北京地铁十号线二期十七标监测方案(火终区间).doc

北京地铁10号线二期工程土建施工第17合同段火器营站终点区间（盾构区间）监控量测方案北京住总集团有限责任公司北京地铁10号线二期17标段项目经理部 目 录1 工程概况31.1工程概況31.2 周边建、构筑物32 施工监测目的、制定原则和编制依据42.1施工监测目的42.2 施工监测方案的制定原则52.3 施工监测方案的编制依据53 监测内容53.1 监测方案53.2监测仪器和设备64 监测方法及测点布置64.1地表沉降、隆起监测64.2 周围建筑物沉降、倾斜监测64.3 地下管线变形监测74.4 管片收敛及隧道位移监测95 风险源测点措施及要求95.1 天桥的测点措施105.2交通管理处平方的测点措施105.3京密引水渠的测点措施116 测点保护117 监测控制标准及预警值118 监测反馈程序128.1数据采集128.2数据整理128.3数据分析128.4监测数据的反馈139 监测组织管理体系及质量保证措施139.1保证措施139.2施工监测管理149.3施工监测设备配置1510 监测注意事项1511 应急措施151 工程概况1.1工程概況 火器营站终点区间（火终区间）从火器营站出发，沿京密引水渠西侧蓝靛厂北路向北，下穿北四环路以南大片绿化带，转向东下穿京密引水渠，过河后沿巴沟路向东到达10号线二期终点（即10号线一期起点）。右线设计范围：右K55+996.037右K57+091.121；左线范围：左K55+996.037左K57+116.997。在线路最低点右K56+594（左K56+602）C处结合区间排水泵房设一座联络通道，在右K56+944.175处设一座盾构始发井、接收井。火器营盾构井段正线隧道全部采用盾构法施工。右线盾构设计范围：右K55+996.037右K56+936.224；左线盾构设计范围：左K55+996.037左K56+959.326。1.2 周边建、构筑物长春桥站火器营站盾构始发井 立马关帝庙海淀交通管理处现状天桥京密引水渠 水源井高压塔水源井图1 线路周边环境火器营站至终点区间处于巴沟路及蓝靛厂北路下方，隧道沿线下穿京密引水渠、海淀区交通管理局、侧穿海淀区环卫化粪厂、海淀区交通管理局东过街天桥侧面通过。盾构区间中线天桥现状交管处现状盾构区间中线图2 交通管理处、天桥与区间关系始发井位置海淀大粪处理厂院内图3 盾构始发井位置示意图预计穿渠部位盾构区间中线图4 盾构下穿京密引水渠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依据；（2）预测地表变形的趋势，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变化规律； （4）检查施工引起的地面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,以减小施工成本； （5）建立预警机制,避免结构和环境安全事故造成施工成本的增加； （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，为盾构掘进参数的选择提供依据。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；GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范2003版；地铁工程监控量测技术规程DB11/490-2007；建筑变形测量规程JGJ/T8-97；工程测量规范GB50026-2007；城市测量规范CJJ8-99； 本工程的施工设计图纸及合同中相应的规定、标准。3 监测内容3.1 监测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、京密引水渠、海淀区交通管理局、海淀区环卫化粪厂、海淀区交通管理局东过街天桥等的沉降。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）在盾构试掘进100m范围内，每10m设一断面，其中每一断面设9个监测点，并且在线路中心线上方（含左右线）纵向每5m埋设一个监测点。（2）其余地段根据具体情况酌情埋点，一般间距80120设1个监测断面，同时在线路中心线正上方一般间距10m20m埋设一个监测点，在各监测断面中根据实际情况，分埋设主副两种监测断面形式，即当线路中线周边属于敏感地段，诸如交通密集型道路，或高建（构）筑物分布较为密集的区域，则应严格按照规范规定埋设监测断面，此种情况下称为主断面；反之，若线路（含左右线）上方均为空旷地段，或者仅单线上方属敏感地段，可根据实际情况酌情布设监测断面和监测点，一般较主断面情形下的断面监测点数少若干，同时断面间距略长于主监测断面间距。（3）对距线路边线10m范围内的重点建（构）筑物的沉降、水平位移、倾斜、裂缝进行严密监测，一般是在此类建筑物桩基处埋设监测点位，同时根据实际情况酌情在建筑物房体中上位置处设置监测标志，以便对房体倾斜等各类变化严密监测。在隧道沿线此类典型建（构）筑有：京密引水渠、海淀区交通管理局、海淀区环卫化粪厂、海淀区交通管理局东过街天桥。3.2监测仪器和设备表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、隆起电子水准仪、铟钢尺2建（构）筑物沉降、隆起、水平位移、倾斜和裂缝电子水准仪、铟钢尺、全站仪和反射片3管线沉降电子水准仪、铟钢尺4隧道衬砌环三维位移（管环的上浮和沉降）全站仪、反射片4 监测方法及测点布置4.1地表沉降、隆起监测 （1）测点布置盾构推进过程中会对临近土体产生扰动，进而在盾构推进面附近产生接近椭球形的地面凹槽，在沿隧道中线的横断面来看，会形成所谓的沉陷槽；为此进行地面沉降和隆起监测具有重要意义。为此，地表沉降观测点沿线路方向布设，左右线区间隧道中心线上方布设一排，测点沿线路方向间距1020m，在盾构始发100m及与管线并行范围内应适当加密，沿线路中线监测断面的间距取为80120m。每个点位埋设一根大约0.7m长的光圆钢筋，顶部略微底于地面。埋设时在 地面钻挖一个直径10cm左右，深70cm的柱状孔，在孔中灌入砂及木屑插入钢筋。钢筋头低于半刚性路面层表面5mm，并在旁边用红色油漆标注点号（如图5所示）。图 5 地面沉降观测点埋设结构图 （2）监测仪器沉降监测采用天宝DiNi03电子水准仪及相应的铟钢水准标尺，读数精度为0.01mm（3）监测方法观测时各项限差宜严格控制，每测点读数较差不宜超过0.5mm，监测完成时要闭合至控制水准点以作核对。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。区间地表监测点布置图见附详图。4.2 周围建筑物沉降、倾斜监测 （1）测点布置盾构施工会引起周围建筑物产生沉降，较大的沉降或不均匀沉降都会危及周围建筑物的安全，为全面了解施工引起的对周围建筑物的影响情况，并能根据监测信息实时的调整施工参数，以确保周围建（构）筑物的安全，在施工期间内对建筑物的沉降、倾斜等进行观测，测点结构图参见下图，周围建筑物监测点宜根据现场踏勘确定，如图6所示。 图6 建筑物沉降测点结构图 （2）测试仪器沉降监测采用天宝DiNi03电子水准仪及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为0.01mm；平面位移监测采用徕卡TCA1800全站仪，测角精度为1"级，距离为1mm。 （3）监测方法沉降监测按国家二等水准要求施测，每次测量时直接用基本水准点（控制点）作单点引测。房屋的倾斜监测倾斜观测采用垂线投影法，每次观测时将仪器置于倾斜观测基本点上，照准建筑物顶部标志，在垂直方向上向建筑物底部对应的标志处打出垂直线，直接在底部的钢尺上读取倾斜值，读至1.0mm。为了避免仪器误差，每次观测时分别用经纬仪的盘左和盘右两个位置做向下投点，分别读取倾斜值，取算术平均值。区间周围建筑物监测点布置图（即风险源监测点布置图）见附详图。4.3 地下管线变形监测 （1） 测点布置针对盾构隧道区间沿线的城市管线，对在开挖影响区域内的重要管线进行重点监测，就本工程而言较为重要的管线有：1）污水管线2）燃气管线3）给水管线4）电力管线5）电信管线管线监测点布置形式为直接测点结构参见图7所示。 图7 管线沉降点埋设结构图布置直接测点时将测点布置处的管线暴露，严格按照图7 所示埋设，在开挖管线过程中遇困难不能布置时，按图7所示布置地表点，通过地表的变位来反应管线的变位。依据设计图纸，管线的测点间距约为510m，尽可能在管线的检查井位置布设沉降观测点。各地下管线的测点布置详见附图，在测试点位的设置上，采用按与隧道走向垂直方向呈断面布置，断面间距为15m。根据我标段区间现况条件，各管线均埋设间接地表点，加盖保护，测点间距及监测频率等根据管线管理部门的要求进行调整。 （2）测试仪器沉降监测采用天宝DiNi03电子水准仪及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为0.01mm；平面位移监测采用徕卡TCA1800全站仪，测角精度为1"级，距离为1mm级。 （3）监测方法每次观测宜形成闭合或附合观测路线，参见图8，同时工作中按国家二等水准测量各限差要求进行测量，并符合国家二等水准的各项精度要求；平面位移观测采用小角度法或视准线法进行监测图8 管线沉降观测方法示意图4.4 管片收敛及隧道位移监测衬砌环片检测：在衬砌环片时，及时测量衬砌环的环中心偏差和管环的上浮和下沉。测量频率1次/天,当环片上浮较大时将加大监测频率。保证每环都能测到，并测定待测环的前端面。断管环中心的位置，如果是在曲线段时，可以通过测量出来的管环中心的大地坐标，然后在CAD里，通过作CAD里事先绘出的隧道轴线（空间）的垂线就可以计算出管环中心的偏差。相邻衬砌环测量时重合测定约10环片，环片平面和高程控制在±15mm之内。衬砌环片检测采用铝合金尺，通过测量铝合金尺的中心坐标来推算管环中心的坐标，测量时，铝合金尺一定要通过水平尺置平。计算管环中心偏离隧道轴线时，在直线上可以通过建立施工坐标系，通过测量出来的施工坐标就可以直接判断。图9 管环测量示意图表2 隧道内各项变形测量项目的测量频率（d为天数）变形速度（mm/d）施工状况测量频率（次/d）>10距工作面1倍洞径2/1105距工作面12倍洞径1/141距工作面25倍洞径1/2<1距工作面>5倍洞径1/>75 风险源测点措施及要求 5.1 天桥的测点措施根据设计要求确保盾构顺利通过天桥在天桥东侧八个桥墩各布置一个沉降点在西侧七个桥墩各布置一个沉降点，在京密引水渠东西六个桥墩各布置一个，监测频率和地表相同，建筑物裂缝监测频率按照控制两次观测期间裂缝发展部大于0.1mm及裂缝所处位置而定，为了保障顺利通过采取的措施：（1）在盾构施工至桥底前后各5m范围内的时段，天桥要采取临时封闭措施，（2）在盾构施工时通过控制盾构机的相关掘进及注浆参数，控制地表沉降点小于15mm，确保桥墩结构的安全（3）施工前对盾构刀具、设备进行仔细检查，盾构施工时应确保连续施工，避免中间停机、漏浆或注浆系统堵管等情况发生，更应避免开仓，保证盾构连续推进。（4）盾构施工及时进行管片背后同步注浆，必要时可利用管片注浆进行二次补浆，减少地层沉降。监测点布置图见附图 5.2交通管理处平方的测点措施 根据设计要求在盾构通过交通管理处时在每栋建筑物外墙转角处；建筑物沉降缝两侧对称布置；测点在垂直方向上不少于2个。在施工前对建筑结构现状倾斜角度、不均匀沉降量进行量测。监测频率和地表相同，建筑物裂缝监测频率按照控制两次观测期间裂缝发展部大于0.1mm及裂缝所处位置而定，为了保障顺利通过采取的措施：（1）盾构施工时通过控制盾构机的相关掘进及注浆参数，控制地沉降小于10mm，确保房屋结构安全。（2）施工前对盾构刀具、设备进行仔细检查，盾构施工时应确保连续施工，避免中间停机、漏浆或注浆系统堵管等情况发生，更应避免开仓，保证盾构连续推进。（3）盾构施工及时进行管片背后同步注浆，必要时可利用管片注浆进行二次补浆，减少地层沉降。（4）施工过程中如发生盾构推进异常，地表沉降难以控制，应及时疏散隧道施工影响范围内房屋的人群。 监测点布置图见附图5.3京密引水渠的测点措施 根据设计要求在通过京密引水渠时在京密引水渠的东西两侧各布置一排地表沉降点，监测频率和地表相同，在施工期间要加强监控量测，尤其是针对水渠结构的监测，施工期间应在引水渠河堤范围内布置监测断面，来保证顺利通过，为了保证顺利通过我们采取的措施：（1）施工前对盾构刀具、设备进行仔细检查，盾构施工时应确保连续施工，避免中间停机、漏浆或注浆系统堵管等情况发生，更应避免开仓；但盾构机必须装备高压仓，以防万一开仓使用。（2）盾构施工应通过控制盾构机的相关掘进及注浆参数，控制地表沉降。（3）盾构施工及时进行管片背后同步注浆，必要时可利用管片注浆进行二次补浆，减少地层沉降。（4）盾构机出土装置应能应付较大的地下水压力，以防止出渣过程中万一出现喷涌现象（5）在添加剂中添加能隔水的材料，保证地下水位不随出土进入盾构机。 监测点布置图见附图 6 测点保护监测点是一切测试工作的基础，在每个监测点埋设完成后，立即检查埋设质量，发现问题及时整改。确认埋设好后，埋设人员及时填写埋设记录，并准确测量初始数据存档，作为开挖时监测的参考；项目负责人进行实地验收，并在埋设记录上签字确认。对于所有预埋监测点的实地位置做精确记录，露出地坪的做出醒目标志，并设保护装置。7 监测控制标准及预警值在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。监测控制标准根据以往类似工程经验、有关规范规定设计要求，提出控制基准见表4地铁盾构监测控制标准表。表4 地铁盾构监测控制标准表序号监测项目及范围允许位移控制值U0（mm）位移平均速率控制值（mm/d）位移最大速率控制值（mm/d）1地表沉降30132拱顶沉降20133地表隆起1013根据监测管理基准以及设计图纸要求1）掘进面距监测断面前后不大于20m时，12次/天；2） 掘进面距监测断面前后不大于50m时，1次/2天；3） 掘进面距监测断面前后大于50m时，1次/周；4） 根据数据分析确定沉降基本稳定后，1次/月。监测点三级警戒状态判定表预警级别预警状态描述黄色监测预警“双控”指标（变化量、变化速率）均超过监控量测控制值（极限值）的70时，或双控指标之一超过监控量测控制值的85时橙色监测预警“双控”指标均超过监控量测控制值的85时，或双控指标之一超过监控量测控制值时红色监测预警“双控”指标均超过监控量测控制值，且实测变化速率出现急剧增长时。8 监测反馈程序8.1数据采集通过现场监测取得的数据和与之相关的其它资料的搜集、记录等。本监测项目采用的仪器设备种类繁多，有的仪器（如水准仪、测斜仪等）需人工读数、记录，然后将实测数据输入计算机，有的仪器（如全站仪）则自动数据采集，并将量测值自动传输到数据库管理系统。8.2数据整理每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理，包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图，异常值的剔除、初步分析和整编等，并将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。8.3数据分析采用比较法、作图法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以便对工程的安全状态和应采取的措施进行评估决策，如绘制测点时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图。如果位移的变化随时间而渐趋稳定，说明围岩处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的，如图11中的正常曲线。图11中的反常曲线中，出现了反弯点，这说明位移出现反常 的急骤增长现象，表明支护体系已呈不稳定状态，应立即采取措施进行处理。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值，预测结构和建筑物的安全状况。在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况。图11 时间-位移曲线和距离-位移曲线图8.4监测数据的反馈为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，须及时上报监测日报表，并按期向施工监理、设计单位提交监测周报、月报，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。9 监测组织管理体系及质量保证措施针对本工程监测项目的特点，项目经理部测量部建立专业监测小组，由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任组长，监测施工组织与流程见图12监控量测施工组织流程图。调整施工参数项目经理测量部总工监测小组施工监测监测参数工程施工施工准备监理、业主图12 监控量测施工组织流程图9.1保证措施为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项措施：（1）监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中。（3）项目量测人员要相对固定，保证数据资料的连续性。（4）量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。（5）量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。（6）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。（7）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报（8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。（9）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。（10）针对施工各关键问题及早开展相应的小组讨论活动，及时分析、反馈信息。yesno现场施工监控量测监测设计资料调研量测结果的微机信息处理系统量测结果的综合处理及反分析监测结果的综合评价报送设计、监理单位量测结果的形象化、具体化经验类比理论分析甲方、规范要求等结构稳定、安全性判地层、周围建筑物等动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议反馈设计施工调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施新设计施工方法是否改变设计、施工方法图13 监测反馈程序框图9.2施工监测管理（1）工程开工前，根据现场的实际情况及工程的施工进度安排，编制详细的监测实施作业计划及相应的保证措施，将监控量测纳入施工生产计划的一项重要内容。 （2）成立监测小组，确保监测人员、监测仪器、工具满足监测工作需要，并相对固定。为监测人员提供良好的实测、办公环境，确保监测成果及时、准确。（3）施工监测要紧密结合施工进度，测出每一施工步骤对变形的影响。在变形观测过程中变形体发生显著变化时，应及时调整变形监测频率，实时进行变形监测，并将结果及时反馈，以修改设计参数，调整施工工艺并采取措施。（4）监测人员及时整理分析监测数据，预测变形发展趋势，指导现场施工。若发生异常情况，随时与监理工程师、业主、设计联系，采取有效措施，做好预防，确保安全施工9.3施工监测设备配置表5 主要监测设备及元器件表序号设 备 名 称规 格 型 号数量1全站仪徕卡TCA1800拓普康TKS202各12单棱镜组徕卡2拓普康23单棱镜杆徕卡24电子水准仪天宝DINI0315铟钢尺天宝1对6水准仪拓普康AT-G2、AT-G6各17塔尺5m48卷尺天津雄狮110 监测注意事项（1） 不断向工作人员提供监测领域的新技术、新工艺、新仪器，不断提高监测队伍的素质；（2） 定期对监测控制点进行复测,从而确保其稳定；（3） 加强对监测点的保护；（4） 监测组内建立二级检查制度；（5） 监测仪器按规定时间进行核准，以确保测量数据的准确性，固定专人管理仪器，进行保养和维修；（6） 监测资料的存储、计算、管理均采用计算机进行；（7）当天的监测成果当天报，及时送报主管工程师和监理工程师；（8）监测值出现异常时，迅速报告相关工程师并加密观测次数，必要时进行24小时不间断监测，直至稳定为止。11 应急措施若在监测过程中，根据数据分析结果，预测到地面或地表重要建（构）筑物有严重倾斜或沉降现象发生，马上请示项目部分管领导，要求项目部迅速启动工程应急预案，迅速通知周边各行政和职能部门协助解决。