隧道沉降、直径收敛测量方案

1、上海市长江隧道变形监测技术方案上海市政养护管理有限公司二OO年三月 目录TOC o 1-5 h z一、概述2二、技术依据2三、使用仪器2四、上海长江隧道变形沉降测量3五、上海长江隧道直径收敛监测5六、上海长江隧道测量的安全交通组织8七、监测频率9八、预警值的确定9九、成果报告9十、测量人员10附表沉降、直径收敛监测断面分布表11附录沉降基准点和工作点埋设17上海长江隧道变形监测技术方案、概述上海长江隧道工程。隧道起于浦东新区五好沟，穿越南港水域在长兴岛西南方登陆，全长8.95公里，其中穿越水域部分达7.5公里。隧道整体断面设计为上下的双管隧道，两单管间净距约为16米，沿其纵向每隔800米左右设

2、一条横向人行联络通道。单管外径为1500厘米，内径为1370厘米，内设三条（3x3.75米）车道，双向即六车道，设计车速为80公里/小时。隧道在浦东侧及长兴岛侧均设有敞开断矩形暗埋段及22x48米深约25米的工作井。两台直径为1543厘米泥水加气平衡盾构，从浦东侧工作井由南向北一次掘进至长兴岛侧工作井实现隧道贯通。在运营阶段中，通过长期对上海长江隧道的沉降、圆隧道直径收敛变形监测，了解隧道沉降变形以及圆隧道直径变形情况，及时掌握隧道的动态变化和趋势，建立预警机制，为上海长江隧道安全营运提供保障。二、技术依据中华人民共和国国家标准国家一、二等水准测量规范GB12897-2006中华人民共和国国家

3、标准工程测量规范GB50026-2007中华人民共和国行业标准建筑变形测量规范JGJ8-2007上海市隧道养护技术规程SZ-43-2005测绘产品质量评定标准CH1003-95测绘产品检查验收规定CH1002-95上海崇明越江通道长江隧道工程隧道健康监测上海市隧道工程轨道交通设计研究院、上海巨一科技发展有限公司三、使用仪器1.变形测量：SOKKIASET1130R3全站仪（1，22ppmXS）1台、配套SOKKIA棱镜觇牌、配套SOKKIA弯管目镜和钢卷尺等。型号SOKKIASET1130R3电子全站仪仪器样式生产厂家日本SOKKIA测角精度1放大倍率30 x补偿范围3&测距精度（无棱镜）2m

4、m+2ppm测程最大斜距（无棱镜）599.999m2.高程测量：日本SOKKIASDL30M电子水准仪（+0.4mm/km）台及其配套SOKKIA因瓦条码尺BIS20。型号SOKKIA电子水准仪仪器样式生产厂家日本SOKKIA.I-./J每公里往返测高程精度（铟钢尺）0.4mm放大倍率24x测量范围（铟钢尺）1.6m100m补偿范围12补偿精度0.33.平差软件：同济大学常规平差软件。四、上海长江隧道变形沉降测量1建立上海长江隧道高程控制监测网上海长江隧道高程控制监测网（见下图）为上海吴淞系统，基准点采用移交浦东深埋点GYl（5.488m）、和长兴岛深埋水准基点GY2（4.83m）。然后根据现

5、场踏勘,在GY1和GY21附近100200米左右稳定区域范围内再分别建立两个水准工作基点（水准基准点采用深埋点或工作点,埋设方法见附录）,共6个高程控制点建立上海长江隧道高程控制监测网。GY22.沉降监测点布工程东和长兴岛的暗布置测点，江中圆隧道每隔100米布置测点,见附表。扌外还选示意图测系统缝两侧均点，具体3上海长江隧道沉降监测高程控制网测量上海长江隧道高程控制网测量,测量采用二等准测量，主要技术要求如下表规定。观测时各项限差严格按规定要求执行。水准测量主要技术要求等级视线长度(m)前后视距差(m)前后视累计距差(m)视线高度(m)每千米咼差全中误差(mm)往返较差、附合差或环线闭合差(m

6、m)一AA-二寺W50W1W3三0.52WL水准测量的观测方法如下：往测：奇数站为后前前后，偶数站为前后后前返测：奇数站为前后后前，偶数站为后前前后每测段的往测和返测的测站数应为偶数站，由往测转返测时，两根标尺必须互换，并重新整置仪器。首次高程控制网测量,测量方法采用双次往返测量取平均值,以后每次高程控制网测量采用单次往返测量。精度必须满足二等水准每千米水准测量的高差偶然中误差M人土1mm/km；二等水准每千米水准测量高差全中误差MwW2mm/km规定。A上海长江隧道沉降测量上海长江隧道沉降测量,测量方法采用二等水准测量，由于受交通方向限制，测量采用单程双测站测量。主要技术要求同上。高程最弱点

7、精度分析水准路线距离约为9km，观测点测站高差中误差为土0.3mm。路线中的最弱点位于线路的中部见水准路线最弱点图。最弱点起算点起算点水准路线最弱点图推算最弱点高程中误差为：m二0.3mmnx1_0.3450072_?250-二2.0mm观测点测站高差中误差mmp最弱点观测高差中误差观测站数因为最弱点观测高差中误差小于允许不均匀沉降土10mm要求，故测量精度可满足监测要求。(4)变形值判断设变形量为f，当fWmp时，可认为监测点未发生变形,f三2mp时，可认为监测点发生变形。最弱监测点变形限制表中误差变形增值mp(mm)m2p(mm)f2.04.0五、上海长江隧道直径收敛监测1.上海长江隧道直

8、径收敛监测隧道管径收敛测量是为了有效监测和记录隧道的圆度和变形，及时掌握已完工程的动态变化和趋势，满足运营养护的要求。收敛变形监测的对象为圆隧道区间的拼装管片，即完成拼装后隧道与设计比较的圆度及相对变形情况。上海长江隧道直径收敛监测采用断面拟合以及直接测水平直径相结合的方法。(1)监测点布置隧道管径收敛变形监测断面为上海崇明越江通道长江隧道工程隧道健康监测，提供监测截面60个，详见附表。布点位置位于断面的水平直径两端各布置1个测点以测水平直径，断面内外侧的防火板区域各布置4个测点，分别在防火板两端以及防火板1/3和2/3位置，用以拟合断面，共10个固定观测点，仪器对中点设置在2车道地面(路中央

9、)。见下图。上海长江隧道圆隧道直径变形观测点布设图(2)极坐标测量工作原理观测时将仪器架设在工作点对中后，可以测得断面环片各监测点相对于该点的极坐标(竖角及距离),由于距离相对短,故测回数选用1测回。极坐标公式：X=DxcosaPY=DxsinaP直径S坐标公式：S=2Dxcosa其中：D为斜距，a为垂直角观测值。(3)圆隧道直径变形观测测量精度分析本工程测量使用的全站仪为1级；2+2ppmxS级精度仪器。根据测量误差传播定律进行以下精度分析，有关误差设定如下：=(2+2ppmx8m)A,.2=1.4mma=30m=10aD=8m其中测角误差由于距离过短，照准误差增大，所以测角误差设为10”。

10、误差传播定律公式为：m2=(2cosaxm)2+(2Dxsinaxm/p)2sDa将以上设定代入以上公式得观测中误差：ms=2.4mm因为直径观测高差中误差小于允许直径允许变形量60mm要求，故测量精度可满足监测要求。直径变形值判断设直径变形量为f，当fWm时，可认为管直径无变形，f三2m时，可认为管直径发生变形。管直径变形限制表中误差变形增值-m(mm)2m(mm)f2.44.82上海长江隧道圆隧道半径的拟合圆形隧道断面原设计形状为圆形，在隧道推进完成以后，由于受各种因素影响，断面形状已发生形变。实际上隧道是接近一个标准圆的椭圆,为了比较合理的表达实测断面相对设计断面的变形量，首先假定断面变

11、形过程中，其中心相对位置不变，亦即隧道建成初期断面的中心相对位置仍是现在隧道断面的中心位置。然后将每次监测后的断面形状与设计形状的差别，就定义为当前隧道的变形量。(1)长江隧道圆隧道半径的确定将采集合格的数据按最小二乘法拟合圆曲线,从而确定隧道断面圆半径。最小二乘法拟合圆曲线原理如下：R2=(xA)2+(yB)2R2=x22Ax+A2+y22By+B2令a二2Ab=2Bc二A2+B2R2可得圆曲线标准形式：x2+y2+ax+by+cA=-2B丄-2R=a2+b2一4c2D=2xR通过最小二乘法求出参数a，b，c，即可计算出圆半径Ri。六、上海长江隧道测量的安全交通组织上海长江隧道测量作业时间安

12、排在晚23：00次日6：00，测量过程中必须注意安全，测量人员做到以安全为第一为准则，做到未封道前不测量，有安全隐患不测量，测量作业时戴好安全帽（因测量限制，观测者除外），穿好反光背心。1.上海长江隧道沉降测量一晚水准观测测量路线选用一根隧道，车道占用3号车道。因沉降测量属于移动作业，故安全交通组织采用3号车道禁止通行警示灯警示，测量区域后用一辆带方向指示灯安全封道车压道，见上海长江隧道沉降测量封道路线示意图。上海长江隧道沉降测量封道路线示意图2.上海长江隧道直径收敛测量由于工作点设置在路中央2号车道内，以及观测断面不在同一位置，故上海长江隧道直径收敛测量安全交通组织采用在观测断面50m范围内

13、占据2、3号2根车道。测量时2、3号车道禁止通行警示灯警示，测量区域安放安全锥，并有一辆带方向指示灯安全封道车压道。一晚直径收敛观测测量路线选用一根隧道或两根隧道，测量6个断面（现估算，以后根据实际情况而定）。安放安全锥采用流水线作业，即作业安排两个小组并配备两辆安全封道车，其中安放安全锥为一作业小组在前安放安全锥，测量小组在后作业。安放安全锥小组安放结束后，通过另一根隧道绕道至测量小组后，待测量结束，进行收安全锥作业。见上海长江隧道直径收敛测量封道路线示意图。浦东方向长兴岛方向X麒出佃Mil.1时呻衬刖柑：斛E虻巴+林.I;、tA.|Z、汕htlfeiflNirtNiHtf上海长江隧道直径收

14、敛测量封道路线示意图七、监测频率每季度监测1次，1年内进行监测4次。为能测得上海长江隧道有代表性的变形状况，故上海长江隧道变形测量月份安排在每年的3、6、9、12月份进行。八、预警值的确定根据长江隧桥养护手册(初稿)技术主要控制指标要求，预制值确定如下：项目控制指标(mm)预警值(mm)不均匀沉降1010隧道直径6O(%oD)60注：变形值达到预警值时，立即通知主管部门。九、成果报告1.隧道沉降测量测量每季度观测一次，测量结束后提交测量报告。测量报告内容包括观测高程本次沉降值，累计沉降值，绘制沉降曲线图，并对测量成果加以初步分析。2.圆隧道直径变形测量测量每季度观测一次，测量结束后提交测量报告

15、。测量报告内容包括观测直径二维坐标，本次变形变化值，累计变形变化值，绘制圆隧道管径变形图，并对测量成果加以初步分析。3.变形监测数据处理中的数值取位见下表等级水平位移量(mm)垂直位移量(mm)高程(mm)二寺0.10.010.01十、测量人员本工程由测量工作实践经验丰富的专业技术人员组成，以确保做好上海长江隧道变形监测的测量工作，主要技术人员如下。序号姓名职称职务备注1陈志航工程师质量负责、项目审核2黎亮助理工程师技术负责3.1r-r.、.黄志文助理工程师测量及数据整理4黄文清助理工程师测量及数据整理上海市政养护管理有限公司二OO年三月附表沉降、直径收敛监测断面分布表上行线沉降监测113个，

16、收敛监测31个。监测断面里程备注沉降收敛S-1SK0+483.1浦东工作井VS-2SK0+506.512环，咼程偏差81.2mmVS-3SK0+512五号沟大堤15环VVS-4SK0+514.516环，咼程偏差82.08mmVS-5SK0+534.526环，咼程偏差65.11mmVS-6SK0+580.5钢筋应力测点49环VVS-7SK0+63577环VS-8SK0+690104环VS-9SK0+740129环VS-10SK0+790154环VS-11SK0+835176环VS-12SK0+880199环VS-13SK0+930224环VS-14SK0+980250环VS-15SK1+0802

17、99环VS-16SK1+131钻孔号03-109VS-17SK1+175346环VS-18SK1+277连接通道附近第二环VVS-19SK1+282.0连接通道一VS-20SK1+287连接通道附近第二环VVS-21SK1+306.5412环VS-22SK1+331钻孔号03-112VS-23SK1+390454环VS-24SK1+505511环VS-25SK1+610564环VS-26SK1+720619环VS-27SK1+829钻孔号03-14VS-28SK1+925721环VS-29SK2+030754环VS-30SK2+107连接通道附近第二环VVS-31SK2+112.0连接通道二V

18、S-32SK2+117连接通道附近第二环VVS-33SK2+240879环VS-34SK2+273钻孔号03-17VS-35SK2+335轴线曲率大VS-36SK2+380江中泵房,埋设最深处一VVS-37SK2+450.5钢筋应力土压力测点VVS-38SK2+475覆土最厚处一VS-39SK2+720钻孔号03-20VS-40SK2+937连接通道附近第二环VVS-41SK2+942.0连接通道三VS-42SK2+944.51231环,平面偏57.00mmVS-43SK2+947连接通道附近第二环VVS-44SK2+986.51252环，管片破损VVS-45SK3+0701294环V监测断面

19、里程备注沉降收敛S-46SK3+172.51345环VS-47SK3+2801399环VS-48SK3+358钻孔号03-139VS-49SK3+4551486环VS-50SK3+5501534环VS-51SK3+6451581环VS-52SK3+767连接通道附近第二环VVS-53SK3+772.0连接通道四VS-54SK3+777连接通道附近第二环VVS-55SK3+854.51686环，渗漏VVS-56SK3+947钻孔号BG5VS-57SK4+0101763环VS-58SK4+1201818环VS-59SK4+2301873环VS-60SK4+3351926环VS-61SK4+4001

20、958环VS-62SK4+5012009环VS-63SK4+597连接通道附近第二环VVS-64SK4+602.0连接通道五VS-65SK4+607连接通道附近第二环VVS-66SK4+652钻孔号BG19VS-67SK4+7652141环VS-68SK4+8802198环VS-69SK5+0002259环VS-70SK5+1202318环VS-71SK5+247钻孔号BG31VS-72SK5+3402428环VS-73SK5+427连接通道附近第二环VVS-74SK5+432.0连接通道六VS-75SK5+437连接通道附近第二环VVS-76SK5+500覆土最薄VS-77SK5+590轴线

21、曲率大VS-78SK5+700钻孔号BG40VS-79SK5+7862651环VS-80SK5+8842700环VS-81SK5+9822749环VS-82SK6+0802798环VS-83SK6+1802848环VS-84SK6+257连接通道附近第二环VVS-85SK6+262.0连接通道七VS-86SK6+267连接通道附近第二环VVS-87SK6+300钻孔号BG52VS-88SK6+354.52936环，管片破损VVS-89SK6+4502983环VS-90SK6+5403028环VS-91SK6+636.500钢筋应力监测VVS-92SK6+699钻孔号BG60VS-93SK6+7

22、253121环VS-94SK5+816.500砼应力监测点VV监测断面里程备注沉降收敛S-95SK6+830江中泵房VS-96SK6+850覆土最厚处二VS-97SK6+955轴线曲率大,埋设最深处二VVS-98SK7+050钻孔号BG65VS-99SK7+087连接通道附近第二环VVS-100SK7+092.0连接通道八VS-101SK7+097连接通道附近第二环VVS-102SK7+1983357环VS-103SK7+304覆土最厚VVS-104SK7+340.500钢筋应力土压力测点VVS-105SK7+417大堤VVS-106SK7+510.53514环，横径13.637mVVS-10

23、7SK7+520钻孔号BC2VS-108SK7+5853551环VS-109SK7+6753596环VS-110SK7+764永和路VS-111SK7+776.53647环，横径639mVVS-112SK7+8603688环VS-113SK7+953长兴岛工作井V下行线沉降监测108个，收敛监测29个。监测断面里程备注沉降收敛X-1XK0+481.9浦东工作井VX-2XK0+50010环VX-3XK0+550五号大堤VVX-4XK0+60562环VX-5XK0+66090环VX-6XK0+710115环VX-7XK0+761.5139环，高程偏差67.07mmVX-8XK0+815167环VX

24、-9XK0+870195环VX-10XK0+920220环VX-11XK0+970245环VX-12XK1+60290环VX-13XK1+128钻孔号03-109VX-14XK1+274连接通道附近第二环VVX-15XK1+279.16连接通道一VX-16XK1+284连接通道附近第二环VVX-17XK1+328钻孔号03-112VX-18XK1+385452环VX-19XK1+497.5508环VX-20XK1+590555环VX-21XK1+617.5567环，管片破损VVX-22XK1+685602环VX-23XK1+780650环VX-24XK1+826钻孔号03-14VX-25XK1

25、+875697环VX-26XK1+970745环VX-27XK2+104连接通道附近第二环VVX-28XK2+109.16连接通道二VX-29XK2+114连接通道附近第二环VVX-30XK2+220870环VX-31XK2+270钻孔号03-17VX-32XK2+325轴线曲率大VVX-33XK2+380江中泵房,埋设最深处一VVX-34XK2+463.5990环，横径13.9mVVX-35XK2+5901054环VX-36XK2+717钻孔号03-20VX-37XK2+719.51118环，平面偏差70.00mmVX-38XK2+8201169环VX-39XK2+934连接通道附近第二环V

26、VX-40XK2+939.38连接通道三VX-41XK2+944连接通道附近第二环VVX-42XK3+0401279环VX-43XK3+1451332环VX-44XK3+2501384环VX-45XK3+353钻孔号03-139V监测断面里程备注沉降收敛X-46XK3+375.51446环，高程偏差128.60mmVX-47XK3+4761493环VX-48XK3+5781548环VX-49XK3+6801600环VX-50XK3+759连接通道附近第二环VVX-51XK3+764.38连接通道四VX-52XK3+769连接通道附近第二环VVX-53XK3+8601689环VX-54XK3+9

27、41钻孔号BG5VX-55XK4+063.51790环,F块弹出VVX-56XK4+1701844环VX-57XK4+2781898环VX-58XK4+3851952环VX-59XK4+4902004环VX-60XK4+592连接通道附近第二环VVX-61XK4+597.10连接通道五VX-62XK4+602连接通道附近第二环VVX-63XK4+647钻孔号BG19VX-64XK4+707.52112环，竖径13.751mVVX-65XK4+8102164环VX-66XK4+9202219环VX-67XK5+0302274环VX-68XK5+1402329环VX-69XK5+246钻孔号BG3

28、1VX-70XK5+3402429环VX-71XK5+426连接通道附近第二环VVX-72XK5+431.72连接通道六VX-73XK5+436连接通道附近第二环VVX-74XK5+490覆土最薄VX-75XK5+580轴线曲率大VVX-76XK5+699钻孔号BG40VX-77XK5+7952657环VX-78XK5+9052712环VX-79XK6+0152767环VX-80XK6+1252822环VX-81XK6+2352877环VX-82XK6+257连接通道附近第二环VVX-83XK6+261.72连接通道七VX-84XK6+267连接通道附近第二环VVX-85XK6+299钻孔号BG52VX-86XK6+3752947环VX-87XK6+452.5