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1、暗挖隧道监测方案 目 录1 工程概况1.1工程概況1.2 周边建、构筑物2 施工监测目的、制定原则和编制依据2.1施工监测目的2.2 施工监测方案的制定原则2.3 施工监测方案的编制依据3 监测内容3.1 监测总方案3.2监测仪器和设备4 监测方法及测点布置4.1地表沉降、隆起监测4.2 周围建筑物沉降、倾斜监测4.3 地下管线变形监测4.4 初支收敛及隧道位移监测4.5格栅内力监测4.6施工竖井的变形监测4.7土体内部位移监测5 测点保护6 监测控制标准及预警值7 监测反馈程序7.1数据采集7.2数据整理7.3数据分析7.4监测数据的反馈8 监测组织管理体系及质量保证措施8.1保证措施8.2
2、施工监测管理8.3施工监测人员及设备配置9 监测注意事项10 应急措施1 工程概况1.1工程概況1.2 周边建、构筑物2 施工监测目的、制定原则和编制依据2.1施工监测目的（1）认识各种因素对地表和土体变形等的影响，为有针对性地改进施工工艺和修改施工参数提供依据；（2）预测地表变形的趋势，根据变形发展趋势和周围建筑物情况，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济合理的保护措施提供依据；（3）了解暗挖隧道施工中地表隆陷情况及其变化规律； （4）检查施工引起的地面沉降是否控制在允许范围内;控制地面沉降和水平位移及其对周围建筑物的影响,以减小施工成本； （5）建立预警机制 ,避免结构和环境安全事故造成
3、施工成本的增加； （6）了解围岩与结构物的相互作用力以及格栅的变形情况；（7）指导现场施工,保障建筑物、构筑物的安全；（8）施工过程中，根据监测数据分析，反馈信息、指导施工，为暗挖掘进参数的选择提供依据。严格控制地表沉降或隆起。2.2 施工监测方案的制定原则监测方案以安全监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测项目和测点布置，较全面地反映实际工作状态。采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目间相互校验，以利数值计算、故障分析和状态研究。在满足确保工程安全施工的前提下，尽量减少对工程施工
4、的交叉干扰影响。按照国家现行的有关规定、规范编制监测方案。2.3 施工监测方案的编制依据城市轨道交通工程测量规范GB50308-2008；地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999；地铁工程监控量测技术规程DB11/490-2007；建筑变形测量规程JGJ/T8-97；工程测量规范GB50026-2007；城市测量规范CJJ8-99；城市地下水动态观测规程CJJ/T76-98； 本工程的施工设计图纸及合同中相应的规定、标准。3 监测内容3.1 监测总方案根据暗挖隧道穿越建（构）筑物及地面情况，结合暗挖施工特点考虑施工过程会对地层产生扰动，有可能引起地表等的沉降。故根据区间隧道穿越建（构
5、）筑物及地面情况，结合暗挖施工特性确定以下监测方案： （1）在暗挖掘进150m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。（2）其余地段根据具体情况酌情埋点，一般间距2050设1个监测断面，同时在线路中心线正上方一般间距5m15m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
6、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范围内的重点建（构）筑物的沉降、水平位移、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：（4）隧道内的初支监测，在衬砌成形的格栅合适位置处标出监测标志，利用全站仪和水准仪同时对格栅的三维坐标进行定时监测，防止格栅的上浮和沉降，同时对格栅进行净空收敛监测。（5）竖井的变形沉降监测，在竖井四周埋设28个监测点位，利用全站仪和水准仪同时对其三维坐标进
7、行定时监测。至竖井封底后，各掌子面行进2050m后，竖井已逐步处于稳定的运营状态，故可适当的降低监测频率。3.2监测仪器和设备表1 暗挖道施工监测项目和仪器序号监测项目监测元件和仪器1地表沉降、隆起水准仪、塔尺2建(构)筑物沉降、隆起、水平位移、倾斜和裂缝水准仪、塔尺、全站仪和反射片3管线沉降水准仪、塔尺4隧道衬砌三维位移（格栅的上浮和沉降）全站仪、反射片5周边收敛收敛计6竖井沉降变形监测水准仪、塔尺、全站仪、反射片7土体内部水平位移测斜仪8不同深度地层位移水准仪、塔尺4 监测方法及测点布置4.1地表沉降、隆起监测 (1)测点布置暗挖施工会对临近土体产生扰动，进而在隧道推进面附近产生接近椭球形
8、的地面凹槽，在沿隧道中线的横断面来看，会形成所谓的沉陷槽；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，在孔中灌入砂及木屑插入钢筋。钢筋头低于半刚性路面层表面5mm，并在旁边用红色油漆标注点 (2) 监测仪器沉降监测采用DSZ2水准仪（加测微器）及相应的铟钢水准标尺，读数精度为0.1m
9、m (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：掌子面前后小于等于20m时测12次/天；掌子面前后小于等于50m时测1次/2天；掌子面大于50m时测1次/周，根据数据分析确定沉降基本稳定后1次/月.4.2 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。在建(构)筑物周围设置测点,观测暗挖穿越前后建(构)
10、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)筑物变形监测在掌子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) 测点布置暗挖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，测点结构图参见下图，周围建筑物监测点宜根据现场踏勘确定。 (2)测试仪器沉降监测采
11、用DSZ2水准仪（有测微器）及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为0.1mm；平面位移监测采用TOPCON722全站仪，测角精度为2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：掌子面前后大于100m时1次/天；大于50m时1次/2天
12、；大于20m时1次/天，小于20m时测2次/天；暗挖通过时23次/天；根据数据分析确定沉降基本稳定后1次/月。4.3 地下管线变形监测 (1) 测点布置针对暗挖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，管线监测点布置形式为直接测点结构布置直接测点时将测点布置处的管线暴露，在开挖管线过程中遇困难不能布置时，通过地表的变位来反应管线的变位。依据有关规定，管线的测点间距约为15m，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15m。根据我标段区间现况条件，各管线均埋设间接地表点，加盖保
13、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)测试仪器沉降监测采用水准仪（加测微器）及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为0.1mm；平面位移监测采用TOPCON722全站仪，测角精度为2级，距离为2mm级。 (3)监测方法每次观测宜形成闭合或附合观测路线，同时工作中按国家二等水准测量各限差要求进行测量，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。频率：掌子面前后小于20m时测12次/天；掌子面前后小于50m时测1次/2天；掌子面大于50m时测1次/周。4.4 初支收敛及隧道位移监测衬砌格栅检测：在衬砌格栅时，及时测量衬砌的中心偏差和格栅的上浮和下沉
14、。测量频率1次/天,当格栅上浮较大时将加大监测频率。保证每榀都能测到，并测定待测榀的前端面。断面中心的位置，如果是在曲线段时，可以通过测量出来的格栅中心的大地坐标，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格栅中心的偏差。相邻格栅测量时重合测定约10榀，格栅平面和高程控制在15mm之内。衬砌格栅检测采用铝合金尺，通过测量铝合金尺的中心坐标来推算格栅中心的坐标，测量时，铝合金尺一定要通过水平尺置平。计算格栅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。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）
15、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1/25倍洞径1/74.5格栅内力监测在喷设混凝土格栅时，即把钢筋焊接入钢格栅片内的钢筋里。沿隧道圆周环向，每45埋设一对，每个内力观测断面共埋设16只。4.6竖井的沉降变形监测为了保证在隧道施工阶段竖井的稳定,我部决定做竖井锁口圈梁顶和结构侧墙水平位移监测。其监测点布置图如竖井施工监测平面图。在梁顶埋设钢筋头,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梁顶和结构侧墙的水平位移值
16、。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。 频率：每周一次。4.7土体内部位移监测（1）不同深度的竖向及侧向位移为了解暗挖施工时地表沉降的组成，在不同深度的地层变形规律及对地下的影响，及该砂卵石地层的成拱效应。因此在暗挖隧道上、下行线的主断面上埋设布置测点和测斜仪。分别测出。（2）不同深度水平位移选取几个主断面测量其内部土体水平位移，采用测斜管进行测量频率：掌子面前后小于20m时测2次/天；掌子面前后小于50m时测1次/2天；掌子面大于50m时测1次/周。5 测点保护监测点
17、是一切测试工作的基础，在每个监测点埋设完成后，立即检查埋设质量，发现问题及时整改。确认埋设好后，埋设人员及时填写埋设记录，并准确测量初始数据存档，作为开挖时监测的参考；项目负责人进行实地验收，并在埋设记录上签字确认。对于所有预埋监测点的实地位置做精确记录，露出地坪的做出醒目标志，并设保护装置。6 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。以铁路隧道喷锚构筑法技术规则的级管理制度作为监测管理方式（见表3监测管理表）。表3 监测管理表管理等级管理位移施工状态级管理F0.70安全，正常施工级管理0.7F0.85报警状态（黄
18、色预警），加强监测，通知相关单位级管理0.85F1警戒状态（橙色预警），立即通知相关单位，实施措施表中：U0允许位移值；Un实测位移值；F=测值/允U0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4地铁暗挖监测控制标准表、表5地铁明(盖)暗挖法施工监控量测值控制标准表。表4 地铁暗挖监测控制标准表序号监测项目及范围允许位移控制值U0(mm)位移平均速率控制值(mm/d)位移最大速率控制值(mm/d)1地表沉降30132拱顶沉降20133地表隆起1013根据监测管理基准，可选择监测频率：一般在级管理阶段监测频率可适当放大一些；在级管理阶段则应注意加密监
19、测次数；在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。 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，具体结果见表5、表6。表5 地铁明(盖)暗挖法施工监控量测值控制标准表序号监测项目及范围允许位移控制值U0(mm)位移平均速率控制值(mm/d)位移最大速率控制值(mm/d)一级基坑二级基坑三级基坑1维护桩（墙）顶部沉降10112地表沉降0.15%H或30，两者取小值0.2%H或40，两者取小值0.3%H或50，两者取小值223维护桩（墙）水平位移0.15%H或30，两者取小值0.2%H或40，两者取小值0.3%H或
20、50，两者取小值234竖井水平收敛50255基坑底部土体隆起20253023表6 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/d24H600.00325mm,3mm/d60H1000.00225mm,3mm/dH1000.001525mm,3mm/d表7 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0.30.11.5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0.50.33.0线路沿线高程、高大建筑物,地铁施工中
21、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：P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言。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，引起注意；若达到警戒值时应及时调整施工参数。7 监测反馈程序7.1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。7.2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
22、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。7.3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应采取的措施进行评估决策，如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13中的正常曲线。图13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
23、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，预测结构和建筑物的安全状况。图13 时间-位移曲线和距离-位移曲线图7.4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、设计单位提交监测周报、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。8 监测组织管理体系及质量保证措施针对本工程监测项目的特点，项目经理部测量部建立专业监测小组
24、，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图14监控量测施工组织流程图。调整施工参数项目经理测量部总工监测小组施工监测监测参数工程施工施工准备监理、业主图14 监控量测施工组织流程图8.1保证措施 为保证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
25、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。8.2施工监测管理（1）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。 （2）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
26、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。（3）施工监测要紧密结合施工进度，测出每一施工步骤对变形的影响。在变形观测过程中变形体发生显著变化时，应及时调整变形监测频率，实时进行变形监测，并将结果及时反馈，以修改设计参数，调整施工工艺并采取措施。（4）监测人员及时整理分析监测数据，预测变形发展趋势，指导现场施工。若发生异常情况，随时与监理工程师、业主、设计联系，采取有效措施，做好预防，确保安全施工8.3施工监测人员及设备配置 表8 监测人员名单姓名年龄学历职称表9 主要监测设备及元器件表序号设 备 名 称规 格 型 号数量1全站仪TOPCON72212单棱镜组TOPCO
27、N23单棱镜杆TOPCON2精密水准仪DSZ2，测微器1套52m铟钢尺珠峰1对6普通水准仪AL322-1各17塔尺5m28卷尺天津雄狮19 监测注意事项(1) 不断向工作人员提供监测领域的新技术、新工艺、新仪器，不断提高监测队伍的素质；(2) 定期对监测控制点进行复测,从而确保其稳定；(3) 加强对监测点的保护； (4) 监测组内建立二级检查制度；(5) 监测仪器按规定时间进行核准，以确保测量数据的准确性，固定专人管理仪器，进行保养和维修；(6) 监测资料的存储、计算、管理均采用计算机进行；(7)当天的监测成果当天报，及时送报主管工程师和监理工程师；(8)监测值出现异常时，迅速报告相关工程师并加密观测次数，必要时进行24小时不间断监测，直至稳定为止。10 应急措施若在监测过程中，根据数据分析结果，预测到地面或地表重要建（构）筑物有严重倾斜或沉降现象发生，马上请示项目部分管领导，要求项目部迅速启动工程应急预案，迅速通知周边各行政和职能部门协助解决。 测量组：孙步海 2009年7月25日
