控，包括刀盘、推进系统、

盾构机监测系

2渣土改良、注浆系统（如果有）、盾尾油脂、钱套1

统

接系统、螺旋机等。

各子系统主要参数包括：推进环号、工作

状态、土压力、推进速度、刀盘转速、贯入度、

刀盘扭矩、总推力、推进油压、推进千斤顶行

程、推进千斤顶油压、同步注浆累计量、同步

注浆压力、钱接油缸行程、较接油缸油压、钱

7

盾构机监测专项方案

接上下角、钱接左右角、螺旋输送机转速、螺

旋输送机扭矩、螺旋输送机油压、螺旋输送机

封门开度、盾尾油脂量、盾尾密封油脂压力、

泡沫量总量、各泡沫注入压力、膨润土总量、

各膨润土注入压力、停止时间、推进时间、拼

装时间等。

盾构导向系统数据实时监控功能：导向系

统数据实时监控是将导向系统中的盾构机姿

态、切口里程、盾构机切口坐标、盾尾坐标以

及盾构机俯仰角、滚动角等数据采集并发送至

远程监控管理平台，通过导向系统数据实时监

控功能展示，实现盾构机导向数据的实时监

控。

3.2设备组成

表3-2盾构机监测管理系统设备组成

序号设备名称设备参数/功能单位数量

1轻智能抓拍机-1#台4

2轻智能抓拍机-1#台4

3筒机支架-1#个8

台

4智能球型摄像机-1#16

5球机支架-1#个16

6电源线-1#m520

7电源线-1#m300

8电源-1#台8

台

9电源（集中供电）-1#16

10配电柜-1#个16

8

盾构机监测专项方案

序号设备名称设备参数/功能单位数量

11配电柜-1#个4

12线管-1#m1600

138口千兆交换机-1#台8

14辅材-1#批1

15气体检测设备-1#套1

16便携式瓦斯检测仪-lit套1

3.3工程验收

(1)所有设备必须经验收合格后才能进行安装C

(2)工程施工调试完成后，将根据项目技术方案设计要求及厂家设备技术参数，设

计验收测试表，验收测试表经安质部和机电设备物资部审核合格后，项目部才组织项目

的验收测试。

(3)工程施工、测试合格完成后，将提交下述文档资料给监理部审核，文档资料包

含但不限于：设备厂家生产技术资料，工程设备配置资料、调试测试记录、设备到货验

收表等。

9

89曲功效妓分析）

7.进度分析）

盾构机监测专项方案

r1.皎道质量录入

卜220环上传

卜63报10警0环信除息收上传

3.4智慧监管平台接入在420环分析）

卜（5隈遒反・分析）

«56.成视频型监隧控以轴线偏差

1.工程概况

2.总览日历

监测分析图、3平面图

4.剖面图

测点督理-4姿芯Ifi控

第一方监测-

第三方就澳I--I施工日报

第一方监测分析-2撮进指令

第三方监测分析一3掘进监控

（双方畋据对比

1旅工留能警示q

2.监测预警~

3巡视预警

4.预警规则设置-

5预警人员定义）

1.保养信息、

2保养记JR-I

3部件If理一

4.部件保养方案J

1.工程信息1

2设计轴线一「1安全风险视识

3视频配置一-2风险R态评价

4.选度设《iJ

--3动态风险监控

-4手动K警发布

L5安全评估录入

图3T接入内容

4.施工进度计划及保障措施

4.1施工进度计划

天数

工作内容

123456789101112131415161718

智慧工地平台

入场准备

线管、网线、敷设

摄像头安装

管理电脑、显示

屏、交换机等安装

联机调试

操作人员培训

智慧监管平台

系统准备接入

现场数据接入

数据核查

使用培训

10

盾构机监测专项方案

4.2监测技术保证措施

为确保环境安全和施工安全的监控量测保证措施。保证监控量测有计划、有步骤地

进行，XXX标项目部在施工前将编制详细的工程监测实施方案”报监理审批，施工当中,

严格按该方案执行。

4.2.1.抽调具有丰富监测知识和监测经验的人员组成监测小组，负责整个标段监测

-项目的实施以及监测数据的整理工作。

4.2.2,若地表位移变形值及变形速率超过允许值，将立即调整掘进参数并会同有关

部门研究制定地层加固措施，以减缓地表变形值,并尽快付诸实施。

4.2.3.各量测项目在监测过程中必须严格遵守相应的监控量测细则。

4.2.4.成立专门的盾构机使用、维护、保养小组，设置专职项目副经理一名主要负

责，抽调全公司具有丰富经验的高级机械、液压电气技术人员，组成盾构施工组,小组成

立后,确保这些人员工作不变动。

4.2.5.区间隧道一般地段监测

普通或常规地段的监测主要目的是探明地层和普通建筑物的变形，为决定盾构掘进

时掘进速度、顶进力等施工参数提供依据。主要包括：

（1）地表沉隆监测；

（2）地表和地中管线沉隆监测；

（3）地面建筑物下沉和倾斜监测；

（4）地层的水平位移监测；

（5）地层的竖向位移监测。

4.26区间隋道特殊地段监测

区间隧道特殊区段指复杂地质条件或施工困难地段，这些特殊地段施工通常伴随着

高风险，出现重大工程事故的危险性较大，因此，针对本标段的特殊情况进行必要的监

测是保证施工顺利开展，采取必要的施工措施避免重大工程事故的关键。主要包括：

（1）邻近XXX支线、XXX等建构筑物（构筑物）水平位移和竖向位移监测；

（2）各河坎、箱涵施工监测。

11

盾构机监测专项方案

427.监测项目的主要控制参数

监测项目的主要控制参数如下表，监控布点图详见《盾构监控量测方案》C

表4-1盾构隧道监测项目表

监测频率

掘进面距掘进面距掘进面距监

监测项目监测点布置

监测断面监测断面测断面5DW

LW3D3DVLW5DL

沿隧道轴线：盾构始发、接收段

100m范围内和一级监测等级范围内，

每5m设一测点；其余地段，每10m

地表沉设一测点。

降垂直隧道轴线：盾构始发、吊出

段100m范围内,每201n设一断面;

1次/

地质条件突变及建筑物密集处增设「2次/d1次/ld~2d

监(3d~5d)

一断面；其余地段，每30m设一断面。

测

管片结

项

构竖向每510m设一断面°监测等级为

目

位移一级时，根据实际情况加密设置。（每

周边收3m设一断面）

敛

建、构

距离隧道结构边线0.7Hi范围内的建筑物均需监测。建筑物变形监测项目有：

筑物变

建筑物沉降、裂缝、倾斜监测。

形

针对建筑物自身结构情况和以往施工经验，确定下表为盾构通过建筑物监测主要控

制标准和采取的相应保护措施。

表4-2建（构）筑物变形控制标准及预警值表

序建、构筑变化速允许变形

允许变形值S备注

号物名称率值预警值

12

盾构机监测专项方案

沿途建筑-10mmWSW按房屋状态、房屋质量检测报告以

P2mm/d

物10mm及相关规范要求执行

沿途地下-10mmWS<管道接头处的累计差异沉降量W

2nun/d

管线10mm1%OL,（L为管节长度）控制标准

的70%

河道驳岸沉降W10mm,整体倾斜W2%。

-30mmWSW

沉降量速率：相应最大允许值的201Vd,隆起

地表变形10mm

量速率：相应最大允许值的25%/d

4.2.8.盾构隧道施工监测

（1）地表隆陷监测

采用精密水准测量的方法，布设高程控制网，至少三个固定点作为基准点（不在工

程影响范围之内）。根据基准点测点被监测地表的高程变化值，通过数据处理分析，计

算实际沉降值，预报安全状况，掌握盾构推进时地表沉降规律、盾构推进对地表的影响

程度及影响范围。

（2）地表建筑物卜沉及倾斜监测

地表建（构）筑物的监测主要包括对施工影响范围的房屋、高层建筑等各类建筑物

的沉降进行观测的同时，并对其水平位移、倾斜状态进行必要的观测，通过观测结果的

分析，把握隧道施工对地表建筑物的影响程度，判定建筑物的安全性，以及采用的工程

保护措施的可靠性。

地表建筑物下沉及倾斜监测采用高精度全仪或精密水准仪进行测量，也可在建筑物

13

盾构机监测专项方案

由于区间通过区域的地面建筑主要为民用房屋，一般建筑沉降及倾斜观测点布设根

据建筑的布局不同（点状、矩形和不规则建筑）而不同：原则上对区间隧道两侧施工影

响范围内（距隧道边线约15m）重要地面构筑物进行监测，根据地表沉降槽曲线，地表

主要沉降区域发生在隧道两侧6m范围内，因