明挖隧道监控量测技术及应用

1、明挖隧道监控量测技术及应用摘要：在城市明挖法设计的隧道深基坑施工过程中，现场监控量测是确保施工 安全、指导基坑支护设计及修正支护参数的重要技术依据之一，已为隧道施工安 全的重要环节，利用施工过程中监控量测结论可以实时掌握主体施工过程中的稳 定状态，为了保证障现场的施工安全，可以优化相应施工参数，完善理论结果和 边墙施工时机提供有力的依据。主要介绍了城市明挖隧道监测的工艺、项目、测 点布设、监测的方法、量测结果的分析与应用。关键词：隧道深基坑安全施工；监控量测；数据分析与应用工程概况太原铁路枢纽西南环工程东晋隧道明挖段起址里程为DK0+400-DK1+146，沿线经过重 机铁路专用线、玉门河及部

2、分居民区。隧道建筑界限采用标准轨距铁路建筑限界 （GB146.2-83）所规定的适用于单线电化牵引的隧道建筑限界，轨面以上净空面积为 66.43m2，围护结构为钻孔灌注桩，支撑采用扯09钢管支撑，隧道主体结构为地下一层框架 结构。监测内容及项目根据相关规范规定，本项目基坑工程项目属1级基坑，根据本工程的要求、周围环境、 基坑本身的特点及相关工程的经验，按照安全、经济、合理的原则，拟设置监测内容和项目 如下：地表沉降。基坑围护结构桩顶垂直位移（沉降）。基坑围护结构桩顶水平位移围护墙内力。支撑内力；围护墙深层水平位移；锚杆（土钉）拉力。高程基点的布设与保护3.1高程基点的布设本工程监测布设3个高程

3、基准点，作用为于校核工作基准点变形，基准点的埋设应远离 基坑510倍开挖深度外的地点，编号为J1J3；在远离基坑的地方设置水准工作基点3个， 编号为S1S3；作用为竖向位移的测量，编号为DS1DSn；位移工作基点应在监测过程中 时不定期进行校核。高程基点使用不锈钢墙水准标志，布设在稳定的建筑物上；或采用钢筋混凝土普通水准 标示，设置在稳固的地点，工作基点采用水平位移观测墩，施工过程中中误差的误差不超过 0.1mm。控制网布设宜采用场地内加密施工控制网，且保证每个控制点临近应选取至少两个点作 为定向基点，以保证必要的检核条件。或者根据现场情况在基坑50米以外埋设永久标志， 埋设4个基准点，建设4

4、个观测台仪器墩。仪器墩做法如下图1。图1仪器墩示意图3.2基准点的保护因工期较长，开挖土方、机械使用不当等很容易损坏埋设好的施工观测点。为保证监控 量测工作的连续性，测点保护尤为重要。一般使用的测点保护方法有：（1）基准点的设置位置、材质应符合相关规范及办法；（2）测点应设置新明警示标识；（3）监测人员及现场管理人员建立联系机制，现场要配备固定人员测点进行保护。图2常见测点保护装置示意图监测方法及精确监测所需使用的监测方法及监测精度见下表1表1监测方法及精度要求4.1深基坑围护结构的桩顶垂直位移监测（1）监测仪器：全自动电子水准仪（或高精度水准仪），铟钢尺等。（2）测点埋设：围护桩顶埋设水平位

5、移观测点。测点应采用钢筋设置于桩的顶部；钢 筋上应提前留有相关标志，如十字丝，以备观测使用，并有基坑每边中部位置应布置测桩。（3）监测方法：高程观测仪器为电子精水准仪，铟钢尺，每次监测工作应闭合检查。（4）竖向位移精度要求围护墙（边坡）顶部、基坑周边地表和邻近建筑物的竖向位移监测精度应根据其竖向位 移报警值按表2确定表2竖向位移监测精度要求（mm）注：监测点测站高差中误差是指相应精度与视距的几何水准测量单程一测站的高差中误 差4.2基坑围护结构桩顶水平位移监测（1）监测仪器：高精度全站仪，棱镜等。图3高精度全站仪及棱镜（2）测点埋设：同4.1基坑围护结构桩顶垂直位移（沉降）测点埋设。在围护墙顶

6、设置 的水平位移观测点兼做垂直位移（沉降）测点。布设测点时，用冲击钻“小12”型钻头在安设 位置钻深约100mm的孔。将固定杆打入孔内，并检查固定杆的牢固性。将微棱镜固定在固 定杆上，安设时采用全站仪架设于工作基点，配合微棱镜的固定，保证棱镜朝向测站方向。 安设完成后必须检查固定杆及微棱镜的稳定性，如有松动或不合格监测要求必须重新安设。 安设完成后如下图4。图4微棱镜安装照片（3）观测方法：水平位移的观测方法很多，主要有视准线法、小角度法、极坐标法、 前方交会法、后方交会法、控制网法、激光准直法等，可根据现场情况和工程要求灵活应用， 本项目可采用视准线法或前方交会法，视准线法，也称为轴线法，该

7、方法适用于基坑直线边及直线支撑杆体的水平位移的观 测，如图5所示，场地有条件者，可沿基坑某一测量边向后2倍开挖深度距离外设置测站。 场地狭小时，可将测站设在基坑支护结构的转角上，所测得的位移值是相对基坑转角外的位 移值，初始值要测两遍，以保证无误，以后每次观测结果与初值比较，求得测点的水平位移 量，A、B连线方向与工作基点到监测点的夹角宜小于5度，并与基坑边大致平行。图5视准线法监测示意图前方交会法，根据两个以上控制点的坐标及观测角值确定监测点坐标的方位，如图5 所示，在三角形ABP中，A、B两点为已知控制点，在A、B两点设站，测得、两角，通过坐 标正算求得P的坐标、。P点的坐标计算公式为：（

8、1）式中：为测角中误差；为测会基线长。交会基线长并不要求过高的观测精度，一般为 1/5000的相对精度即可满足需要，基线S过长是不利的，100200m左右最佳，且时对减小 误差有利。图5前方交会法（1）监测仪器：NA2002全自动电子水准仪（或高精度水准仪），铟钢尺等。（2）测点埋设：明挖基坑掘进施工中，由于降水量过大、出土量过多等因素，会引起 基坑、隧道周围建（构）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，对建筑物的沉降、倾斜等进行观测，周围建 筑物监

9、测点宜根据现场踏勘确定，如下图6所示。图6建（构）筑物沉降及倾斜测点布置图（3）精度要求主要的技术指标及要求见表4表4监测点观测主要技术指标及要求（4）观测方法：基坑开挖前距离建筑物还有50m时，测得稳定值作为计算建筑物沉降变化的初始值。观 测采用闭合水准路线时可以只观测单程，采用附合水准路线形式必须进行往返观测，取两次 观测高差中数进行平差。根据精密水准仪的精度指标，考虑到工程监测点监测精度的进行观测，其视线长度应小 于等于50m，一般路线线路长度约为1km左右，则在该路线上的测站数为：可以看出，可达到监测精度要求。监测数据处理与信息反馈5.1监测数据分析与预测监控量测数据整理分析及反馈方法

10、和内容通常包括监测数据采集、整理分析、反馈、评 判决策等方面。（1）数据采集将量测结果与相关资料的搜集与记录。该项目所使用的仪器种类多，仪器要人工读数和 记录，然后测处数据输入电脑。（2）数据整理当天监测后的数据应立即进行整理，包括观测值检验、制图填表，初步分析和整编等， 并将复核过的数据导入计算机数据库系统。（3）数据分析采用作图法、比较法、物理模型，分析量测物理量值的、发展趋势、大小，便于对基坑 稳定状态和应采取的措施进行决策评估。绘制时间-位移距离-位移曲线图，若位移变化随时间趋于稳定，说明该处的地层处于稳 定状态，支护模式是有效可靠的，如上图中的正常曲线。图10的反常曲线，表明位移出现

11、 了瞬间增长现象，说明支护体系不稳定，应马上采取加固措施进行解决。在大量监测数据齐备后，应根据散点图数据分布的状况，选择合适函数，对监测成果进 行回归分析，来分析可能出现的最大位移，评估结构安全状况。5.2监测工作信息反馈监控量测工作结果应包括日报表、月报表和总结型报告。日报对数据处理后当天提交， 如果监测过程中发现数据超过要求值时，应进行复测，确定后通知业主和监理，便于采取相 应的措施，确保主体、周围建筑物及地下管线的安全。监测工作全部结束后提交监测总结报 告。当监控量测数据报警时，应及时发出预警，即使采取加密监测措施，并对观测的数据进 行汇总分析，形成有效信息反馈，反馈框图见下图11。图8

12、基坑监测信息反馈图6.结束语监控量测的主要作用是通过数据的分析，对基坑支护设计参数修正，最准确保基坑状态 稳定，确保基坑内作业的人、机、物安全，确保基坑周边建（构）筑物安全，指导对基坑支 护的加固、补强以及支护方法的选定，为了基坑支护体系技术分析提供有利数据，便于总结 经验和教训，为类似工作作指导。参考文献：杨林德.公路施工手册隧道.北京：人民交通出版社，2011.7铁路隧道监控量测技术规程QCR9218-2015上接第137页整与优化，并实现相关资源的合理安排，保障建筑电气安装工程的相关资源都能够得到 最为有效的利用，保障电气安装工程的质量符合相应的标准，避免安装施工不当所引发的资 源浪费。

13、此外，在预算阶段，工程单位需要综合评估自身的投资能力，实现良好的预算管理 与控制。4.2施工阶段建筑电气安装工程中，常常会受到诸多因素的影响，这些因素有些具有不确定性。因此， 为了最大程度上减少这些因素对安装施工进度产生的不利影响，在设计环节，需要充分分析 潜在的影响因素，保障建筑电气安装设计的质量。在招投标阶段，工程造价人员需要做好工 程量清单计价，使得相关的工作人员，能够严格根据建筑电气安装工程的要求，合理安排相 关的工作，保障各种材料、设备的使用都能够符合工程质量要求，避免劣质材料的应用，大 大减小工程安装施工阶段工程变更的出现概率，实现良好的造价管理与控制。5.建筑电气安装工程造价控制

14、与管理的相关策略建筑电气安装工程造价管理与控制水平的提升，需要完善的制度支持来保障。工程单位 只有建立了完善的造价控制与管理制度，才能够为实际的造价管理与控制工作提供必要的指 导与约束，保障建筑电气安装工程造价管理与控制工作的顺利推进。因此，造价管理与控制 制度是提升工程造价水平的关键因素。在制度的制定上，必须要结合建筑电气安装工程的具 体情况，保障造价控制与管理制度的可行性，使得在造价管理工作中，该制度能够充分发挥 其作用。5.2规范施工人员的操作行为建筑电气安装工程对于安装施工人员的专业素质有着极为严格的要求，要提升工程造价 管理与控制的总体水平，工程单位必须要加强对安装施工人员的教育与培

15、训，提高安装施工 人员的专业素质，使得这些人员都能够在建筑电气安装工程中，积极利用自身的专业知识， 解决各种的安装施工问题，提高建筑电气安装工程的整体效率与质量。如果工程单位的施工 人员专业素质不达标，就会在建筑电气安装工程中，存在着各种的不规范行为，无法遵守安 装施工的具体要求，影响了建筑电气安装工程的整体进度，甚至会在一些环节存在着质量缺 陷，引发返工问题，最终增加工程造价。因此，安装施工人员的培训具有现实意义，能够大 大提高建筑电气安装施工的规范性，实现工程造价的科学管理与控制。5.3完善安装方案的审核工作建筑电气安装工程造价会直接受到安装方案的影响，因此，工程造价的管理与控制工作 中，

16、相关人员需要结合工程的具体情况，做好安装方案的审核工作，尤其是要保障安装方案 的相关细节，能够符合建筑电气设备安全、稳定运行的实际需求，保障施工工艺的科学应用， 降低返工现象出现的概率6。相比较而言，建筑电气安装工程的专业性较强，在安装方案的 制定上，有关人员需要充分考虑多方面的因素，比如，电气设备的价格变化趋势、宏观政策 调控，以实现良好的造价管理与控制，避免各种内外部因素对工程造价的干扰。5.4加强合同管理一般情况下，为保障建筑电气安装工程的顺利实施，工程双方往往会制定相应的施工合 同，施工合同的制定，对工程双方起到了重要的约束作用，使得合同双方能够严格按照合同 条款的相关要求，积极开展各

17、项施工活动。因此，合同管理能够大大提升工程造价控制与管 理的效果。具体来说，施工合同中明确规定了双方的责任与义务，如果合同一方存在违约行 为，另一方就可以根据合同条款的相关规定，获得相应的索赔，进而维护自身的经济利益， 避免各种不合理的造价支出。在合同管理方面，相关的造价人员需要具备基本的法律意识， 且要掌握工程造价管理的各方面知识，保障造价管理责任的落实。结束语：建筑工程项目中，电气安装作为其中的重要环节，直接影响着工程经济、社会效益的实 现，而建筑电气安装工程造价管理与控制的实施，有利于实现电气安装工程要素的科学分配， 保障各个工程资源发挥其最大的价值，提升建筑电气安装工程的效益与质量，因此，工程单 位需要在日常的工作中，积极做好建筑电气安装工程的造价管理与控制工作。参考文献：1黄阿勇，丁瑞华.谈