盾构施工监测方案

1、广州市轨道交通三号线北延段工程施工 8 标段【龙归站人和站盾构区间（二）】土建工程盾构隧道施工监测方案§1 编制依据1、广州市轨道交通三号线北延段工程施工 8 标段工程合同文件 （GDJCDG-0521）2、盾构法隧道工程施工及验收规程 （DGJ08233 1999）3、地下铁道、轻轨交通工程测量规范 （ GB503081999）4、地下铁道工程施工及验收规范 （GB50299-1999 ）5、建筑变形测量规范 （ JGJ/T8 97）6、土木工程监测技术 夏才初等编著，中国建筑工业出版社， 2001.7§ 2 工程概况三号线延长线出龙归站沿 106 国道继续向北行进， 穿

2、过沙坑涌、 北二环高速 公路、泥坑涌、 流溪河后到人和站。 本区间为龙归人和区间的第二段盾构施工 段，由南端风井始发往北掘进至北端中间风井吊出，掘进长度为 1750.4 米（右 线）。本标里程范围 YCK19+830 YCK21+660 ，即南端风井终点北端风井起点 段盾构和南端风井；含 4#、5#、6#联络通道。南端风井起点里程 YCK19+830，终点里程 YCK19+909.6，结构净长度为 78m； 4#联络通道里程YCK19+900，与风井合建。盾构区间起点里程 YCK19+909.6，终点里程YCK21+660，右线盾构长1750.4 米，左线盾构长 1749.2米，区间盾构总长

3、3499.6米； 5#联络通道里程 YCK20+500， 6#联络通道里程 YCK21+100。见图 2-1 。18盾构掘进方向盾构区间：1750.4m （右线）北端风井（吊出井）南端风 井（始发井）图2-1本标段工程缩图本标段的主要工程量详见下表2-1。主 体 工 程项目里程数量备注1盾构隧道间11iYCK19+909.6YCK21+660.0001750.4m左线1749.2m明挖施工YCK19+830YCK19+909.679.6表2-1主要工程量【南端风井及风机i房附属工程联络通道洞门南端风井北端风井盾构区间4个盾构端头加固南端风井北端风井盾构区间4个3个4#: YCK19+900 （

4、与南端风井合建）5#： YCK20+500本区间线路线型平面设计有 3组曲线，半径分别为800m、1200m。详细情况 见下表2-2。表2-2本标段线路平面设计情况一览表区间线型左线右线线间距(m)长度(m)r半径(m)长度(m)半径(m)龙归 站人 和站盾 构区间(一)直线1031.6541030.32413曲线717.546800、1200720.076800、1200本区间线路纵最大下坡为7.7%。，最大上坡为3.5%。，覆土厚度最大为16m。本标段地形主要为农田、鱼塘、果园、农房和厂房，沿106国道旁走。此段地形比较平坦，只有流溪河区域变化比较大，地面标高为5.50 m16.5m。沿线

5、多为B.C类建筑物、高压走廊、河涌及城市道路。本标段线路所处地貌单元为冲 洪积平原，其地貌的特征以平原为主，还有有西南向的河道流溪河。§ 3监测的意义和目的在盾构法隧道施工中，从技术原理角度来说难免会引起地层移动而导致不同 程度的沉降和位移，即使采用先进的土压平衡和泥水平衡式盾构， 并辅以盾尾注 浆技术，也难以完全防止地面沉降和位移。并且由于盾构隧道穿越地层的地质条 件千变万化，岩土介质的物理力学性质也异常复杂， 而工程地质勘察总是局部的 和有限的，因而对地质条件和岩土介质的物理力学性质的认识总存在诸多不确定 性和不完善性。因此通过加强施工阶段的监测，掌握由盾构施工引起的周围地层 的

6、移动规律，及时采取必要的技术措施改进施工工艺，对于控制周围地层位移量， 确保邻近建筑物的安全是非常关键必要的。施工监测的目的：(1) .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；(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， 决定是否需要采取相应的保护措施，并为确保经济合理的保护措施提供依据；(3) .检查施工引起的地面沉降和隧道沉降是否控制在允许的范围内；(4) .控制地面沉降和水平位移及其对周围建筑物的影响，以减少工程保护 费用；(5) .建立预警机制，保证工程安全，避免结构和环境安全事故造成工程总造价

7、增加；(6) .为研究岩土性质、地下水条件、施工方法与地表沉降和土体变形的关 系积累数据，为改进设计提供依据；(7) .为研究地表沉降和土体变形的分析计算方法等积累资料；(8) .发生工程环境责任事故时，为仲裁提供具有法律意义的数据。§ 4施工监测的项目和方法盾构隧道监测的对象主要为土体介质、隧道结构和周围环境，监测的部位包 括地表、土体内、盾构隧道结构、以及周围道路、建筑物等，监测类型主要是地 表和土体深层的沉降和水平位移、地层水土压力和水位变化、建筑物及其基础等 的沉降和水平位移、盾构隧道结构内力、外力和变形等。4.1监测项目的确定盾构法隧道施工监测项目的选择主要考虑如下因素：1

8、. 工程地质和水文地质情况；2. 隧道埋深、直径、结构型式和盾构施工工艺；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筑物的结构特点、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其他控制值及其安全储备系数。各种盾构隧道基本监测项目确定的原则参见表 4-1。表4-1盾构隧道基本监测项目的确定监测项目地 表、iT 沉 降隧 道、iT 沉 降地下水位建筑 物变 形深 层 沉 降地表 水平 位移深层位移、衬砌 变形和沉降、隧 道结构内部收敛等地下水位情 况土壤情况地下水位以 上均匀粘性 土砂土含漂石等地下水位以 下，且无控制

9、地下水位措 施均匀粘性 土软粘土或 粉土含漂石等续表4-1盾构隧道基本监测项目的确定监测项目地 表、iT 沉 降隧 道、iT 沉 降地下水位建筑 物变 形深 层 沉 降地表 水平 位移深层位移、衬砌 变形和沉降、隧 道结构内部收敛等地下水位情 况土壤情况地下水位以 下，且用压缩 空气均匀粘性 土砂土含漂石等地下水位以 下，用井点降 水或其他方 法控制地下 水位均匀粘性 土软粘土或 粉土砂土含漂石等注：必须监测的项目；建筑物在盾构施工影响范围以内，基础已作加固,需监测；建筑物在盾构施工影响范围以内，但基础未作加固，需监测。上表中建筑物的变形系指地面和地下的一切建筑物和构筑物的沉降、水平位移和裂缝

10、。根据本工程的具体情况、人员安排及经费投入等因素综合考虑， 本工程的盾 构隧道施工监测内容主要为地面沉降监测、隧道沉降监测和建筑物沉降（裂缝） 监测。在盾构推进起始段100米范围内进行以土体变形和隧道结构为主的监测， 土体变形监测包括土体深层垂直和水平位移、地下水位监测，隧道结构监测主要 为隧道收敛位移。4.2监测点的布设和监测方法4.2.1 地面沉降监测点的布设和监测方法地面沉降监测点需布置纵向（沿轴线）剖面监测点和横向剖面监测点，纵向 （沿轴线）剖面监测点的布设一般需保证盾构顶部始终有监测点在监测，所以监测沿轴线方向监测点间距一般小于盾构长度， 通常为310米一个测点，而本标 段盾构机长约

11、9米，故取每隔5米一个测点。监测横剖面每隔30米布设一个， 在横剖面上从盾构轴线由中心向两侧由近到远，按测点间距25m递增布测点，布设的范围为盾构外径的23倍，即1520m范围内，如图4-1所示。若地面是砼路面，纵断面每20m布设一个钻孔点（沉降测点的埋设采用冲击钻在地表钻 孔，然后放入长200300mm直径2030mnil勺圆头钢筋，钢筋需穿过水泥路板孔空隙用砂填充）盾构隧道右线:盾构隧道左线Q © ' 人和站Q & Q / © ©66-5龙归站 _0 © © 0 ©地面沉降监测点（纵向）沿中线每5米设点地面沉降监测

12、点横向）每隔30米设一横断面，横断'-r 面中每2-5设点1图4-1地面沉降监测点布设示意图地面沉降测点如周围无建筑物或场地比较空旷，贝U横剖面间隔可加大至50m为布设轴线点，沿隧道轴线附近布设一条闭合平面控制导线，将轴线点放样 到地面上。由于移交的水准点比较分散，所以在沿途较稳定地区埋设 23个水 准控制点。测量仪器采用DSZ2水准仪+铟钢尺。观测方法采用一级沉降水准测量方法。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0.3mm对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个,如超过时，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

13、，两次高程之差应小于土 1.0mm取平均值作为初始值。在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测 精度，水准线路闭合差应小于土 0.3 y/N（ mm（ N为测站数），然后按照测站进 行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H）,在施工过程中测出的高程为 He则高差 H=H0即为隆陷值。422 隧道沉降监测点的布设和监测方法隧道沉降由衬砌环的沉降反映出来，衬砌环的沉降监测是通过在各衬砌环上 设置沉降点，自衬砌脱出盾尾后测其沉降，隧道的沉降情况反映盾尾注浆的效果 和隧道地基处理效果。隧道的沉降相当于增加地基损失，也必然加大地面沉降。衬砌环（

14、管片）的沉降采用水准测量方法在管片脱出盾构机后测量，每次测量需回测后三环管片，每环管片均需测量。监测点布设在管片底部，布置见图 4-2。每天换班时均需进行管片测量工作。测量仪器采用SDZ2精密水准仪+铟钢尺。.隧道沉降监测点*图4-2隧道沉降监测点的布设4.2.3 周围建筑物沉降及裂缝观测在施工前，应根据建（构）筑物与隧道的相对位置，地面建（构）筑物结构 形式及基础类型、围岩条件、施工方法等，对沿线地面建（构）筑物在施工过程 中可能产生的变形情况做较为精确的预测。在具体施工过程中，做到时时监测， 防止建（构）筑物出现沉降、倾斜等。盾构施工时根据建（构）筑物情况及其重 要程度，在建（构）筑物上面

15、至少每个角设置一个观测点，以观测其位移和倾斜等，观测点采用膨胀螺丝打入墙体内，如图4-3沉降观测采用一级沉降水准测量，每次观测要与两个相对稳定的水准点进行 闭合，组成水准网进行平差计算。对周围建（构）筑物的裂缝状况，在盾构推进前作详细调查摸底，掘进施工 过程中定期巡视检查。对已经存在的裂缝，施工前必须会同有关各方现场检查， 并作文字、拍照、录像记录。沉降测点图4-3 房屋测点布置示意图由于移交的水准点比较分散，所以在沿途较稳定地区埋设810个水准控制 点。编号为S1、S2、S3Sn。基准点布设与高程测量按照国标工程测量规 范（GB50026-93中的规定执行。建（构）筑物裂缝观测采用下图4-4

16、所示的方法进行观测：图4-4建（构）筑物裂缝观测示意图424 地下管线安全观测在地表下沉的纵向和横向影响范围内进行地下管线安全监测，基点埋设同地表建筑物不均匀沉降监测。沉降测点埋设同地表沉降监测点，并在隧道正上方电缆管沟内每5m布设一个沉降观测点，布设范围为电缆管沟与盾构隧道交点左右各30m观测方法、监测仪器与地表隆陷观测同。施工前，由基点通过水准测量测出 管线沉降观测点的初始高程 H0，在施工过程中测出的高程为 Hn。则高差= Hn- H0即为地表沉降值。根据地表沉降值，进行管线的安全检算。425 土体变形监测点的布设和监测方法在盾构推进起始段100米范围内，布设土体垂直和水平位移监测点是为

17、了确 定盾构正面推力、压浆时间、压浆压力和数量、推进速度、送排泥速度等施工参 数。土体深层垂直位移测孔一般布置在隧道中心线上，监测结果比地表沉降更为敏感，因而能更有效地诊查施工状态和工艺参数，尤其是盾构正前方一点的沉降。 土体深层水平位移测孔布设在盾构前方两侧，用测斜仪量测，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以及研究减少扰动的对策。地下水位孔布设在隧道两侧影响范围内，水文地质条件在施工过程中可能有 变化的区域，如在砂层或淤泥质砂土中掘进的区域。 采用水位计进行量测，如图 4-5所示。III测斜孔1111深层沉降孔测斜扎1J1 /地面沉降点水位扎图4-5盾构隧道始发段监测断面42

18、6 盾构隧道收敛测点的布设和监测方法在盾构推进起始段100米范围内，选择两个断面埋设收敛计挂点，用来量测隧道结构内部收敛位移。详见隧道结构内部收敛监测点布置图4-11。采用收敛计进行量测收敛位移测点图4-6盾构结构内部收敛位移测点布置§ 5监测频率和控制标准根据设计文件和有关规范规程的要求，通常情况下，按表 5-1的控制标准 进行监测。当监测结果超过警戒水平时应加密观测，当有危险事故征兆时要连续 观测，并及时通知有关单位立即采取应急措施。表5-1 监测管理表管理等级管理位移施工状态U0VU/3可正常施工nm/3 <U2/3应注意，并加强监测IU0> Un2/3应采取加强支

19、护等措施表中：uo实测位移值；un允许位移值u的取值，也就是监测控制标准。按照有关规范要求，地表沉降报警值为 +10/-30mm其他项目的报警值按设 计值的70%。对于盾构隧道来说，各监测项目在前方距盾构切口20m后方离盾尾30m的监测范围内，通常监测频率为12次/天；其中在盾构切口到达前一倍盾构直径 时和盾尾通过后3天以内应加密监测，监测频率加密到 2次/天，以确保盾构推 进安全；盾尾通过3天后（约2050米内），监测频率为1次/2天，监测范围 以外每周一次。盾尾通过超过 50米后，监测频率为1次/周。§ 6监测工作组织与监测程序项目部成立专门的监测小组，由项目总工程师负责，包括由

20、监测（岩土）测量工程师各3人、数据记录员2人，共8人，监测组织机构见图6-1。图6-1监测组织机构监测小组与驻地监理、设计、业主及相关各方建立良性的互动关系，积极进 行资料的交流和信息的反馈，优化设计，调整方案，保证工程顺利进行。在盾构 始发前期间主要是布置测点、埋设仪器，并且在盾构推进前测取初始值。§ 7监测数据处理监测数据处理程序基本为：测点布设、初始值的测定-施工时数据采集一数 据处理、分析-预测发展趋势、提出处理措施。并需要在不同阶段作出对围岩、 开挖面和周边建筑物的安全评估， 对盾构推进参数的调整提出建议，最后提交整 体监测报告。监测报表每天下午上报一次，加密阶段提高上报次

21、数。1、测点布设、初始值的确定确定测点布设的位置，绘制平面布置图和剖面图。测定初始值，作为测量的基准，有的仪器由于受温度的影响较大，标定值 在施工现场与厂家有所不同，会出现零漂，需要在使用前测定。准备有关数据记 录表。2、施工时数据采集定期对要进行监测的项目进行测量， 收集原始数据，这是工作量最大的一部 分，原始数据直接影响到对基坑的安全稳定评估，要求准确有效。记录要清晰，测量完后要立即进行整理。3、数据处理、分析（1）地表沉降的数据分析处理? 时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断围岩稳 定状态和施工措施的有效性。? 当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。

22、预 测最大沉降量。? 作横断面和纵断面沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、最 小曲率半径、土体体积损失等。（2）周围建筑物沉降与倾斜的数据分析处理? 绘制时间位移曲线散点图? 当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。预 测最大沉降量。 根据所测建筑物倾斜与下沉值， 判断建筑物倾斜是否超过安全控 制标准。及采用的工程措施的可靠性。（3）地下管线安全观测的数据分析处理? 绘制时间位移曲线散点图，据以判定施工措施的有效性。? 位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析，预测 管线的最大沉降量。? 沿管线面沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、最小曲率半 径等。

23、? 根据数据分析结果，检算管线的安全性。（4）利用已经得到的量测信息进行反分析计算，提供围岩和周围建筑物的 状态，预测未来动态。4、提出处理措施 根据分析结果，对盾构掘进参数提出建议，控制施工进度。§ 8 施工监测质量保证措施1、为保证监测数据的真实性和可靠性，必须遵守下列各项质量保证措施： 监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录；监测数据当天应上报有关各方，最迟不得超过第二天上午 妥善保护好基准点和工作点； 量测设备、元器件等在使用前必须经检测合格后方可使用； 量测仪器的管理采用专人使用、专人保养、定期检验的制度； 各项监测应严格遵守相应的规范和细则； 量测数据现场检查，室内复核计算后方可上报； 根据分析的结果，及时调整监测方案的实施频度； 量测数据的存储，计算管理由专人采用计算机系统进行； 定期开展相应的QC小组活动，交流信息和经验。2、各监测项目在盾构推进前应测得稳定的初始值，且不少于两次。3、量测数据必须完整、可靠，对施工工况应有详细描述，使之真正能起到施工 监控的作用。4、组织协调好施工和观测设备、观测点埋设的相互干扰，将观测设备、观测 点的埋设计划列入工程施工进度控制计划中。§9 监测反馈程序施工监测过程中，在可行、可靠的原则下收集、整理各种资料，各监测项目 的监测值