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1、昆明市轨道交通首期工程土建十三标 监测方案昆明市轨道交通首期工程土建十三标监测方案一、 工程概况本标段为昆明市轨道交通首期工程十三标段，包括2座车站和3个盾构区间，分别是金星站、白云路站、北辰小区站金星站区间、金星站白云路站区间、白云路站昆明北站区间。其中，金星站长173.1米，白云路站长262.8米，金星站与白云路车站的主体结构采用明挖法施工，围护结构采用地下连续墙+内支撑的支护体系。主体结构外侧设全包防水层，与连续墙一起组成复合墙体系。本标段工程范围示意图如下。二、施工监测目的、制定原则和编制依据21施工监测目的1）认识各种因素对地表和土体变形等的影响,为有针对性地改进施工工艺和修改施工参
2、数提供数据依据；2）预测下一步的地表和土体变形,根据变形发展趋势和周围建筑物沉降变形情况,决定是否需要采取保护措施,并为确定经济合理的保护措施提供依据；3）了解开挖施工中地表隆陷情况及其规律性,了解施工过程中不同深度地层的沉降和水平位移情况,了解施工过程中地下水位的变化情况；4）检查施工引起的地面沉降和隧道沉降是否控制在允许范围内;控制地面沉降和水平位移及其对周围建筑物的影响,以减少工程保护费用；5）建立预警机制,保证工程安全,避免结构和环境安全事故造成工程总造价增加；6）了解围岩与结构物的相互作用力以及管片的变形情况；7）指导现场施工,保障建筑物、构筑物及地下管线的安全；8）施工过程中，根据
3、监测数据分析，反馈信息、指导施工，准确制定盾构掘进模式及推力。严格控制地表沉降或隆起。22施工监测方案的制定原则监测方案以安全监测为目的，根据工程特点确定监测对象和主要监测指标。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，较全面地反映实际工作状态。采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。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。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影响。按照国家现行的有关规定、规范编制监测方案。三施工监测方案的编制依据城市轨道轨交通工程测量规范GB50308-2008；地下铁道工程
4、施工及验收规范GB50299-1999；建筑变形测量规程JGJ8-2007；工程测量规范GB 50026-2007；城市测量规范CJJ8-99；城市地下水动态观测规程CJJT76-98； 本工程的施工设计图纸及合同中相应的规定、标准。四、施工监测实施方案及内容4.1施工监测总方案根据区间隧道穿越建（构）筑物及地面情况，结合盾构施工特点考虑施工过程会对地层产生扰动，有可能引起地表、及沿线管线变形或沉陷，故根据区间隧道穿越地面情况，结合盾构施工特性确定以下监测方案：1）以盾构法施工区间隧道穿越北京路为特殊重点监测区段。2）在盾构施工的始发端、吊出端100m范围内为特殊重点监测区段,共设9个监测主断
5、面：分别在始发井前端3个（由于始发井前端100m范围内有厂房建筑，并且禁止测量，故测量受限）、吊出井6个。次断面沿线路掘进方向每30m设一个监测次断面，在始发实验段进行加密。监测次断面并根据实地情况进行布设，每个次监测断面应不少于9个监测点。3）距线路中线20m以内的建筑做建筑物的变形监测,包括建筑物沉降、水平位移、倾斜、裂缝监测。4）隧道内管片水平位移和垂直位移监测。5）金星站施工监测（此方案详见金星站北辰站施工监测方案）。对监测主断面，包含所有监测项目，监测主断面布置见图1。对监测次断面，监测以地面隆陷监测点和拱顶下沉、周边净空收敛点及建筑物沉降为主。 图1 主断面量测测点布置图4.2施工
6、监测方案内容量测项目位置或监测对象测试元件测点布置最大限值监测频率备注地面沉降基坑周围地面北京路水准仪见附图沉降值：30mm隆起值：10mm1-2次/d必测管片监测管 片全站仪平面：高程：1-2次/d必测建筑物沉降、变形隧道延线地面建筑物精密水准仪、钢尺见附图房屋倾斜:31-2次/d必测隧道三维监测管 片全站仪见图41-2次/d必测 其中下列内容作为监测的重点：1建筑物沉降、变形监测； 2管片监测；3.地面沉降。在施工监测中，我们本着重勘测、勤量测、速反馈、控沉降和位移的原则，做到及时、准确、可靠预测发展趋势，保证工程安全、正常进行。4.3地表沉降、隆起监测1）地面沉降、隆陷变形机理 开挖时的
7、土、水压力不均衡：由于盾构机推进量与排土量不等，使开挖面土压力、水压力与压力仓的压力产生不均衡，导致开挖面失去平衡状态，从而发生地基变形。当土压力+水压力压力仓的压力时，地基下沉；反之隆起。 盾构推进时对围岩的扰动：盾构的壳体与围岩摩檫和围岩的扰动，特别是蛇行修正和曲线推进对土体进行的超挖，会产生围岩松动引起地基下沉或隆起的。盾尾（建筑空间）的发生和壁后注浆不充分，使受盾壳支承的围岩朝着盾尾空隙变形（应力释放引起的弹性变形）而产生地基下沉。粘性土地基中的壁后注浆压力过大将引起地基隆起。管片螺栓紧固不足，衬砌变形、移位。地下水位下降，地基的有效应力增加引起的固结沉降。由上述可知，盾构施工引起地表
8、变形主要可分为五种类型，各种类型沉降、隆陷产生的原因与机理见下表1。表1 盾构施工引起变形的原因与机理沉降、隆陷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：过多隆起 ，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）间剪切动，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弹塑性变形后续沉降结构变形、地层扰动、空隙水压下降等土体固结压缩和蠕变下沉地层受扰动而引起应力变化是产生位移的主要原因。在隧道正上方北京路隧道埋深相对较大，因此大部分地
9、层变形以盾构通过时的沉降和盾尾空隙沉降为主。2）地面沉降、隆陷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，采用精密水准仪配铟钢尺由高程监测网的控制水准点按国家二等水准测量的技术要求对监测点进行逐点量测。地面布设高程监测控制网，按至少三个固定点作为基准点且基点保证不在施工影响范围之内。同时，基准网每隔3个月检测一次。根据基准点，测定埋设在被监测的地面的观测点。据监测点的高程变化值，通过数据处理分析，计算实际沉降值，并分析产生的原因，预报建筑物的安全状况。3）沉降监测点布置结合本工程特点，共设监测主断面9个。主断面中布设沉降点14个，次断面布设沉降点9个，测点详细布置见附图1。4）
10、基准工作基点及沉降监测点的埋设 在不受地铁施工影响相对稳定的位置，埋设至少3个地面基点。基点采用钢筋深埋桩水准点，埋设深度应大于1米，以粗螺纹钢埋设，并用砂石料填实。监测点采用在地表钻入1米1.5米孔，孔内插入专用不锈钢沉降测头，其测头为半球形，测头露出混凝土约3cm至5cm。5）沉降监测的精度设计 为使测量满足设计的监测精度，在建筑物沉降观测时，采用国家二等水准测量的精度要求和观测方法进行施测。 国家二等水准测量规范规定，基辅分划所测高差的差应小于=+0.7mm，则基辅分划高差的中误差应为：Mh=（1/2）=+0.35mm。基辅分划所测高差的中误差应为：Mh=（1/）Mh=+0.25mm。上
11、式中Mh可视为一个测站所测高差的中误差。在建筑物沉降监测中最远观测点到工作基点，水准观测站数不多于10个，所以最弱水准点的高程中误差为：MH=Ma=+0.78mm则最弱水准点两周期观测高程值之差（即相对沉降量）的中误差： MH=Mh=1.1mm 由此说明，按国家二等水准测量的观测精度进行沉降观测，相对沉降量的测量中误差为+1.1mm，该监测精度达到了建筑物沉降监测的精度要求。6）沉降观测所使用的仪器 我部采用DZ2自动安平水准仪和铟瓦尺，精度满足要求，都已经过国家认可的鉴定单位进行鉴定。7）外业观测中的限差要求 要求各测点的视线应60m，视距差2.0m，前后视距累积4.0m，基辅分划读数0.5
12、m，测段往返测高差不符值小于+8mm；附合线路闭合差小于+8 mm；闭合水准路线闭合差小于+8mm。（L为测段或附合路闭合路线的长度，以公里为单位，不足1公里取L为1公里）。 每次沉降观测后要进行外业精度评定，计算水准测量每公里高差中数的偶然中误差和每公里高差中数的中误差。这两个指标应分别小于+1.0mm、+2.0mm。达到以上限差要求的成果才可视为合格的外业观测成果，并进行内业计算。在沉降观测每周期的观测中，尽可能保持同样的水准路线，使用同一台仪器和保持同一人观测，以确保观测的精度，提高观测速度和成果的可靠性。4.4 地面建(构)筑物水平位移、倾斜和裂缝监测主要根据地面建(构)筑物与隧道的相
13、对位置、地面建(构)筑物结构形式及基础类型、圈岩条件、施工方法等，对沿线建(构)筑物在施工过程中可能产生的变形情况做精确的预测。在建(构)筑物周围设置测点,观测盾构穿越前后建(构)筑物发生的不均匀水平位移和倾斜以及由于变形而产生的裂缝，据以判定建(构)筑物的安全性，建(构)筑物变形监测在盾构机开挖面附近每天进行及每周进行后期观测直到沉降稳定，当建(构)筑物的某一部位或构件变形过大时，迅速采取有效的维修加固措施，确保建(构)筑物结构安全和正常使用。监测网的布置地表建构筑物的水平位移及倾斜监测控制网，布设成独立控制网。根据具体情况分别采用三角网和导线网或视准轴线等形式。每一测区布设3至4个控制点,
14、控制点埋设在变形区域外。按国家四等三角测量要求进行观测其技术要求是相邻控制点点位中误差6mm,平均边长150m,测角中误差2.5,最弱边相对中误差1/40000。 监测点的布设根据设计单位提供的资料及实地踏勘，在隧道穿越的厂房、居民区和106国道两侧的建筑物设变形监测点。其监测内容主要为沉降观测、水平位移观测和倾斜及裂缝观测。根据其不同形式，各类观测点布设方式如下：距线路中心线25m以内的A3和四层以上的建筑均布设倾斜测点，倾斜监测点分别布 设在建筑物的顶部。在没有条件观测顶部监测点时可利用沉降监测点，测定不均匀沉降值推算建筑物主体的倾斜值。 监测项目及方法水平位移和倾斜监测: 投点法测水平位
15、移和倾斜: 采用全站仪按正倒镜法测量每对上下观测点标志间的水平位移分量。按矢量相加法求得水平位移值和位移方向。 测水平角法测水平位移和倾斜: 在测站上直接观测顶部观测点和后视固定点的夹角，以所测角值和距离计算建（构）筑物整体的水平位移值。 基础沉降差法测倾斜:对于受监测条件限制无法观测建筑物顶部观测点的建筑，采用基础差异沉降推算主体倾斜值。在基础两端上设观测点，采用水准测量的方法，以所测基础两端沉降的差值来换算,求得建筑物整体倾斜度和倾斜方向。其计算公式:D=S/L *H式中 D -倾斜值(m);S- 基础两端点的沉降差(m); L-基础两端点的水平距离(m); H-建筑物的高度(m)。裂缝监
16、测:裂缝观测在建(构)筑物产生裂缝后,应测定裂缝的位置,裂缝的走向、长度、宽度及其变化程度。采用油漆平行线标志或用建筑胶粘贴的金属片标志。用裂缝计定期测出标志间距离求得裂缝变化。数据处理及分析对于沉降监测，同地表沉降监测。对于倾斜监测，每次监测后，通过测量出来的监测点的坐标值计算监测点的位移大小和方向。然后绘出测点的累计位移时间图和每次位移时间图。 监测频率当盾构机掘进工作面距构筑物的距离为H+B(隧道埋置深度+隧道高度)时，对构筑物进行沉降和变形监测，每天早晚各一次，盾构机通过构筑物后每周一次，直至变形基本稳定； 建（构）筑物变形监测控制标准根据建筑地基基础设计规范确定的建筑物的最大允许沉降
17、值如下:砖混结构、条形基础的基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值是0.004;框架结构、桩基础是0.002L(L是相邻桩基的中心距离)。4.5 洞内三维监测 基准点 全站仪 反光片图2 洞内常规项目监测示意图洞内三维监测主要是指对隧道拱顶沉降、隧道内空收敛的观测。1）监测方法 在隧道内布设反光片作为沉降观测点和基准点。通过全站仪观测各测点三维坐标（见图2所示），对观测结果进行分析，从而把握隧道内空的空间变化状态、时程变化状态。2）监测点布置 洞内三维监测断面与次断面布设相一致，沿隧道方向每30m-50m布置一监测断面，一般断面设1拱顶沉降观测点，2个收敛观测点；监测主断面处增设2个收敛观测
18、点（见图4）。4.6洞内管片监测衬砌环片检测：在衬砌环片时，及时测量衬砌环的环中心偏差和管环的上浮和下沉。测量频率1次/天,当环片上浮较大时将加大监测频率。保证每环都能测到，并测定待测环的前端面。相邻衬砌环测量时重合测定约10环片，环片平面和高程控制在15mm之内。衬砌环片检测采用铝合金尺，通过测量铝合金尺的中心坐标来推算管环中心的坐标，测量时，铝合金尺一定要通过水平尺置平。计算管环中心偏离隧道轴线时，在直线上可以通过建立施工坐标系，通过测量出来的施工坐标就可以直接判断管环中心的位置，如果是在曲线段时，可以通过测量出来的管环中心的大地坐标，然后在CAD里，通过作CAD里事先绘出的隧道轴线（空间
19、）的垂线就可以计算出管环中心的偏差。见图3。监测控制标准:、 环片水平偏差100mm；、 、环片垂直偏差100mm。图3 管环测量示意图4.7洞内管片周边收敛监测管片安装后,由于受到管片外侧的水土等压力而发生变形,其中最大跨度的变形最大。因此把收敛点布置在管环的最大跨度附近。周边收敛点以10m为一断面布置。采用穿孔钢卷尺式收敛计进行监测,监测频率同地面沉降监测。每次监测后，通过测量出来的监测点间距的大小计算监测点收敛值。然后绘出测点的累计收敛时间图和每次收敛时间图。其收敛点的布置示意图如下图4: 图4 隧道内主断面周边收敛监测点布置示意图五、数据处理1应在观测过程中严格作业，认真检核，随时排除
20、观测值中的超限误差。在变形分析中，还应通过格拉布斯准则或巴尔达数据探测法将判定含有粗差的观测值予以剔除。保证量测资料的真实、可靠。2使用微机对变形观测的数据进行整理、分析，并建立变形测量信息数据库。计算累计变形量、变形速率等，绘制时间与累计变形量、时间与变化率、累计变化量与施工进度关系散点图。当时间位移曲线趋于平缓时，应进行回归分析，推算最终位移值。3结合现场施工状况，定期对变形信息进行综合分析，选择与实测数据拟合较好（相关系数或方差最小）的函数进行分析处理，对变形趋势进行预测、预报。4定期向监理单位报告变形观测的各种报表。六、施工监测的组织和施工监测管理6.1施工组织为确保施工监测的及时、准
21、确，我们将成立2个施工监测小组，分别为地面监测组和洞内及始发井监测组。选派具有地铁施工监测、测量经验的工程师担任监测组长，全面负责监测工作，及时将监测信息反馈给总工程师、监理工程师和业主。详见图5施工监测组织与流程图。施工准备测量参数工程施工项目经理总工程师测量主管地面监测洞内监测施工监测技术、工管部监理工程师业主图5. 施工监测组织与流程图6.2施工监测管理1）工程开工前，根据现场的实际情况及工程的施工进度安排，编制详细的监测实施作业计划及相应的保证措施，将监控量测纳入施工生产计划的一项重要内容。 2）成立监测小组，确保监测人员、监测仪器、工具满足监测工作需要，并相对固定。为监测人员提供良好
22、的实测、办公环境，确保监测成果及时、准确。3）施工监测要紧密结合施工进度，测出每一施工步骤对变形的影响。在变形观测过程中变形体发生显著变化时，应及时调整变形监测频率，实时进行变形监测，并将结果及时反馈，以修改设计参数，调整施工工艺并采取措施。4）监测人员及时整理分析监测数据，预测变形发展趋势，指导现场施工。若发生异常情况，随时与监理工程师、业主、设计联系，采取有效措施，做好预防，确保安全施工。6.3施工监测人员及设备配置针对本工程监测项目的特点，由项目部抽调具有相当监测经验及分析能力的技术人员组成监控小组，监控小组在项目部总工程师的领导下开展工作，小组成员共5人，具体人员名单见下表2；主要监测
23、设备及元器件见下表3。监测人员资质、仪器检定证书已上报监理部备案。表2 监测人员名单姓 名职 称备 注王 林工程师测量主管张茂源中级工洞内和风井监测（组长）史瑞元中级工洞内和风井监测韦新涛中级工洞内和风井监测杨新可中级工地面、建筑物监测 表3 主要监测设备及元器件表名称型号单位数量电脑联想台1全站仪徕卡TS06台1水准仪苏一光DSZ2台1测微器苏一光FS1台1铟钢尺把2专用沉降监测头个300反射片徕卡片视具体情况收敛计6.4监测注意事项1） 不断向工作人员提供监测领域的新技术、新工艺、新仪器，不断提高监测队伍的素质；2）定期对监测控制点进行复测,从而确保其稳定；3） 加强对监测点的保护；4） 监测组内建立二级检查制度；5） 监测仪器按规定时间进行核准，以确保测量数据的准确性，固定专人管理仪器，进行保养和维修；6）监测资料的存储、计算、管理均采用计算机进行；7）当天的监测成果当天报，及时送报主管工程师和监理工程师；8）监测值出现异常时，迅速报告相关工程师并加密观测次数，必要时进行24小时不间断监测，直至稳定为止。附件： 后附人员资质证书与仪器设备证书，区间盾构地面沉降点布置图。13