隧道和洞室工程盾构施工监测

1、隧道和洞室工程盾构施工监测n3.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。n二、监测项目的选择依据n1.一定情况下的具体监测要求；n2.土壤及地下水情况；n3.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；n4.隧道埋深；n5.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；n6.设计中的安全储备系数。三、监测内容和仪器1.地表的沉降和水平位移在测量区域埋设地表桩，用精密水准仪和经纬仪

2、来测量。2.土中沉降和水平位移土体沉降量采用分层沉降仪，土体深层水平位移采用测斜仪测量。3.土体回弹在盾构前方埋设回弹桩，观察施工中底部一下土体的回弹量，估计下卧土层可能的回弹沉陷。 4.土中应力和孔隙水压力土应力盒和空隙水压力探头采取钻孔埋设法，测点埋设在隧道周围。5.邻近构筑物的保护监测沉降测点设在基础上或墙体上，在构筑物外的地表上和底板上也设一些测点，用水准仪测量；倾斜监测可用经纬仪测量，也可在墙体上设置倾斜仪，连续监测墙体的倾斜；裂缝监测可用裂缝观测仪。n6.隧道应变.采用应变计测量，其测量结果计算结构构件的轴力和弯矩。7.隧道收敛位移采用收敛计测量。8.预制管片凹凸接缝处法向应力采用

3、应力计测量。9.接缝处张开量 变形分析变形分析 n地面变形阶段地面变形阶段n分五个阶段分五个阶段 变形分析变形分析 n地面变形机理地面变形机理阶段阶段沉降类型沉降类型主要原因主要原因一一初始沉降初始沉降地下水位降低地下水位降低, ,二二开挖面前方隆陷开挖面前方隆陷隆起隆起: :盾构机推力过大盾构机推力过大沉降沉降: :盾构机推力过小出碴过量盾构机推力过小出碴过量三三盾构通过时地沉降盾构通过时地沉降施工震动扰动施工震动扰动, ,剪切错动剪切错动四四盾尾沉降盾尾沉降土体失去盾构支撑土体失去盾构支撑, ,管片壁后注浆不及时管片壁后注浆不及时五五固结沉降固结沉降土体后续时效变形土体后续时效变形 变形分

4、析变形分析 n地面变形计算地面变形计算nPeckPeck公式公式n数值计算数值计算n有限元法、有限差分法进行隧道开挖有限元法、有限差分法进行隧道开挖施工过程模拟分析施工过程模拟分析n应用于盾构施工对周边构筑物影响分应用于盾构施工对周边构筑物影响分析。析。 变形分析变形分析 n施工对周边构筑物影响施工对周边构筑物影响n桥梁、民建桩基础桥梁、民建桩基础n桩顶位移小于6mmn铁路铁路n任意10m范围内的最大沉降差5mm。n铁路两条钢轨间的横向高差4mmn地下车行、人行通道地下车行、人行通道n变形控制：-20+10mmn敏感构筑物敏感构筑物n相关规范的允许范围n地下管线地下管线n相关规范的允许范围地铁

5、地铁8号线穿越竹叶山高架立交桥桩号线穿越竹叶山高架立交桥桩地铁地铁8号线下穿友谊大道通道号线下穿友谊大道通道地铁地铁8号线下穿徐东平价人行通道号线下穿徐东平价人行通道 变形分析变形分析 n变形控制变形控制n盾构施工控制盾构施工控制n严格控制开挖面的出土量严格控制开挖面的出土量n提高施工的速度和连续性提高施工的速度和连续性n及时同步注浆及时同步注浆,缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间n地层改良地层改良n高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆n隔离桩隔离桩n四、盾构施工过程的环境保护n1）积极保护法的概念所谓积极保护法，是指对盾构推进的施工过程进行优化设计，尽量减少对现

6、有工程进行事先拆迁或加固的工程量，以及在施工过程中依据监测结果随时调整，以使在工程施工结束后用于修复受影响的建筑物和设施的费用尽量减少。n2）积极保护法的主要内容（1）.对隧道沿线建筑物和公用设施较多的地段进行详细勘探，力求确切了解土质特性、地下水情况和建筑设施的特点，明确对地面沉降的控制要求，并通过综合分析确定合理的盾构选型及施工工艺。一般说来，合理的盾构选型是满足环境保护要求的关键。n（2）.制定施工组织设计和操作规程，并在施工工程中严格地予以执行。重点内容为：na.根据地质材料、盾构选型及覆土条件等提出施工总体安排、施工细节规定和风险段的施工设计；b.进行地表沉降预测和提出减少沉降量的技

7、术措施；c.制定明确的施工管理、施工记录和实施施工监测的制度。n（3）.进行施工监测先依据设定的施工参数提出监测方案，然后在经过初始试验段的监测实践后加以修改和完善。监测结果出现异常情况时，随时提出可供采用的施工方法改进措施或应变措施。n在隧道盾构推进期间，对盾构推进轴线上方受其施工影响的地面道路、地下管线、建（构）筑物进行变形监测，为隧道盾构推进提供信息，指导施工，采取必要的措施，确保施工安全和减少对环境的影响。根据工程监测技术要求和现场具体情况，监测方案对监测点（孔）的布置遵循合理、可靠、经济的原则进行。n盾构始发过程反力架应力监测与安全评盾构始发过程反力架应力监测与安全评价价n对盾构始发

8、过程中的反力架进行了数值分析、现场监测和受力分析n根据监测结果对反力架的功能和作用进行了评价,对反力架的拆除条件给出了建议。n反力架的设计须考虑偶然因素的影响,如约束情况的突然改变等;n可依据现场监测分析确定反力架的拆除时间。n盾构姿态自动监测系统开发与应用盾构姿态自动监测系统开发与应用n隧道工程，盾构姿态，自动测量，系统开发n盾构机姿态实时正确测定，是隧道顺利推进和确保工程质量的前提，其重要性不言而喻。n在盾构机自动化程度越来越高的今天，甚至日掘进量超过二十米，可想而知，测量工作的压力是相当大的。n这不仅要求精度高，不出错；还必须速度快，对工作面交叉影响尽可能小。n因此，为了能够在隧道施工过

9、程中及时准确给出方向偏差，并予以指导纠偏，国内外均有研制的精密自动导向系统用于隧道工程中，对工程起到了很好的保证作用。n盾构机掘进时将许多参数回传给系统，工作人员通过这些参数来监控盾构机的运行状况。n特征变量监测曲线绘制模块通过将一段时间内的变量状况绘制成曲线，能直观地反映出该特征变量的变化情况，有助于工作人员对盾构机的运行状况和趋势做出更为准确的判断，以达到有效监控盾构机运行的目的。n开发出来的曲线监测界面直观地显示几个特征变量的变化情况，方便监测人员分析比较这些变量的发展趋势，及时发现盾构机运行是否有异常情况，并可以打印出来进行资料保存。 n通过工程实用运行，对多种困难条件适应性检验，n

10、1) 实时性系统自动测量反映当前盾构机空间(六自由度)状态；n 2) 动态性系统自动跟踪跟进，较好解决了弯道转向问题；n 3) 简易性系统结构简单合理，操作和维护方便，易于推广使用；n 4) 快速性系统测量一次仅需约两分钟；n 5) 准确性结果准确精度高，满足规范要求，在各种工况状态都小于20毫米；n 6) 稳定性适应震动潮湿的地下隧道环境，系统可以长期连续运行。n上海市复兴东路越江隧道米大型泥水平衡盾构推进中。n结构简单，运行稳定，精确度高，维护方便的盾构姿态自动监测系统，在盾构施工中将发挥其应有作用。n油液分析在泥水盾构状态监测中的应用油液分析在泥水盾构状态监测中的应用n三种铁谱、光谱数据

11、处理分析的方法，为设备保养和维修提供了科学的依据，对机器的正常运行具有重要的意义。 n每一种监测方法都会有他的优越性，同时也存在一定的缺陷。n油液监测的方法虽然能准确的跟踪盾构机液压系统及主驱动齿轮系统的磨损情况，判断其状态优劣，但其监测间隔周期相对较长，不能应对突发事件，因此需要与其他的监测手段相结合，才能更有效的避免故障的发生，如每日的人工巡检，相关部件的振动、温度、推力、扭矩、转速、噪声等，发现异常及时取样分析，做出科学的判断。n轨道交通轨道交通8号线二期号线二期7标上行线盾构进洞施工监标上行线盾构进洞施工监测测n上海轨道交通8号线二期7标凌兆新村站芦恒路站区间隧道，由4台盾构分别从芦恒

12、路站和凌兆新村站向中间风井掘进。n中间风井结构施工时发现地下连续墙接缝存在质量问题，从而提出对盾构进洞进行监测的要求。通过对监测数据的分析，实时指导盾构进洞施工。n地铁区间隧道 中间风井 土体加固 盾构进洞 监测 n从设备构成可知，系统不使用陀螺仪，也不必配装激光发射接收装置，并舍去其他许多系统所依赖的传感设备或测倾仪设备，从而最大限度地简化了系统构成，系统简化提高了其健壮性，系统实现最简和最优。n上海市共和新路高架工程中山北路站延长路站区间盾构推进工程，本系统在该隧道的盾构掘进中成功应用，实现实时自动测量，通过了贯通检验。该工程包括上行线和下行线二条隧道，单线全长1267米。每条隧道包含15段平曲线（直线、缓和