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广州市轨道交通三号线【大~沥】区间盾构工程施工监测方案编制：审核：审定：中铁二局广州地铁项目经理部2003年5月1目录1、概述-----------------------------------------1.1工程概况1.2监测概况1.3施工监测的目的和任务1.4施工监测方案制定的原则1.5编制主要依据2.施工监测实施方案及内容2.1监测方案及内容2.1.1监测总方案2.1.2监测内容2.2监测时间2.3地表沉降、隆起监测2.3.1地面沉降、隆陷变形机理2.3.2沉降、隆陷监测方法2.3.3沉降监测点布置2.3.4基准工作基点及沉降监测点的埋设2.3.5沉降监测的精度设计2.3.6沉降观测所使用的仪器2.3.7外业观测中的限差要求2.4洞内三维监测2.4.1监测方法2.4.2监测点布置2.5地表建（构）筑物监测2.5.1监测网的布置2.5.2监测点的布设2.5.3监测方法22.5.4水平位移及倾斜变形施测2.6土体内部位移监测2.6.1监测方法2.6.2监测点布置及技术要求2.7衬砌内力和变形监测2.7.1监测目的2.7.2监测方法及测点布置2.8土层压应力监测2.8.1监测目的2.8.2监测点布置2.8.3监测方法2.9地下水位监测2.9.1监测点布置2.9.2监测方法2.10管线监测2.10.1监测点的埋设2.10.2监测方法3.监测技术要求及监测频度3.1测量精度3.2量测频率3.3监测控制值和预警值4.监测数据的处理分析及报送4.1监测数据的处理与分析4.2监测报表的内容及报送时限5.监测组织机构及质量管理体系5.1监测组织机构5.2质量管理及资料反馈体系5.3监测工作制度5.4确保施工监测质量的措施36.监测工作设备7、附图：监测平面布置图41.概述1.1工程概况广州轨道交通三号线大塘站～沥滘站区间隧道盾构工程位于广州市海珠区，线路起自大塘站，穿过大片农田，在建筑物密集的后滘村下穿过，横穿南环高速公路及建筑物密集的新基村到达沥滘站。线路大部分位于城市远期规划道路上，沿线建筑物密集，以3～5层的民宅建筑居多。地形起伏较小，地面高程4.4～8.5m，地貌属平缓坡地。起止里程为YDK8+824.2～YDK11+286.0。其中，YDK8+824.2～YDK9+821.0、YDK9+851～YDK11+286.0为盾构法施工段；YDK9+821～YDK9+851.0为矿山法隧道施工段，线路长约2.4618km。本段线路左右线间距11.4～27m，隧道上覆土9～27m，平均约18m。区间隧道大部分埋深较大，对地面的干扰相对较小。沿线地面环境及建筑物概况：根据调查，隧道穿过建筑物约有107栋，主要集中在后滘村（YDK9+950～YDK10+300）、大塘村、新基新村（YDK11+000～YDK11+286.0）、广州耐火材料厂厂房及宿舍（YDK10+680～YDK11+000）和欣晟皮具制品厂厂房。房屋大多为市郊农民房，以4～7层的民宅建筑居多，布局密集，通视条件极差，基础以桩基础为主，仅有极少数的天然基础；线路从南环高速公路桥下穿过，但避开了桥基。根据建筑物调查资料显示，在后滘村共有约17栋房屋桩基需进行托换。线路经过的区域水系较为发达，主要水系有：淋沙涌（YDK8+900）、后滘涌(YDK9+700、YDK10+050)。大塘站～沥滘站盾构区间地面道路系统比较多，其中有南环高速公路（YDK10+400～YDK10+500）及城市交通道路。线路经过的区域还有电力输送线路等。地质概况：该区域属珠江三角洲海陆交互沉积平原，地形平缓，涌、河发育，民用建筑密布。隧道洞身主要为海陆交互沉积的淤泥制土、砂，软--硬塑状粉质粘土和硬塑状基岩残积层，部分洞身为强风化砂。岩层破碎，节理、裂隙发育。地表水丰富，地下水发育。1.2监测概况⑴结合全线的隧道埋深、地质及地面建筑物、管线情况和施工顺序，确定从大塘站盾构开始始发时的100m为试验段，此段布设了较密集的监测点并设置监测主断面进行全面的监测项目监测，以取得经验性数据，为后续监测、预测提供分析依据。特别是始5发段（YDK8+824.2～YDK8+950）和到达段（YDK11+250～YDK11+286.0）穿越砂层和淤泥质土层，且在YDK8+870～+950段地表有淋砂涌通过，隧道在该段埋深最浅（约为6.4m），与涌河内地表水存在较强的水力联系，是施工监测的重点地段。⑵根据全线建筑物及管线调查资料，确定需桩基托换和需预加固处理的共17栋建筑物为重点监测对象。⑶根据对本区段的管线进行认真、详细的调查，管线主要集中在YDK10+300～YDK11+000段，本区段的管线埋深均在2m以内，管径最大为φ600，管材主要为铸铁管和砼管。根据调查成果，拟对铸铁管和砼管等刚性管线进行监测，共计需对16条管线进行施工监测。实际根据试验段取得的数据调整监测计划。1.3施工监测的目的和任务⑴通过对测量数据的分析、处理掌握隧道和围岩稳定性的变化规律、修改或确认设计及施工参数，并为今后类似工程的建设提供经验。⑵以信息化施工、动态管理为目的，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，以便及时调整施工方法，保证施工安全及地面建（构）筑物和地下管线的安全。1.4施工监测方案制定的原则⑴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。⑵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。⑶采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。⑷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。⑸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。⑹按照国家现行的有关规定、规范编制监测方案。1.5编制主要依据1)《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999；2)《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999；3)《建筑变形测量规程》JGJ／T8-97；64)《工程测量规范》GB50026-93；5)《城市测量规范》CJJl3-87；6)《城市地下水动态观测规程》CJJ／T76-98；7)广州地铁三号线大塘站~沥滘站区间盾构工程施工图及招标文件中工程施工技术规程；8)相关规范、标准、资料。2.施工监测实施方案及内容2.1监测方案及内容2.1.1监测总方案根据本区间盾构工程设计文件要求及其施工特点，并考虑施工过程会对地层产生扰动，有可能引起地表或附近的建筑物、管线变形或沉陷，且有隧道直接穿越淤泥层和砂层段，故确定以下监测方案：以盾构法施工的始发端、到达端、隧道直接穿越淤泥层砂层段和通过地面建筑物密集段为特殊重点监测区段，共设6个监测主断面：分别在大塘、中间风井始发端各设1个，在中间风井和沥滘站到达端各设1个，在试验段的淋砂涌位置（该处浅埋且穿越淤泥层、砂层）设1个主断面，在建筑物密集的后滘村设1个；沿线路方向每隔30ｍ设1个监测从断面，在始发试验段进行加密；为使获得的监测数据具有连续性，沿隧道方向在左右线的隧道中线上每隔7m布设一沉降观测点；对需进行桩基托换的17栋建（构）筑物设沉降和倾斜观测点；对管材为铸铁管和砼管的管线进行监测。监测点平面布置详见附图：监测点平面布置图。2.1.2监测内容根据本工程的特点，确定以下监测内容：①地表沉降、隆起监测；②隧道三维监测（包括拱顶沉降、内空收敛）；③建筑物监测；④土体位移监测（包括土体的水平和垂直位移）；⑤衬砌内力和变形监测；⑥土压力监测；⑦水位监测；⑧管线监测。对监测主断面，包含所有监测项目，监测主断面布置见图1。对监测从断面，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。监测次断面布置见图2。720002000500-1000地面或建筑物沉降标志分层沉降仪测斜仪测斜孔沉降孔拱顶下沉测点收敛测线AR主断面量测测点布置图洞内常规监测测点布置图说明：1.本图尺寸除注明者外，其余均以毫米计；2.本图高程采用广州城建高程系统；3.监测主断面位置，具体视施工情况而定；4.测点位置，单线隧道断面见图所示，地中沉降空磁环间距1.0m；5.施工监测中，应对测量结果及时进行分析与反馈，当遇到下列情况时，应暂停施工，并根据具体情况制定加强措施：(1).当地表沉降值超过30mm时；当地表隆起值超过10mm时(2).当房屋倾斜超过3%时；(3).当隧道掌子面施工通过一倍洞径，变位速率超过5mm/d，仍持续增加时；6.黑色填充块为建筑物沉降标志，沉降点应沿主监测断面、次监测断面、隧道中线纵向布置。7.监测应有可靠的基准点系统，水准点不少于个，基准点系统应定期校核。对称中心线对称中心线20008m5m4m3m图1主断面量测测点布置图图2监测次断面地表测点布置图2.2监测时间监测时间根据施工时间决定，监测总体时间安排为：2003年6月25日～2004年8月。初值测定于施工到达前1周内进行，过程监测随施工的进行按GB50299-1999《地下铁道工程施工及验收规范》规定频率进行观测。随施工结束延长1～2周观测时间或根据所监测的项目在观测值已经稳定的情况下可提前结束该项目的监测。在监测过程中根据以上各类监测结果及时反馈到设计、施工方，以确保施工顺利安全进行。82.3地表沉降、隆起监测2.3.1地面沉降、隆陷变形机理①、开挖时的土、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。②、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进行的超挖，是会产生围岩松动引起地基下沉或隆起的。③、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。④、管片螺栓紧固不足，衬砌变形、变位。⑤、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9地层受扰动而引起应力变化是产生位移的主要原因。对于大～沥盾构区间，由于区间隧道穿越的主要为岩石底层，并其隧道埋深相对较大，因此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；靠近大塘站，由于隧道埋深浅，地层以较软弱的土层为主，地层变形相对会较大，上表五种沉降都会产生。2.3.2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、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建筑物、构筑物处的工作点和观测点。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。2.3.3沉降监测点布置结合本工程特点，共设监测主断面6个。主断面中布设沉降点11个，次断面布设沉降点7个，同时在隧道中线上沿线路方向每7m设一个沉降监测点。其详细布置见“监测点平面布置图”。2.3.4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，并用混凝土浇灌。监测点采用在地表挖20cm~30cm桩坑浇入混凝土，混凝土内插