盾構(gòu)施工監(jiān)測作業(yè)指導書

1、盾構(gòu)施工監(jiān)測作業(yè)指導書1 目的和適用范圍對盾構(gòu)開挖區(qū)間的環(huán)境變形以及其它與施工有關(guān)的項目進行監(jiān)測，及時全面地反映其變化情況，分析變化規(guī)律，判斷施工方法手段的科學性、合理性，優(yōu)化設計、施工參數(shù)，保證施工安全順利地進行。本作業(yè)指導書適用于盾構(gòu)區(qū)間隧道工程施工監(jiān)測工作。2 依據(jù)2.1盾構(gòu)區(qū)間工程施工設計圖紙，盾構(gòu)區(qū)間詳細勘察報告，補充地質(zhì)勘察報告，施工調(diào)查等資料。2.2 工程測量規(guī)范（GB50026-2007）、建筑變形測量規(guī)范（JGJ8-2007）、城市軌道交通工程測量規(guī)范（GB50308-2008）、城市測量規(guī)范（CJJ8-99）、建筑地基基礎設計規(guī)范 （GB50007-2002）、巖土工程勘察

2、規(guī)范（GB50021-2001）、地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范（GB50307-1999）、地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（GB50299-1999）、盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范（GB 50446-2008）等國家現(xiàn)行有關(guān)施工及驗收規(guī)范、規(guī)則、質(zhì)量技術(shù)標準。2.3 我公司地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工經(jīng)驗、研究成果以及現(xiàn)有的施工管理和技術(shù)水平、儀器設備配套能力等。3 職責3.1 公司精測隊負責各項目盾構(gòu)施工監(jiān)測方案審查，對關(guān)鍵過程進行復測，負責對測量人員進行技能培訓，負責對全公司監(jiān)測儀器管理等工作。3.2 項目工程技術(shù)部負責監(jiān)測方案的制定、監(jiān)測實施的管理、監(jiān)督、檢查和指導等工作。3.3 項目部測量組負責

3、監(jiān)測實施，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和反饋、負責監(jiān)測儀器及元件的保管、使用、保護等工作。3.4 項目部安質(zhì)部負責對監(jiān)測工作質(zhì)量進行檢查指導，對監(jiān)測人員進行安全培訓，參與監(jiān)測數(shù)據(jù)及對應部位安全情況的分析判斷。3.5 項目部物設部負責除測量及監(jiān)測儀器之外的其他相關(guān)配套設備的供應和維修保養(yǎng)工作。4 技術(shù)要求4.1 盾構(gòu)施工中應結(jié)合工程所在地的施工環(huán)境、工程地質(zhì)條件，工程施工方法與進度確定監(jiān)控量測方案。4.2 監(jiān)控量測方案應覆蓋由于施工活動對隧道和環(huán)境造成安全隱患的各個方面，監(jiān)控量測手段必須可靠、科學，對突發(fā)安全事故應有應急監(jiān)測方案。4.3 針對不同的監(jiān)測對象及監(jiān)測部位，根據(jù)變形量、變形速率等，及時調(diào)整監(jiān)控

4、量測方案。4.4所設計的各種監(jiān)測項目要有機結(jié)合，相輔相成，測試數(shù)據(jù)能相互進行校驗。地上地下同一個斷面內(nèi)的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)以及盾構(gòu)掘進施工參數(shù)必須同步采集，以便進行科學分析。4.5 選擇成熟先進的監(jiān)控量測儀器和設備，同時應滿足量測精度要求，抗干擾性強，適應長期測試等條件。4.6 采用大地測量方法進行監(jiān)控量測時，應在變形區(qū)外埋設水準基點，水準基點一般不少于3個，應埋設在道面基層以下穩(wěn)定的原狀土層中，也可埋設在穩(wěn)定的建（構(gòu)）筑物的墻上。4.7 觀測點應埋設在能反應觀測對象變形敏感的部位，并對測點采取有效的保護措施。4.8 在施工過程中進行連續(xù)監(jiān)測，結(jié)合施工工況調(diào)整測試時間、測試頻率，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性

5、、完整性、系統(tǒng)性。4.9 在安全、可靠的前提下結(jié)合工程經(jīng)驗盡可能地采用直觀、簡單、有效的測試方法，合理利用監(jiān)測點之間的關(guān)系，減少測點布設數(shù)量，降低監(jiān)測成本。5 監(jiān)測項目及監(jiān)測流程5.1 監(jiān)測項目 見表5-1。盾構(gòu)施工監(jiān)測項目表 表5-1監(jiān)測項目監(jiān)測儀器及工具監(jiān)測目的隧道沿線地表沉降電子水準儀、條碼尺掌握隧道施工過程對周圍土體、地下管線和周圍建筑物的影響程度及影響范圍建（構(gòu)）筑物沉降地下管線沉降隧道拱頂沉降電子水準儀、塔尺掌握隧道施工過程周圍土體的變位規(guī)律隧道凈空收斂數(shù)顯式收斂計了解施工過程盾構(gòu)隧道本體位移情況土體水平位移測斜儀了解盾構(gòu)掘進時重要建（構(gòu)）筑物處土體變形端頭水位變化水位計了解始發(fā)或

6、接收時端頭水位變化情況5.2 施工監(jiān)測流程見圖5-1。圖5-1 盾構(gòu)施工監(jiān)測流程圖6 測點布置及監(jiān)測方法6.1 測點布置總體要求測點布置既要考慮監(jiān)測對象的變形特征，又要便于觀測，還要有利于測點保護。埋測點不能影響和妨礙結(jié)構(gòu)正常受力，不能削弱結(jié)構(gòu)剛度和強度。在實施多項內(nèi)容測試時，各類測點布置在時間和空間上應有機結(jié)合，力求使一個監(jiān)測部位能同時反映多個物理變化量，找出內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律。根據(jù)監(jiān)測方案預先布置測點，以便監(jiān)測元件及時進入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。若施工中測點遭到破壞，應盡快在原位置或臨近位置補設測點，保證觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。6.2 監(jiān)測方法綜述各監(jiān)測項目的設置中最終是為了了解施工方法和施工手段的科學

7、性和合理性，以便及時調(diào)整施工方法，保證施工安全。現(xiàn)所設立的各監(jiān)測項目結(jié)合本工程的實際情況，做到有針對性，不贅不缺，保證施工安全和順利。主要監(jiān)測項目實施過程包括：監(jiān)測點的布置、實測過程、數(shù)據(jù)取得和分析處理等過程。6.3 地表沉降監(jiān)測 監(jiān)測儀器精密水準儀、配套銦瓦尺等。 監(jiān)測實施方法 測點布設方法，如圖6-1所示，根據(jù)各城市軌道交通工程施工具體要求進行調(diào)整。圖6-1 盾構(gòu)隧道施工地表沉降監(jiān)測點布置圖 基點埋設：基點應埋設在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域，并且應埋設在視野開闊、通視條件較好的地方；基點數(shù)量根據(jù)需要埋設，基點要牢固可靠?；c埋設方法示意圖（如圖6-2所示）。圖6-2 水準基點埋設方法示意圖

8、(單位:cm) 沉降測點埋設：在硬化過的地面上監(jiān)測點用沖擊鉆在地表鉆孔，沖擊深度大于硬化深度，然后放入長600800mm，1622mm的圓頭鋼筋；或者用工程沖擊鉆打孔，埋設膨脹螺栓，最后四周用土、粗砂填實；土地里的監(jiān)測點直接打入10001500mm1622mm的圓頭鋼筋，周圍土體夯實，如圖6-3所示。圖6-3 地面監(jiān)測點埋設方法示意圖（單位：mm） 測量方法：觀測方法采用精密水準測量方法。基點和附近水準點聯(lián)測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀數(shù)高差不宜超過0.3mm，對不在水準路線上的觀測點，一個測站不宜超過3個，超過時應重讀后視點讀數(shù)，以作核對。首次觀測應對測點進行連續(xù)兩次觀測

9、，兩次高程之差應小于±1.0mm，取平均值作為初始值。 沉降值計算：在條件許可的情況下，盡可能的布設水準網(wǎng)，以便進行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進行平差，求得各點高程。施工前，由基點通過水準測量測出隆陷觀測點的初始高程H0，在施工過程中測出的高程為Hn。則高差HnH0即為沉降值。 監(jiān)測頻率：對于盾構(gòu)隧道，當開挖面與量測面距離2B時(B為隧道寬度)，1次/天；當開挖面與量測面距離5B時，1次/2天；當開挖面與量測面距離5B時，1次/周。 數(shù)據(jù)分析與處理地表沉降量測隨施工進度進行，根據(jù)開挖部位. 步驟及時監(jiān)測，并將各沉降測點沉降值繪制成沉降變化曲線圖、沉降變化速度、加速度曲線圖。

10、6.4 地表建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測 監(jiān)測儀器精密水準儀、配套銦瓦尺等。 監(jiān)測實施方法 測點埋設：在地表下沉的縱向和橫向影響范圍內(nèi)的建筑物應進行建筑物下沉及傾斜監(jiān)測，基點的埋設同地表沉降觀測。沉降測點埋設，用沖擊鉆在建筑物的基礎或墻上鉆孔，然后放入長200300mm，2030mm的半圓頭彎曲鋼筋，四周用水泥砂漿填實。測點的埋設高度應方便觀測，對測點應采取保護措施，避免在施工過程中受到破壞。每幢建筑物上一般布置4個觀測點，特別重要的建筑物布置6個測點。測點的布設如圖6-4所示。 測量方法：與地表沉降觀測相同。 沉降計算：與地表沉降觀測相同。 觀測頻率：與地表沉降觀測相同。圖6-4 建筑物沉降監(jiān)測點示

11、意圖 數(shù)據(jù)分析與處理繪制位移時間曲線散點圖，具體分析同地表沉降監(jiān)測。當位移時間曲線趨于平緩時，可選取合適的函數(shù)進行回歸分析。預測最大沉降量。根據(jù)所測建筑物傾斜與下沉值，判斷建筑物傾斜是否超過安全控制標準及采用的工程措施的可靠性。6.5 地下管線沉降監(jiān)測 監(jiān)測儀器精密水準儀、配套銦瓦尺等。 監(jiān)測實施方法 測點布置：地下管線測點重點布設在煤氣管線、給水管線、污水管線、大型雨水管及電力方溝上，測點布置時要考慮地下管線與隧道的相對位置關(guān)系。有檢查井的管線應打開井蓋直接將監(jiān)測點布設到管線上或管線承載體上；無檢查井但有開挖條件的管線應開挖暴露管線，將觀測點直接布到管線上；無檢查井也無開挖條件的管線可在對應

12、的地表埋設間接觀測點。管線沉降觀測點的設置可視現(xiàn)場情況，采用抱箍式或套筒式安裝。每根監(jiān)測的管線上最少要有35個測點。 測量方法：與地表沉降觀測相同。 沉降計算：與地表沉降觀測相同。 觀測頻率：與地表沉降觀測相同。 數(shù)據(jù)分析與處理根據(jù)施工進度，將各測點變形值繪成管線變形曲線圖。即：位移時間曲線散點圖，據(jù)此判定施工措施有效性；位移時間曲線趨于平緩時，可選取合適的函數(shù)進行回歸分析，預測管線最大沉降；沿管線沉降槽曲線，判斷施工影響范圍、最大沉降坡度、最小曲率半徑等。6.6 隧道收斂監(jiān)測 監(jiān)測儀器SD1-A數(shù)顯式收斂計 監(jiān)測實施方法 測點布設：沿隧道斷面10m一個斷面，每個斷面設兩對稱測線，分別布置在拱

13、角上0.5m處和隧道中部。在混凝土表面埋設收斂點，如圖6-5所示。圖6-5 盾構(gòu)隧道內(nèi)監(jiān)測斷面示意圖 實測及計算：量測時間應在每次開挖后12小時內(nèi)讀取，最遲不得大于24小時，且在下一環(huán)開挖前須完成初期變形值的讀取。及時測量記錄，在施工過程中每測量一次作好記錄并畫出位移時間圖。 觀測頻率：開挖面距離量測面距離B時，每天2次/天，開挖面距離量測面2B時，1次/天；開挖面距離量測面5B時，1次/2天；開挖面距離量測面5B時，1次/周。 數(shù)據(jù)分析與處理根據(jù)測得的收斂數(shù)據(jù)結(jié)果，繪制出收斂變形位移時間變化曲線，當位移時間（mm/d）變化曲線趨于平緩時，且累計位移量低于預計總位移量的80%時，認為隧道是穩(wěn)定

14、的。6.7 隧道拱頂下沉監(jiān)測 監(jiān)測儀器精密水準儀、5m塔尺。 監(jiān)測實施方法測點利用管片螺栓的突出部位，選擇固定環(huán)號的管片螺栓其中之一，每10環(huán)設置一個測量點，測點選擇擰緊的管片螺栓并做好標記，如圖6-5所示。盾構(gòu)機5號臺車以后的管片可以認為是相對穩(wěn)定的。利用倒立塔尺的方法，測量測點的標高，每次測得標高對比即可得到拱頂下沉情況。監(jiān)測頻率：開挖面距離量測面距離B時，每天2次/天，開挖面距離量測面2B時，1次/天；開挖面距離量測面5B時，1次/2天；開挖面距離量測面5B時，1次/周。 數(shù)據(jù)分析處理根據(jù)每次測的標高結(jié)果，繪制下沉量時間變化曲線，當曲線趨于平緩時，認為隧道拱頂是穩(wěn)定的。6.8 土體水平位

15、移監(jiān)測 監(jiān)測儀器測斜儀。 實施方法 監(jiān)測點布設圖6-6 盾構(gòu)隧道土體水平位移監(jiān)測布點圖在典型斷面上隧道兩側(cè)，各埋一根PVC測斜管，埋設時采用鉆孔埋設的方法。在點位處預鉆一孔徑略大于所選用測斜管外徑的孔，孔底低于隧道底1m。插入連接成整體的測斜管，并使測斜管的一對凹槽與線路方向平行。調(diào)整好后立即在測斜管與孔之間回填細砂，并在管口砌一窖井，以保護測斜管不受破壞。盾構(gòu)隧道土體水平位移監(jiān)測布點見圖6-6。 監(jiān)測方法在測斜管中取1m 為每量測段長度。量測時假定測斜管底端位移為零，由下而上逐段量測各段水平偏差,直至管頂標高為止。量測時將測斜儀沿平行線路方向的管內(nèi)導槽滑入管底,開始讀數(shù)。徐徐提升逐段讀數(shù)，直

16、至管頂標高。提出測斜儀，平轉(zhuǎn)180度重復以上步驟。兩次量測的數(shù)值平均值即為平行于隧道中線方向的土體位移變化值。同樣的方法沿垂直于隧道線路方向的管內(nèi)導槽量測即可量測出相應的位移變化值。 監(jiān)測頻率：30m范圍內(nèi)監(jiān)測頻率保持每天1次。 數(shù)據(jù)分析處理直接使用測斜數(shù)據(jù)處理軟件生成土體水平位移變化曲線，獲取各深度土體水平位移變化情況，指導盾構(gòu)掘進施工。6.9 端頭水位變化監(jiān)測 監(jiān)測儀器水位計 實施方法根據(jù)端頭降水情況布置水位監(jiān)測點位，在盾構(gòu)機始發(fā)或者到達前20天完成降水井施工，開始進行降水。埋設一根管壁上打好孔的PVC管，采用鉆孔機打孔，水位管深度深入隧道底標高下1m，將PVC管放入孔內(nèi)，周圍采用石子填充

17、。降水期間采用水位計監(jiān)測降水井及水位觀測孔內(nèi)的水位變化情況。監(jiān)測頻率：降水前2天，1次/小時,待水位穩(wěn)定后2次/天。 數(shù)據(jù)分析處理通過水位計測出孔口至水面的距離，測取孔口位置標高，反算出水面的標高即為水位觀測值。將每次的水位觀測值連成曲線即為該孔水位變化情況。通過對水位的變化，判斷端頭降水情況，指導盾構(gòu)機安全始發(fā)、到達。6.10 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理及采取的措施在盾構(gòu)掘進過程中，地面沉降變化與盾構(gòu)機的位置之間有一定的關(guān)系，可以劃分成五個階段（見圖6-7）： 圖6-7 地表沉降與盾構(gòu)機位置關(guān)系 先行沉降盾構(gòu)的開挖面到達之前早已產(chǎn)生的沉降，主要是由于地下水位降低產(chǎn)生的固結(jié)沉降。 開挖面前沉降開挖面通過

18、之前產(chǎn)生的沉降或隆起，是對開挖面的水土壓力的控制壓力不足而引起的彈塑性變形。 通過時沉降盾構(gòu)通過時所產(chǎn)生的地表變形。其原因有超挖、偏離中線施工、盾殼與周圍土體之間的摩擦等。 盾尾空隙沉降這是由于產(chǎn)生盾尾空隙時應力釋放引起的彈塑性變形。若壁后注漿壓力過大，附近的土壓力也會引起隆起。 后續(xù)沉降這是盾構(gòu)通過后長時間內(nèi)繼續(xù)產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象，其主要原因是盾構(gòu)掘進時土體松動、擾動而產(chǎn)生固結(jié)沉降的緣故。根據(jù)這五個階段的情況，在施工中可以提前采取控制措施。如在盾構(gòu)機通過前，提高土壓力，使地面產(chǎn)生輕微的隆起，減少盾構(gòu)機通過后的沉降量；在盾構(gòu)通過時，控制出土量，減少超挖，控制盾構(gòu)機姿態(tài)，減少對周圍土體的擾動，增大同

19、步注漿量，將盾構(gòu)掘進時的地表沉降量控制到最??；盾構(gòu)掘進通過后，及時對成型管片進行二次注漿，填充管片背后的空隙，防止后期沉降。7 監(jiān)測控制標準、警戒值各監(jiān)測項目報警值參考設計文件要求，建議取如下值，請業(yè)主、設計等參建方給予確認。7.1 地表沉降計隆起 盾構(gòu)掘進期間日變量報警值為±3mm。7.1.2 一般地表變形的報警值為-30mm+10mm，或按照盾構(gòu)掘進引起的地層損失應小于1，相應管片脫出盾尾15天以后,盾構(gòu)覆土的不同厚度處的地面沉降槽最大沉降量及盾構(gòu)前方的最大隆起量不得大于表7-1中的規(guī)定數(shù)值：盾構(gòu)隧道地表沉降、隆起控制指標 表7-1盾構(gòu)頂部覆土厚度（m）最大沉降（mm）最大隆起(mm)備注43010其它不同深度的、值用內(nèi)插法計算確定。8196.312144.716113.720937.2 建（構(gòu)）筑物及管線沉降監(jiān)測建（構(gòu)）筑物及管線沉降監(jiān)測控制指標 表7-2項目控制值(mm)單次預警值(mm)備注剛性管線±10mm±2mm柔性管線±10mm±5mm建（構(gòu)）筑物沉降±20mm±3mm建（構(gòu)）筑物傾斜3利用差異沉降計算7.3 拱頂沉降、基底隆起及隧道收斂及其他監(jiān)測拱頂沉降、基底隆起及隧道收斂及