盾构综合项目施工监测专项方案.doc

广州市轨道交通三号线北延段工程施工8标段
【龙归站～人和站盾构区间（二）】土建工程
盾构隧道施工监测方案
§1 编制根据
1、广州市轨道交通三号线北延段工程施工8标段工程合同文献（GDJCDG-0521）
2、《盾构法隧道工程施工及验收规程》（DGJ08－233—1999）
3、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308－1999）
4、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）
5、《建筑变形测量规范》 （JGJ/T8－97）
6、《土木工程监测技术》 夏才初等编著，中华人民共和国建筑工业出版社，.7
§2 工程概况
三号线延长线出龙归站沿106国道继续向北行进，穿过沙坑涌、北二环高速公路、泥坑涌、流溪河后到人和站。本区间为龙归～人和区间第二段盾构施工段，由南端风井始发往北掘进至北端中间风井吊出，掘进长度为1750.4米（右线）。
本标里程范畴YCK19+830～YCK21+660，即南端风井终点～北端风井起点段盾构和南端风井；含4#、5#、6#联系通道。
南端风井起点里程YCK19+830，终点里程YCK19+909.6，构造净长度为78m；4#联系通道里程YCK19+900，与风井合建。
盾构区间起点里程YCK19+909.6，终点里程YCK21+660，右线盾构长1750.4米，左线盾构长1749.2米，区间盾构总长3499.6米；5#联系通道里程YCK20+500，6#联系通道里程YCK21+100。
见图2-1。

YCK21+660.000
YCK20+500.000
YCK19+909.600
南端风井(始发井)
北端风井(吊出井)
盾构区间：1750.4m（右线）
盾构掘进方向
5#联系通道
YCK21+100.000
6#联系通道
YCK19+830.000
YCK19+900.000
4#联系通道

图2-1 本标段工程缩图
本标段重要工程量详见下表2-1。
表 2-1 重要工程量
项 目
里 程
数 量
备 注
主体工程
盾构隧道间
YCK19+909.6~YCK21+660.000
1750.4m

左线
1749.2m

南端风井及风机房
YCK19+830~YCK19+909.6
79.6
明挖施工
附属工程
联系通道
4#：YCK19+900（与南端风井合建）
5#：YCK20+500
6#：YCK21+100
3个

洞 门
南端风井～北端风井盾构区间
4个

盾构端头加固
南端风井～北端风井盾构区间
4个

本区间线路线型平面设计有3组曲线，半径分别为800m、1200m。详细状况见下表2-2。

表2-2 本标段线路平面设计状况一览表
区间
线型
左线
右线
线间距(m)
长度(m)
半径(m)
长度(m)
半径(m)
龙归站～人和站盾构区间（一）
直线
1031.654
—
1030.324
—
13
曲线
717.546
800、1200
720.076
800、1200
本区间线路纵最大下坡为7.7‰，最大上坡为3.5‰，覆土厚度最大为16m。
本标段地形重要为农田、鱼塘、果园、农房和厂房，沿106国道旁走。此段地形比较平坦，只有流溪河区域变化比较大，地面标高为5.50m～16.5m。沿线多为B.C类建筑物、高压走廊、河涌及都市道路。本标段线路所处地貌单元为冲洪积平原，其地貌特性以平原为主，尚有有西南向河道流溪河。
§3 监测意义和目
在盾构法隧道施工中，从技术原理角度来说难免会引起地层移动而导致不同限度沉降和位移，虽然采用先进土压平衡和泥水平衡式盾构，并辅以盾尾注浆技术，也难以完全防止地面沉降和位移。并且由于盾构隧道穿越地层地质条件千变万化，岩土介质物理力学性质也异常复杂，而工程地质勘察总是局部和有限，因而对地质条件和岩土介质物理力学性质结识总存在诸多不拟定性和不完善性。因而通过加强施工阶段监测，掌握由盾构施工引起周边地层移动规律，及时采用必要技术办法改进施工工艺，对于控制周边地层位移量，保证邻近建筑物安全是非常核心必要。
施工监测目：
(1). 结识各种因素对地表和土体变形等影响，以便有针对性地改进施工工艺和修改施工参数，减少地表和土体变形；
(2). 预测下一步地表和土体变形，依照变形发展趋势和周边建筑物状况，决定与否需要采用相应保护办法，并为保证经济合理保护办法提供根据；
(3). 检查施工引起地面沉降和隧道沉降与否控制在容许范畴内；
(4). 控制地面沉降和水平位移及其对周边建筑物影响，以减少工程保护费用；
(5). 建立预警机制，保证工程安全，避免构造和环境安全事故导致工程总造价增长；
(6). 为研究岩土性质、地下水条件、施工办法与地表沉降和土体变形关系积累数据，为改进设计提供根据；
(7). 为研究地表沉降和土体变形分析计算办法等积累资料；
(8). 发生工程环境责任事故时，为仲裁提供具备法律意义数据。
§4 施工监测项目和办法
盾构隧道监测对象重要为土体介质、隧道构造和周边环境，监测部位涉及地表、土体内、盾构隧道构造、以及周边道路、建筑物等，监测类型重要是地表和土体深层沉降和水平位移、地层水土压力和水位变化、建筑物及其基本等沉降和水平位移、盾构隧道构造内力、外力和变形等。
4.1 监测项目拟定
盾构法隧道施工监测项目选取重要考虑如下因素：
1. 工程地质和水文地质状况；
2. 隧道埋深、直径、构造型式和盾构施工工艺；
3. 双线隧道间距或施工隧道与旁边大型及重要公用管道间距；
4. 隧道施工影响范畴内既有房屋建筑及各种构筑物构造特点、形状尺寸及其与隧道轴线相对位置；
5. 设计提供变形及其其她控制值及其安全储备系数。
各种盾构隧道基本监测项目拟定原则参见表4-1。
表4-1 盾构隧道基本监测项目拟定
监 测 项 目
地表沉降
隧道沉降
地下水位
建筑物变形
深层沉降
地表水平位移
深层位移、衬砌变形和沉降、隧道构造内部收敛等
地下水位状况
土壤状况
地下水位以上
均匀粘性土
Ÿ
Ÿ
r
r

砂 土
Ÿ
Ÿ
r
r
r
r
r
含漂石等
Ÿ
Ÿ
r
r
r
r

地下水位如下，且无控制地下水位办法
均匀粘性土
Ÿ
Ÿ
r
r

软粘土或粉土
Ÿ
Ÿ
Ÿ

r
r

含漂石等
Ÿ
Ÿ
Ÿ
r
r
r

续表4-1 盾构隧道基本监测项目拟定
监 测 项 目
地表沉降
隧道沉降
地下水位
建筑物变形
深层沉降
地表水平位移
深层位移、衬砌变形和沉降、隧道构造内部收敛等
地下水位状况
土壤状况
地下水位如下，且用压缩空气
均匀粘性土
Ÿ
Ÿ
Ÿ



r
砂 土
Ÿ
Ÿ
Ÿ



r
含漂石等
Ÿ
Ÿ
Ÿ



r
地下水位如下，用井点降水或其她办法控制地下水位
均匀粘性土
Ÿ
Ÿ
Ÿ
r

软粘土或粉土
Ÿ
Ÿ
Ÿ



r
砂 土
Ÿ
Ÿ
Ÿ

r
r
r
含漂石等
Ÿ
Ÿ
Ÿ
r
r
r

注：Ÿ必要监测项目；建筑物在盾构施工影响范畴以内，基本已作加固，需监测；
r建筑物在盾构施工影响范畴以内，但基本未作加固，需监测。
上表中建筑物变形系指地面和地下一切建筑物和构筑物沉降、水平位移和裂缝。
依照本工程详细状况、人员安排及经费投入等因素综合考虑，本工程盾构隧道施工监测内容重要为地面沉降监测、隧道沉降监测和建筑物沉降（裂缝）监测。在盾构推动起始段100米范畴内进行以土体变形和隧道构造为主监测，土体变形监测涉及土体深层垂直和水平位移、地下水位监测，隧道构造监测重要为隧道收敛位移。
4.2 监测点布设和监测办法
4.2.1 地面沉降监测点布设和监测办法
地面沉降监测点需布置纵向（沿轴线）剖面监测点和横向剖面监测点，纵向（沿轴线）剖面监测点布设普通需保证盾构顶部始终有监测点在监测，因此监测沿轴线方向监测点间距普通不大于盾构长度，普通为3～10米一种测点，而本标段盾构机长约9米，故取每隔5米一种测点。监测横剖面每隔30米布设一种，在横剖面上从盾构轴线由中心向两侧由近到远，按测点间距2～5m递增布测点，布设范畴为盾构外径2～3倍，即15～20m范畴内，如图4-1所示。若地面是砼路面，纵断面每20m布设一种钻孔点(沉降测点埋设采用冲击钻在地表钻孔，然后放入长200～300mm，直径20～30mm圆头钢筋，钢筋需穿过水泥路板，孔空隙用砂填充)。

图4-1 地面沉降监测点布设示意图
地面沉降测点如周边无建筑物或场地比较空旷，则横剖面间隔可加大至50m。
为布设轴线点，沿隧道轴线附近布设一条闭合平面控制导线，将轴线点放样到地面上。由于移送水准点比较分散，因此在沿途较稳定地区埋设2～3个水准控制点。
测量仪器采用DSZ2水准仪＋铟钢尺。观测办法采用一级沉降水准测量方
法。基点和附近水准点联测获得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不适当超过0.3mm，对不在水准路线上观测点，一种测站不适当超过3个，如超过时，应重读后视点读数，以作核对。初次观测应对测点进行持续两次观测，两次高程之差应不大于±1.0mm，取平均值作为初始值。
在条件允许状况下，尽量布设导线网，以便进行平差解决，提高观测精度，水准线路闭合差应不大于±0.3（mm）（N为测站数），然后按照测站进行平差，求得各点高程。 施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点初始高程H0，在施工过程中测出高程为Hn。则高差△H＝Hn－H0即为隆陷值。
4.2.2 隧道沉降监测点布设和监测办法
隧道沉降由衬砌环沉降反映出来，衬砌环沉降监测是通过在各衬砌环上设立沉降点，自衬砌脱出盾尾后测其沉降，隧道沉降状况反映盾尾注浆效果和隧道地基解决效果。隧道沉降相称于增长地基损失，也必然加大地面沉降。
衬砌环（管片）沉降采用水准测量办法在管片脱出盾构机后测量，每次测量需回测后三环管片，每环管片均需测量。监测点布设在管片底部，布置见图4-2。每天换班时均需进行管片测量工作。
测量仪器采用SDZ2精密水准仪＋铟钢尺。

图4-2 隧道沉降监测点布设
4.2.3 周边建筑物沉降及裂缝观测
在施工前，应依照建（构）筑物与隧道相对位置，地面建（构）筑物构造形式及基本类型、围岩条件、施工办法等，对沿线地面建（构）筑物在施工过程中也许产生变形状况做较为精准预测。在详细施工过程中，做届时时监测，防止建（构）筑物浮现沉降、倾斜等。盾构施工时依照建（构）筑物状况及其重要限度，在建（构）筑物上面至少每个角设立一种观测点，以观测其位移和倾斜等，观测点采用膨胀螺丝打入墙体内，如图4-3。
沉降观测采用一级沉降水准测量，每次观测要与两个相对稳定水准点进行闭合，构成水准网进行平差计算。
对周边建（构）筑物裂缝状况，在盾构推动前作详细调查摸底，掘进施工过程中定期巡视检查。对已经存在裂缝，施工前必要会同关于各方现场检查，并作文字、拍照、录像记录。
沉降测点

图4-3 房屋测点布置示意图
由于移送水准点比较分散，因此在沿途较稳定地区埋设8～10个水准控制点。编号为S1、S2、S3……Sn。基准点布设与高程测量按照国标《工程测量规范》（GB50026-93）中规定执行。
建(构)筑物裂缝观测采用下图4-4所示办法进行观测：
图4-4 建(构)筑物裂缝观测示意图
4.2.4 地下管线安全观测
在地表下沉纵向和横向影响范畴内进行地下管线安全监测，基点埋设同地表建筑物不均匀沉降监测。
沉降测点埋设同地表沉降监测点，并在隧道正上方电缆管沟内每5m布设一种沉降观测点，布设范畴为电缆管沟与盾构隧道交点左右各30m。
观测办法、监测仪器与地表隆陷观测同。施工前，由基点通过水准测量测出管线沉降观测点初始高程H0，在施工过程中测出高程为Hn。则高差△Ｈ＝Hn－H0即为地表沉降值。依照地表沉降值，进行管线安全检算。
4.2.5 土体变形监测点布设和监测办法
在盾构推动起始段100米范畴内，布设土体垂直和水平位移监测点是为了拟定盾构正面推力、压浆时间、压浆压力和数量、推动速度、送排泥速度等施工参数。土体深层垂直位移测孔普通布置在隧道中心线上，监测成果比地表沉降更为敏感，因而能更有效地诊查施工状态和工艺参数，特别是盾构正前方一点沉降。土体深层水平位移测孔布设在盾构前方两侧，用测斜仪量测，监测成果可以分析盾构推动中对土体扰动引起水平位移以及研究减少扰动对策。
地下水位孔布设在隧道两侧影响范畴内，水文地质条件在施工过程中也许有变化区域，如在砂层或淤泥质砂土中掘进区域。采用水位计进行量测，如图4-5所示。

图4-5盾构隧道始发段监测断面
4.2.6 盾构隧道收敛测点布设和监测办法
在盾构推动起始段100米范畴内，选取两个断面埋设收敛计挂点，用来量测隧道构造内部收敛位移。详见隧道构造内部收敛监测点布置图4-11。采用收敛计进行量测。

图4-6盾构构造内部收敛位移测点布置
§5 监测频率和控制原则
依照设计文献和关于规范规程规定，普通状况下，按表5-1控制原则进行监测。当监测成果超过警戒水平时应加密观测，当有危险事故征兆时要持续观测，并及时告知关于单位及时采用应急办法。
表5-1 监测管理表
管理级别
管理位移
施工状态
Ⅲ
U0<Un/3
可正常施工
Ⅱ
Un/3≤U0≤Un2/3
应注意，并加强监测
Ⅰ
U0> Un2/3
应采用加强支护等办法
表中：U0——实测位移值；Un——容许位移值。
Un取值，也就是监测控制原则。
按照关于规范规定，地表沉降报警值为+10/-30mm。其她项目报警值按设计值70％。
对于盾构隧道来说，各监测项目在前方距盾构切口20m，后方离盾尾30m监测范畴内，普通监测频率为1～2次/天；其中在盾构切口到达前一倍盾构直径时和盾尾通过后3天以内应加密监测，监测频率加密到2次/天，以保证盾构推动安全；盾尾通过3天后（约20～50米内），监测频率为1次/2天，监测范畴以外每周一次。盾尾通过超过50米后，监测频率为1次/周。
§6 监测工作组织与监测程序
项目部成立专门监测小组，由项目总工程师负责，涉及由监测（岩土）、测量工程师各3人、数据记录员2人，共8人，监测组织机构见图6-1。
项目总工程师
监测工程师
测量主管
测量工程师
数据记录员
数据录入员
图6-1 监测组织机构
监测小组与驻地监理、设计、业主及有关各方建立良性互动关系，积极进行资料交流和信息反馈，优化设计，调节方案，保证工程顺利进行。在盾构始发前期间重要是布置测点、埋设仪器，并且在盾构推动前测取初始值。
§7 监测数据解决
监测数据解决程序基本为：测点布设、初始值测定→施工时数据采集→数据解决、分析→预测发展趋势、提出解决办法。并需要在不同阶段作出对围岩、开挖面和周边建筑物安全评估，对盾构推动参数调节提出建议，最后提交整体监测报告。监测报表每天下午上报一次，加密阶段提高上报次数。
1、测点布设、初始值拟定
拟定测点布设位置，绘制平面布置图和剖面图。
测定初始值，作为测量基准，有仪器由于受温度影响较大，标定值在施工现场与厂家有所不同，会浮现零漂，需要在使用前测定。准备关于数据登记表。
2、施工时数据采集
定期对要进行监测项目进行测量，收集原始数据，这是工作量最大一某些，原始数据直接影响到对基坑安全稳定评估，规定精确有效。记录要清晰，测量完后要及时进行整顿。
3、数据解决、分析
（1）地表沉降数据分析解决
Ø 时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，依照沉降规律判断围岩稳定状态和施工办法有效性。
Ø 当位移——时间曲线趋于平缓时，可选用适当函数进行回归分析。预测最大沉降量。
Ø 作横断面和纵断面沉降槽曲线，判断施工影响范畴、最大沉降坡度、最小曲率半径、土体体积损失等。
（2）周边建筑物沉降与倾斜数据分析解决
Ø 绘制时间——位移曲线散点图
Ø 当位移——时间曲线趋于平缓时，可选用适当函数进行回归分析。预测最大沉降量。依照所测建筑物倾斜与下沉值，判断建筑物倾斜与否超过安全控制原则。及采用工程办法可靠性。
（3）地下管线安全观测数据分析解决
Ø 绘制时间——位移曲线散点图，据以鉴定施工办法有效性。
Ø 位移——时间曲线趋于平缓时，可选用适当函数进行回归分析，预测管线最大沉降量。
Ø 沿管线面沉降槽曲线，判断施工影响范畴、最大沉降坡度、最小曲率半径等。
Ø 依照数据分析成果，检算管线安全性。
（4）运用已经得到量测信息进行反分析计算，提供围岩和周边建筑物状态，预测将来动态。
4、提出解决办法
依照分析成果，对盾构掘进参数提出建议，控制施工进度。
§8 施工监测质量保证办法
1、 为保证监测数据真实性和可靠性，必要遵守下列各项质量保证办法：
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状况和问题，并提供关于切实可靠数据记录；监测数据当天应上报关于各方，最迟不得超过第二天上午。
② 妥善保护好基准点和工作点；
③ 量测设备、元器件等在使用前必要经检测合格后方可使用；
④ 量测仪器管理采用专人使用、专人保养、定期检查制度；
⑤ 各项监测应严格遵守相应规范和细则；
⑥ 量测数据现场检查，室内复核计算后方可上报；
⑦ 依照分析成果，及时调节监测方案实行频度；
⑧ 量测数据存储，计算管理由专人采用计算机系统进行；
⑨ 定期开展相应QC小组活动，交流信息和经验。
2、 各监测项目在盾构推动前应测得稳定初始值，且不少于两次。
3、 量测数据必要完整、可靠，对施工工况应有详细描述，使之真正能起到施工监控作用。
4、 组织协调好施工和观测设备、观测点埋设互相干扰，将观测设备、观测点埋设筹划列入工程施工进度控制筹划中。
§9 监测反馈程序
施工监测过程中，在可行、可靠原则下收集、整顿各种资料，各监测项目监测值不能超过管理基准值，其值详细由设计拟定。
除此之外，必要会同关于构造工程人员按照监测信息反馈程序（如下图9-1所示），对各项监测资料进行科学计算，分析和对比：
① 预测隧道、围岩及构造稳定性和安全性，提出工序施工调节意见及应采用安全办法，保证整个工程安全、可靠推动。
② 优化设计，使构造设计达到优质、安全、经济合理、施工快捷目。

图9-1监测信息反馈程序图

目 录
§1 编制根据 1
§2 工程概况 1
§3 监测意义和目 3
§4 施工监测项目和办法 4
4.1 监测项目拟定 4
4.2 监测点布设和监测办法 5
4.2.1 地面沉降监测点布设和监测办法 5
4.2.2 隧道沉降监测点布设和监测办法 7
4.2.3 周边建筑物沉降及裂缝观测 7
4.2.4 地下管线安全观测 9
4.2.5 土体变形监测点布设和监测办法 9
4.2.6 盾构隧道收敛测点布设和监测办法 10
§5 监测频率和控制原则 10
§6 监测工作组织与监测程序 11
§7 监测数据解决 11
§8 施工监测质量保证办法 13
§9 监测反馈程序 13

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盾构隧道施工监测方案

广东省基本工程公司
广州市轨道交通三号线北延段工程施工8标段
【龙归站～人和站盾构区间（二）】土建工程
项目经理部
8月12日