盾构施工监测方案

1广州市轨道交通三号线北延段工程施工8标段【龙归站～人和站盾构区间（二）】土建工程盾构隧道施工监测方案§§§111编编编制制制依依依据据据1、广州市轨道交通三号线北延段工程施工8标段工程合同文件（GDJCDG-0521）2、《盾构法隧道工程施工及验收规程》（DGJ08－233—1999）3、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308－1999）4、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）5、《建筑变形测量规范》（JGJ/T8－97）6、《土木工程监测技术》夏才初等编著，中国建筑工业出版社，2001.7§§§222工工工程程程概概概况况况三号线延长线出龙归站沿106国道继续向北行进，穿过沙坑涌、北二环高速公路、泥坑涌、流溪河后到人和站。本区间为龙归～人和区间的第二段盾构施工段，由南端风井始发往北掘进至北端中间风井吊出，掘进长度为1750.4米（右线）。本标里程范围YCK19+830～YCK21+660，即南端风井终点～北端风井起点段盾构和南端风井；含4#、5#、6#联络通道。南端风井起点里程YCK19+830，终点里程YCK19+909.6，结构净长度为78m；4#联络通道里程YCK19+900，与风井合建。盾构区间起点里程YCK19+909.6，终点里程YCK21+660，右线盾构长1750.4米，左线盾构长1749.2米，区间盾构总长3499.6米；5#联络通道里程YCK20+500，6#联络通道里程YCK21+100。见图2-1。2图2-1本标段工程缩图本标段的主要工程量详见下表2-1。表2-1主要工程量项目里程数量备注主体工程盾构隧道间YCK19+909.6~YCK21+660.0001750.4m左线1749.2m南端风井及风机房YCK19+830~YCK19+909.679.6明挖施工附属工程联络通道4#：YCK19+900（与南端风井合建）5#：YCK20+5006#：YCK21+1003个洞门南端风井～北端风井盾构区间4个盾构端头加固南端风井～北端风井盾构区间4个本区间线路线型平面设计有3组曲线，半径分别为800m、1200m。详细情况见下表2-2。YCK21+660.000YCK20+500.000YCK19+909.600南端风井(始发井)北端风井(吊出井)盾构区间：1750.4m（右线）盾构掘进方向5#联络通道YCK21+100.0006#联络通道YCK19+830.000YCK19+900.0004#联络通道3表2-2本标段线路平面设计情况一览表区间线型左线右线线间距(m)长度(m)半径(m)长度(m)半径(m)龙归站～人和站盾构区间（一）直线1031.654—1030.324—13曲线717.546800、1200720.076800、1200本区间线路纵最大下坡为7.7‰，最大上坡为3.5‰，覆土厚度最大为16m。本标段地形主要为农田、鱼塘、果园、农房和厂房，沿106国道旁走。此段地形比较平坦，只有流溪河区域变化比较大，地面标高为5.50m～16.5m。沿线多为B.C类建筑物、高压走廊、河涌及城市道路。本标段线路所处地貌单元为冲洪积平原，其地貌的特征以平原为主，还有有西南向的河道流溪河。§§§333监监监测测测的的的意意意义义义和和和目目目的的的在盾构法隧道施工中，从技术原理角度来说难免会引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移，即使采用先进的土压平衡和泥水平衡式盾构，并辅以盾尾注浆技术，也难以完全防止地面沉降和位移。并且由于盾构隧道穿越地层的地质条件千变万化，岩土介质的物理力学性质也异常复杂，而工程地质勘察总是局部的和有限的，因而对地质条件和岩土介质的物理力学性质的认识总存在诸多不确定性和不完善性。因此通过加强施工阶段的监测，掌握由盾构施工引起的周围地层的移动规律，及时采取必要的技术措施改进施工工艺，对于控制周围地层位移量，确保邻近建筑物的安全是非常关键必要的。施工监测的目的：(1).认识各种因素对地表和土体变形等的影响，以便有针对性地改进施工工艺和修改施工参数，减少地表和土体的变形；(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，决定是否需要采取相应的保护措施，并为确保经济合理的保护措施提供依据；(3).检查施工引起的地面沉降和隧道沉降是否控制在允许的范围内；(4).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4造价增加；(6).为研究岩土性质、地下水条件、施工方法与地表沉降和土体变形的关系积累数据，为改进设计提供依据；(7).为研究地表沉降和土体变形的分析计算方法等积累资料；(8).发生工程环境责任事故时，为仲裁提供具有法律意义的数据。§4施工监测的项目和方法盾构隧道监测的对象主要为土体介质、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、建筑物等，监测类型主要是地表和土体深层的沉降和水平位移、地层水土压力和水位变化、建筑物及其基础等的沉降和水平位移、盾构隧道结构内力、外力和变形等。4.1监测项目的确定盾构法隧道施工监测项目的选择主要考虑如下因素：1.工程地质和水文地质情况；2.隧道埋深、直径、结构型式和盾构施工工艺；3.双线隧道的间距或施工隧道与旁边大型及重要公用管道的间距；4.隧道施工影响范围内现有房屋建筑及各种构筑物的结构特点、形状尺寸及其与隧道轴线的相对位置；5.设计提供的变形及其其他控制值及其安全储备系数。各种盾构隧道基本监测项目确定的原则参见表4-1。表4-1盾构隧道基本监测项目的确定监测项目地表沉降隧道沉降地下水位建筑物变形深层沉降地表水平位移深层位移、衬砌变形和沉降、隧道结构内部收敛等地下水位情况土壤情况地下水位以上均匀粘性土砂土含漂石等地下水位以下，且无控制地下水位措施均匀粘性土软粘土或粉土含漂石等5续表4-1盾构隧道基本监测项目的确定监测项目地表沉降隧道沉降地下水位建筑物变形深层沉降地表水平位移深层位移、衬砌变形和沉降、隧道结构内部收敛等地下水位情况土壤情况地下水位以下，且用压缩空气均匀粘性土砂土含漂石等地下水位以下，用井点降水或其他方法控制地下水位均匀粘性土软粘土或粉土砂土含漂石等注：必须监测的项目；建筑物在盾构施工影响范围以内，基础已作加固，需监测；建筑物在盾构施工影响范围以内，但基础未作加固，需监测。上表中建筑物的变形系指地面和地下的一切建筑物和构筑物的沉降、水平位移和裂缝。根据本工程的具体情况、人员安排及经费投入等因素综合考虑，本工程的盾构隧道施工监测内容主要为地面沉降监测、隧道沉降监测和建筑物沉降（裂缝）监测。在盾构推进起始段100米范围内进行以土体变形和隧道结构为主的监测，土体变形监测包括土体深层垂直和水平位移、地下水位监测，隧道结构监测主要为隧道收敛位移。4.2监测点的布设和监测方法4.2.1地面沉降监测点的布设和监测方法地面沉降监测点需布置纵向（沿轴线）剖面监测点和横向剖面监测点，纵向（沿轴线）剖面监测点的布设一般需保证盾构顶部始终有监测点在监测，所以监测沿轴线方向监测点间距一般小于盾构长度，通常为3～10米一个测点，而本标段盾构机长约9米，故取每隔5米一个测点。监测横剖面每隔30米布设一个，在横剖面上从盾构轴线由中心向两侧由近到远，按测点间距2～5m递增布测点，布设的范围为盾构外径的2～3倍，即15～20m范围内，如图4-1所示。若地面6是砼路面，纵断面每20m布设一个钻孔点(沉降测点的埋设采用冲击钻在地表钻孔，然后放入长200～300mm，直径20～30mm的圆头钢筋，钢筋需穿过水泥路板,孔空隙用砂填充)。人和站盾构隧道左线盾构隧道右线龙归站地面沉降监测点(纵向)沿中线每5米设点地面沉降监测点(横向)每隔30米设一横断面，横断面中每2-5设点图4-1地面沉降监测点布设示意图地面沉降测点如周围无建筑物或场地比较空旷，则横剖面间隔可加大至50m。为布设轴线点，沿隧道轴线附近布设一条闭合平面控制导线，将轴线点放样到地面上。由于移交的水准点比较分散，所以在沿途较稳定地区埋设2～3个水准控制点。测量仪器采用DSZ2水准仪＋铟钢尺。观测方法采用一级沉降水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，7如超过时，应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，水准线路闭合差应小于±0.3N（mm）（N为测站数），然后按照测站进行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差△H＝Hn－H0即为隆陷值。4.2.2隧道沉降监测点的布设和监测方法隧道沉降由衬砌环的沉降反映出来，衬砌环的沉降监测是通过在各衬砌环上设置沉降点，自衬砌脱出盾尾后测其沉降，隧道的沉降情况反映盾尾注浆的效果和隧道地基处理效果。隧道的沉降相当于增加地基损失，也必然加大地面沉降。衬砌环（管片）的沉降采用水准测量方法在管片脱出盾构机后测量，每次测量需回测后三环管片，每环管片均需测量。监测点布设在管片底部，布置见图4-2。每天换班时均需进行管片测量工作。测量仪器采用SDZ2精密水准仪＋铟钢尺。隧道沉降监测点图4-2隧道沉降监测点的布设4.2.3周围建筑物沉降及裂缝观测在施工前，应根据建（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、围岩条件、施工方法等，对沿线地面建（构）筑物在施工过程中可能产生的变形情况做较为精确的预测。在具体施工过程中，做到时时监测，防止建（构）筑物出现沉降、倾斜等。盾构施工时根据建（构）筑物情况及其重要程度，在建（构）筑物上面至少每个角设置一个观测点，以观测其位移和倾斜8等，观测点采用膨胀螺丝打入墙体内，如图4-3。沉降观测采用一级沉降水准测量，每次观测要与两个相对稳定的水准点进行闭合，组成水准网进行平差计算。对周围建（构）筑物的裂缝状况，在盾构推进前作详细调查摸底，掘进施工过程中定期巡视检查。对已经存在的裂缝，施工前必须会同有关各方现场检查，并作文字、拍照、录像记录。图4-3房屋测点布置示意图由于移交的水准点比较分散，所以在沿途较稳定地区埋设8～10个水准控制点。编号为S1、S2、S3……Sn。基准点布设与高程测量按照国标《工程测量规范》（GB50026-93）中的规定执行。建(构)筑物裂缝观测采用下图4-4所示的方法进行观测：图4-4建(构)筑物裂缝观测示意图沉降测点94.2.4地下管线安全观测在地表下沉的纵向和横向影响范围内进行地下管线安全监测，基点埋设同地表建筑物不均匀沉降监测。沉降测点埋设同地表沉降监测点，并在隧道正上方电缆管沟内每5m布设一个沉降观测点，布设范围为电缆管沟与盾构隧道交点左右各30m。观测方法、监测仪器与地表隆陷观测同。施工前，由基点通过水准测量测出管线沉降观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差△Ｈ＝Hn－H0即为地表沉降值。根据地表沉降值，进行管线的安全检算。4.2.5土体变形监测点的布设和监测方法在盾构推进起始段100米范围内，布设土体垂直和水平位移监测点是为了确定盾构正面推力、压浆时间、压浆压力和数量、推进速度、送排泥速度等施工参数。土体深层垂直位移测孔一般布置在隧道中心线上，监测结果比地表沉降更为敏感，因而能更有效地诊查施工状态和工艺参数，尤其是盾构正前方一点的沉降。土体深层水平位移测孔布设在盾构前方两侧，用测斜仪量测，监测结果可以分析盾构推进中对土体扰动引起的水平位移以及研究减少扰动的对策。地下水位孔布设在隧道两侧影响范围内，水文地质条件在施工过程中可能有变化的区域，如在砂层