地铁区间盾构施工隧道监测方案.doc
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1、目 录1、工程概况11.1工程简介 11.2工程地质及水文地质概况11.3 盾构下穿周边环境及地下管线情况32、监测重点及目的33、监测执行技术标准44、使用仪器设备46、监测控制值、监测频率及预警程序136.1监测控制值136.2观测频率147、人员配置168、监测信息反馈、数据分析与处理169、质量目标和保证措施169.1质量目标169.2质量保证体系169.3监测工作的管理169.4保证监测质量的措施1610、安全文明施工和保证措施1610.1 安全文明施工目标1610.2 安全保证体系1610.3 文明施工保证措施1611、现场日常巡视1612、与相关单位的协调配合1613、监测工作程
2、序1614、应急预案161、工程概况1.1工程简介地铁XX线沿XX线XX庄车辆段出入段线两侧敷设,直至出入段线终点附近,线路向南转,左线下穿XX庄车辆段出入段后,逐渐与右线并行,下穿XX道延长线及XX河后沿XX路向东南延伸,在机场XX站楼西北侧转向东到达XX线机场站。本工程线路起点里程为右CK24+100,终点里程为右CK27+434.1,区间线路总长为3334.1米,设区间风井1座。线路各段设计范围情况如下: 表1.21本工程各段设计范围情况序号起点里程终点里程长度(m)设计范围备注1右CK24+100右CK25+985.71885.7盾构区间右CK26+033.3右CK27+434.114
3、00.82右CK25+985.7右CK26+033.347.6区间风井及疏散口盾构区间位于直线及半径360m,400m,430m,440m与450m的曲线上,最大坡度为25.盾构区间总长3286.5m,分别在右CK24+691、右CK25+338、右CK26+500、与右CK27+020处设置1座左右线联络通道,其中右CK24+691与右CK27+020处的联络通道结合泵站一并设计;在右CK25+985.7右CK26+033.3处设一座区间风井及其疏散口。本标段工程包括盾构始发井(不含)风井和疏散口(含)机场站(不含),联络通道5处(其中一处在疏散通道内)。区间采用盾构法施工,联络通道及泵房采
4、用矿山法施工。1.2工程地质及水文地质概况1.2.1工程地质概况经勘察揭露,本工程风井地基土在110.00m深度范围内均为第四纪松散沉积物,主要由饱和粘性土、粉土、砂土组成,一般具有成层分布的特点。自上而下为第四系全新统人工填土层(人工堆积Qml),第I陆相层(第四系全新统上组河床河漫相沉积Q43al)、第海相层(第四系全新统中组浅海相沉积Q42m)、第陆相层(第四系全新统下组河床河漫滩相沉积Q41al)、第陆相层(第四系上更新统四组滨海潮汐带相沉积Q3dmc)、第陆相层(第四系上更新统三组河床河漫滩相沉积Q3cal)、第海相层(第四系上更新统二组浅海滨海相沉积Q3bm)、第陆相层(第四系上更
5、新统一组河床河漫滩相沉积Q3cal)、第海相层(第四系中更新统上组滨海三角洲相沉积Q22mc)、第陆相层(第四系中更新统中组河床河漫滩相沉积Q22al)。勘察成果表明,拟建区间地基土分布具有以下特点:1) 第海相层缺失。2) 浅部填土局部厚度较大,最厚处约3.2m。3) 2淤泥质粉质粘土层分布不连续,厚度不均匀,最厚处达4.7m。4) 浅部分布4t层砂质粉土夹粉质粘土透镜体,且局部分布5粉土层,土质不均匀。5) 自下而上分布多层承压含水层,2为第一层承压水;2为第二层承压水;(11)2、(11)4、(12)2、(13)1夹和(13)2为第三层承压水;(14)2为第四层承压水。1.2.2水文地质
6、概况场地埋深110m以上地下水可分为潜水层和承压水两种类型。潜水含水层主要为全新统中组海相层(Q42m)层及其以上土层,主要由2、4粉质粘土及粉质粘土、表部人工填土组成;静止水位埋深一般0.902.70m(标高0.902.48m)。潜水主要接受大气降水、河流和塘补给,以蒸发形式排泄,水位随季节、气候、潮汐有所变化。一般年变幅在0.501.00m左右。场地内揭示的承压含水层自下而上分为4个压含水层,2为第一层承压水;2为第二层承压水;(11)2、(11)4、(12)2、(13)1夹和(13)2为第三层承压水;(14)2为第四层承压水。承压水主要接受上层地下水的越流补给和侧向径流补给,以径流及向下
7、越流的方式排泄,承压水一般呈周期性变化。根据本区间抽水试验报告可知,勘察期间2承压水水位埋深约为3.21m3.50m(标高0.13m0.09m),(11)2层承压水位埋深约6.16m6.75m(标高2.89m3.52m)。1.3 盾构下穿周边环境及地下管线情况本工程盾构区间在里程CK25+010左右处下穿XX河,河宽40m,最大水深约1.5m左右,与线路走向垂直;在线路CK25+100左右分布有天然气调压站,位于左线线路左侧上方;线路约从CK25+255开始进入机场控制区范围,其中在CK26+370CK27+000范围下穿现有机场停机坪;从CK27+050开始,线路进入XX国际机场道路,依次下
8、穿正在运营的机场高架桥西段挡墙以及机场地下停车库结构及抗浮桩。沿线下穿的地下管线主要有200、300的天然气钢管、铸铁DN200、250、300、400、500输配水管、DN100、500热水管、500混凝土污水管、600、1000混凝土雨水管、400、800、1200PVC雨水管、300、400航油钢管,以及电信、电力等其他众多管线。其中部分管线基本与线位正交或斜交,部分管线与线位平行,并基本位于线路的正上方。2、监测重点及目的2.1监测重点本工程施工影响的地面建(构)筑、物主要为:天然气调压站、机场停机坪、各类市政地下管线、下穿XX、河侧穿机场高架桥东端引道挡土墙和引桥桥基。盾构施工过程中
9、,极易造成地表不均匀沉降,进而导致调压站内管道及机场跑道产生不均匀变形,危机天然气管道及飞机运行安全,及时发现隐患,并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施。2.2监测目的在盾构施工过程中,随着盾构的掘进,周围土体应力产生变化,使地面、建筑物随之变形。根据城市轨道交通工程测量规范(GB50308-2008)第8章变形测量和盾构法隧道施工和验收规范,(GB50446-2008)第15章变形监控量测的要求,盾构施工必须进行地面及建筑物跟踪监测。如发现地面及建筑物沉降加速或差异沉降(倾斜)显著时,应及时向施工方及监理方报警,采取相应措施,如加固、调整施工参数或控制施工进度,做到以监测信息
10、指导施工,确保施工安全。监测方案的指导思想是确保工程安全、工程质量。通过常规手段的监测与自动化数据处理相结合,确定和选择最佳监测方法和监测设备。3、监测执行技术标准1、工程测量规范(GB50026-2007)2、建筑变形测量规范(JGJ8-2007)3、国家一、二等水准测量规范GB/T12897-20064、岩土工程勘察规范(GB50021-2001)5、XX市地下铁道XX线工程设计图6、XX市建筑基坑工程技术规范(GB29-202-2010)7、地下铁道工程施工及验收规范(GB502991999 2003版 )8、盾构法隧道施工和验收规范GB50446-20089、地下铁道、轻轨交通工程测量
11、规范(GB503082008)4、使用仪器设备主要的仪器设备见下表,并保证所使用的仪器均在其鉴定的有效期内:序号仪器设备名称/型号仪器设备性能生产厂家单价数量备注1全站仪尼康352L11mm+1ppm日本18万元1放样、倾斜监测2电子水准仪索佳SDL300.4mm/km日本8万元1沉降监测3收敛仪金坛1mm江苏金坛5000元1隧道收敛主要仪器的图件及性能如下:日本索佳公司生产SDL30电子水准仪,仪器标定精度为0.4mm/km。日本尼康公司生产352L全站仪,自动记录观测数据。测角精度指标为1,测距精度指标为1mm+1ppm。5、监测项目及方法5.1监测项目根据本工程的要求、相关工程的经验,按
12、照安全、经济、合理的原则,设置的监测项目如下:1、日常巡视、检查2、周边建(构)筑物沉降、倾斜监测3 、地表隆沉变形监测4 、管线监测5、隧道内管片变形监测5.2监测点的布设要求(1)观测点类型和数量的确定应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑。(2)为监测施工而设的测点应布置在相同工况下的最先施工部位,其目的是及时反馈信息,指导施工。(3)地表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征,又要便于采用仪器进行观察,还要有利于测点的保护。(4)测点应在施工前15天布置好,以便监测工作开始时,监测元件能够进入稳定的工作状态。(5)监测点在施工过程中遭到破坏时,应尽快在原来位
13、置或尽量靠近原来位置补设测点,保证该点观测数据的连续性。(6)建筑物沉降监测点的编号按栋分别设置,均按顺时针方向1、2、3编排;地面沉降监测按环号顺序编号;管线按设计类型规定编号,如 m、s等。5.3测点布设及监测方法5.3.1日常巡视、检查盾构推进前做好周围构筑物外观及基础的调查,跟据调查资料对构筑物进行评估。跟据评估报告对测点布设进行调整,构筑物如有开裂之处,首先编号再进行量测(用千分尺)和拍照,做为历史档案备查。在盾构推进过程中,密切观察建筑物、地面等新出现的裂缝情况,老的裂缝是否扩大等,并对这些裂缝进行量测和记录,密切注意裂缝的发展趋势。对地面隆陷、冒浆、建筑物开裂等情况进行观察并做好
14、记录,如有情况及时和施工方沟通采取相关错施,保证盾构施工安全。5.3.2地面沉降监测在盾构初始掘进的100m范围内,设立监测试验段。在试验段中地面沉降测量工作将采取缩短测点的间距,增加测量频次的作业方法。具体方案是:在实验段100m之内,沿轴线每隔(4环)设一个轴线沉降监测点,每隔30m设一条横向沉降槽观测断面,在每个沉降槽观测断面上设9个观测点,每个点距离间隔为5米。试验段设置3条沉降槽观测断面,同样在盾构进洞前100m内,也设置3条沉降槽观测断面。点号跟环数相对应,例如1环、4环、8环沉降槽观测断面,例如20环断面点号:20环-1、20环-2、20环-3、20环-4、20环、20环-5、2
15、0环-6、20环-7、20环-8(如图表1)。正常掘进段监测:100m后,每隔5环布设一个轴线沉降监测点。每50米设置1条沉降(槽)观测断面,并设在隧道推进途中关键部位(如XX河两岸护岸桩顶处;隧道下穿管线地区等)。这些区域每条沉降槽双线布设9个沉降观测点,轴线上各布1个监测点,垂直左右轴线两侧各布设4个监测点。地面点的埋设方法:地面、草地使用钢筋桩做测量标志、在坚硬地(路)面布点,首先使用电锤在坚硬地(路)面打孔,测点长80厘米,打入开好的孔内并使测点顶部略低于地面。 在重要道路上无法打孔的,可直接孔内打入长约60mm的螺钉,钉帽要紧贴路面。 图表1 沉降槽测点布设示意图监测方法:按国家二等
16、水准测量规范要求,历次沉降监测是通过基准点间联测一条二等水准闭合线路,由线路的基准点来测量各监测点的高程,各监测点高程初始值在监测工程前期3次测定(3次取平均),某监测点本次高程减前次高程的差值为本次沉降量,本次高程减初始高程的差值为累计沉降量。5.3.3地下管线沉降监测隧道沿线遇有:天然气、输配水管、航油钢管、雨水、污水、热力、电力、电信等8种管线。这些管线有的与隧道顺行,有的被隧道下穿。类别级别是否监测测点布置天然气1监测顺管线走向埋设深层点(间接)航油钢管1监测顺管线走向埋设深层点(间接)输配水管1监测顺管线走向埋设深层点(间接)热力2监测顺管线走向埋设深层点(间接)雨水3大口径的监测顺
17、管线走向埋设深层点(间接)污水3大口径的监测顺管线走向埋设深层点(间接)电力4不测电信4不测监测布点方法:间接法:在坚硬的路面上、土地上大量使用此法。用电钻在路面上打孔,在孔内打入长约60mm的螺钉,钉帽要紧贴路面。间接法监测虽然没有直接法直观、准确,但也能确切反映管线的沉降。因为沉降是大面积的,而不是哪一点的沉降,当地面沉降时管线也随土体一起下沉。点位编号为:”TR、HY、G、Y、 W”,分别代表天然气、航油管道、给水、雨水、污水管线等图表2 管线沉降测点(间接法)布设示意图图表3 管线布点示意图监测方法:同地表沉降5.3.4 建(构)筑物沉降、倾斜监测A建筑物沉降观测点应布设在能反映建筑物
18、变形特征的位置,如建筑物的四个墙角、大转角处、山墙、高低层建筑物结合部和沉降缝或裂缝处两侧;沿外墙每隔815米设置一个。点位埋设在外墙面正负零以上100mm150mm处,点与墙壁间距在30mm50mm,标志长度为160mm。建筑物上的监测点号按建筑物的名称(从左上角开始按顺时针1、2、3)编排。本工程盾构下穿的主要建筑物为天然气调压站作为重点监测对象。此区域除加密测点外,盾构通过时增加观测次数,并把沉降值快速反馈施工单位,施工单位严格控制沉降量,确保建筑物的安全。布点方法:使用冲击钻在天然气调压站墙体上打孔,孔的直径与标志的直径相同,孔深度120mm左右,然后将标志钉涂抹强力胶后打入孔内。(见
19、下图)。 图表4 天然气调压站沉降测点布设示意图 图表5 天然气调压站布点图监测方法:同地表沉降 B 建筑物、高架桥倾斜观测天然气调压站倾斜观测采用沉降差法观测更为方便、准确。因此所有建筑物的倾斜观测全采用沉降差法计算。沉降差法计算倾斜量的原理: 图表6如图(6),通过建筑物沉降测量,可得到建筑物上各测点的沉降值,比较相对(临)两点的沉降值后,就得出这两点的沉降差h(如A、B两点),则偏移值可由下式(1)计算: a= (1) 式中:a 为建筑物上、下部位相对位移值 h为A、B两点的相对沉降量 L 为建筑物上相对(临)两点的距离 H 为建筑物的高度定义建筑物倾斜量的公式(2)为:=tan= (2
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