盾构施工监控量测方案

1、哈尔滨地铁一号线九标盾构区间隧道监控量测方案一、工程概况本标段设计为两段区间。第一段区间从南直路站向东沿桦树街直行至哈 尔滨东站站，设计区间里程SK16+618.485SK17+133.428总长约514.943m。 区间沿线主要为多层建筑物，地下管线较多，路面交通繁忙，区间隧道纵坡 为“V”型坡，最大坡度9.3%。，平面为直线。第二段区间从交通学院站出站 后向东以R=350m的曲线斜穿太平公园，横穿宏伟路，再以R=450m的反向曲 线转向南直路站。设计区间里程为 SK15+746.436SK16+438.485,总长约 692.049m。隧道地质多为沙层和粉沙层，土质松散土体自稳能力差，盾构

2、隧 道掘进过程中对土体的扰动较易反映到地表土体及周边建（构）筑物上。二、编制依据地下铁道、轨道交通工程测量规范（GB 503082008）工程测量规范（GB50026-93）建筑变形测量规程三、盾构隧道监测根据区间隧道穿越建（构）筑物及地面情况，结合盾构施工特点考虑施 工过程会对地层产生扰动，有可能引起地表、管线、高架桥等的沉降。故根 据区间隧道穿越建（构）筑物及地面情况，结合盾构施工特性确定以下监测 rt 万案：1、在盾构试掘进100m范围内，每10m设一断面，其中每一断面设9个监测点，并且在线路中心线上方（含左右线）纵向每5m埋设一个监测点； 在试掘进50m附近处埋设分层土体沉降监测点和土

3、体位移监测点（埋设倾斜 管）。2、其余地段根据具体情况酌情埋点，一般间距30m设1个监测断面， 同时在线路中心线正上方一般间距5m埋设一个监测点，在各监测断面中根 据实际情况，分埋设主副两种监测断面形式，即当线路中线周边属于敏感地 段，诸如交通密集型道路，或高建（构）筑物分布较为密集的区域，则应严 格按照规范规定埋设监测断面，此种情况下称为主断面；反之，若线路（含 左右线）上方均为空旷地段，或者仅单线上方属敏感地段，可根据实际情况 酌情布设监测断面和监测点，一般较主断面情形下的断面监测点数少若干， 同时断面间距略长于主监测断面间距。3、对距线路边线10m范围内的较高或重点建（构）筑物的沉降、水

4、平 位移、倾斜、裂缝进行严密监测，一般是在此类建筑物桩基处埋设监测点位， 同时根据实际情况酌情在建筑物房体中上位置处设置监测标志，以便对房体 倾斜等各类变化严密监测。在隧道沿线此类典型建（构）筑有：SK16+775 南直路立交桥桩基、SK15+910工程大学游泳馆、SK15+970太平文化宫、 SK16+250市政排水管修工程处、SK16+300太平房产住宅楼5号楼。4、隧道内的管片监测，在衬砌成形的管片合适位置处标出监测标志， 利用全站仪和水准仪同时对管片的三维坐标进行定时监测，防止管片的上浮 和沉降，同时对管片进行净空收敛监测。5、始发井桩顶和主体结构侧墙的水平位移监测，在始发井四周埋设监

5、测 点位，利用全站仪和水准仪同时对其三维坐标进行定时监测，由于现在处于 盾构机掘进状态，始发井已逐步处于稳定的运营状态，故可适当的降低监测 频率。盾构隧道施工监测项目和仪器见下表:表1施工监测项目和仪器表序号监测项目监测元件和仪器1地表沉降、隆起水准仪配测微器、铟钢尺2建（构）筑物沉降、隆起、水平位移、倾斜和 裂缝水准仪配测微器、铟钢尺、全 站仪和反射片3管线沉降水准仪配测微器、铟钢尺6盾构始发井桩顶和侧墙的水平位移全站仪、反射片四、监测方法（一）、地表沉降、隆起监测（1）测点布置盾构推进过程中会对临近土体产生扰动，进而在盾构推进面附近产生接 近椭球形的地面凹槽，在沿隧道中线的横断面来看，会形

6、成所谓的沉陷槽； 为此进行地面沉降和隆起监测具有重要意义。为此，沿隧道中线一定间距布 置一个地面变形监测断面，在横断面上根据实际情况布置测点，监测范围约 为40m，即布置9个点，其中在隧道中线上各布置一个点，根据本工程情况， 沿线路中线监测断面的间距取为1030m。每个点位埋设一根大约0.7m长的光圆钢筋，顶部略微底于地面。埋设 时在地面钻挖一个直径10cm左右，深70cm的柱状孔，在孔中灌入水泥砂浆 插入钢筋。砂浆只能与周围土体固结在一起，但不能与地面混凝土硬化层粘 结。钢筋头低于混凝土地表面5mm，并在旁边用红色油漆标注点号（如图所 示）。图1地面沉降观测点埋设结构图（2）监测仪器沉降监测

7、采用索佳B1C精密水准仪配测微器及相应的铟钢水准标尺，读 数精度为0.01mm（3 ）监测方法观测时各项限差宜严格控制，每测点读数较差不宜超过0.5mm，监测完 成时要闭合至控制水准点以作核对。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1.0mm，取平均值作为初始值；频率：掘进面前后小于20m时测12次/天；掘进面前后小于50m时测 1次/2天；掘进面大于50m时测1次/周，直至稳定停止监测（三）、周围建筑物沉降、倾斜监测主要根据地面建（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、地层条件、施工方法等，对沿线建（构）筑物在施工过程中可能 产生的变形情况做出的预测

8、。在建（构）筑物周围设置测点，观测盾构穿越前 后建（构）筑物发生的不均匀水平位移和倾斜以及由于变形而产生的裂缝，据以判定建（构）筑物的安全性，建（构）筑物变形监测在盾构机开挖面附近每天 进行及每周进行后期观测直到沉降稳定，当建（构）筑物的某一部位或构件变 形过大时，迅速采取有效的维修加固措施，确保建（构）筑物结构安全和正常 使用。（1）测点布置区间盾构施工会引起周围建筑物产生沉降，较大的沉降或不均匀沉降都 会危及周围建筑物的安全，为全面了解施工引起的对周围建筑物的影响情 况，并能根据监测信息实时的调整施工参数，以确保周围建（构）筑物的安全， 在施工期间内对建筑物的沉降、倾斜等进行观测，测点结构

9、图参见下图，周 围建筑物监测点宜根据现场踏勘确定。如下图所示，1*2水泥砂浆图7建筑物沉降测点结构图（2）测量仪器沉降监测采用索佳B1C精密水准仪及相应的铟钢水准标尺，读数精度 为0.01mm；平面位移监测采用徕卡TC1800全站仪，测角精度为1级，距离 为 2mm。（3）监测方法沉降监测按国家二等水准要求施测，每次测量时直接用基本水准点（控制 点）作单点引测。房屋的倾斜监测倾斜观测采用垂线投影法，每次观测时将仪器置于倾斜观测基本点上，照准建筑物顶部标志，在垂直方向上向建筑物 底部对应的标志处打出垂直线，直接在底部的钢尺上读取倾斜值，读至 1.0mm。为了避免仪器误差，每次观测时分别用经纬仪的

10、盘左和盘右两个位 置做向下投点，分别读取倾斜值，取算术平均值频率：掘进面前后小于20m时测12次/天；掘进面前后小于50m时测 1次/2天；掘进面大于50m时测、1次/周、地下管线变形监测测点布置针对盾构隧道区间沿线的城市管线，对在开挖影响区域内的重要管线进 行重点监测，就本工程而言较为重要的管线有：1、污水管2、煤气管3、给水管图9地面测点结构图图8管线测点结构图管线监测点布置形式为直接测点结构参见下图所示以粘土固定-测量首质沉降的标志布置直接测点时将测点布置处的管线暴露，严格按照图所示埋设，在开 挖管线过程中遇困难不能布置时，按图所示布置地表点，通过地表的变位 来反应管线的变位。依据有关规

11、定，管线的测点间距约为30m，尽可能在管 线的检查井位置布设沉降观测点。各地下管线的测点布置详见附图，在测试点位的设置上，采用按与隧道 走向垂直方向呈断面布置，断面间距为30m。重要管线（如煤气管）尽量埋 设直接点，设观测井加盖保护，测点间距及监测频率等根据管线管理部门的 要求进行调整。（2）测量仪器沉降监测采用索佳B1C精密水准仪及相应的铟钢水准标尺，读数精度 为0.01mm；平面位移监测采用徕卡TC1800全站仪，测角精度为1级，距离 为1mm级。（3 ）监测方法每次观测宜按照相同路线进行，仪器摆设点及转点位置根据需要做标 记，保证观测过程中的影响因素不变。同时工作中按国家二等水准测量各限

12、 差要求进行测量，并符合国家二等水准的各项精度要求；平面位移观测采用 小角度法或视准线法进行监测频率：掘进面前后小于20m时测12次/天；掘进面前后小于50m时测1 次/2天；掘进面大于50m时测、1次/周。（五）、管片收敛及隧道位移监测衬砌环片检测：在衬砌环片时，及时测量衬砌环的环中心偏差和管环的 上浮和下沉。测量频率1次/天，当环片上浮较大时将加大监测频率。保证每 环都能测到，并测定待测环的前端面。断管环中心的位置，如果是在曲线段 时，可以通过测量出来的管环中心的大地坐标，然后在CAD里，通过作CAD 里事先绘出的隧道轴线（空间）的垂线就可以计算出管环中心的偏差。相邻 衬砌环测量时重合测定

13、约10环片，环片平面和高程控制在15mm之内。衬 砌环片检测采用铝合金尺，通过测量铝合金尺的中心坐标来推算管环中心的 坐标，测量时，铝合金尺一定要通过水平尺置平。计算管环中心偏离隧道轴 线时，在直线上可以通过建立施工坐标系，通过测量出来的施工坐标就可以直接判断图10管环测量示意图表2隧道内各项变形测量项目的测量频率（d为天数）变形速度（mm/d）施工状况测量频率（次/d）10距工作面1倍洞径2/1105距工作面12倍洞径1/141距工作面25倍洞径1/27（七）、盾构始发井的变形监测为了保证在盾构施工阶段始发井的稳定，我部决定做始发井桩顶和主体 结构侧墙水平位移监测。其监测点布置图如盾构始发井

14、施工监测平面图。 在桩顶埋设钢筋头,在主体结构侧墙埋设钢钉，并在桩身每5m贴反射片布成 一个横断面。采用的测量方法是水平角观测法：在测站上直接观测观测点和 后视固定点的夹角，以所测角值和距离计算桩顶和主体结构侧墙的水平位移 值。监测频率是1次/7天，以确保基坑支护和周边环境安全为宗旨。当出现 位移速率异常时，将加大监测频率及时报警。当出现裂缝的时,我部还会增加 裂缝监测，及时掌握裂缝的变化。监测控制标准及预警值在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断其 稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。根据以往经验以铁路隧道喷锚 构筑法技术规则的III级管理制度作为监测管理方式（见下表

15、） 表3监测管理表管理等级管理位移施工状态IU0VUn/3可正常施工IIUn/3WU0W2Un/3应注意，并加强监测IU02Un/3应米取加强支护等措施表中：U0实测位移值Un允许位移值Un的取值，也就是监测控制标准。根据以往类似工程经验、有关规范规 定设计要求，提出控制基准见表监测控制标准表、表各种管线允许沉 降控制标准。根据监测管理基准，可选择监测频率：一般在I级管理阶段监测频率可 适当放大一些；在II级管理阶段则应注意加密监测次数；在I级管理阶段则 应密切关注，加强监测，监测频率可达到12次/天或更多。1、基坑监测控制标准：本基坑变形控制保护等级为一级。其位移要求为：（H为基坑开挖深度）

16、、主体结构侧墙水平位移W10mm。、桩顶最大水平位移W30mm。根据招、投标文件、相关设计图纸确定本标段工程监测各项目的允许值, 并按业主要求确定允许值的一半为预警值，具体结果见下表表4盾构工程监测控制基准监测项目允许值、报警值标准来源分层沉降+10mm/-30mm， 3mm/d相关规范、设计规地表沉降+10mm/-30mm， 3mm/d定及管线单位规 定。拱顶下沉27mm,3mm/d管线沉降与位移 10mm,3mm/d地下水位-1000mm， 500mm/d表5各类建筑物允许倾斜值多层或高层建筑物基础建筑物高度允许倾斜沉降报警值/mmH24m0.00425mm,3mm/d24WHV600.0

17、0325mm,3mm/d60WHV1000.00225mm,3mm/dHN1000.001525mm,3mm/d表6变形测量的等级划分、精度要求和适用范围(mm)变形测量等级垂直位移测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差相邻变形点的高差中误差I0.30.11.5线路沿线变形特别敏感 的超高程、高耸建筑物， 精密工程设施，重要古建 筑和地下管线II0.50.33.0线路沿线高程、高大建筑 物,地铁施工中的支护、 结构、管线，隧道拱顶下 沉、结构收敛和运营中结 构和线路变形注:变形点的高程中误差和点位中误差是对最近变形监测控制点而监测中若发现监测值突然增大或达到预警值，立即通知施工现场，引起

18、注意；若达到警戒值时应及时调整施工参数。五、监测反馈程序数据采集通过现场监测取得的数据和与之相关的其它资料的搜集、记录等。本监 测项目采用的仪器设备种类繁多，有的仪器（如水准仪、测斜仪等）需人工读 数、记录，然后将实测数据输入计算机，有的仪器（如全站仪）则自动数据采 集，并将量测值自动传输到数据库管理系统。数据整理每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的 检验、物理量的计算、填表制图，异常值的剔除、初步分析和整编等，并将 检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。数据分析采用比较法、作图法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变 化规律、发展趋势，以便对工程的安全状态和

19、应采取的措施进行评估决策。绘制测点时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图如果位移的变化随时间而渐趋稳定，说明围岩处于稳定状态，支护系统 是有效、可靠的，如图中的正常曲线。下图中的反常曲线中，出现了反弯点， 这说明位移出现反常 的急骤增长现象，表明支护体系已呈不稳定状态，应 立即采取措施进行处理。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布 状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现 的最大位移值，预测结构和建筑物的安全状况。在取得足够的数据后，还应 根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析， 以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建

20、筑物的安全状 况监测数据的反馈为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机 管理，每次监测必须有监测结果，须及时上报监测日报表，并按期向施工监 理、设计单位提交监测月报，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图， 对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。监测反馈程序见下图位移（mm）位移（mm）反常曲线 正常曲线反常曲线正常曲线（d）图12时间-位移曲线和距离-位移曲线(m)六、监测管理体系针对本工程监测项目的特点，项目经理部建立专业监测小组，由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任组长，监测施工组织与流程见下图图13监控量测施工组织流程图1.为保证

21、量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项措施：（1）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。（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将 其纳入工程的施工进度控制计划中。（3）项目量测人员要相对固定，保证数据资料的连续性。（4）量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。（5）量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。（6）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。（7）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报（8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。（9）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。（10）针对施工各关键问题及早开展相应的小组讨论活动，及时分析、 反馈信息，指导施工。图14监测反馈程序框图施工监测管理工程开工前，根据现场的实际情况及工程的施工进度安排，编制详细 的监测实施作业计划及相应的保证措施，将监控量测纳入施工生产计划的一 项重要内容。成立监测小组，确保监测人员、监测仪器、工具满足监测工作需要， 并相对固定。为监测人员提供良好的实测、办公环境，确保监测成果及时、 准确。施工监测要