广州地铁2#隧道监测方案.doc

第1章 工程概况
1.1平面位置
广州市轨道交通三号线北延段工程施工区间2标段【梅花园站～南方医院站、南方医院站～同和站盾构区间】土建施工项目，线路位于广州市白云区，线路从梅花园站向北沿广州大道北经过南方医院站继续沿广州大道北、下穿南方医院人行天桥和4#人行天桥后到达同和站。
1.2主要施工方法
根据设计文件，本工程涉及的主要方法有：
1、梅花园～南方医院站区间：隧道施工竖井采用倒挂法施做、横通道矿山法（台阶法人工开挖）、圆形隧道矿山法（爆破开挖）、盾构法、圆形矿山+盾构拼装联合施工法；
2、南方医院站～同和站区间：盾构法。
1. 3地层岩性
本矿山法隧道及盾构沿线第四系土层主要有人工填土、冲积－洪积砂层、土层及淤泥质土层、残积土层，其中第四系土层变化较大，软土零星分布，厚度较小，冲积－洪积砂层在此段较发育，地下水较丰富。下伏基岩为：燕山期花岗岩分布地段，岩面起伏较大，全风化和强风化带厚度较大，风化强烈，个别地段存在球状风化孤石，裂隙局部发育，地下水不丰富；震旦系变质岩分布地段，岩性主要为花岗片麻岩、混合花岗岩，部分地段为混合花岗岩，变质石英砂岩、石英岩等。岩石风化强烈，全风化和强风化带厚度较大，节理，裂隙稍发育，中微风化岩岩面大部分地段埋藏较深，且起伏较大。
第2章 监测的目的和意义
2.1监测的目的及意义
由于地表的部分建筑以及地下分布的市政，电力和通信管线，管沟，若发生过量的沉降或位移，将会引起建筑物及管线的破坏。因此及时掌握开挖支护期间建构的稳定性以及掌握施工期间对周围环境的影响非常重要，必须进行全面的监测。同时监控量测也是设计的要求，由于地下工程地质条件的变化，结构设计目前仍以工程经验类比法和监控量测法为主。通过监测以达到以下目的：
1.及时掌握围岩动态和支护结构的工作状态，利用量测结果修改设计，指导施工；
2.预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然；
3.积累资料，为以后的工程设计提供类比资料；
4.为确保隧道安全提供可靠的信息；
5.量测数据，经分析处理与必要的计算后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道的稳定。
2.2 测点布置原则
1、按监测预设方案在现场布设测点，当实际地形不允许时，可适当进行修正，尽量保证点位的合理性。
2、为验证设计参数而设的测点布置在最不利位置和断面，为指导施工而设的测点布置在相同状况下最先施工部位，其目的是为了及时反馈信息，以修改设计和指导施工。
3、地表变形测点的位置既要考虑反映对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。
4、深埋测点（结构变形测点等）不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。
5、各类监测测点的布置在时间和空间上有机结合，力求同一监测部位能同时反映不同的物理变化量，以便找出其内在的联系和变化规律。
6、测点的埋设应提前一定的时间，并及早进行初始状态的量测。
7、测点在施工过程中一旦破坏，尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，以保证该测点观测数据的连续性。
2.3作业依据
1、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》(GB 50308-1999)；
2、《广州轨道交通施工测量管理细则（第二版）》；
3、《工程测量规范》(GB50026-93)；
4、《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）；
5、《国家一、二等水准测量规范》 GB 12987 – 91
6、隧道线路图及会审文件
第3章 信息化施工和组织措施
施工监测是施工决策的信息来源与施工管理的控制对象。通过测量收集到必要的数据，绘制各种时态关系图，进行回归分析，对支护的受力状况和施工安全做出综合判断，并及时反馈于施工中，调整施工措施，使施工过程完全进入信息化控制中。
根据本标段工程规模和监测任务，拟成立监测组；由本项目部矿山法施工机构中测量工程师和助理工程师负责监测点设计、布置和量
信 息 化 施 工 流 程 图
测操作以及数据处理，并将监测信息及时反馈给项目总工程师。分析地质情况
制定监测计划
施 工
量 测
数据处理分析
施工状态评价价
稳定性判别
结构施工是否完成
结 束
修改支护参数数
否
否
是
是

信息化施工流程图如上。
1、矿山法隧道及盾构施工监测测量技术领导小组：
组 长：何云（高级工程师）
2、现场施工作业人员
周明(工程师）、邢旗胜(助理工程师)、王杰（验线员）、唐媚（测量工）
第4章 监测的项目及方法
4.1监测项目设计
为掌握隧道在暗挖的施工掘进过程中，土体变形情况及支护结构侧向位移和周围地表﹑周围建筑物沉降等情况，并将实际情况与设计值进行对比分析，以便采取相应措施。
各项监测内容的控制标准及警戒值如下：
监测项目
监测控制标准(mm）
警戒值(mm)
地表沉降
+10/-30
-20
水平位移
≤30㎜

隧道净空收敛
-30
-20
4.2矿山法隧道施工监测方法
隧道施工监控项目及内容
序号
项目名称
方法及工具
布置
量测周期
1
隧道洞内外地质和支护状态观察
隧道内岩石地质状况、支护等的观察。
洞内和掌子面地质横切面，加筋支护。
开挖后及初期支护后进行1次/天， 衬托完成稳定后1次/10天
2
水平收敛监测
做收敛点后，用收敛计测量收敛点间相对位移情况。
Ⅱ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类围岩设置5个测点，形成6条收敛线
1次/天
初次做点后1～3周

收敛稳定后停止监测
3
拱顶下沉的 监测
用精密水准仪观测拱顶的竖向位移。
和水平收敛同一个断面，拱顶中间布置一个观测点。
1次/天

下沉稳定后停止监测
4
隧道底部隆陷的监测
用精密水准仪观测隧道底部的竖向位移
同拱顶下沉同一个断面，在隧道中央设一测点
1次/天
1次/5天
下沉稳定后
同上
5
隧道周围地表沉降的监测
用精密水准仪观测隧道周围地表标高
隧道施工相临阶段连接处，每个断面按设计要求布点
1次/天
开挖断面30m内
1次/1周
开挖过
30m后
同上
6
地下重要管线的监测
用精密水准仪对重要管线，用水准观测并计算沉降量
在地表沉降点的范围内，露出重要管线并做一标记
1次/天
开挖断面20m内
1次/2天
开挖断面30m内
同上
7
地表建筑物的沉降
用精密水准仪对所埋监测点进行水准观测，计算沉降量
在地表沉降区域内的建筑物墙角、柱子、门边、地面等处每隔15米左右布设一点
1次/天
初 期
1次/7天
地表沉陷
稳定
隧道竣工后停止监测
8
爆破振动监测
用振动测试仪监测爆破的振动速度
离爆破源较近的主体结构及临近构筑物埋设传感器
1次/天
1次/2天
≤50m

4.2.1隧道内外地质和支护状态观察
主要观测岩石名称、产状、风化变质情况，断层、节理、裂隙发育及发展情况。洞内水情包括渗水、涌水的部位、流量等。对初期支护的观察、支护裂缝观察；包括喷层开裂部位、宽度、长度及深度，模筑混凝土衬砌的整体性，防水效果等。同时每日在喷射混凝土之前进行1次掌子面地层情况观测，绘制素描图，地质条件变化比较大时，适当增加次数。
4.2.2水平收敛量监测
隧道开挖后，周边点的位移是围岩和支护力学形态变化的最直接，最明显的反映，净空的变化(收缩或扩张)是围岩变形最明显的体现。由于本段暗挖隧道采用全断面爆破法，拟定洞内Ⅱ—Ⅲ类围岩每5m设置一量测断面，Ⅳ—Ⅴ类围岩每10m设置一量测断面，每一断面设置5个测点，形成6条收敛测线，拱顶点兼作下沉量测点，采用收敛计量测围岩相对位移情况。测点的埋设可使用Φ=6.5mm的带挂钩的钢筋，在喷射混凝土后及时进行，不带挂钩的一端埋设在墙体里，
观测时，将收敛计挂上即可进行，点位的布设位置如图所示。各项观测应在每次开挖后立即进行，初始读数在开挖后12小时内取得。量测频率为每天1次。各项观测持续到变形基本稳定后的1~3周，平时及时根据观测数据绘制净空收敛时态曲线及净空收敛与距开挖工作面距离的关系图。该项观测选用国产JSS30A型数显收敛计，其读数精度可达0.06mm。

收敛观测及拱顶下沉布点示意图
每次观测后，将观测数据列成表格，计算出收敛值并同上次观测数据进行比较，同时算出累计收敛值。必要时以时间为横坐标，收敛量为纵坐标绘制收敛曲线图。
相应措施：当收敛量测位移—时间曲线出现反弯点，查清原因，采取加密加强支护等措施控制变形，确保施工安全。
4.2.3拱顶下沉的监测
支护结构拱顶的竖向位移是隧道施工中一个重要的监测项目，其目的是观测拱顶的绝对位移量，监测主体结构的稳定性，确保结构安全。布设监测点应选择典型拱顶处埋设测点。
（1） 观测仪器 Leica NA2＋GPM3型精密水准仪、铟钢水准尺。
（2） 观测点的布置 观测点与收敛观测点布置在同断面内，在各施工导洞拱顶中部布置一个观测点。
（3）观测频率 距离开挖断面≤30m时1次／天，稳定后停止监测。
（4）资料整理 及时根据观测数据绘制拱顶下沉时态曲线及与拱顶下沉与距开挖工作面距离的关系图。及时将观测成果（按二等水准观测要求）汇报给项目总工程师及监理和业主相关部门。
4.2.4隧道底部隆陷的监测
隧底隆陷量测断面与拱顶下沉量测断面设为同一断面，便于与拱顶位移相比较。隧底中央设一测点，在拱顶量测下沉量时同时进行隧底隆陷量测，断面设置与前相同。
相应措施：如发现隆陷变化异常，查清原因后，采取增打长锚杆提前加设仰拱等措施，控制隆陷，保证结构稳定。
4.2.5隧道周围地表沉降的监测
为了掌握在围护结构完成后，隧道开挖全过程中及隧道内衬墙体施工中地表周围下沉的范围和下沉量值以及裂缝的情况而设置的监测。
1．测量仪器 观测使用NA2＋GPM3型精密水准仪、3m铟钢水准尺(2把)。
2．点位布置 选择在主体结构划分的施工阶段中，即在各施工阶段的中部或相临阶段连接位置处设置监测断面，每个断面设置15个监测点，最远测点以埋深高度离隧道边呈45°斜角至地面位置为准。相临两个监测断面的间距直线段为50m，曲线段为20m，每个量测断面测点呈对称布置，如果在监测点周围有障碍物，间距可适当增减。边缘部分间距稍大，以5～10米为准，中间部分间距稍短，保证每个断面点位埋设满足监测最低要求。由于地面建筑物密集，绿化带也影响了地面沉降点的布设，所以在布设沉降点的时候要根据现场的实际情况（沉降点的布设情况如附图所示，其中线路上的红点标记为沉降点）来设计点位的埋设。
3．观测频率 距离开挖断面≤30m 时1次/1日，距离开挖断面<50m 时1次/2日，稳定后停止监测。
4．数据处理 监测时严格执行GB12987-91《国家一、二等水准测量规范》，按二等水准要求及时将观测成果汇总（本次沉降值和累计沉降量），并绘制沉降变化曲线。
4.2.6地下重要管线的监测
1.观测仪器 观测使用NA2+GPM3型精密水准仪、3m分划为5mm的线条式铟钢水准尺(2把)；
2.测点的布设
管线沉降测点埋设示意图
在布置地表沉降监测点的同时，挖开地下管线上方覆盖土，直至露出管面，在管面上标注记号作为监测点，埋设Φ200mm的钢管，钢管上方略低于地表面，用盖板将观测孔盖好，保护监测点；
3.观测频率 离开挖断面20m内1次/日，30m以内时1次/2日。稳定后停止监测。
4.观测方法 观测方法同地表沉降观测。
5.监测跟随施工及时进行，根据观测的数据及时绘制测点沉降变化曲线。
4.2.7地表建筑物的监测
为了保障施工现场周围建筑物的安全，在整个施工过程中都要对周围建筑物进行变形监测，因为地表的不均匀沉降会对建筑物构成危害，致使建筑物会发生沉降、倾斜和产生裂缝。
由于矿山法隧道需要通过建筑物下方，对地表建筑物产生影响，而对建筑物的监测有利于掌握隧道在施工过程中对地表建筑物的影响程度。用NA2+GPM3精密水准仪及配套铟钢水准尺依据《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97对既有建筑物进行监测。根据实际情况在建筑物每隔15米左右布设测点，或在墙角、柱子、门边、地面等处，用钢筋在既有建筑物上布设沉降监测点（如示意图所示），用油漆作出明显标志。
施工前依据水准基点对各沉降观测点的高程独立进行两次观测，
取两次观测成果的平均值做为各沉降观测点的原始高程。隧道掘进初期每日进行1次观测，当地表沉陷稳定后，每周观测1次。每次观测结束后，及时整理观测记录、计算当次沉降值和各点的累积沉降值，并绘制沉降量－－时间关系曲线。将观测结果上报项目总工程师及监
理和业主相关部门（现场以实际情况具体调整点位的布设）。

建筑物墙体

5cm
10cm

建筑物沉降监测点的布设示意图
4.2.8爆破震动监测
在城市爆破工程中，震动速度的监测是降震指导施工的重要手段之一。因此，要在爆破中进行全过程的爆破震动跟踪监测，根据监测信息，掌握爆破对已施工支护结构及地表建筑物的影响程度，及时调整爆破参数。控制超、欠挖及维护隧道内外环境稳定。
1）监测仪器
采用DSVM-2A型振动测试仪及与之配套的分析软件，可以实现波形恢复，显示最大速度值、最大加速值、及最大位移值，概率密度分析，频谱分析等。该仪器主要包括传感器、放大器，记录器及导线。
2）监测布点
为了监测地面建筑物和隧道的稳定性，确保地面建筑物和隧道结构安全，地面布点时应在离爆源较近的隧道主体结构及临近建筑物埋设传感器。
隧道监测点分别设在拱顶及拱脚以下1m处，洞内监测时，测点距掌子面的距离一般以爆破后飞石不损坏测点为原则。
在所埋预埋件的地方，用冲击钻钻孔，在孔中填塞水泥砂浆后插入预埋件，使预埋件轴线垂直于测量表面。
3）测试
监测前，将传感器编号，固定在规定的测振仪中，并配合固定的振子，然后在标定振动台上进行标定，作出振子跳高和速度的标定曲线，传感器、放大器槽路和振子在监测中不得互换，以提高量测精度。每隔一段时间后，要重新对该系统进行标定，检查其是否发生变化，以便修正，抗震性能越强，防干扰性能越好，量测数据就越精确、稳定。量测时注意导线的接头防潮和屏蔽。
监测前传感器预埋件必须牢固地埋填在测点处的围岩内，留出少量螺栓，以和传感器拧紧为原则，不要使传感器离测量面太远，以防产生相对运动，影响量测精度。
监测时，起爆与测量仪器的同步通过一同步电缆（一端连在掌子面起爆雷管上，另一段连在示波器上）实现。
4）记录与计算
利用该仪器和计算机的RS-232接口将测得振动数据存入计算机磁盘，保存所测数据及时进行分析。要求最大振速不得超过15mm/s，同时根据地面地下建构筑物对振动速度的要求进行控制。
4.3监测频率说明
各监测断面变形量间距不但要满足设计要求,同时要根据变形速度调整有关项目量测时间,满足《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》的相关要求,并取量测频率较高的标准做为实际标准。具体如下表：
变形速度（mm/d）
≥5
5～1
1～0.5
0.5～0.2
＜0.2
量测频率
2次/d
1次/d
1次/2～3d
1次/3d
1次/7d
量测断面距开挖距离
(0～1)b
(1～2)b
(2～5)b
＞5b

量测频率
2次/d
1次/d
1次/2～3d
1次/7d

第5章 监测的质量控制
5.1初期控制
在施工前，根据总的施工设计方案，通过现场勘察，确定测试仪器、布置位置、数量及深度。根据总的施工顺序和进度计划，初步确测点布置顺序。
5.2施工控制
在仪器安装埋设的全过程中，必须对仪器、传感器和设备等进行连续的检验，以确保他们的质量的稳定性，并作好如下记录：
（1）仪器的种类、型号、编号和说明；
（2）测试元件布置的位置及编号；
（3）测试点布置日期；
（4）测试时的气候状况；
（5）安装和测试时周围施工状况或掘进里程；
（6）安装期间的调试及多次测取初始数据；
凡第三方监测的项目，安装记录由技术主管和监理工程师签字认定；自测项目由技术主管签字即可。
5.3监测控制
监测阶段，作好数据采集记录和信息反馈，仪器的维护和标定。根据规定的采集频率，满足系统在时间上的连续性的要求，以仪器的精度和准确度为标准检验或判断数据的偏差是否正常。施工监测的水准基点不少于2个，并定期对水准基点进行校核。所有监测工作均应考虑和施工穿插进行。观测时间应尽量避开白天客流量、车流量大的时间（必须和施工同时进行的除外）。
施工监测中，应对测量结果及时进行分析和反馈，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，持续增加时。
- 14 -