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城际快速轨道交通广州至佛山段施工18标盾构施工监测方案编制：审核：批准：中铁十五局集团有限公司二0一一年八月一、工程概述1.1工程范围本标段工程包括【沥滘站】、【南洲站～沥滘站】和【沥滘站站后折返线】一个盾构区间位于广州市海珠区。【南洲站～沥滘站】线路从南洲站开始后向东延伸穿南洲大酒店下方、过三滘河，继续向东穿过南环高速公路立交，沿线有影响的建（构）筑物有南环高速公路立交桩基，后到达中间风井继续向东延伸穿过沥滘村到达沥滘站。【南洲站～沥滘站】里程范围为：左线ZDK29+476.233～ZDK31+826.794左线隧道全长2350.433m，含短链0.128m；右线YDK29+476.233～YDK31+826.663右线全长2350.430m，均为分修的单线隧道，单线隧道总长4700.863。其中在YDK30+073.821、YDK30+569.950、YDK31+184设置1号、2号、3号联络通道，其中2号联络通道兼做风机房和废水泵房。本标段工程范围见下图南洲站右线长2350.430m左线长2350.433m(含短链)YDK31+826.663YDK29+476.233ZDK31+826.794ZDK29+476.233沥滘站盾构终点盾构起点1.2．设计概况1.3工程线路平纵断面【南洲站～沥滘站】南洲站～沥滘站段从南洲站站出发，往东方向地下穿过南环高速公路立交，继续向东沿深经过沥滘村居民区，人口稠密、房屋密集，最后到达位于沥滘站出口站，线路平面最小曲线半径为350m，最大纵坡为29‰，最大坡长为730m；南洲站～沥滘站盾构区间段，从南洲站出发，区间隧道主要在沥滘居民区下方穿行。左线全长2350.433米（含短链0.128m），右线全长2350.430米。1.4地形地貌、地质构造沥滘站北面是沥滘村居民区，房屋密集，多为三、四层砖混结构建筑物；南侧是规划中的水运新客港（现为广州港务局河南港务分局沥滘分公司的仓库及码头）及珠江主航道；新客港与沥滘村之间为67.5m左右宽的珠江支流；站区为侵蚀堆积平原，地形平坦，交通便利。【南洲站～沥滘站】隧道穿越的大部分地表为居民区，沿线有影响的建（构）筑物有大片居民区。隧道拱顶埋深7m～14m左右，盾构施工容易引起突涌坍塌，施工风险大。盾构始发井处场地宽阔，外界干扰少。经现场调查，沥滘村中有部分自用管线，无文字资料。施工前需进一步详细调查，根据情况制定相应的迁改方案。二、施工监测目的、制定原则和编制依据2.1施工监测目的2.1.1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;2.1.2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;2.1.3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;2.1.4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;2.1.5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;2.1.6了解围岩与结构物的相互作用力以及管片的变形情况;2.1.7指导现场施工,保障建筑物、构筑物及地下管线的安全.2.1.8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施工监测的制定原则2.2.1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。2.2.2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。2.2.3采用先进、可靠的监测仪器和设备，设计先进的监测系统。2.2.4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。2.2.5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。2.2.6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《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999；《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999；《建筑变形测量规程》JGJ／T8-97；《工程测量规范》GB50026-93；《城市测量规范》CJJ8-99；《城市地下水动态观测规程》CJJ／T76-98；本工程的施工设计图纸及合同中相应的规定、标准。三、施工监测实施方案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、建筑物及沿线管线变形或沉陷，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：3.1以盾构法施工区间隧道穿越的【南洲站～沥滘站】区间部分地段，建筑物密集、地下管线错综复杂，此段为特殊重点监测区段。3.2在盾构始发、吊出端30m范围内,每5m布设一沉降观测点，每10m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10m布设一沉降观测点。3.3根据《工程测量规范》GB50026-93中提到的有关规定及隧道埋深、设计单位提供的资料、实地踏勘，距线路中线10m以内的建筑做建筑物变形监测,包括建筑物沉降、水平位移、倾斜、裂缝监测。3.4隧道内管片监测3.5始发井桩顶和主体结构侧墙的水平位移监测沉降监测点平面布置详见附图：《地表沉降监测点平面布置示意图》20002000500-1000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。表1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、铝合金直尺4周边收敛收敛计5盾构始发井桩顶和侧墙的水平位移全站仪、反射片3.3盾构隧道地表和地面建(构)筑物沉降监测3.3.1地面沉降、隆起变形机理3.3.1.1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。3.3.1.2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。3.3.1.3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。3.3.1.4管片螺栓紧固不足，衬砌变形、变位。3.3.1.5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。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3.3.2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。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。3.3.3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30m范围内,每5m布设一沉降观测点，每10m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10m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。3.3.4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+FS1测微器的测量精度是每公里往返测量高差标准偏差±0.7mm。3.3.5监测频率地面沉降监测在开挖工作面距监测断面前后2D(D—隧道开挖宽度，按6.3m计算)，监测频率1~2次/天。在开挖工作面距监测断面前后5D，监测频率1次/2天；在开挖工作面距监测断面前后5D,监测频率1次/周。当沉降或隆起超过规定限值(-30/+1Omm)的80％或变化异常时，加大监测频率和检测范围，及时组织进行异常变形原因分析，有针对性地采取相应措施控制变形。3.3.6数据处理及分析每次监测后，通过测量出来的监测点的高程值计算高程的变化。然后绘出测点的累计沉降――时间图和每次沉降――时间图。3.3.7监测控制标准合同规定允许隆起值为+l0mm，允许沉降值为-30mm。施工中以沉降或隆起超过规定限值(-30/+10mm)的80％作为监测预警值，确保地面建筑物、地下管线的安全和正常使用。3.4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。3.4.1监测网的布置地表建（构）筑物的