成都地铁7号线工程火车南站~科华南路站~琉璃场站盾构区间施工监测方案

成都地铁7号线工程火车南站~科华南路站~琉璃场站盾构区间施工监测方案方案编制____________________方案审核____________________方案审批____________________廊坊市中铁物探勘察有限公司成都地铁施工监测项目部二〇一四年五月目录1、编制依据........................................................12、工程概况........................................................13、监测的必要性....................................................14、监测的作用......................................................25、地面沉降机理及预测..............................................25.1地面沉降的原因..................................................35.1.1地层损失......................................................35.1.2受扰动土体的固结沉降..........................................45.2采用peck法预测地面沉降.........................................46、主要监测内容及监测方法..........................................66.1监测系统设计原则................................................66.2监测项目........................................................76.3监测预警程序与控制标准..........................................86.4监测项目.......................................................106.4.1监测断面的选择...............................................106.4.2地表沉降监测.................................................116.4.3地面建筑物沉降及倾斜监测.....................................126.4.4地下管线监测.................................................136.4.5土体分层竖向位移监测.........................................146.4.6隧道隆陷监测.................................................166.4.7联络通道/泵房施工监测........................................166.4.8现场巡视.....................................................176.4.9基准点的埋设.................................................177、点位的保护.....................................................188、监测资料整理、分析及反馈程序...................................199、监测管理体系和质量保证措施.....................................2010、安全文明作业..................................................2111、监测应急预案..................................................2111.1出现险情的处理................................................2211.2管线下沉超限、开裂及断裂的处理措施............................2211、编制依据(1)《地铁设计规范》GB50157-2003；(2)《建筑基坑工程技术规范》YB9258-1997；(3)《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；(4)《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005；(5)《铁路隧道设计规范》TB10003-2005、J449-2005；(6)《建筑与市政降水工程技术规范》JBJ/T111-1998；(7)《建筑变形测量规范》JGJ8-2007；(8)《工程测量规范》GB50026-2007；(9)《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007；(10)《城市轨道交通技术规范》GB50490-2009；(11)《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008；(12)《卫星定位城市测量规范》CJJ/T73-2010；(13)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；(14)《城市测量规范》CJJ/T8-2011；(15)《城市地下水动态观测规程》CJJ/T76-2012；(16)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；(17)《国家一、二等水准测量规范》GBT12897-2006；(18)《精密工程测量规范》GB/T15314-1994；(19)《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911-2013；(20)国家或行业其他测量规范、强制性标准；(21)成都地铁BT项目设计文件。2、工程概况科华南路站～火车南站盾构区间隧道ZCK19+881.000～ZCK20+861.082,隧道全长979.936m。本区间线路平面共设置2处曲线，曲线半径均为450m。最小轨面埋深约21.5m，区间隧道埋深约12.5~21m，隧道最大纵坡约28‰，最小纵坡约5‰。设置一处联络通道兼区间废水泵房。琉璃场站～科华南路站盾构区间隧道：YCK17+696.500～YCK19+728.000，隧道全长2031.5m。区间隧道埋深约12~30m，隧道最大纵坡约20‰，最小纵坡约5‰，2线路最小曲线半径500m（三处），曲线半径700m（两处）,最大曲线半径2000m（一处）。设置一处区间风机房，三处联络通道。3、监测的必要性采用盾构法修建地铁隧道，会引起地层移动而导致不同程度的地面和隧道沉降，即使采用当今先进的盾构技术，也难防止这些沉降。地面沉降和隧道沉降达到一定程度时，就会影响周围地面建筑、地下设施和隧道本身的正常使用。而本区间隧道地下水位高，地层含水丰富，渗透系数大，工程地质和水文地质较差，且工程周边环境较为复杂，琉~科盾构区间主要穿越康郡小区、成绵乐客专、锦江、东苑小区A、B、C区、经科华南路站到科~火区间，科~火盾构区间主要穿越南铁新居、和平佳苑、和平小区二期后回到天仁北街，线路继续前行，穿过天府立交后止于火车南站，施工保护要求高。另一方面，对于在砂砾地层采用盾构法施工的城市地铁来说，在施工以前，对地质等的评价总有不完善的地方，设计和施工方案及细节也总有需要在施工中检验和改进之处，而施工监测正是使施工顺利和积极改进的一个关键环节，因此在盾构推进过程中，开展施工监控量测以研究施工引起的地层运动机理、预测相应的地面沉降及保护邻近构筑物和地下管线的安全是非常必要的。4、监测的作用⑴、监测和判断各种施工因素对地表变形、邻近构筑物和地下管线的安全的影响，提供改进施工、减少沉降的依据；⑵、根据前一步的观测结果，预测下一步地表沉降和对周围建筑及其它设施的影响；⑶、检验施工结果是否达到控制地面沉降和隧道沉降的目的；⑷、研究地层特性、地下水条件、施工方法与地表沉降的关系。以作为改进设计的依据；⑸、了解地层与隧道结构间的相互作用力及为建立和调整盾构土压平衡的施工参数提供依据，如确定盾构设定土压、掘进速度、进排土量等，控制地层扰动，减小变形，以确保地面建筑物及地下管线等的安全，同时为以后类似工程积累经验和提供指导。5、地面沉降机理及预测3采用盾构法修建城市地铁不可避免地要导致地铁沿线的地层扰动和土体损失，使其影响范围内的地表及周边构筑物、地下管线等产生较大的沉降变形，直接危及其正常使用，因此在需要控制地层移动地区，进行盾构隧道施工，必须了解地层移动的规律，尽可能准确地预测沉降量、沉降范围，沉降曲线最大坡度及最小曲率半径和对周围建筑的影响程度，分析影响沉降的各种因素以求在施工中采取减少地层沉降的措施。5.1地面沉降的原因盾构推进引起的地层损失和盾构隧道受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结，是地面沉降的基本原因。5.1.1地层损失地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积和竣工隧道体积之差。竣工隧道体积包括隧道外围包裹的压入浆体体积。周围土体在弥补地层损失中，发生地层移动，引起地面沉降。引起地层损失的施工及其它因素主要有：⑴、开挖面土体移动。当盾构掘进时，开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向应力，则开挖面土体向盾构内移动，引起地层损失而导致盾构上方地面沉降，当盾构推进时，如作用在正面土体的推应力大于原始侧向应力，则正面土体向上向前移动，引起负地层损失而导致盾构上方地面隆起；⑵、盾构后退。在盾构暂停推进时，由于盾构推进千斤顶漏油回缩可能引起盾构后退，使开挖面土体坍落或松动，造成地层损失；⑶、土体挤入盾尾空隙。由于向盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时，压浆量不足，压浆压力不适当，使盾尾后隧道周边土体失去原始三维平衡状态，而向盾尾空隙中移动，引起地层损失。在含水不稳定地层中，这往往是引起地层损失的最主要因素；⑷、改变推进方向，盾构在曲线推进、纠偏、抬头或叩头推进过程中，实际开挖断面不是圆形而是椭圆，因此引起地层损失。盾构轴线与隧道轴线的偏角越大则对土体扰动和超挖程度及其引起的地层损失越大；⑸、特别是推进的盾构外周粘附一层粘土时，盾尾后隧道外周环形空隙会有较大量的增加，如不相应增加压浆量，地层损失必然大量增加；⑹、盾壳移动对地层的摩擦和剪切；4⑺、在土压力作用下，隧道管片产生的变形也会引起少量的地层损失；⑻、隧道管片衬砌沉降较大时，会引起不可忽略的地层损失。同时饱和松软地层衬砌渗漏亦引起沉降。5.1.2受扰动土体的固结沉降由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用等施工因素，使周围地层形成正值的超孔隙水压区，其超孔隙水压力，在盾构隧道施工后的一段时间内消散复原，在此过程中地层发生排水固结变形，引起地面沉降（固结沉降）。土体受到扰动后，土体骨架还发生持续很长时间的压缩变形。在此土体蠕变过程中产生的地面沉降为次固结沉降。在孔隙比和灵敏度较大的软塑和流塑性地层中，次固结沉降往往要持续几年以上，它所占总沉降量的比例可高达35%以上。5.2采用peck法预测地面沉降采用peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式，其沉陷槽横向分布见下图。2R反弯点βZiSmax式中：v—地层损失（地表沉降容积）Smax—距隧道中心线的最大沉降量χ—距隧道中心线的距离i—沉降槽宽度系数（沉降槽曲线拐点）222exp2ixivSX2452tgZiivivS5.22max5z—隧道中心埋深ø—为土的内摩擦角，对于成层土取加权平均值地层损失的取值，对预测地面沉降的准确度有重要的影响，须仔细分析地质和施工条件并参照已有经验后合理确定,在采用适当技术和良好操作的正常施工条件下，可从表1适当选取由于各种因素引起的地层损失率。表1：地层损失因素隧道单位长度