自天津地铁二号线14合同段盾构区间监测方案Word文档格式.docx
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自天津地铁二号线14合同段盾构区间监测方案Word文档格式.docx
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(1)监测和分析各种施工因素对地表变形的影响,提供优化施工参数,减少沉降的依据。
(2)根据前一步的观察结果,预测下一步的地表沉降和对建筑物和地下管线及其它设施的影响,以合理的代价采取保护措施,保证地面建筑物及地下管线的安全。
ﻫ(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)通过监控量测了解施工方法和施工手段的科学性和合理性,指导施工,及时调整施工方法,保证施工安全。
四、施工监测方案的制定原则
(1)监测方案以安全施工为目的,根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。
(2)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。
(3)采用先进、可靠的监测仪器和设备,设计先进的监测系统。
(4)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。
(5)在满足确保工程安全施工的前提下,尽量减少对工程施工的交叉干扰。
五、监测项目及测点布设原则
1、监测控制网的布设
为了保证变形监测的精度,科学的指导盾构施工,结合测区的实际情况,布设了变形监测的高程控制网,根据规范要求水准基点不应少于3个,沿博山道站—李明庄站两个盾构区间共布设了7个水准基点,在沿线原有的五个精密导线控制点的基础上又加密了埋设了两个,这些水准基点的点位距隧道轴线50米到100米的安全地带。
水准基点是变形监测的基础,要求它们必须具有非常好的稳定性,距监测区域不能太远也不能太近,太近可能会受到场地变形的影响,太远会使传播误差增大。
将这7个水准基点与两个已知高程控制点采用二等水准测量的方法进行联测,构成附合水准路线。
在监测过程中为了保证水准基点的稳定可靠,定期对这条附合水准路线复测,一般情况下3个月复测一次;
如在雨季等特殊情况下,需缩短复测周期。
复测应达到规范精度,保证控制网的精确性、稳定性,保证监测能反映实际情况,为盾构施工提供可靠信息。
2、监测项目一览表
类
别
监测
项目
监测仪器
及工具
监测
精度
测点布置
监测频率
应
测
项
目
地表沉降
精密水准仪、
铟钢尺
0.1
0.1mm
沿轴线布设,点距为5~10米,
相隔一定距离(50m)布设监测断面。
横向测
点的设置范围在隧道中心轴线两测各
18米的范围内,必要时需加密。
掘进面距监测断面前后≤20
米时1-2次/天
掘进面距监测断面前后≤50
米时1次/2天
掘进面距监测断面前后>
50
米时1次/周
建(构)筑物沉降、倾斜、裂缝
拍照
ﻩ
0.1 mm
1″
布设在建筑物四角,每栋点不少于
4点,倾斜测点不少于2组,
2个/组
周围建(构)筑物的沉降和倾
斜监测频率与地表沉降的观测
频率相同外,建(构)筑物
的裂缝,监测频率按照控制
两次观测期间裂缝发展不宜
大于0.1mm及裂缝所处位置
而定
地下管
线变形
精密水准仪
铟钢尺、
全站仪
0.1 mm
地下管线每10~15米一个测点、
管线接头处或位移变化敏感部位
与地表沉降相同
管片沉
降与变
形监测
横尺
5mm
每10环管片布置一个测量断面
2次/周
3、测点布设原则
①按监测方案在现场布设测点,当实际地形不允许时,在靠近设计测点位置设置测点,以能达到监测目的为原则。
②为验证设计参数而设的测点布置在设计最不利位置和断面,为指导施工而设的测点布置在相同工况下最先施工的部位。
③地表变形测点的位置既要考虑反映对象的变形特征,又要便于采用仪器进行观测,还要有利于测点的保护。
④深埋测点(结构变形测点)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。
⑤各类监测测点的布置在时间和空间上有机结合,力求同一监测部位能同时反映不同的物理变化量,以便找出其内在的联系和变化规律。
⑥测点的埋设应提前一个月完成,并至少在掘进前半个月进行初始状态数据的量测。
⑦测点在施工过程中一旦破坏,尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点,以保证该测点观测数据的连续性。
六、监测仪器
监测仪器汇总表
仪器 名称
规格型号
单位
数量
徕卡TC402
台
1
徕卡DNA03
2M
把
2
带状钢卷尺
50M
1
裂缝观测器
WYSX-40
数显收敛计
JSS30A
七、监测组织与流程
监测小组人员组织表
序号
人员
职务
主要职责
所属单位
刘彦生
监测部部长
全面负责监测工作。
中铁一局
程绍起
测量工程师
负责监测方案实施,监测数据的分析
中国地震局第一地形变监测中心
3
韩勇
4
王立成
观测者
5
刘利
技术员
记录员
中国地震局第一监测中心
6
王海龙
负责监测数据整理
信息化施工工艺流程如图
八、监测项目的监测方法
1、地表沉降监测
(1)地面隆陷变形机理
国内外大量的实测资料及理论分析结果表明:
从隧道横断面来看,大多数情况下,第二条隧道所引起的地面沉降较第一条隧道大;
就单条隧道而言,沉降槽曲线似正态分布曲线。
两条隧道沉降曲线类似两条单线的迭加。
从纵向来看,地面沉降主要发展规律为,一是盾构掘进面的前方可能产生较大的地表隆起,二是施工沉降除土体损失引起的沉降外,还存在盾尾空隙沉降,如下图。
盾构施工过程中地面隆陷纵、横断面曲线图
由上述可知,盾构施工引起地表变形主要可分为五种类型,各种类型沉降产生的原因与机理见下表。
盾构施工引起变形的原因与机理
沉 降类型
主 要原 因
应力扰动
变形机理
先期沉降
地下水位降低
孔隙水压力减少,围岩有效应力增加
压缩和压密、下沉
盾构开挖面沉降或隆起
工作面处施加压:
过大隆起,过小沉降
围岩应力释放、扰动负荷土压力
弹塑性变形
盾构通过时沉降
施工扰动,盾构与围岩(土体)间剪切、
出碴
扰动
压缩
盾尾空隙引起的沉降
围岩(土体)失去支撑,管片背后注浆不及时
应力释放
后续沉降
结构变形、地层扰动、空隙水压下降等
土体固结
压缩和蠕变下沉
ﻩ地层受扰动而引起应力变化是产生位移的主要原因。
由于区间隧道穿越的主要为粉质粘土层,大部分地层变形以盾构通过时的沉降和盾尾空隙沉降为主。
表中五种沉降都会产生。
ﻩ
(2)地表测点的布设
ﻩ地表沉降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4-5m。
进出洞和遇有重要建筑物时适当加密。
相隔距离(50m)布设沉降槽观测断面,在坚硬地面上使用射钉或道钉设置测量标志,再软土地面上使用钢筋桩做测量标志。
盾构法施工时地面沉降量宜控制在30mm以内,隆起量控制在10mm以内。
监测点布置横断面图
(4)监测方法
按变形测量规程中测站高差中误差≤0.5mm的精度要求,用精密水准仪、铟钢尺由高程监测网的控制水准点按二等水准测量的技术要求对监测点进行跟踪测量。
2、地面建筑物沉降、倾斜、裂缝监测
全线建筑物调查表
区间
建(构)筑物所属单位或位置
建(构)筑物名称
基础形式或埋深
隧道与之关系
与隧道顶面距离(m)
博津区间
天佳机械设备安装公司
办公楼房(4层)(重点监测对象)
箱型基础(深度2.3m)
下穿
8.3
厂房(重点监测对象)
扩大基础(深度1.3m)
8.3
巨星公司合成树脂厂
办公平房
扩大基础(深度1m)
8.5
美通木业公司
厂房
2
扩大基础(深度1m)
8.9
柯兰德汽贸公司
箱型基础(深度1m)
9.8
辅助用房(2层)
扩大基础(深度2m)
9.0
津李区间
DK21+900
津汉公路立交桥(重点监测对象)
桩基
旁通
DK22+000
排污河(重点监测对象)
1.2~2.7m
8m
注:
对重点监测的建筑物的详细情况在后面专项标题中作了逐一说明。
(1)监测点的布设ﻫ 根据建筑物调查的结果,盾构穿越地面房屋建筑时,直接在建筑墙上布设沉降点。
测点范围布设应能控制整座建筑物不均匀沉降为原则,在建筑物四角或沿外墙每10-15米处或每隔2—3根柱基上布置沉降观测点,每一构筑物不少于4点。
布点方法如下:
用钻头在布点处钻一向下约45°
的斜孔。
灌注砂浆,插入螺纹钢,螺纹钢顶部磨成球状。
此类点兼作建筑物沉降和倾斜监测用。
建筑物倾斜观测可采用差异沉降法推算,此方法既能达到反映建筑物的倾斜变化情况又切实可行。
方法如下图所示:
AB为变形前两监测点的相对位置,当建筑物发生倾斜时,B点将变化到B′点位置,由此即可按公式推算建筑物倾斜度α和判断倾斜方向。
相对沉降差h与沉降监测结果相结合。
监测点间的水平距离L用经鉴定的钢卷尺丈量两次。
可用公式α=arctg(h/L)推算(式中α—推算的倾斜度,h—相 对沉降差,L—两监测点水平距离)。
建筑物裂缝观测主要采用先观察后量测的方法。
首先对全线建筑物在盾构机掘进前进行仔细的察看,察看建筑物所存在的裂缝,作好标记,测量其宽度,并用相机拍摄作好详细记录。
建筑物裂缝监测,其方法如下图所示:
用两块白铁皮,一片取150mm×
150mm的正方形,固定在裂缝的一侧,并使其一边和裂缝的边缘对齐。
另一片为50mm×
200mm,固定在裂缝的另一侧,并使其中一部分紧贴相邻的正方形白铁皮。
当两块白铁皮固定好以后,在其表面均涂上红色油漆。
当裂缝继续发展,两白铁片将逐渐拉开,露出正方形白铁片上原被覆盖没有涂油漆的部分,其宽度即为裂缝加大的宽度,可用钢尺量出。
裂缝观测器示意图
(2)监测方法
建筑物沉降监测,按二级变形测量精度等级用精密水准仪,铟钢尺进行量测,与地面沉降共用高程监测控制网。
建筑物倾斜检测采用全站仪钢尺量距法。
3、地下管线沉降监测
盾构区间管线调查表
管种
管线布置范围
埋深(m)
与隧道边缘水平距离(m)
Φ500煤气管(铁)
DK21+863,津汉桥辅道西侧
1.8
9.2
Φ300上水管(铁)
DK21+860,津汉桥辅道西侧
1.0
10
Φ400上水管(铁)
津-博沿线均有布置,沿卫国道方向
1.2
9.8
12.0
Φ400上水管(铁)
DK20+895,柯兰德汽贸公司西侧
1.2
Φ400煤气管(铁)
DK20+890,柯兰德汽贸公司西侧
1.6
9.4
Φ700煤气管(铁)
DK20+885,柯兰德汽贸公司西侧
2.2
8.8
电力线3根
沿线均有布置
0.7
10.1
10.7
电力线2根
DK20+348,进入天佳公司厂房
1.3
9.2
Φ300煤气管(铁)
DK20+718至DK20+885,从柯兰德西侧至武警医学院汽车修理厂
10.0
8.0
Φ400污水管(砼)
9.6
9.8
Φ400雨水管(砼)
9.6
13.0
Φ400上水管(铁)
DK20+190,天佳公司西侧
Φ1800污水管(砼)
DK20+190,天佳公司西侧
3.5
Φ500污水管(砼)
DK20+190,天佳公司西侧
2.3
管线与隧道的平面位置关系详见附图四
(1)监测点的埋设
与地表监测点布置一样,在管线上方点位上用水钻钻直径10cm的孔,钻至管顶面上,首先插入外径略小于10cm的硬管至管线顶端,再灌入沙土,接着插入φ12的光圆钢筋,底部与管顶接触,钢筋顶部略微隆起。
钢筋长度视实际情况截取。
并在旁边用红色油漆标注点号,如下图。
测点布置平面示意图
监测点布置剖面图
2.监测方法
按二级变形测量精度等级,用精密水准仪、铟钢尺与地面沉降监测相同的方法进行观测。
盾构隧道施工过程中全程对地下管线监控量测,并及时对监测数据进行分析,分析引起沉降的主要原因,并根据分析结果及时信息反馈到施工,及时调整施工参数,如土仓压力、注浆量、注浆压力、掘进速度等。
4、管片裂缝、沉降、变形监测
管片的裂缝监测用目测的方法随时进行,发现裂缝后立即用裂缝观测器实测裂缝宽度并统一编号,并详细记录其所在的管片编号、分块号,每天一次用钢尺测量其裂缝长度。
衬砌环的沉降、变形监测,其测点布置每10环设1个量测断面,每个断面布设4个测点。
沉降观测可利用水准测量的方法测出测点高程,可求出沉降值。
ﻩ管片变形监测可利用收敛仪进行测量,测点布设在隧道壁的上,在衬砌管片的上端、下端、左端、右端分别布设四个挂钩,如下图所示,测点间距为10环。
其方法为:
将收敛仪挂在测点的上下或左右的两个挂钩上,顺时针调整调节螺母,至转不动为止。
改变收敛仪机体长度可产生对钢尺的恒定张力,从而保证测量的准确性及可比性,机体长度的改变量,由数显电路测出。
当两点间的长度发生相对位移时,两次测量的差值为相对位移量。
每次测量前,要重复清零,保证测量的准确性。
为了提高测量精度,每条线连续观测两次,其平均值作为本次观测值。
管片变形监测示意图
5、过重点建筑物及外环排污河监测
(1)过排污河监测
根据调查得知:
外环线附近排污河最大深度2.7m,最小深度1.6m,河底到隧道顶部的覆土厚度8m,从上到下为0.5m~1.4m的粉土填土、4.2m厚的粉土、2.6m厚的粉质粘土。
盾构隧道线路与排污河位置关系如下图所示:
在排污河两岸分别布设一个沉降槽观测断面,观测频率为盾构切口前30米,盾尾后50米内,2次/天;
盾尾部通过3天后,1次/天。
根据数据的变化速率随时调整监测频率。
(2)过津汉公路立交桥监测
盾构区间在DK21+900附近下穿外环津汉公路立交桥,经过调查,津汉桥梁桩基为钻孔灌注桩,桩基总长为44.25m,底部距隧道结构25.5m。
下图介绍了津汉公路立交桥桩基与盾构隧道的关系:
津汉桥桥墩与盾构隧道位置关系图
津汉公路立交桥监测点埋设如下:
在每个承台的四个角设置4个沉降观测点。
(如下图)。
桥桩基的倾斜量值是判别桥体是否安全的基本控制量。
桩基倾斜观测如下图所示,其中,A为桩基基础角上的一点,B为桩基顶角一点,AB为桩基的高度H,
为桩基发生倾斜后B点位移后的位置。
具体观测步骤如下:
(1)距A点水平距离1.5—2.0m处设M、N两任意点,需使得MA与NA的方向交角接近90度。
(2)分别在M、N点处安置全站仪,照准
点后,竖向转动观测镜,将M
和N
两方向线投影于地面,其交点B即为
在地面上的投影点;
(3)用钢尺丈量AB的水平距离,设为d;
(4)桩基的倾斜度为i=arctan
倾斜观测示意图
(3)对其他重点建筑物的监测
对施工影响较大的建筑物是天佳设备安装公司的办公楼、厂房,柯兰德汽贸公司厂房做了详细的调查,下图即为隧道中心线与地面建筑物的平面位置关系图:
天佳公司办公楼、厂房与盾构隧道中心线位置关系图
柯兰德汽贸公司厂房与盾构隧道中心线位置关系图
对重点房屋沉降监测主要采取的措施为:
加大沉降点的布设密度,增大观测频率。
在建筑物四角或沿外墙每5-6米处或每隔1--2根柱基上布置沉降点。
布点方法如下:
灌注砂浆,插入螺纹钢,螺纹钢顶部磨成球状。
建筑物倾斜观测可采用差异沉降法推算。
此方法在12页已经介绍。
6、相应对策
监测项目
采取相应的对策
地面隆陷
按方案设计的频率进行监控量测,当变化速率较大或接近警戒值时,采取增加量测频率,并将结果第一时间反馈给主管工程师,采取调整掘进参数等措施控制地面隆陷。
地下管线沉降
按方案设计的频率进行监控量测,当变化速率较大或超过警戒值时,立即会同有关部门对管线采取跟踪注浆加固。
地面建筑物沉降
按方案设计的频率进行监控量测,当变化速率较大或接近警戒值时,立即报告现场主管工程师,以调整盾构参数控制变形;
并以监控量测的数据为依据综合分析,是否对建筑物进行加固处理。
管片裂缝
裂缝观测结合其他项目综合分析原因后,采取有针对性的措施进行加固。
7.监测频率
盾构切口前30m,盾尾后50m内,2次/天;
盾尾部通过3天后,1次/天;
以后1~2次/周
可根据数据的变化速率适时调整
地面建筑物沉降及倾斜
4
衬砌环沉降与管片变形
2次/周
九、监测报警值
(一)精度控制
1、依据建筑变形测量规程2.0.5条的规定,按变形测量二级精度要求,水平位移观测点坐标中误差≤3.0mm;
2、依据建筑变形测量规程2.0.5条的规定,按变形测量二级精度要求,沉降观测点测站高差中误差≤0.5mm;
3、依据建筑变形测量规程3.3.1条的规定,按变形测量二级精度要求,水准观测往返较差及附合或环线闭合差≤1.0
n为测站数(单位:
mm);
4、其它未列精度要求参照设计要求执行。
(二)区间隧道施工监测报警值
量测 项 目
报警值
备注
地面沉降
+10mm、-30mm
一般管线沉降
±
20mm
3
压力管线沉降
10mm
地面一般建筑物沉降
+10mm、-30mm
津汉公路立交桥
沉降:
+6mm、-6mm
倾斜:
桩基为钻孔灌注桩
天佳公司办公楼、厂房
沉降:
+5mm、-15mm
倾斜:
办公楼为砖混结构。
厂房为框架结构、箱型基础。
7
柯兰德汽贸公司厂房
+5mm、-15mm
框架结构、箱型基础
8
变形:
+30mm、-30mm
十、资料的整理和成果分析
对于每次的监测数据,及时进行计算、分析和上报工作,整理规范的报表和图件。
在上报的数据表格后不定期的附以监测意见,在出现异常或其它问题时做出简要说明,当监测出现预警的情况下提出意见,并且报请监理。
认真做好每周的上报周报,每月25日上报监测月报(一式四份)。
监测取得的数据经整理后当日以“日报表”的形式报我项目部、监理各一份;
当实测数据达到(或超过)“报警值”时,当日即刻向我项目部口头报警,以便及时采取相应措施确保施工和
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- 天津 地铁 二号 14 合同 盾构 区间 监测 方案