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1、地铁工程施工监控量测目 录地铁工程施工监控量测1第一节 施工测量方案11、盾构施工测量22、车站及明挖区间施工测量4第二节 施工监测方案51、施工监测的目的52、监测内容63、监测原则及标准64、车站明挖及区间监测方案85、盾构区间监测方案13第一节 施工测量方案天津地铁Y号线东延至国家会展中心项目土建施工第1合同段：起点1号站（含）2号站（含）3号站（含），共3站3区间，车站总建筑面积约53922m2，区间长度约3368m，基坑最深约19.61m。本标段工程测量工作具有以下特点：（1）盾构区间，地下施工测量距离较长，条件差，测量工作量大。（2）车站及明挖区间为明挖施工，测量方法主要为标高的控
2、制测量和施工放样测量，且车站及明挖区间工程项目多，施工放样测量工作量大。1、盾构施工测量1.1 盾构通过竖井传递坐标点、中线点和高程点由于盾构施工对洞室的测量精度要求较高，必须布设地面和地下导线网及高程网，以保证洞室的贯通精度。盾构横向贯通允许中误差在50mm以内，高程贯通允许中误差在25mm以内。1.2 竖井导线定向测量向竖井内传递中线点必须进行竖井联系测量，拟利用有双轴补偿的全站仪，且全站仪配有弯管目镜，从竖井口向洞内采用导线测量的方法进行定向。导线定向的距离必须进行对向观测，定向边中误差应在8之内。1.3 竖井高程传递测量测定近井水准点高程的地面趋近水准路线应附合或闭合在地面相邻精密水准
3、点上。精度满足三等水准测量的技术要求，高程传递测量采用在竖井内悬吊钢尺的方法进行，地上和地下安置梁台水准仪同时读数，并应在钢尺上悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤。传递高程时，每次应独立观测三测回，每测回应变动仪器高度，三测回的地上、地下水准点的高差较差应小于3mm，三测回测定的高差应进行温度、尺长改正后取平均值。1.4 地下施工控制导线测量地下施工控制导线是隧道掘进的依据，直线隧道施工控制点平均边长150m，特殊情况下，不短于100m。导线测量采用全站仪施测，左、右角各测二测回，左、右角平均值之和与360较差小于6，边长往返观测各二测回，往返观测平均值较差应小于7mm，每次延伸施工控制导线测量前
4、，应对已有的施工控制导线前三个点进行检测。检测点如有变动，应选择另外稳定的施工控制导线点进行施工控制导线延伸测量。施工控制导线在隧道贯通前应测量三次，其测量时间与竖井定向同步。重合点重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于10mm时，应采用逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。根据本标段的特点，拟在洞内布设三条地下控制导线。三条导线点间进行附合或闭合导线检测。1.5 地下高程控制测量地下高程控制测量起算于地下近井水准点，每200m设置一个，也可利用地下导线点作水准点，水准测量采用往返观测，其闭合差在20Lmm（L以千米计）之内，水准测量在区间贯通前独立进行三次，并与地面向地下传递高
5、程同步，精度同地面精密水准测量，重复测量的高程点与原测点的高程较差应小于5mm，并应采用逐次水准测量的加权平均值作为下次控制水准测量的起算值。根据本标段的工程特点，拟在每个洞内布设2条地下控制水准路线。2条水准路线水准点间进行水准校核。盾构遂道施工测量根据施工工序可分为地面施工控制网测量、地面与井下联测和盾构机掘进测量三个部分。测量时，高程测量采用自动安平水准仪，导线测量采用全站仪。在采用常规施工测量指导施工的同时，本标段还将采用陀螺监测仪对盾构机姿态进行监测。1.6 高程测量1.6.1 地面测量根据业主提供的城市二等导线点为依据，在两井附近各建立二个以上的固定水准点，按城市三等水准测量规范进
6、行。1.6.2 井上井内联测高程传递采用悬挂钢尺进行连接，采用2台水准仪同步观测，一般测68个结果，误差不大于2mm即可，传递至井下水准点上作为井下高程起算点。井下水准测量路线与地下导线测量线路基本相同。选择主要导线点作为永久水准点，为保证施工放样，可临时增设精度较低的临时水准点。水准尺必须采用装气泡的水准尺，以便减少水准尺的倾斜而造成系统误差。井下水准测量按城市三等水准测量要求进行，采用往返测，往返固定点之间高差不大于3mm，全线往返不大于3mmn/2（n为测站数）。1.6.3 盾构机掘进测量将井下水准测量与井下导线测量结合进行，选取部分导线点包括盾构机前标后标进行高程测量，确定盾构机的坡度
7、与设计之间的偏差，以此指导盾构施工。1.6.4 曲线段测量首先建立以直缓ZH或缓直HZ点为原点，切线方向为正北方向的施工坐标系。以井下导线点K为测站，J点为后视方向。如图1所示。图1 曲线测量示意图测出盾构机后标及前标的水平角及边长为1，2和L1，L2得1号、2号的计算式：X1L1(01)XKY1L1sin(01)YKX2L2cos(02)XKY2L2sin(02)YK再根据1、2号点计算得切口和盾尾的坐标。以上步骤完成切口和盾尾的实测坐标计算。分下列三式判断该点的位置：当X值0和L0时，该点在第一段缓和曲线，即以X值当L值，带入缓和曲线拟合方程得设计横坐标。所以：切口平面偏值=实测切口Y设计
8、切口Y盾尾平面偏值=实测盾尾Y设计盾尾Y当X值L0和L0+圆曲线长时，该点在圆曲线段，用该点与圆心O点反算边长为S1。（S2为盾尾至O点边长）所以：切口平面偏值RS1，盾尾平面偏值RS2当X值L0+圆曲线长和曲线全长时，该点在第二段缓和曲线段，这时必须把设计原点转移到HZ点上。注意这时曲线方向相反计算同1项相似。2、车站及明挖区间施工测量车站及明挖区间施工测量方法主要为施工放样测量，高程控制测量较简单。2.1 施工放样测量方法2.1.1 内业资料复核与计算施工放样前，必须复核设计图纸的线路坐标值、里程和断面尺寸等，如复核无误，则依据这些资料进行线路的10m桩点坐标和10m轨面高程计算。2.1.
9、2 放样方法（1）极坐标法放样极坐标法放样是指已知两个导线点的坐标，其中选定一个为置镜点，另一个为后视点，放样点的坐标可根据内业计算资料查找出来，然后分别计算置镜点至后视点，置镜点至放样点的坐标方位角，后者坐标方位角减前坐标方位角即为放样点的顺拨角度，如角度小于0，加360得出的角度即为顺拨角度，这种放样方法是明、暗挖洞室利用导线点放样中线点或其它点的最常用、最普通的方法，放样距离采用两点间距公式计算出来的置镜点至放样点间的距离。为了加强放样点的检核条件，可用另两个已知导线点作起算数据，用同样的方法来检测放样点正确与否，也可另两个已知导线点来检测放样点的坐标，当放样中线点全部出来后，用全站仪串
10、线，检查这些中线点的相互关系正确与否，如放样点理论坐标与检测后的实测坐标X、Y值分别相差在3mm以内，可用这些放样点指导洞室的开挖工作。（2）坐标定位法坐标定位法放样是指已知两个导线点的坐标，其中选定一个为置镜点，另一个为后视点，利用工程计算器随时算出各里程支距上的坐标作为前视数据，并将此数据输入全站仪中并定出此坐标位置。利用此方法对开挖完的结构放样既简单快捷、又准确。2.2 明挖车站（明挖区间）施工放样明挖车站（明挖区间）施工放样测量主要是指控制车站（明挖区间）结构轮廓尺寸符合设计要求，主要指标高程控制和平面轮廓尺寸控制。可以根据施工控制测量提供的高程点和导线控制点进行。根据导线控制点定出车
11、站（明挖区间）线位、轮廓线，施工时根据设计图纸中数据引出个分部轮廓线，结合高程控制点，确保车站（明挖区间）主体结构满足施工设计需要。第二节 施工监测方案1、施工监测的目的（1）监测和分析各种施工因素对地表变形的影响，提供改进施工，减少沉降的依据。（2）根据前一步的观测结果，预测下一步的地表沉降和对周围建筑及其他设施的影响，以合理的代价采取保护措施。（3）检验施工结果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，以作为改进设计的依据；（5）通过施工监测取得减少沉降、减少保护工程的费用；（6）保证工程安全，减少总造价。2、监测内容根据本标段自身施工
12、特点、周边环境因素、地下管线及地面交通等情况，确定本标段监控量测主要内容如下：（1）明挖车站（明挖区间）监控量测地下连续墙墙体水平位移、变形和垂直沉降；基坑外地表沉降、基坑内坑底上的回弹量；钢支撑轴力和挠度；控制地下连续墙断面的钢筋应力；基坑内外地下水位；地下连续墙外侧土体压力变形。（2）盾构区间监控量测隧道盾构施工中地表沉降；地面建（构）筑物的调查及沉降。（3）联络通道及泵房监控量测地面沉降；洞周收敛；拱顶下沉；底板隆起。（4）周边建筑物、构筑物及周围地下管线的垂直沉降监控测量无论是在车站基坑开挖施工中，还是在盾构推进过程中，受到影响最大的都是周边建筑物和地下管线。必须从各个方面采取措施确保
13、其安全。在本标段，需要对其进行监控的主要有以下几个方面：地面建筑物沉降、倾斜、开裂；地下管线沉降、偏移。3、监测原则及标准（1）监测设计原则：本标段工程监测方案以确保施工安全、保证施工质量为目的，根据不同的工程项目（盾构区间隧道、联络通道及泵房、车站基坑）确定监测对象（隧道及周围土体、车站基坑及周围土体、临近构筑物和建筑物、地下管线、地下水、地表及道路等），针对监测对象安全稳定的主要指标进行方案设计。本工程项目监测点的布置能够全面地反映监测对象的工作状态。采用先进的仪器、设备和监测技术，如计算机技术、遥测技术等。各监测项目能相互校验，以利数值计算、故障分析和状态研究。方案在满足监测性能和精度的
14、前提下，可适当降低监测频率，减少监测元件，以节约监测费用。（2）测点布设原则：观测点类型和数量的确定应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑。为验证设计数据而设的测点布置在设计最不利位置和断面处，为监测施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息、指导施工。表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观察，还要有利于测点的保护。埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。在实施多项内容测试时，各类测点的布置在时间和空间上应有机结合，力求使同一监测部位能同时反映不同的物理变化量，找出内在的联系和变化规律。深层测点
15、应在施工前30天布置好，以便监测工作开始时，监测元件能够进入稳定的工作状态。测点在施工过程中遭到破坏时，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，保证该点观测数据的连续性。测点布设如图2所示。图2 车站（明挖区间）测点布设断面图（以2号站为例）（3）监测控制标准：本工程基坑安全等级为一级，施工监测极限值根据设计文件执行，并结合围护结构变形计算确定。基坑周围建筑物允许变形值根据建筑地基基础设计规范。4、车站明挖及区间监测方案4.1 车站及明挖区间施工监测项目车站及明挖区间施工监测项目见表1。表1 明挖车站及区间监测项目表序号观测名称方法及工具测量距离监控量测标准备注1基坑内外情况观察现场观察及
16、地质描述每次开挖后立即进行2地表沉陷地表桩，精密水准仪17mm2mm/d开挖前一段时间就开始监测，拆撑时频率适当增加3地下水位观测打水位观测孔水位管，地下水位仪4基坑回弹回弹仪、水准仪20mm3mm/d5土体水平位移土体分层沉降测斜管、测斜仪基坑单边不小于2个，沿竖向间距5m布点30mm3mm/d选测6邻近建筑物变形水准仪、全站仪沿建筑物周边布置每侧不少于3处根据评估综合确定7地下管线沉降及位移变形水准仪根据管线状况并与管线管理单位协调后布置根据评估综合确定管线较多时，测点布设在变形控制要求高的管线上或对应的地表位置8墙体变形测斜管、测斜仪水平布置间距1520m23.8mm2mm/d9墙顶水平
17、位移全站仪水平布置间距1520m25mm2mm/d10墙顶竖向位移水准仪水平布置间距1520m20mm3mm/d11横撑内力轴力计，频率接收仪每20m布设一处，同一断面均布设设计值对盾构井处、阳角处直撑及角部斜撑应重点监测12墙内力钢筋计，电阻应变仪钢筋计布置在内力变化处，基坑单边不少于2个平面布置中墙体内力测点应放在钢筋笼上选测13支护结构界面上侧向压力压力盒，孔隙水压力探头、频率接收仪基坑单边不少于2个，沿竖向间距5m布点选测14立柱竖向位移水准仪不少于立柱总数5%，基坑中部、多支撑交点处必须布设20mm 3mm/d大于限值时应调整垫板，并及时上报监测时间间隔：基坑开挖期间，H10m，2次
18、/天。底板回筑后17天，2次/天；728天，1次/天；28天后，1次/3天；数据基本稳定后，1次/月车站及明挖区间施工监测仪器如表2所示。表2 施工监测仪器表监测项目监测仪器建筑物沉降NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺围护结构顶水平位移SOKA全站仪围护结构沉降NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺围护结构变形钢弦式测斜仪、频率接收仪支撑轴力钢弦式支撑轴力计、频率接收仪地下水位810型水位仪、孔隙水压力计支撑立柱沉降NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺4.2 测点布置及监测频率4.2.1 地表沉降水准基点是沉降观测精度的关键，开挖前在距车站基坑边线5倍开挖深度以外埋设3个水准基点（其中1个为常
19、用基准点，另2个为备用点）。用混凝土固定牢靠，并采取保护措施。点设好后定期按二等水准测量的精度与附近水准点联测，以保证水准基点的可靠性。基坑周边地面沉降测量测点按设计图纸布置，每组位置如图12-2所示，测点埋设示意图见图3图3 基坑周边地面沉降点位布置示意图观测方法：地表沉降观测采用NA2002全自动电子水准仪按几何水准法进行观测，精度要求在国家二级水准以上，每次采取往返闭合测量。开挖前，连续测量3次获以上数值基本一致时，所测得的值作为初读数。为了提高测量精度，在开始沉降观测前，采用SOKA全站仪测出各段的距离，在置镜点和立尺点设立标志，使每次观测能在同一路线上进行，减少误差。其沉降观测限差要
20、求见表3所示。表3 沉降观测限差表等级视线长度前后视距差前后视距累积差基辅分划读数差返往较差二等40m0.3m1.0m0.25mm0.3n mm量测频率：详见监测项目表。直至结构施工完毕，土方回填完成。4.2.2 地连墙顶水平位移及沉降测点埋设：在地连墙顶沿纵横轴每隔1520m埋设一个膨胀螺丝作为测点，测点尽量选择在水平支撑间的中部。在基坑外沿轴线方向23倍开挖深度的地方每端埋设砼定位观测桩2个，采用全站仪定点。同一测点兼作沉降观测和水平位移观测。观测方法：水平位移采用全站仪测距和观测，观测时，水平角观测6测回，距离2测回，确保精度。沉降采用全自动电子水准仪进行闭合观测。量测频率：详见监测项目
21、表。直至施工完毕，土方回填完成。4.2.3 地连墙变形监测测点布设：测点均匀分布在基坑各边的中部，车站每个短边设一个测点，长边每40m一个测点。利用测斜仪测出墙体不同深度范围的水平位移，从而可以得到墙体的变形情况。测斜管的埋设：地连墙测斜管采用绑扎法埋设，将测斜管绑扎在钢筋笼上，一起沉入地连墙槽内浇筑。沉入时注意测斜管应位于基坑内侧。考虑到砼的浮力作用以及振捣机械的影响，测斜管的绑扎定位一定要牢固可靠，以免砼浇筑时，使其发生上浮或侧向移动，影响测试数据的准确性。由于地连墙较深，测斜管较长，测斜管安装时，要随时注意测斜管的一对槽口与基坑边缘垂直，同时要避免测斜管自身的轴向旋转，以保证测出的数据能
22、真实反映基坑边缘垂直面内的挠曲。在测斜管连接时，必须将上、下管段的滑槽相互对准，使测斜仪的探头能在管内平滑运行。测斜管要高出地连墙顶20cm。详见图4。测斜方法：测斜仪在使用前应按规定严格标定，以后根据使用情况，每3个月至半年标定一次。测斜管应在开挖前的35日内，重复测量23次，待判明测斜管已处于稳定状态后，将测得的值作为初始值，正式开始监测工作。每次测斜时，先联接测头和测读仪，检查密封装置，电池及仪器工作是否正常，然后将测头导轮对准所测位移方向一致的槽口，缓缓插入测斜管底，待探头与管内温度一致、显示仪器读数稳定后开始测量。测量时以管口作为计程标志，自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔0.5m测
23、读一次，每次测读时必须将测头稳定在某一位置上，才能进行读数。测量完毕后，将测头提转180插入同一对导槽重复测量一次，两次读数应是数值接近符号相反。图4 测斜管埋设示意图4.2.4 钢支撑轴力监测测点布设：选取具有代表性的数根支撑，在其端头上下两侧布设轴力计测定钢支撑轴力。按监测项目表布置组数。测点布设在轴力较大的地方，或起关键作用的杆件上，如端头井角部斜撑等。布设时注意避免对称布置，以节约投资。轴力计安装方法：钢支撑轴力监测的核心问题就是轴力计的安装。必须保证轴力计中心线与钢支撑中心线在同一直线上，以保证轴力计测出的轴力能真实地反映钢支撑所承受的轴力大小。轴力计安装步骤如下：钢围檩安装好后，根
24、据设计标高以及平面位置在钢围檩上及钢支撑端部挡板上画出钢支撑十字中心线。根据轴力计截面半径大小，中心线位置，在钢围檩上及钢支撑端部的挡板上画出轴力计安装位置。根据已画好的轴力计位置，在钢围檩上及钢支撑端部的挡板上采用电焊方式各焊一个高6cm，内径比轴力计外径大5mm左右的限位圆环。将轴力计插入钢围檩上限位圆环内，然后将钢支撑端部的限位圆环套在轴力计上。轴力计安装时，要对轴力计的引出电缆作好保护工作。为了确保轴力计处于正确位置，在钢牛腿上焊两个半圆形基座，轴力计安装在其上面。另一钢支撑安装时，中部应稍向上起拱，以保钢支撑支架拆除后，使其不因重力下垂而影响轴力计测试数据的准确性。量测频率：按监测项
25、目表所列频率量测，直至支撑撤除为止。轴力计安设方法见图5。图5 轴力计安设示意图4.2.5 地下水位监测水位孔布置：水位孔布置在车站基坑外侧。水位孔施工：水位孔采用小型钻机成孔，成孔深度应在设计最低水位之下。当水位管采用50mm时，水位孔采用100mm孔径。当钻进成孔至设计标高后，放入裹有虑网的水位管。管壁与孔壁之间用净砂回填至离地表0.5m处。再用粘土封填，以防地表水流入。监测频率：按监测项目表所列频率进行监测，直至主体施工完毕为止。水位观测孔埋设方法详见图6所示。图6 水位观测孔埋设示意图5、盾构区间监测方案5.1 盾构区间监测项目（1）监测有关地下水情况的参数；（2）土体变形的监测；（3
26、）对邻近建筑物的观测；（4）土体与隧道结构相互作用的监测；（5）施工进程中的监测。5.2 盾构区间测点布置、监测手段与监测频率（1）地面沉降测点一般沿轴线进行布设（一般情况均是轴线上测点变化最大），点距45m，进出洞和遇有重要地物时适当加密。相隔一定距离（2030m）布设沉降槽观测断面，穿越管线群时，增布沉降槽观测断面，在坚硬地面使用射钉或道钉设置测量标志，软土地面使用钢筋柱做测量标志。（2）盾构穿越地面房屋建筑时，直接在建筑墙上布设沉降测点。测点布设范围，应以能控制整座建筑不均匀沉降为原则，测点要设立在房角、承重墙和立柱上，墙上测点点距在4m左右。（3）沉降监测采用水准测量、跟踪测量的方法。
27、（4）监测频率：一般情况白天测量两次，当盾构穿越重要目标和需要加强监控的地段沉降速率过大时，除白班外加设夜班监测，每日测量三四次。5.3 盾构区间监测信息化流程区间监测信息化流程如图7所示。图7 盾构区间监测信息化流程图5.4 盾构区间监测技术措施主要监测仪器：在本标区间隧道施工中，我们将采用中国地震局第一地形变监测中心研制的“隧道形变自动化监测系统”进行监测控制，并全程使用。该自动化监测系统是对整个被监测区域进行多点同时快速扫描式测量，测试的频率可根据实际情况来设定，因此所取得的每一瞬时观测值更真实、更可靠的反映当时被测目标的变形状态。其主要组成部分如下：BOY-1型臂式倾斜仪：该仪器具有传
28、感器体积小，安装简单灵活，既能分散单个观测，又能多臂组合成隧道变形监测系统。该仪器可用来监测始发井处地表沉降、土体内部位移（垂直和水平）、隧道纵向倾斜（沉降）、环缝变形错位及隧道收敛变形等。激光水平位移监测仪：利用激光发散小，能量高的特性，使用激光束做为位移监测的参照系（基准线），用装有硅光电池的光电转换板对激光聚焦中心进行自动跟踪，光电转换板与一个精密位移传感器相连，这样就可以测量出接收端相对激光束的水平位移变化量。数据采集及处理软件：为了使用电脑来分析处理监测仪器采集的数据，我们将采用相应的软件和建立数据库。考虑到Access是Visual Basic 6.0的内部数据库，其操作方便，安全
29、性强，因此选择Access作为数据处理的数据库。计算机接口采用DC1054A/D转换器和DC1070A/D转换器，前者用于激光位移仪，后者用于臂式倾斜仪。本次采用的软件主要有下述几方面的功能：实时采集数据并同时显示各监测目标点的观测数据和连续变化的图形；对观测数据的储存和各种形式的输出；打印数据报表和绘制输出观测图形（全部数据、小时值、日均值、五日均值、月均值）；对监测到的各项目各组数据（任意时间区段）进行精度计算统计和分析；对观测数据进行相关的数学处理：滑动滤波（圆滑观测曲线）；低通滤波（去掉高频躁声）；傅立叶周期分析、回归分析（消除周期变化影响和线性漂移）。按预设条件进行报警。其它监测仪器：盾构区间施工时，除了使用“隧道形变自动化监测系统”外，还需采用NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺监测地面沉降。
