盾构掘进施工监测方案

广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程盾构掘进施工监测方案盾构掘进施工监测方案1.工程概况1.1工程概况珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段项目施工15标段【沙涌～沙园矿山法区间、沙园～燕岗区间】土建工程，起于广州市海珠区光大花园盾构吊出井，向东前行至沙园站北端，再由沙园站南端沿着工业大道向东南行进，下穿昌岗路立交桥，最后进入燕岗站。本标段区域位置如下图1-1所示。图1-1标段区域位置图本标段区间设计起点里程为YDK24+376.394，设计终点里程为YDK26+386.276，标段全长约为1760m。其中沙燕区间盾构法隧道左线长847.389m，右线长846.342m。盾构机从沙燕区间中部位于工业大道上的盾构始发井始发，在燕岗站吊出。盾构区间左线起讫里程为ZDK25+538.897~ZDK26+386.276;右线起讫里程为YDK25+539.934~YDK26+386.276。本标段工程平面示意图如下图1-2所示。图1-2工程平面示意图广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程盾构掘进施工监测方案1.2主要工程内容广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程，主要施工内容包括：临时施工竖井、矿山法隧道、盾构始发井、盾构隧道；以及联络通道、泵房、洞门等附属工程。1.3工程地质及水文地质（1）工程地质根据地质勘探资料，该地区未发现断裂构造，岩石裂隙较发育，地基稳定性较好，本标段范围内岩土主要的分层依次如下：1人工填土层(Q4ml)、2-1淤泥或淤泥质土(Q4mc)、2-2淤泥质砂(Q4mc)、〈3-1〉层冲积-洪积细砂层(Q3al+pl)、〈3-2〉层冲积-洪积中粗砂层(Q3al+pl)、〈4-1〉粉质粘土、〈4-2〉淤泥质土、〈5-1〉可塑状态的粉质粘土以及呈稍密状的粉土、〈5-2〉硬塑～坚硬状态的粉质粘土以及呈中密～密实状的粉土、〈6〉全风化泥质粉砂岩、砾岩、〈7〉强风化泥质粉砂岩、砾岩、〈8〉中风化泥质粉砂岩、砾岩、〈9〉微风化泥质粉砂岩、砾岩。（2）水文地质条件本区间的地下水补给主要来源于大气降水。地下水的储存，场区地下水类型主要有两种：一种为储存于第四系松散层和全风化带潜水型孔隙水。另一种是储存于基岩强、中风化层中裂隙水。1.4线路平面布置左线：本区间左线有4个曲线段ZJD37(ZDK24+734.080～ZCK24+771.835)，曲线半径3000m；ZJD38(ZDK24+859.338～ZDK24+906.645),曲线半径3000m；ZJD39(ZDK25+426.821～ZDK25+566.582),曲线半径2000m；ZJD40(ZDK25+841.643～ZDK26+167.905),曲线半径1500m。右线:本区间右线有4个曲线段YJD37(YDK24+728.176～YDK24+837.379),曲线半径2000m；YJD38(YDK24+938.244～YDK25+041.332),曲线半径2000m；YJD39(YDK25+356.117～YDK25+510.858),曲线半径2000m；YJD40(YDK25+848.966～YDK26+175.227),曲线半径1500m。1.5地形地貌盾构区间起点为盾构井（轨排井），沿工业大道向东南延伸到达燕岗站，沿线地形起伏较大，地面高程为7.60～19.60m沿线路延伸方向地势逐渐台升，线路两侧密布建广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程盾构掘进施工监测方案筑群。在地貌单位上属风化残丘。2.施工监测目的、制定原则和编制依据2.1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）了解盾构隧道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,保证工程施工安全,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。2.2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。2.3施工监测方案的编制依据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）《广州轨道交通施工测量管理细则》第三版《城市测量规范》（CJJ8-99）《工程测量规范》（GB50026-2007）《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-2003；广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程盾构掘进施工监测方案《建筑变形测量规程》JGJ／T8-97《城市地下水动态观测规程》CJJ／T76-98《建筑基坑工程检测技术规范》2009年版本工程的施工设计图纸及合同中相应的规定、标准。3.监测方案表3-1监测项目汇总表监测项目监测方式测点布置监测频率开挖面距监测断面前后＜2D开挖面距监测断面前后＜5D开挖面距监测断面前后＞5D必测项目开挖面观测和描述观测、记录目测观测开挖面每次开挖后地表沉降精密水准仪、钢尺盾构始发、吊出段100m范围内，每5米设一测点；其余地段，每10m设一测点。1～2次/d1次/2d1次/周拱顶沉降、上浮精密水准仪、钢尺每5～10m设一断面周边收敛收敛仪选测项目土体内部位移垂直磁环分层沉降仪每30m设一断面，必要时需加密水平倾斜仪衬砌环内力和变形压力计和传感器每5～100m设一断面，必要时需加密地层压应力压力计和传感器每一代表性的地段设一断面必测项目建筑物变形精度水准仪、钢尺隧道2倍埋深范围内的所有房屋、高架桥及人行天桥；净距小于1倍埋深范围内的建筑物测点应加密。3.1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，有可能引起地表沉降。盾构区间上方主要有昌岗路立交桥及天桥等建筑物；沿线两边主要有联星工商旅大楼、市橡胶制品研究所（A7）、东方红印刷厂第四宿舍楼（A7）、海珠区南石街生活服务点职工宿舍（A6）等重要建筑物。故根据区间隧道穿越建（构）筑物及地面情况，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附近立交桥和天桥以及沿线经过的高层建筑和建筑物密集区为特殊重点监测区段。（2）在盾构始发、到达段100m范围内每5米设置一个地表沉降监测点，过既有建筑物时，每5米设置一个地表沉降监测点，其余地段每10米设置一个地表沉降监测点。广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程盾构掘进施工监测方案当监测有困难时，施工单位可根据地面实际情况，监测点位置可适当调整。地表沉降监测点布置在沉降监测点布置在隧道中心线上方。在盾构始发、到达段100m范围内，至少设置一个断面，过既有建筑物位置至少设置一个断面，沉降槽监测断面横向宽度根据隧道埋深确定，监测点由线路中线向外由密到疏布置。（3）距线路中线25m以内的A3建筑和四层以上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）在距离中线25米内的所有桥的墩柱，都要在墩柱上布设1—2个监测点，对其进行监测。（5）隧道内管片监测（6）始发井桩顶和主体结构侧墙进行沉降监测及水平位移监测。沉降监测点平面布置详见附图1：《地表沉降监测点平面布置示意图》(详图附后)。3.2监测项目及仪器设备盾构隧道监测的对象主要是土体介质、隧道结构和周围环境。监测的部位包括地表、土体内、盾构隧道结构以及周围道路、建筑物和管线等。监测类型主要是地表沉降和隆起、建筑物和管线及其基础等的沉降、水平位移、倾斜及裂缝、盾构隧道结构管环的上浮和沉降、始发井的桩顶和主体结构侧墙的水平位移等。监测项目和仪器如下页表3-2所示。表3-2盾构隧道施工监测项目和仪器序号监测项目监测元件和仪器1地表沉降、隆起水准仪配测微器、铟钢尺2建(构)筑物和管线等沉降、隆起、水平位移、倾斜和裂缝水准仪配测微器、铟钢尺、全站仪和反射片、裂缝计3隧道衬砌环三维位移（管环的上浮和沉降）全站仪、反射片4周边收敛收敛计3.3盾构隧道地表和地面建(构)筑物沉降监测（1）地面沉降、隆起变形机理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。广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程盾构掘进施工监测方案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3-3所示。表3-3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（2）监测方法对于线路沿线的地表沉降、多层和高层及高大建筑物我部拟采用Ⅱ等变形测量的技术要求施测。根据基准点，测定埋设在地表、被测建筑物及构筑物处的监测点。根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。见下表3-4所示。表3-4变形测量的等级划分、精度要求和适用范围(mm)变形测量等级垂直位移测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差相邻变形点的高差中误差Ⅰ±0.3±0.1±1.5线路沿线变形特别敏感的超高程、高耸建筑物,精密工程设施,重要古建筑和地下管线Ⅱ±0.5±0.3±3.0线路沿线高程、高大建筑物,地铁施工中的支护、结构、管线,隧道拱顶下沉、结构收敛和运营中结构和线路变形注:变形点的高程中误差和点位中误差是对最近变形监测控制点而言。广佛地铁土建15标【沙园～燕岗区间】土建工程盾构掘进施工监测方案（3）基准点和监测点埋设高程监测控制网，在不受地铁施工影响相对稳定的位置，埋设3个基点。定期检查基点是否稳定。在盾构始发、吊出段100m范围内,每20m设一断面；其余地段每30ｍ设1个监测断面，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5m布设一沉降观测点。地面沉降监测点采用钢筋埋入地表,顶端露出地表约1cm。地面建(构)筑物及管线沉降监测采用在建(构)筑物的四个角埋设,其上端焊有半球形测头,当建(构)筑物很长时,适当在中间加密沉降监测点。（4）监测仪器采用苏州一光仪器有限公司生厂的DSZ2精密自动安平水准仪和FS1平板测微器和铟钢水准尺。并且按国家水准测量规范要求对其定期进行检验和校正。DSZ2+