地铁施工监控量测论文

摘要新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称,原文是NEWAUSTRIANTUNNELLINGMETHOD简称NATM,新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹LVRABCEWICZ教授于50年代提出的,它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。监控量测工作是隧道新奥法施工的眼睛，不但可以为隧道的动态设计和信息化施工提供依据，确保施工的安全，还可为隧道设计理论的发展积累经验，因而具有重要的意义。通过施工现场监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据；通过信息反馈及预测预报来优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量及工程项目的社会、经济和环境效益。论文以北京地铁十号线工呼、呼光区间隧道新奥法施工的监控量测为例，详细的介绍了监控量测的监测方法和异常数据的处理分析。关键词地铁；新奥法；监控量测SUMMARYNEWAOMETHODNAMELYNEWAUSTRIATUNNELCONSTRUCTIONMETHODOFBRIEFNAME,THEORIGINALTEXTBETHETUNNELLINGMETHODOFTHENEWAUSTRIANBRIEFNAMENATM,NEWAOMETHODCONCEPTISAUSTRIATHESCHOLARPULLCLOTHWESTWEITHELVRABCEWICZPROFESSORIN50SPUTFORWARDOF,ITWITHTHEEXPERIENCEANDROCKPHYSICALSTRENGTHOFTHETUNNELENGINEERINGLEARNOFTHEORIESFORFOUNDATION,ANCHORMANPOLEANDJETCONCRETECOMBINATIONTOGETHERCONDUCTANDACTIONSMAINPROTECTMEANSOFAKINDOFCONSTRUCTIONMETHODSUPERVISIONMEASUREMENTWORKISATUNNELNEWAOMETHODCONSTRUCTIONOFEYES,NOTONLYCANISTHEDYNAMICSTATEDESIGNOFTUNNELWITHINFORMATIONBASEDCONSTRUCTIONPROVIDEBASIS,INSURECONSTRUCTIONOFSAFETY,RETURNCANBETHEORIESFORTUNNELDESIGNOFDEVELOPMENTBACKLOGEXPERIENCE,ASARESULTHAVEIMPORTANCEOFMEANINGPASSCONSTRUCTIONTHESPOTMONITORTOCONTROLTOROUNDAROCKANDPROTECTATCONSTRUCTIONMECHANICSDYNAMICSTATEWITHINPROCESSANDSTABILITYDEGREE,ISEVALUATIONANDMODIFICATIONINITIALSTAGEPROTECTPARAMETER,MECHANICSANALYSISANDTWOCHENCARVESHIZUO4FORTIMEPROVIDEANINFORMATIONBASISPASSINFORMATIONFEEDBACKANDESTIMATEFORECASTCOMEEXCELLENTTURNCONSTRUCTIONORGANIZATIONDESIGN,INSTRUCTIONTHESPOTCONSTRUCTION,INSURETUNNELCONSTRUCTIONOFSAFETYANDQUALITYANDENGINEERINGITEMOFSOCIETY,ECONOMYANDENVIRONMENTPERFORMANCETHESISWITHSUBWAYNO10LINEWORKINPEKINGSHOUT,SHOUTTHELIGHTZONETUNNELNEWAOMETHODCONSTRUCTIONOFSUPERVISIONMEASUREMENTFOREXAMPLE,DETAILEDOFINTRODUCTIONSUPERVISIONMEASUREMENTOFMONITORMETHODANDABNORMALITYDATAOFPROCESSINGANALYSISKEYWORDSUBWAYNEWAUSTRIATUNNELSUPERVISIONMEASUREMENT目录第一章绪论1第二章工程概况与工程地质、水文地质条件421工程概况422工程地质条件523水文地质条件5第三章工程难点及施工进展情况631工程难点632施工进展情况7第四章监测目的、项目及方法841监测目的842监测项目943监测方法10431地表沉降10432建筑物沉降12433隧道拱顶下沉13434隧道收敛变形15435格栅应力16436围岩压力1744监测人员19第五章监测控制标准与监测数据处理、信息反馈2051监测控制标准20511监测控制标准20512警戒值22513异常情况22514应注意的问题2252监测数据处理、信息反馈23521数据采集23522数据整理23523数据分析23524安全预报和反馈24第六章监测成果及数据分析2561监测成果25611工呼区间25612呼光区间3562异常测点分析39621工呼区间右线北地表监测成果分析39622工呼区间右线南地表监测成果分析41623中海豪庭院内地表沉降分析42624工呼区间一号人行天桥沉降分析48625呼光区间左线北地表沉降分析49第七章京广桥抢险监测成果4971呼光区间左线南坍塌抢险经过49711事件发生的简要情况49712启动应急预案，采取救援措施54713抢险方案55714抢险进展情况5672呼光区间左线南监测成果分析56第八章结论64致谢65参考文献66第一章绪论二十世纪以来，人类对地下空间的需求越来越多，因而对地下工程的研究有了一个突飞猛进的发展。在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程，其核心问题，都归结于开挖和支护两个关键工序。即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。这是隧道及地下工程中两个相互促进又相互制约的问题。在隧道及地下洞室工程中，围绕着以上核心问题的实践和研究，在不同的时期，人们提出了不同的理论并逐步建立了不同的理论体系，每一种理论体系都包含和解决（或正在研究解决）了从工程认识（概念）、力学原理，工程措施到施工方法（工艺）等一系列工程问题。一种理论是二十世纪20年代提出的传统的“松弛荷载理论”。其核心内容是稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。这是一种传统的理论，其代表人物有泰沙基和普氏等人。它类似于地面工程考虑问题的思想，至今仍被广泛的应用着。另一种理论是二十世纪50年代提出的现代支护理论，或称“岩承理论”。其核心内容是围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力，不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。这种理论体系的代表性人物有拉布西维兹、米勒菲切尔、芬纳塔罗勃和卡斯特奈等人。这是一种比较现代的理论，它已经脱离了地面工程考虑问题的思路，而更接近于地下工程实际，近半个世纪以来已被广泛接受和推广应用，并且表现出了广阔的发展前景。由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理，而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。新奥法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是NEWAUSTRIANTUNNELLINGMETHOD,简称为NATM。它与法国称收敛约束法或有些国家所称动态观测设计施工法的基本原则一致。新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹教授于二十世纪50年代提出的。它是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，经奥地利、瑞典、意大利等国的许多实践和理论研究，于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速的发展，已成为现代隧道工程新技术的标志之一。我国近40年来，铁路等部门通过科研、设计、施工三结合，在许多隧道修建中，根据自己的特点成功地应用了新奥法，取得了较多的经验，积累了大量的数据，现已进入推广应用阶段。但在公路部门新奥法的应用仅为50左右。目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法，技术经济效益是明显的。新奥法的基本要点可归纳如下1岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。2为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。3为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。4通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。5为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。6二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。上述新奥法的基本要点可扼要的概括为“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。监控量测工作是隧道新奥法施工的眼睛，不但可以为隧道的动态设计和信息化施工提供依据，确保施工的安全，还可为隧道设计理论的发展积累经验，因而具有重要的意义。本论文主要介绍监控量测的目的、项目、方法和监测数据的成果分析等方面的知识。（一）监控量测的目的和意义通过施工现场监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据；通过信息反馈及预测预报来优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。（二）监控量测的项目分类监测的主要范围是区间结构物中线外缘两侧30M范围内的地下、地面建（构）筑物管线、地面及道路。针对本标段地铁施工的工艺，监控量测的项目主要有工作面地质及施工情况、地表沉降、建筑物沉降、拱顶沉降、净空收敛、格栅应力、围岩压力等。（三）京广桥塌陷监测经过2006年1月2日凌晨2点左右，呼光区间京广桥东南角辅路污水管线发生漏水事故，污水灌入地铁十号线施工区间段，由此造成三环路南向北方向部分主辅路塌陷，施工人员已安全撤离，未造成人员伤亡。事故发生后，市委市政府主要领导高度重视，市政府立即启动事故应急预案，副市长刘志华、吉林赶赴现场指挥抢险，并立即采取以下措施封闭现场，撤离人员，截流污水，疏导交通。以三环路京广桥事故现场及影响区域为中心，三环路主辅路和朝阳路主辅路双向交通已断行，事故地点辅路东侧居民已经撤离，事故现场水流已基本得到控制。城市道路和管线等各抢险部门均已到现场，抢险恢复方案正在实施中。根据上级领导指示，我监测小组于事故发生后半小时便开始对影响范围内地表进行每三小时一次连续观测，如发现有地段下沉速率较大，马上向上级反映做相应措施。后面将对监测的数据成果进行了详细的分析。对于地铁开挖过程引起地层的力学响应在时间和空间上的规律，不同施工方法的不同力学响应可以通过施工监测实现，并及时预测地层变形的发展，反馈施工，控制地下工程施工对环境的影响程度。因此，施工监测在施工中有着极其重要的作用。第二章工程概况与工程地质、水文地质条件21工程概况地铁10号线（M10）是北京市轨道交通线路网中一条由西北至东南的轨道交通半环线，线路经海淀、朝阳、丰台三个区。线路西部起点在海淀区蓝靛厂地区，南至丰台区宋家庄，线路全长329KM，其中地下线3205KM，路堑及地面线085KM。该条线分两期建设，一期工程起点在海淀区的万柳站，终点在朝阳区的劲松站，线路全长2459KM，全部为地下线；二期工程起点在朝阳区的劲松站，经过南三环路分钟寺立交桥后，沿龙爪村路向南，再沿石榴庄路向西至丰台区宋家庄，线路全长831KM。地铁10号线线路所经地面基本平坦，无明显起伏，从线路起点至知春路段地势较高，地面标高在50M左右，其余地段地势较低，地面标高在海拔4938M左右，平均坡度为0510。地貌特征主要受万泉河，水月河，坝河，亮马河及通惠河等冲洪积物的变化影响，属北京冲洪积扇的中下部，线路西北端尚分布较多的河塘、水潭及沼泽等，但随着年代的变迁、人工填埋和整治，部分河湖沼泽已消失。该条线路穿越的城区繁华地带及只要的交通干道，两侧建筑物密集，主要有泛亚大厦、知春大厦、希格玛大厦、航天长城厦、CBD商圈若干大厦等，尤其是线路进入东三环路后，车站与区间隧道在高架桥下修建，且地下管线密布，修建难度很大。本标段属于北京地铁十号线一期工程，由两段暗挖区间组成，即工体北站呼家楼站区间隧道、呼家楼光华路站区间隧道及其附属结构物。工呼区间为马蹄形区间隧道，浅埋暗挖法施工，设计起止里程为K18813253K19794166，区间长度980913双线米。其中包含区间隧道的两处施工竖井、井底施工通道和区间防灾通道。一号竖井内净空466M，井深283M（含井底集水井深25M）；通道长80559M，通道内净空4640M，二号竖井内净空466M，井深252M（含井底集水井深25M）；通道长7053M，通道内净空4640M。施工竖井与井底联络通道相连处设马头门。在区间靠近工体北路站附近设两个总面积不少于30平方米的迂回风道；在区间靠近呼家楼站端坡度较小段设人防段一处，人防段长105M，右线中心里程K19779755，左线中心里程K19779755。呼家楼站光华路站区间为马蹄形区间隧道，浅埋暗挖法施工，设计起止里程为K19976466K20525084，区间全长548618双线米。竖井内净空466M，井深275M（含井底集水井深25M），口部设高于地面05M的防淹井圈；通道长7497M，通道内净空4640M，施工竖井与井底联络通道相连处设马头门。在区间靠近光华路站附近设两个总面积不少于30平方米的迂回风道，在区间靠近光华路站端坡度较小段设人防段一处，人防段长105M，右线中心里程K20515234，左线中心里程K20513556。22工程地质条件本区间所处地形基本平坦，地层由上至下依次为A人工堆积层（QM1）主要有杂填土1层、粘质粉土填土层。B第四纪全新世冲洪积层（Q41ALPL）主要有粉土层、粉细砂3层、粉质粘土1层、粘土2层、粉细砂3层、中粗砂4层。C第四纪晚更新世冲洪积层（Q3ALPL）主要有卵石圆砾层、中粗砂1层、粉质粘土层、粘土1层、粉土2层、中粗砂1层、粉细砂2层。23水文地质条件A上层滞水含水层为人工填土层、粉土层和3粉细砂层，主要接受大气降水、灌溉水渗透补给和管沟渗漏补给。B潜水含水层为1中粗砂层和圆砾层，渗透系数大，透水性强。水头标高为21792778M，水位埋深136166M。潜水补大气降水和侧向径流为主。C承压水含水层为1中粗砂层、2粉细砂层和卵石圆砾层，渗透系数大，为强透水层。水头标高为14391983M，水位埋深18902420M。第三章工程难点及施工进展情况31工程难点工呼区间隧道左右线位于东三环辅路下方，其工程难度较呼光区间大，该条线路穿越的城区繁华地带及只要的交通干道，两侧建筑物密集，尤其是线路进入东三环路后，车站与区间隧道在高架桥下修建，且地下管线密布，修建难度很大。区间左右线隧道需穿越两座人行天桥，隧道左线的东侧、右线西侧建（构）筑物较多，四栋三层楼离隧道距离较近，从工程概况看有以下难点及监测重点（1）区间隧道左、右线均在天桥的桩基础之间穿越人行天桥，隧道埋深17M左右，左线隧道离桩基最近距离为18M，施工难度较大。在隧道通过天桥的施工方案确定后，为了保证地面交通和天桥的安全，控制桩基础的不均匀沉降，应加强对桩基础和地表进行沉降观测，并在天桥前方布置一个地表沉降观测断面。适当加密监测频率，对拱顶沉降、净空收敛、地表沉降、天然基础沉降同步监测，相互校验分析，并及时反馈监控量测资料，如果沉降异常，调整施工参数，采取天桥加固措施，保证安全。（2）区间左右线隧道需穿越姚家园路、白家庄路，交通繁忙，隧道通过过程中适当加密监测频率，及时分析拱顶、地表沉降关系，反馈施工，保证施工安全及公共交通的正常运行。（3）区间左线东侧的白家庄B、C、D、E四栋三层楼距离隧道较近，建筑物测点每个楼布置6个，施工中重点监测，同时对本区间内的其它建（构）筑物进行沉降观测，并注意外观、裂缝观测。呼光区间隧道左右线位于东三环辅路下方，区间左右线隧道上方大型建筑物较多，主要有京广桥和京广中心、正在修建的中央电视台新台址、CBD商圈若干大厦等，从工程概况看有以下工程难点及监测重点（1）区间隧道上台阶主要穿越地层为圆砾和粉土层，施工前先进行降水施工，因此，降水施工的质量直接关系到隧道开挖围岩的稳定性，工程施工难度及风险性较大，施工中做好监测管理与信息反馈，同步分析各个监测项目。（2）区间左右线隧道需穿越朝阳路、朝阳门外大街，交通繁忙，施工过程中适当加密监测频率，保证施工安全和交通正常。（3）京广桥是重点监测项目，为了保证地面交通和京广桥的安全，控制桩基础的不均匀沉降，应加强对桩基础和地表进行沉降观测，并在京广桥下方桥墩位置布置地表沉降观测断面。（4）区间右线西侧的京广中心、京广大厦写字楼和关东店北街15层楼均距离隧道20M左右，隧道通过前后应及时监测，保证安全。32施工进展情况工呼区间一号竖井于4月初开挖，5月9日开挖到底，5月10日破马头门开挖横通道，7月29日破横通道马头门开挖区间左线北段,8月10日破横通道马头门开挖区间左线南段，8月19日横通道已开挖完成，8月21日破横通道马头门开挖区间右线北段，9月3日破横通道马头门开挖区间右线南段。至2006年2月5日本区间施工进度如下区间左线由马头门向北上台阶开挖进尺140M，下台阶开挖进尺135M，区间左线由马头门向南已开挖完成，进尺132M；区间右线由马头门向北上台阶开挖进尺220M，下台阶开挖进尺214M，区间右线由马头门向南上台阶开挖进尺112M，下台阶开挖进尺108M，处于人防段开挖。工呼区间二号竖井于10月底开挖，11月23日开挖到底，12月8日破马头门开挖横通道，1月17日破横通道马头门开挖区间左线北段。至2006年2月5日本区间施工进度如下区间横通道上台阶开挖进尺48M，下台阶开挖进尺44M，左线由马头门向北上台阶开挖进尺19M，下台阶开挖进尺15M。从横通道及隧道开挖过程总体情况看，暗挖段掌子面揭露地层以粉细砂、粘土层为主，拱部有砂层，上、下台阶拱脚间或有少量渗水，横通道开挖初期渗水量较大；总体上，隧道开挖过程中掌子面整体稳定性较好，施工过程中严格遵循浅埋暗挖法的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针，并加强了施工组织管理，开挖工序、辅助工法合理搭配，对监测数据各方及时了解、分析并反馈施工。呼光区间竖井于5月13日开挖，5月30日破马头门开挖横通道，8月12日破横通道马头门开挖区间左线北段，8月20日破横通道马头门开挖区间左线南段，9月23日横通道已开挖完成，10月3日破横通道马头门开挖区间右线北段，10月11日破横通道马头门开挖区间右线南段。至2006年1月2日本区间施工进度如下区间左线由马头门向北上台阶开挖进尺180M，下台阶开挖进尺173M，区间左线由马头门向南上台阶开挖进尺187M，下台阶开挖进尺180M，区间右线由马头门向北上台阶开挖进尺130M，下台阶开挖进尺122M，区间右线由马头门向南上台阶开挖进尺133M，下台阶开挖进尺126M。从横通道及隧道开挖过程总体情况看，暗挖段掌子面揭露地层以粉细砂、粘土层为主，拱部有砂层，上、下台阶拱脚间或有少量渗水，横通道开挖初期渗水量较大；总体上，隧道开挖过程中掌子面整体稳定性较好。第四章监测目的、项目及方法41监测目的监控量测工作是隧道新奥法施工的眼睛，不但可以为隧道的动态设计和信息化施工提供依据，确保施工的安全，还可为隧道设计理论的发展积累经验，因而具有重要的意义。通过施工现场监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据；通过信息反馈及预测预报来优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。为科研项目提供第一手的信息，为节省工程投资，提高浅埋大跨双连拱隧道的修建水平提供科学依据和技术保证，积累资料，为今后的设计提供类比依据等。地下工程施工是在地层内部进行，施工不可避免扰动地层，引起的地层变形会导致地表建筑和既有的管线设施破坏。因此，地铁隧道施工要考虑对城市环境的影响。隧道施工引起的地层变形，特别是在地面建筑设施密集、交通繁忙、地下水丰富的城市中进行地铁隧道施工，对于地铁开挖过程引起地层的力学响应在时间和空间上的规律，不同施工方法的不同力学响应可以通过施工监测实现，并及时预测地层变形的发展，反馈施工，控制地下工程施工对环境的影响程度。因此，施工监测在施工中有着极其重要的作用，其监测的目的包括（1）保证施工安全。浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道会不同程度地对周边环境产生一定的影响，因此，通过及时、准确的现场监测结果判断地铁隧道结构的安全及周边环境的安全，并及时反馈施工，调整设计、施工参数，减小结构及周边环境的变形，保证工程安全。（2）预测施工引起的地表变形。根据地表变形的发展趋势决定是否采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据。（3）控制各项监测指标。根据已有的经验及规范要求，检查施工中的各项环境控制指标是否超过允许范围，并在发生环境事故时提供仲裁依据。（4）验证支护结构设计，指导施工。地下结构设计中采用的设计原理与现场实测的结构受力、变形情况往往有一定的差异，因此，施工中及时的监测信息反馈对于设计方案的完善和修正有很大的帮助。（5）总结工程经验，提高设计、施工技术水平。地下工程施工中结构及周边环境的受力、变形资料对于设计、施工总结经验有很大帮助。42监测项目监测的主要范围是区间结构物中线外缘两侧30M范围内的地下、地面建（构）筑物管线、地面及道路。各项观测数据相互验证，确保监测结果的可靠性，为合理确定各项施工参数提供依据，达到反馈指导施工的目的，真正做到信息化施工。根据设计文件、施工组织要求，以及我方对本标段地铁沿线进行实地调研的结果，确定的监测对象、内容、数量见表41。各个监测项目的监测点布置图见附图。表41监测项目简表序号监测项目监测仪器监测目的点数1工作面地质及施工情况目测记录及时了解工作面地质状况，与勘察报告校核，指导现场施工、设计。全线2地表沉降DINI12电子水准仪、玻璃钢瓦尺对施工引起的地表变形（沉降、隆起等）进行监测，了解地层变形情况，通过数据分析反馈施工。17423建筑物沉降、开裂DINI12电子水准仪、玻璃钢瓦尺通过对周围建筑物的变形监测，随时了解施工对环境的影响程度及影响范围，保证施工环境安全。984拱顶沉降精密水准仪、铟钢尺3125净空收敛收敛计监测隧道初期支护结构变形规律，分析数据、反馈施工。3126格栅应力GJJ10钢弦式钢筋计、频率接收仪监测隧道初期支护结构受力规律，分析数据、反馈施工，调整施工工艺。327围岩压力土压力计监测隧道开挖卸载围岩压力变化规律，分析数据、反馈施工，调整施工工艺。1643监测方法431地表沉降4311监测目的地铁区间浅埋暗挖法施工隧道开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映隧道开挖过程中围岩变形的全过程。尤其是对于城市地下工程，若在其附近地表有建筑物时就必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制，保证施工安全。4312监测仪器DINI12全自动电子水准仪、玻璃钢瓦尺、铟钢尺等，量测精度001MM。4313监测方法（1）基点埋设首先，基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内；其次应埋设至少两个基点，以便基点互相校核；基点的埋设要牢固可靠，采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好井圈和井盖。在坚硬的道面上埋设地表桩，应凿出道面和路基，将地表桩埋入原状土，或钻孔打入1米以上的螺纹钢筋做地表观测桩，并同时打入保护钢管套。如图41所示。基点应和附近水准点联测取得原始高程，基点应埋设在视野开阔的地方，以利于观测。对于本标段而言，线路较长，因此，基点的选择对于观测的及时性、准确性息息相关，在此基础上可以有效地反馈施工。地表基点与线路内的建筑物沉降、管线沉降等观测项目共用。图41基点埋设示意图（2）测点埋设与布置测点的埋设沉降测点的埋设时先用冲击钻在地表钻孔，钻大约2030MM钻孔，然后放入沉降测点，测点采用2030MM长200300MM半圆头钢筋制成，测点四周用水泥砂浆密封填实，并用红油漆做好标志。测点的布置方案在左线隧道中心线的上方，每间隔5米布设1个测点；在中心线测点同一断面各埋设2个沉降点，分别在距隧道中心线45米左侧路面、距隧道中心线45米的右侧路面。同样，在右线隧道中心线的上方，每间隔5米布设1个测点；在中心线测点同一断面各埋设2个沉降点，分别在距隧道中心线45米左侧路面、距隧道中心线45米的右侧路面。地表沉降监测测点布置示意图42如下图42地表沉降监测测点布置示意图在呼光区间天桥和建筑物附近里程，特别是隧道需穿越的两座人行天桥、呼光区间左线东侧的白家庄B、C、D、E四栋三层楼、呼光区间右线西侧的京广中心、呼光区间的京广大厦写字楼和关东店北街15层楼，这些建筑物和天桥附近地面沉降点每间隔5米布设，来加强观测，保证天桥和建筑物的安全，每一里程处埋设710个沉降点，这样所有的沉降点的地表沉降形成一个完整的沉降槽，如果出现过大的沉降时，可以通过形成的沉降槽进行进一步的分析。京广桥也是地表监测的重点项目，为了保证地面交通和京广桥的安全，控制桩基础的不均匀沉降，在京广桥下方桥墩位置布置地表沉降观测断面，沉降断面都在桥墩处埋设，每一里程埋设710个沉降点，这样可以同时观测到桩基础沉降情况。详细布设位置详见后附图1工呼区间监测测点布置图，附图2光呼区间监测测点布置图。（3）量测方法观测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。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过03MM，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两次观测，两次高程之差应小于03MM，取平均值作为初始值。4314监测频率下面是北京地铁公司和北京交通大学共同提出的地铁施工监测技术要求（试行稿）监测频率要求当开挖面到监测断面前后距离L2B时，12次/1D；当开挖面到监测断面前后距离2BL5B时，1次/2D；当开挖面到监测断面前后距离L5B时，1次/1周；B隧道直径或跨度；L开挖点面与检测点的水平距离；D为天。出现情况异常时，应增大监测频率。具体的监测频率应根据具体的监测情况来确定，由沉降速率、累计沉降量和距开挖面的距离共同确定，需要降低监测频率时，须上报监理工程师，审核通过后方可降低监测频率。4315地表沉降值计算地表监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各测点与水准点（基点）的高程差H，可得到各监测点的标准高程HT，然后与上次测得高程进行比较，差值H即为该测点的沉降值。即HT1T2HT1,432建筑物沉降4321监测目的在施工过程中，通过对周围建筑物的变形监测，随时了解施工对周围建筑物的影响程度及影响范围，便于及早发现问题、解决问题，将变形控制在建筑物安全警界值内，保证周围建筑物的安全。4322监测仪器DINI12全自动电子水准仪和铟钢尺等，量测精度001MM。4323监测方法（1）测点布置与埋设基点的埋设与地表下沉测量方法的埋设相同；测点埋设时先在建筑物的基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入，孔与测点四周空隙用水泥砂浆填实，测点基本布设在被测建筑物的角点上，测点的埋设高度应方便观测，同时测点应采取保护措施，避免在施工和使用期间受到破坏，测点布设平面位置详见后附图1、2。每幢建筑物上一般布置4个观测点，特别重要的建筑物布置68个测点。测点的布置参照图43所示。一20CM5图43建筑物沉降测点示意图（2）测点一般采用第三方埋设的测点，当采初值时，会同第三方共同进行，以保证初值的正确性。（3）量测方法与地表沉降的量测相同。4324建筑物沉降计算沉降值的计算与地表的沉降计算相同。4325监测频率下面是北京地铁公司和北京交通大学共同提出的地铁施工监测技术要求（试行稿）监测频率要求当开挖面到监测断面前后距离L2B时，12次/1D；当开挖面到监测断面前后距离2BL5B时，1次/2D；当开挖面到监测断面前后距离L5B时，1次/1周；B隧道直径或跨度；L开挖点面与检测点的水平距离；D为天。出现情况异常时，应增大监测频率。具体的监测频率应根据具体的监测情况来确定，由沉降速率、累计沉降量和距开挖面的距离共同确定，需要降低监测频率时，须上报监理工程师，审核通过后方可降低监测频率。433隧道拱顶下沉4331监测目的监测暗挖施工时隧道初期支护结构拱顶变形状况，分析数据、总结规律，以便及时调整支护参数，保证施工顺利、安全进行。4332监测仪器精密水准仪、铟钢尺，钢卷尺，量测精度001MM。4333监测方法（1）测点布设方案沿区间隧道纵向间距5M埋设一个拱顶沉降测点，材料选用18螺纹钢，埋设或焊接在拱顶，外露长度5CM，外露部分应打磨光滑，以减少与尺面接触不均匀的误差，用红油漆标记统一编号。监测点布设见下图44。净空变化监测点拱顶沉降监测点图44隧道拱顶下沉量测示意图（2）量测方法在拱顶固定一带倒三角环的测柱，测试时将水准仪安放在标准高程点和拱顶测点之间，铟钢尺底端抵在标准高程点上，并将铟钢尺调整到水平位置，然后通过水准仪后视铟钢尺记下读数为H1，再前视钢卷尺（注意钢卷尺在每次测试时均要保持相同的张紧力）记下读数位H2，若标准高程点的高程为H0，则本次测试拱顶测点的高程为H0H1H2，两次不同测试的拱顶高程差即为两次间隔时间内的拱顶下沉。4334计算方法设基准点的高程为H0，TN时刻，水准仪后视铟刚尺的读数为HN1，前视钢卷尺的读数为HN1，TN1时刻，水准仪后视铟刚尺的读数为HN1,1，前视钢卷尺的读数为HN1,2，则在TN1TN时间间隔内该点的下沉量为2,1,10210NNNN从T0到TN时间内的累积下沉量为NIIH04335量测频率根据围岩变形规律，变形量在开挖后初期变形量较大，以后逐渐变缓，最后趋于稳定。拱顶沉降的监测频率主要根据位移速度和离开工作面的距离而定，下表42是北京地铁公司和北京交通大学共同提出的地铁施工监测技术要求（试行稿）监测频率要求表42拱顶下沉监测频率位移速度距开挖面距离监测频率10MM/D01B12次/1天105MM/D12B1次/1天51MM/D25B1次/2天1MM/D5B以上1次/1周具体的监测频率应根据具体的监测情况来确定，由沉降速率、累计沉降量和距开挖面的距离共同确定，需要降低监测频率时，须上报监理工程师，审核通过后方可降低监测频率。434隧道收敛变形4341监测目的隧道净空收敛监测是隧道施工中一项必不可少的监测内容。由于地下工程自身固有的错综复杂性和变异性质，传统的设计方法仅凭力学分析和强度验算难以全面、适时地反映出各种情况下支护系统的受力变化情况。围岩应力及环境条件发生变化，周边围岩及支护随之产生位移，该位移是围岩和支护力学行为变化最直接的综合反映。4342监测仪器收敛计，精度为01MM。4343监测方法沿区间隧道纵向间距5M埋设周边收敛测点，在预设点的断面隧道开挖以后，尽可能早地沿着隧道周边拱腰部位分别埋设测桩。测桩埋设深度10CM，钻孔直径10MM，用快硬水泥或早强锚固剂固定，采用收敛仪量测周边收敛变形,如下图45所示净空变化监测点拱顶沉降监测点图45水平收敛测点布置示意图4344计算方法设TN时刻，收敛计尺子读数为LN，数显窗口读数为DN，温度为TN；TN1时刻，收敛计尺子读数为LN1，数显窗口读数为DN1，温度为TN1，则在TN1TN时间间隔内两点之间的相对位移为111NNNNNLLS从T0到TN时间内的累积相对位移量为IS0为收敛计钢尺的线膨胀系数，根据出长规定取为12106。4345量测频率根据围岩变形规律，变形量在开挖后初期变形量较大，以后逐渐变缓，最后趋于稳定。收敛的监测频率主要根据位移速度和离开工作面的距离而定，下表43是北京地铁公司和北京交通大学共同提出的地铁施工监测技术要求（试行稿）监测频率要求表43净空收敛监测频率位移速度距开挖面距离监测频率10MM/D01B12次/1天105MM/D12B1次/1天51MM/D25B1次/2天1MM/D5B以上1次/1周具体的监测频率应根据具体的监测情况来确定，由沉降速率、累计沉降量和距开挖面的距离共同确定，需要降低监测频率时，须上报监理工程师，审核通过后方可降低监测频率。435格栅应力4351监测目的了解暗挖隧道支护体系的稳定性，以便及时调整初期支护参数，保证施工安全。4352监测仪器钢弦式钢筋计及频率接收仪。4353监测方法（1）测点布置隧道左右线分别选取一个断面布设钢筋计。考虑到结构受力关键位置及测点埋设的可行性，在拱部、拱腰、拱脚及仰拱分别布设8对钢筋计。（2）量测钢筋计的加工与制作选择现场实际施作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，以便量测准确的内力值。（3）测量实施A调零与标定。在钢筋计安设之前校核，读各仪器的原始读数；B隧道结构内安设完毕后，进行初始读数；C根据隧道内的每道工序，定时量测。D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受力曲线，及时记录施工工序，形成一整套合理的变形、受力规律。4354计算方法每个钢筋计在出厂时均有一张率定表，表中给出了相应传感器的标定系数K，若实测传感器的频率值为F，传感器的初频率为F0，则该传感器实际受到的应力或应变为2KP以上实测数据经预处理后，以测点为中心汇总在一张或若干张（视该点测试数据的多少）表格中，表格中需包含测点的编号或传感器号、断面里程、测试时间、距掌子面距离等信息，根据该表格再进行资料分析和反馈。4355量测频率量测频率执行北京地铁公司和北京交通大学共同提出的地铁施工监测技术要求（试行稿）监测频率要求当开挖面到监测断面前距离L2B时，1次/1D；当开挖面到监测断面前距离L5B时，1次/2D；当开挖面到监测断面前距离L5B时，1次/1周；B隧道直径或跨度；L开挖点面与检测点的水平距离；D为天。出现情况异常时，应增大监测频率。436围岩压力4361监测目的了解暗挖施工过程中开挖卸载土压力变化规律，指导反馈施工。4362监测仪器JXY土压力计及ZXY型频率接收仪。4363监测方法（1）测点布置隧道左右线分别选取一个断面布设压力盒。考虑到结构受力关键位置及测点埋设的可行性，在拱部、拱腰、拱脚及仰拱分别布设8个压力盒。（2）压力盒的埋设选择现场实际施作的要求，必须使受力面紧贴围岩（土层）。（3）测量实施A调零与标定。在压力盒安设之前校核，读各仪器的原始读数；B隧道结构内安设完毕后，进行初始读数；C根据隧道内的每道工序，定时量测；D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受力曲线，及时记录施工工序，形成一整套合理的变形、受力规律。4364计算方法每个压力盒出厂时均有一张率定表，表中给出了相应传感器的标定系数K，若实测传感器的频率值为F，传感器的初频率为F0，则该传感器实际受到的应力或应变为、2KP以上实测数据经预处理后，以测点为中心汇总在一张或若干张（视该点测试数据的多少）表格中，表格中需包含测点的编号或传感器号、断面里程、测试时间、距掌子面距离等信息，根据该表格再进行资料分析和反馈。4365监测频率量测频率执行北京地铁公司和北京交通大学共同提出的地铁施工监测技术要求（试行稿）监测频率要求当开挖面到监测断面前距离L2B时，1次/1D；当开挖面到监测断面前距离L5B时，1次/2D；当开挖面到监测断面前距离L5B时，1次/1周；B隧道直径或跨度；L开挖点面与检测点的水平距离；D为天。出现情况异常时，应增大监测频率。44监测人员根据设计文件、施工组织要求，以及我方对本标段地铁沿线进行实地调研的结果，确定的人员分配见表44表44监测人员分配表时间监测人员监测仪器监测项目监测地点地表沉降DINI12电子水准仪、玻璃钢瓦尺建筑物沉降工呼区间（洞外）工作面施工情况拱顶沉降净空收敛格栅应力上午精密水准仪、铟钢尺、收敛计、GJJ10钢弦钢筋计、频率接收仪、土压力计围岩压力工呼区间（洞内）地表沉降DINI12电子水准仪、玻璃钢瓦尺建筑物沉降呼光区间（洞外）工作面施工情况拱顶沉降净空收敛格栅应力下午精密水准仪、铟钢尺、收敛计、GJJ10钢弦钢筋计、频率接收仪、土压力计围岩压力呼光区间（洞内）第五章监测控制标准与监测数据处理、信息反馈51监测控制标准施工监测项目分必测项目（A类量测）和选测项目（B类量测）。必测项目是可以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。选测项目是可以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护效果和积累资料为目的的量测。对于地铁施工即土砂类围岩条件必测项目洞内观察、净空变位、拱顶下沉、地表沉降、围岩条件，即A类。必要时进行项目即格栅应力、围岩压力等。B类量测项目主要用于验证设计的合理性和探讨围岩与支护衬砌的受力机理，作为A类量测的补充，用以调整和改变设计。B类量测宜在施工初期阶段进行。量测断面布置，原则上应设在有代表性地质地段。当围岩条件变化需进行较大的变更设计时，即应进行B类量测。511监测控制标准监控量测管理基准值是根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定的。对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准，分别采用如下标准1地表沉降控制标准一般地段地表沉降允许值为60MM，重点地段地表沉降允许值为30MM。2建筑物沉降控制标准桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于20MM；天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于20MM。对于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高控制标准。3建筑物倾斜控制标准建筑物允许沉降差控制标准如下表所示。多层和高层建筑物的地基倾斜变形允许值如表51所示。各类建筑物允许倾斜下沉值如表52所示。4隧道拱顶位移及收敛控制标准表51建筑物允许沉降差控制标准地基变形允许值变形特征中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜00020003工民建柱间沉降差1框架结构2砖石墙填充的边排柱0002L0007L0003L001L注表中L为柱中心距，单位米。表52各类建筑物允许倾斜下沉值地基土类型建筑物结构类型中低压缩性土高压缩性土砌体承重结构00020003工业与民用建筑物相邻桩基的沉降差砖石墙填充边排桩00007L0001L框架结构0002L0003L不均匀沉降时不产生附加力的多层、高层结构0005L0005L高层或多层建筑物的基础倾斜H24M0004000424H600003000360H10000020002H1000001500015注AL指相邻柱基的中心距离，单位MM，H指自室外地面算起的建筑物高度，单位M；B倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。隧道拱顶沉降及周边收敛控制值如表53所示。隧道施工中出现下列情况之一时，应立即停工，并采取措施进行处理A量测数据有不断增大的趋势；B支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展；C时态曲线长时间没有变缓趋势。表53拱顶下沉及洞周收敛控制值（GBJ8685）序号项目控制值1拱顶沉降25（可测量值）2净空收敛25（可测量值）为了尽快了解本工程隧道