盾构施工监测方案.docx

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盾构施工监测方案

杭州市地1号线

建华路站至彭埠站区间隧道及折返

盾构推进监测方案

编制：

审核：

二00八年十二月

一、工程概况

杭州市地铁交通1号线建华站～彭埠站区间隧道分左行线和右行线两条隧道，采用盾构法施工。

盾构从建华路站站出发，向彭埠站方向推进。

沿途经过兴隆村、备塘路、沪杭高速路和彭埠村，所穿越建筑多为民房，结构多为低层砖结构。

针对施工线路周边情况,为了确保施工阶段沿线建（构）筑物，指导建华站～彭埠站区间隧道工程施工顺利进行,对施工掘进及设计提供必要参数，必须对区间隧道盾构掘进施工进行监测。

考虑到施工线路内地表建筑物的安全质量，为确保盾构掘进对其产生沉降、裂缝、倾斜等不良影响，不但要对地面进行监测，同时还要对建筑物进行监测。

通过对工程环境变化因素的趋势分析,进行预测预报,掌握在施工中不同工况下对周边环境的影响程度,同时根据现场实际情况,科学、合理地调整施工步骤,实现信息化施工管理。

二、监测方案编制原则与依据

1、甲方提供的设计图纸、技术要求以及隧道区间管线报告等资料。

2、相关技术规范、规程。

（1）《工程测量规范》（GB50026－93）

（2）《国家一二等水准测量规范》（12897－91）

（3）《城市测量规范》（CJ8-99）

（4）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）

（5）《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）

（6）《测绘产品检查验收规定》CH1002-95

（7）其他相关规范及规程要求

三、监测范围及内容

（一）监测范围

彭埠站～建华站区间桩号里程为右线K24+372.913～K22+830.657，右线长约1542.256m，左线K24+372.913～K22+750.342，左线长约1622.571。

彭埠站～七堡车辆段出入段线盾构区间桩号里程为C1CK0+120.521～C1CK0+770，长约649.479m。

（二）监测内容

1、区间隧道左右行线地面沉降监测；

2、区间隧道两侧20米范围内建（构）筑物沉降监测；

四、监测点的布设

（一）区间隧道左、右行线地面沉降点布设

从建华路站起分别沿左行线和右行线轴线，每6米布设1点，每30米布设1个监测断面（进出洞100米范围内每5米一个监测点，每20米一个断面）。

此断面在轴线左右两侧各布设4点，间距分别为2.5米，3.5米，5米，第四点根据隧道埋深确定距离，每排断面共计9个点。

具体见下图。

建华站~彭埠站右线长约1622.571m，左线长约1542.256线，彭埠站～七堡车辆段出入段线长约649.479m。

根据现场情况计划共布设137条断面，共计1752个监测点。

监测点编号按离建华站距离（如：

ZX0，ZX2，ZX3……；YX0，YX2，YX3……）编排，断面线上轴线左侧编号为ZXL10－1，ZXL10-2……；ZXL10－1，ZXL10-2……；轴线右侧编号为YXR10-1，YXR10-2……；YXR20-1，YXR20-2……；车辆出入段编号为CL101,CL102,……；房屋编号为FS1，FS2，FS3，……。

F1至F16为四号港东侧房屋监测点，F17至F47为四号港西侧房屋，F48至F84为高速路西侧房屋监测点。

（具体房屋布置见监测图）。

沉降监测点埋方式设根据隧道推进区地质条件来确定，在软土层地表区，断面监测点宜采用砸设木桩，硬地表宜采用砸设道钉设点或布置深层孔监测点。

由于区间隧道的正上方部分建筑正处于拆迁阶段，因此实际布设的轴线监测点以及轴线断面监测点与计划布设的监测点有所偏差，最终以实地布设的监测点为准。

（二）区间隧道周围地下管线监测点布设

因为业主单位没有提供隧道区间范围内的地下管线图，根据现场排查在备塘路以及四号港附近存在管线管，现场条件允许的情况下采用间接或直接观测法布测监测点。

具体方法根据现场施工条件确定。

1、直接法布点

对距地面较浅的管线沉降测点可直接设点，方法是将各线覆土挖开，暴露出管线，然后将Φ12mm左右的螺纹钢筋一端用机械或其它合适的方法固定在管道上，另一端垂直向上引到地面高程（顶端磨成凸球面），在其外埋设一段比螺纹钢筋略短2-3cm、内径25mm的套管（套管上口与地面平齐，但一定要比螺纹钢的凸球头低数毫米），然后回填土至原地面高度。

直接点也可布设在管线露出地面的设施上，如出入口、窨井、阀门和抽气孔等。

2、间接法布点

沉降测点采用Φ16（Φ18）mm螺纹钢筋埋（打）入管线上方紧邻土层中（螺纹钢筋的端部应深入到管线上方10cm左右；顶部应磨成光滑的凸型球面并高出地表1～2cm）；再在其外埋设一段长度比螺纹钢筋短20-30cm、内径25mm的套管，套管上口与地面平齐，但一定要比螺纹钢的凸球头低数毫米），这样可保证测到近管线埋设深度

部分的土体沉降，并以此来表示管线的沉降。

（三）区间隧道两侧20米范围内建（构）筑物及沪杭高速监测点布设

建筑物沉降观测点重点布设在外墙角、门窗边角、立柱等突出部位，随上述地面沉降监测点同方法、同线路、同时观测。

在施工前需会同施工部门在隧道沿线重要建筑物巡视、观察，若发现先期明显裂缝，应采取贴石膏饼的方法观测裂缝的后期变化，必要时拍照存档。

考虑到盾构推进轴线上方的建筑物，在沉降监测断面布设时，综合水准测量对通视的要求，可直接将点布设在建筑物上且距离轴线最近的位置上。

由于高速的特殊性，来往车辆较多，车速较快，现先按照正常的监测点布设，可在高速路两边路基上加密布设监测点；由于高速路周边环境复杂，设计的方案可能达不到预期效果，具体方案实施情况根据现场条件而定。

（四）进出洞段监测点的布设

根据盾构出洞相关的需要，在盾构隧道进出洞段需布设深层地表监测点以及模拟监测点共110点，具体点位详见监测点位布设示意图。

1﹑地面深层监测点的布设

从盾构机出洞与进洞洞口21.5米范围内分别沿左行线和右行线轴线洞口布设54个深层点。

在地面深层沉降监测点布设时需穿透路面结构硬壳层，沉降标杆采用Φ18mm螺纹钢标杆，螺纹钢标杆应深入原状土60cm以上，沉降标杆外采用内径大于13cm的套管保护。

保护套管内的螺纹钢标杆间隙须用黄砂回填。

金属套管顶部设置管盖，管盖安装须稳固，与原地面齐平；为确保测量精度，螺纹钢标杆顶部应在管盖下方20cm为宜。

2、模拟监测点布控

从盾构机出洞与进洞洞口21.5米范围内左行线和右行线洞口布设56个模拟监测点。

沉降监测点采用Φ16（Φ18）mm螺旋纹钢筋打入管线上方紧邻土层中（螺纹钢筋的段部应深入到管线上方10cm左右；顶部应磨成光滑的凸型球面并高出地表1-2cm）；再在其外埋设一段长度比螺纹钢筋短20-30cm、内径25cm的套管，套管上口于地面平齐，但一定要比螺纹钢筋的凸球头低数毫米。

每点从盾构切口到达前30米开始监测，盾尾脱离该点后2天或沉降量小于±0.3mm，则停止监测。

（五）隧道内变形监测

隧道内监测主要包括拱顶的沉降、收敛和上浮监测。

在隧道间隔8环管片设一断面，区间监测共设有397个监测断面。

在隧道的上部、下部各设置拱顶沉降测点和隧道上浮测点。

在隧道的左右量测设置收敛监测点。

具体详见下图。

（六）地层有害气体的监测

地层有害气体的监测主要是根据测爆仪测试的甲烷浓度确定，浓度0～0.25%为正常施工作业范围；0.25～0.5开始警戒，并加强监测；0.5～1%中止作业,加强监察；1～1.5%疏散作业人员，切断电源，禁止人员入内，隧道内配置应急灯，并开启。

若施工人员重新进入施工现场，必须经检测人员检测，沼气浓度小于0.25%时，方可恢复施工。

五、监测作业方法及流程

（一）基准点的布设与检验

1、水准基准点布设

考虑施工工期及隧道施工影响范围，本次监测基准点将沿隧道走向布设3组基准点，每组由3～4个基准点组成，编号为Y1、Y2、Y3……Yn。

基准点布设与高程测量按照国标《工程测量规范》（GB50026－93）中的规定执行。

2、工作基准点布设与检验

工作基准点是直接用于对变形观测点进行观测的控制点，其埋设位置既要考虑到便于观测，又要考虑它的稳定性，因此，本工程工作基准点根据现场实际情况，约设10个工作基准点。

为检测工作基准点稳定性，根据施工进度情况，拟每二周检测一次，检测时按国家二等水准规范观测的技术要求进行往返观测。

工作基点稳定后,四周检测一次。

（二）地表垂直沉降监测

起算采用施工高程。

观测时采用水准闭合测量（对非闭合线路上的测点，从闭合线路引测必须控制在2站以内），测量监测点的高程，计算本次变量和累计变量。

在该项目中，沉降监测采用二等水准测量方法，进行闭合路线或往返观测。

作业要求如下：

1、水准每站观测高程中误差M0为0.3mm，水准附合路线，其附合差Fw为±0.5

mm（N为测站数）；

2、初始值测量必须观测两次取平均值；

3、每天工作开始前检查标尺水泡、仪器气泡，发现异常应停止工作检查仪器，改正合格后方可施工；

4、每次观测前应检查水准仪i角,保证其不大于5″,否则应先校正到限差范围内，定期对仪器i角进行检查；

5、测站的设置视线长度不得大于40米，前后转站点视距差不得大于1米,路线转站点视距差累计值不大于3米；每次观测过程中尽量做到固定人员、固定仪器、固定测站、固定路线，以尽量减小人工和系统误差。

沉降监测内业计算方法:

考虑到沉降监测对数据及时性的要求，在方案设计时，要求单个监测点的精度小于0.3毫米，所以一般在闭合差小于0.3毫米的，不再另行平差，直接使用各点高程。

对于闭合差较大的则需要进行配赋。

一个测站的计算和检核：

h中=（h基+h辅-3.0155）/2，后减前h=h后-h前。

（三）监测作业流程图

六、监测相关技术要求

（一）监测精度要求

1、控制测量精度要求

水准控制网按国家一等水准要求进行，各项技术指标如下：

等级

读数基附差

测站附合差

路线闭合差

备注

一等水准

0.3mm

0.5mm

±2

mm

L为公里数

在测量过程中固定观测人员和仪器，测量成果必须严密平差。

2、高程按二等水准测量，进行闭合路线或往返观测：

（1）水准每站观测高程中误差M0为0.3mm；

（2）水准附合路线，其附合差Fw为±0.5

mm（N为测站数）；

（二）监测频率

1、盾构出洞段监测

盾构机出洞时对周围岩层的受力结构及地表构筑物的影响是非常明显的，因此对盾构机出洞至100米这段距离的监测十分重要，监测数据的准确及时反馈，对以后的地面沉降控制提供了一个很好的参数和经验。

监测频率为：

掘进前一个月测定初始值，在盾构机刀盘前20m和盾尾后30m范围，每天进行两次观测。

当盾构机管片拼装完毕并顺利通过后，如数值稳定，监测频率可适当减少。

2、盾构正常掘进监测

当盾构机正常掘进后，监测频率为：

在盾构机刀盘前20m和盾尾后30m范围，如果数值不稳定继续每天两次观测。

当盾构机管片拼装完毕并顺利通过后，如数值稳定，监测频率可适当减少。

3、盾构进站段监测

为了确保盾构机能够安全进站，对盾构机进站前100m范围内的地表监测是十分必要的。

监测频率为：

在盾构机刀盘前20m和盾尾后30m范围，每天进行两次观测。

当盾构机管片拼装完毕并顺利通过后，如数值稳定，监测频率可适当减少。

所有监测点在不稳定期间，每一周进行一次复测，待稳定后，每一月进行一次复测。

4、隧道内拱顶沉降、上浮和周边收敛监测

根据施工图纸要求，区间隧道的拱顶沉降、上浮和周边收敛在开挖面距离监测断面前后L﹤3D（D取6.3m）时，监测频率按每天1次；当开挖面距离监测断面前后3D﹤L﹤8D时，监测频率按每两天1次；当开挖面距离监测断面前后L﹥8D时，监测频率按每周1次。

（三）监测控制值

1、警戒值确定的原则

（1）满足设计计算的要求，不可超出设计值。

（2）满足测试对象的安全要求，达到保护目的。

（3）对于相同的保护对象应针对不同的环境和不同的因素而确定。

（4）满足各保护对象的主管部门提出的要求。

（5）满足现行的相关规范、规程的要求。

（6）在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。

2、警戒值的确定

根据城市轨道交通工程建设标准《地铁隧道工程盾构施工技术规程》6.5.4中规定数值如下：

盾构顶部覆土深度（m）

Δ（mm）

δ（mm）

备注

4

30

10

说明:

Δ:

最大沉降量

δ:

最大隆起量

8

19

6.3

12

14

4.7

16

11

3.7

20

9

3

沉降监测：

累计变形范围图+10mm~-30mm.（房屋+5mm~-20mm）速率≤3mm/次。

七、仪器设备选用

编号

仪器名称

型号

产地

数量

精度

1

全站仪

GTS-721

日本

1

2″

2

水准仪

DSZ2+FS1

国产

1台

最小读数0.01mm

3

奔四电脑

国产

1台

4

打印机

国产

1台

八、监测施工人员组织计划（管理网络图）

九、质量保证措施

测量工作为信息化施工提供准确的数据。

为保证真实、及时、准确地做好测量数据预报工作。

同时要求测量人员：

（一）要了解工地周围环境情况；

（二）要了解施工概况；

（三）要了解测量内容的预计变化值及变化规律；

（四）要结合现场工况来分析测量数据。

同时从以下方面抓好测量的质量管理工作。

一、精心组织

本项目作业队伍分测量、内业两个班组；各作业小组分工明确、责任到人，并选用测绘仪器，提高监测质量。

二、保证落实

（1）　施工前排查周围的情况，按照规范检查各类监测点的埋设质量，保证测点的可靠性；

（2）　监测数据的采集必须严格按照各种测量规范及仪器操作规程进行；

（3）　监测基准网要定期检查复核，以确保基准网的稳定性。

对于不稳定的基点应分析原因，及时剔除，以保证监测数据的准确性；

（4）　加强监测点的保护，施工单位和施工人员都对监测点的保护职责。

三、配合工况，跟踪监测

密切配合施工工况，及时调整监测频率和监测范围，以及时跟踪施工，实行全过程监测。

确保监测数据的及时、全面和有效性。

四、科学整理、认真分析

对采集到的各类测量数据及时进行计算机处理，对变化较大的、或异常变形的数据要进行复核，保证准确，确保及时、有效地指导施工。

五、严密控制，及时报警

速率变化是环境变化的重要信息，是监测单位提供报警的重要依据。

严密控制速率，首先要掌握速率变化的规律和不同施工阶段、施工区域的速率变化安全值。

因此在施工期间监测单位应及时将周边环境变化速率反馈给施工单位，调整施工参数，控制施工节奏。

如果发觉速率有超常规现象或数据变化超常规时，应首先进行自查，确认数据无误时，该提出报警，报告业主和总包方。

以确保安全施工。

十、安全生产及文明施工管理

一、作业管理

1、严格依照甲方及监理方批准的测量方案，按时、按质、按量完成每次作业工作。

2、严格执行本项测量要求的相关规范。

保证测量成果误差在规范限差之内。

3、及时了解当前施工进展及相关情况，合理调整当次测量工作范围及测量频率。

4、野外作业尽可能做到固定仪器，固定人员，固定观测路线，以提高作业精度。

5、定期检查仪器设备参数，加强保养，保证仪器设备处于良好工作状态。

6、定期对测量控制网点进行复核，及时调整控制点成果，保证测量数据的准确性。

7、定期对测量成果及相关工作进行阶段性总结，以提高测量工作效率，配合管理各方更好地指导施工和积累经验。

二、加强与业主、施工单位、监理配合、沟通

1、积极参加监理、业主如开的工程例会等工作会议，认真学习会议精神，严格贯彻会议决定的相关工作要求。

2、配合业主方、总包方、监理加强测量工作质量管理，协助有关部门，结合施工及地质等情况进行测量成果指导性分析。

3、及时将测量成果上传到本工程的管理信息系统。

三、安全文明施工管理

1、严格遵守本工程施工管理制定的各项安全管理制。

2、积极参加管理各方组织的安全文明施工教育。

3、作业人员在施工现场，必须按要求穿衣戴帽（穿好工作服、戴好安全帽、配戴好胸卡）。

4、项目部人员在保障自身和他人的人身安全的情况下，做到“不被他人伤害、不伤害他人”。

5、遵守工地各项生活管理制度，爱护公共设施、讲究公共卫生、