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地铁施工监测一、地铁监测1.1地铁监测的概念:监测（monitoringmeasurement）就是采用仪器量测、现场巡查或远程视频监控等手段和方法，长期、连续地采集和收集反映工程施工、运行线路结构以及周边环境对象的安全状态、变化特征及其发展趋势的信息，并进行分析、反馈的活动。1.2地铁监测的目的及原则(1)监测目的：对施工过程中的地层变形、支护结构的受力有清楚的了解。(2)监测的原则：必须根据周边环境特点，抓住重点和矛盾的核心所在，遵循有所为、有所不为。1.3地铁监测的意义(1)掌握隧道和车站周围地层、支护结构、地下管线和周边建筑物的动态，观测开挖过程中隧道和基坑的状态及其对周边环境的影响，预防工程破坏事故和环境事故的发生。(2)将现场测量结果与预测值相比较以判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工。(3)将量测结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷。另外还可将现场监测结果与理论预测值相比较，用反分析法导出更为接近实际的理论公式用于指导其它工程。二、地铁监测的分类2.1按监测目的分为：施工监测、第三方监测以及运营监测三个方面。1、施工监测：在围护结构施工和主体基坑的开挖、降水、支护、结构施工的过程中，基坑内外地基应力的重分布会引起围护结构及周围土体的变形，从而有可能危及基坑、主体结构的稳定和周围建（构）筑物、地下管线的安全。因此在基坑和结构施工过程中，必须制定详细的监测方案，对围护结构、支撑、主体结构、周围建（构）筑物和地下管线进行跟踪监测，并根据监测成果，及时地分析资料，反馈信息，进一步掌握基坑工程施工过程中基坑及周围环境的实际工作状态，以便动态掌握基坑的安全情况，确保结构安全、经济、可靠和施工的顺利进行。这种施工单位全天候监视测量的工作，就是施工监测工作。2、第三方监测：地铁工程引入第三方监测，是为了判定地铁结构工程在施工期间的安全性及施工对周边环境的影响，验证基坑开挖方案和环境保护方案的正确性，对可能发生的危险及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生；在基坑开挖过程中根据监测数据实现信息化施工，将监测结果用于优化设计，为设计提供更符合工程实际情况的设计参数，及时对开挖方案进行调整，使支护结构的设计既安全可靠，又经济合理；作为第三方公正性监测，为业主处理工程合同纠纷提供数据和资料依据，为业主提供确凿的索赔证据，防止承包商提供虚假的资料和数据，隐瞒工程安全和质量真相。这种监管抽测以及复核的工作就是第三方监测工作。3、运营监测：地铁是现阶段人们出行的主要交通工具之一，所以地铁运营的安全与人们的生活息息相关。地铁的运营监测工作是轨道交通长期健康检测的重要组成和基础工作。为考察隧道运营的安全，研究隧道的形变规律提供可靠的参考数据。我们对运营中隧道进行的监测工作，这就是运营监测。2.2按监测对象分为：支护结构、周边环境、周边岩土体及水位等。1、支护结构：基坑支护结构和隧道支护结构的统称。基坑支护结构是指为保证基坑开挖、地下结构施工和周边环境的安全，对基坑侧壁进行临时支档、加固使基坑侧壁岩土体基本稳定的结构，包括支护桩（墙）和支撑（或锚杆）等结构；隧道支护结构是指隧道开挖过程中及时施作的能够使围岩基本稳定的结构，包括超前支护、临时支护、初期支护和二次衬砌等结构。2、周边环境：城市轨道交通工程施工影响范围内的既有交通设施、建（构）筑物、地下管线、桥梁、高速公路、道路、河流、湖泊等环境对象的统称。3、周边岩土体：城市轨道交通基坑、隧道工程施工影响范围内的岩体、土体、地下水等工程地质和水文地质条件的统称。2.3按监测手段分为：仪器监测和现场巡查。三、监测范围和工程监测等级3.1工程影响分区及监测范围工程影响分区应根据基坑、隧道工程施工对周围岩土体扰动和周边环境影响的程度及范围划分，可分为主要、次要和可能三个工程影响分区（其中监测范围要以设计文件为准）。表3-1基坑工程影响分区基坑工程影响区范围主要影响区（Ⅰ）基坑周边0.7H或H·tg（45°-φ/2）范围内次要影响区（Ⅱ）基坑周边0.7H～（2.0～3.0）H或H·tg（45°-φ/2）～（2.0～3.0）H范围内可能影响区（Ⅲ）基坑周边（2.0～3.0）H范围外注：①H—基坑设计深度（m），φ—岩土体内摩擦角（°）；②基坑开挖范围内存在基岩时，H可为覆盖土层和基岩强风化层厚度之和；③工程影响分区的划分界线取表中0.7H或H·tg（45°-φ/2）的较大值。表3-2土质隧道工程影响分区隧道工程影响区范围主要影响区（Ⅰ）隧道正上方及沉降曲线反弯点范围内次要影响区（Ⅱ）隧道沉降曲线反弯点至沉降曲线边缘2.5i处可能影响区（Ⅲ）隧道沉降曲线边缘2.5i外注：i—隧道地表沉降曲线Peck计算公式中的沉降槽宽度系数（m）。3.2工程监测等级1、根据基坑、隧道工程的自身风险等级、周边环境风险等级和地质条件复杂程度划分工程监测等级如下表：表3-3基坑、隧道工程的自身风险等级工程自身风险等级等级划分标准基坑工程一级设计深度大于或等于20m的基坑二级设计深度大于或等于10m且小于20m的基坑三级设计深度小于10m的基坑隧道工程一级超浅埋隧道；超大断面隧道二级浅埋隧道；近距离并行或交叠的隧道；盾构始发与接收区段；大断面隧道三级埋深隧道；一般断面隧道注：1）超大断面隧道是指断面尺寸大于100m²的隧道；大断面隧道是指断面尺寸在50m²~100m²的隧道；一般断面隧道是指断面尺寸在10m²~50m²的隧道；2）近距离隧道是指两隧道间距在一倍开挖宽度（或直径）的范围内；3）隧道深埋、浅埋和超浅埋的划分根据施工工法、围岩等级、隧道覆土厚度与开挖宽度（或直径），结合本工程经验综合确定。2、根据周边环境发生变形或破坏的可能性和后果的严重程度，采用工程风险评估的方法确定周边环境风险等级如下表：表3-4周边环境风险等级周边环境风险等级等级划分标准一级主要影响区内存在既有轨道交通设施、重要建（构）筑物、重要桥梁与隧道、河流或者湖泊二级主要影响区内存在一般建（构）筑物、一般桥梁与隧道、高速公路或重要地下管线次要影响区内存在既有轨道交通设施、重要桥梁与隧道、河流或者湖泊隧道工程上穿既有轨道交通设施三级主要影响区内存在城市重要道路、一般地下管线或一般市政设施次要影响区内存在一般建（构）筑物、一般桥梁与隧道、高速公路或重要地下管线四级次要影响区内存在城市重要道路、一般地下管线或一般市政实施3、根据场地地形地貌、工程地质条件和水文地质条件划分地质条件复杂程度如下表：表3-5地质条件复杂程度地质条件复杂程度等级划分标准复杂地形地貌复杂；不良地质作用强烈发育；特殊性岩土需要专门处理；地基、围岩和边坡的岩土性质较差；地下水对工程的影响较大需要进行专门研究和处理中等地形地貌复杂；不良地质作用一般发育；特殊性岩土不需要专门处理；地基、围岩和边坡的岩土性质一般；地下水对工程的影响较小简单地形地貌简单；不良地质作用不发育；地基、围岩和边坡的岩土性质较好；地下水对工程无影响注：符合条件之一即为对应的地质条件复杂程度，从复杂开始，向中等、简单推定，以最先满足的为准4、工程监测等级如下表划分：表3-6工程监测等级周边环境风险等级监测等级自身风险等级一级二级三级四级一级一级一级一级一级二级一级二级二级二级三级一级二级三级三级四、监测点布设4.1支护结构和周围岩土体监测点布点原则：1、监测点布设位置和数量应根据施工工法、工程监测等级、地质条件及监测方法的要求等综合确定，并应满足反应监测对象实际状态、位移、和内力变化规律，及分析监测对象安全状态的要求。2、支护结构监测应在支护结构设计计算的位移与内力最大部位、位移与内力变化最大部位及反映工程安全状态的关键部位等布设监测点。3、监测点布设时应设置监测断面，且监测断面的布设应反映监测对象的变化规律，以及不同监测对象之间的内在变化规律。监测断面的位置和数量宜根据工程条件及规模进行确认。4.2应布设监测点的施工工法：1、明挖法：由地面开挖岩土修筑基坑的施工方法；2、盖挖法：由地面开挖岩土修筑结构顶板及其竖向支撑结构，然后在顶板下面开挖沿途装修筑结构的施工方法，包括盖挖顺筑法和盖挖逆筑法。3、盾构法：在岩土体内采用盾构开挖岩土修筑隧道的施工方法。4、矿山法：在岩土体内采用人工、机械或钻眼爆破等开挖岩土修筑隧道的施工方法。五、监测方法1、水平位移监测（使用全站仪进行监测），围护墙（桩），立柱结构等的水平位移。2、竖向位移监测（使用水准仪进行监测），建筑物、地表、管线及围护结构等的沉降。3、深层水平位移监测（使用测斜仪进行监测），围护墙（桩）的变形。4、地下水位监测（使用水位计进行监测），包括基坑内外地下水位，承压水等。5、结构应力监测（使用轴力计进行监测），包括混凝土支撑、钢支撑、临时支撑、地连墙、冠梁以及锚索拉力等。6、现场巡查。六、地铁施工监测的案例分析结合北方某车站作为地铁监测的案例分析6.1车站概况北方车站为地下二层岛式车站，站台宽度11m，车站内包尺寸为139m（长）×18.3m（宽），底板埋深约为17.6m，顶板覆土厚约3.1m，本站共设置3个出入口和3组风井。本站围护结构采用800mm厚地下墙作为挡土结构兼作止水帷幕，竖向设置4道支撑（部分为3道钢筋砼支撑），第一道钢筋砼支撑，第二、三、四道支撑为φ609钢支撑；设置临时竖向支撑。地下一层出入口、风道等附属结构基坑深约为10m，采用明挖顺作法施工，围护结构采用600mm厚地下墙，1号出入口、2号出入口、3号出入口、2号风亭及3号风亭及竖向设置两道钢支撑，1号风亭竖向设置一道砼支撑及一道钢支撑。6.2车站特点1）车站所处场地地貌单元为漫滩区，地下水位较高且水量较大，上层土质主要为细沙，自稳性差，基坑围护结构承受的水土荷载较大；故基坑在开挖及拆除支撑的过程中风险较大，可能导致基坑失稳、围护结构变形过大甚至破坏。2）车站周边有多栋I级风险源建筑物和文物保护建筑，而且地下管线密集，很多建筑物距离基坑3-4m，筏片基础，埋深不足5米，土方开挖对建筑物影响甚大。6.3监测项目表6-1仪器监测的对象、项目、及仪器精度表序号类别监测对象监测项目监测仪器监测精度1周边环境建筑物建筑物沉降电子水准仪1.0mm2建筑物倾斜电子水准仪1.0mm3建筑物裂缝游标卡尺0.01mm4地下管线管线沉降电子水准仪1.0mm5基坑影响范围内道路、地表道路及地表沉降电子水准仪1.0mm6地下水位水位监测水位仪5mm7围护结构及支撑体系支撑支撑内力应变计或应力计8围护墙围护墙内力应变计9连续墙墙顶水平位移全站仪1.0mm10竖向位移电子水准仪1.0mm11连续墙墙体深层水平位移测斜仪2mm/25m12中间立柱竖向位移电子水准仪1.0mm13水平位移全站仪1.0mm6.4监测点布设示意图图6-2水平位移监测工作基点实景图标志点锚固剂回填钻孔缝隙墙体图6-3混凝土、钻混建筑物沉降点埋设形式图(单位：mm)图6-4预埋套筒安放棱镜后实景图6-5地表基准标志埋设形式图（单位：mm）混凝土标石最大冻土线直径18mm长80cm螺纹钢标志点土层钢管保护井钢保护盖大于1000大于20080图6-6测斜管绑扎及入孔现场图图6-7北方仪器厂生产的RQBF-3A型测斜仪图6-8砼支撑钢筋计安装图图6-9支撑轴力埋设实景图图6-10倾斜监测点埋设示意图6.5监测控制标准监测项目的控制标准根据设计给定、规范要求及经验确定，具体数值如下表：表6-2监测控制标准序号监测对象监测项目监测控制值速率控制值（一）围护结构1围护结构及支撑体系墙顶水平位移监测±15mm±2mm/d2墙顶竖向位移监测±15mm±2mm/d3连续墙深层水平位移监测±25mm±2mm/d4围护墙钢筋应力监测//5支撑轴力监测直撑小于设计轴力70%且大于预加轴力斜撑6立柱变形监测竖向位移监测±25mm±2mm/d水平位移监测±25mm±2mm/d差异沉降±10mm±2mm/d（二）相邻环境序号监测对象监测项目监测