隧道监测方案

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1、武汉地铁2号线22标段（施工竖井与横通道）监测 武汉马房山理工工程结构检测有限公司监测方案（一）目录1 工程概况11.1 工程概述11.2 工程地质及水文地质条件11.3 周边环境概况22 施工监测监控方案22.1 编制依据22.2 监测目的22.3 监测内容32.4 监测仪器的布设与测试32.5 监测精度92.6 监测频率102.7 监测项目报警值103 监测数据整理、分析与反馈113.1 监测数据整理113.2 数据处理与成果分析123.3 数据反馈与报告提交124 拟投入的人员与仪器设备125 组织机构和保障措施145.1 组织机构和职责145.2 进度和质量保证措施145.3 落实项目

2、责任制的主要措施15- II -1 工程概况1.1 工程概述1.2 工程地质及水文地质条件1.2.1 气候气象武汉地区属于我国东南季风气候区，具有夏季火热、冬季寒冷、降水充沛等主要气候特点，年平均气温15.9，极端最高气温41.3，极端是低气温-18。多年平均降水量1261.2mm，降水多集中在6-8月，占全年的41%；最大处降水量2107.1mm，最大日降水量322.6mm，年平均蒸发量为1447.9mm，绝对湿度年平均16.4mb，湿度系数为0.90，大气影响急剧深度为1.35m。1.1.2 工程地质场区位于剥蚀堆积垄岗（相当于长江三级阶地）地貌单元区上。场地地层依次分布如下： 杂填土：主

3、要由粘性土、砖渣、碎石、植物根茎、砼碎块、生活垃圾等物质组成，结构松散；厚0.3m5.6m，沿线地表多有分布； 粉质粘土：黄褐色，灰褐色，结构紧密，可塑硬塑状，含少许铁、锰质结核。自由膨胀率为39%50%，主要具弱膨胀性； 强风化泥岩：灰色，中厚层状，节理裂隙发育，抗风化能力较差，主要矿物成分为水云母，含微量石英、白云母等矿物。 中风化泥岩：灰色，中厚层状，主要矿物成分为水云母，含微量石英、白云母等矿物。 微风化泥岩：灰色，中厚层状，主要矿物成分为水云母，含微量石英、白云母等矿物。1.1.3 水文地质拟建场地的地下水主要为孔隙水。孔隙水主要赋存于人工填土层中，因其水量较贫，赋存部位远离隧洞，对

4、竖井及其横通道施工基本没有影响，第四系中更新统粘土夹碎石中含少量地下水，具弱透水性。根据水质分析结果，地下水对混凝土结构不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋无论是在长期浸水情况下，还是在干湿交替的条件下均不具腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。1.3 周边环境概况根据现场调查，施工临时用地位于赛博电子广场，不影响道路交通。竖井位于广场西侧，横通道则下穿珞瑜路，周边有附近道路、建筑物、管线等，环境较为复杂。2 施工监测监控方案2.1 编制依据（1）工程测量规范（GB50026-93）（2）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）（3）建筑变形测量规程（JGB/T8-97）（4）湖北省深基坑工程技术规定

5、（DB42/159-2004）（5）武汉市轨道交通二号线一期工程施工图设计 街道口站广埠屯站区间施工竖井及横通道2.2 监测目的施工竖井和横通道开挖过程中，必须保证结构的稳定性，以确保施工安全，从而不危及基坑周边建筑物和既有构筑物、地下管线等。为此施工过程中必须采取相应的监控保护措施，监测的目的主要是： （1）了解围护结构的受力变形及竖井周边土体的沉降情况，对结构的稳定性进行评价；（2）对竖井周边地下水位、地下管线和建筑物的沉降变位等进行监控，了解 竖井施工对周边环境的影响情况；（3）通过获得的围护结构及周围环境在施工中的综合信息，进行施工的日常管 理，为优化和合理组织施工提供可靠信息，指导施

6、工、改进施工工艺、合理安排施工进度，实现动态设计和信息化施工；（4）积累资料，为类似工程提供参考。2.3 监测内容根据拟建竖井和横通道的重要性等级、工程地质条件、设计支护及施工方法等，参照设计要求，确定隧道基坑施工监测项目。（1）人工巡视（2）结构水平位移（3）地面沉降观测（4）地表建筑物沉降（5）地下管线沉降监测（6）地下水位监测 （7）土体侧向变形监测（8）锚杆拉力（9）横通道拱顶下沉（10）竖井及横通道净空收敛2.4 监测仪器的布设与测试2.4.1 监测控制网的布设监测控制网主要用于建（构）筑物、地下管线、结构的沉降与水平位移等方面的监测。监测控制网分两部分： A、平面控制网： 用于各水

7、平位移监测项目平面控制基准；平面控制点计划布设4个，编号为P1-P4，控制区域为整个监测区，为使测距、测角误差在横、纵坐标上均匀分布，网形为闭合导线网，引测外方向为施工用平面控制网。点位设在稳定、安全的地方，有条件可采用固定观测墩；通常在地面埋设钢钉点，顶上刻划“+”字。 B、水准控制网：用于各垂直位移监测项目（即沉降监测）的高程控制基准。水准控制点计划布设2个，编号为BM1-BM2。建立闭合环与施工高程控制点联测。控制点具体布设情况将在进场后根据现场条件进行布设。控制测量精度要求：水准控制网按国家一等水准要求进行。各项技术指标如下：等级读数基附差测站附合差路线闭合差备注一等水准0.3mm0.

8、5mm2 mmL为公里数平面控制网采用二级城市导线，其各项技术指标如下：等级测角中误差边长中误差点位中误差备注二级导线21/100001 mm2.4.2 监测点布设监测点布设图见附图，施工竖井与横通道监测点布设统计表见下表1。表1施工竖井与横通道监测点布设统计表监测项目测点布置单位测试仪器数量结构物水平位移观测点在竖井顶部布设，保证每边都有监测测点。个经纬仪8地面沉降观测点沿基坑没边中点向外侧发散布置，量测2倍基坑范围内的地表沉降。个水准仪25地表建筑物沉降观测点测点布置在施工影响范围内（2倍基坑开挖深度）的建筑物上，根据建筑物的结构型式确定观测点，一般布置在建筑物的角点中点及每隔10-15m

9、布设。个水准仪17地下管线沉降监测点测点布置在施工影响范围内的管线处，间距不大于30m。经改移的管线（基坑内）采用直接在管顶上面布点，对不改移且埋置较浅的管线采用抱箍法进行测量；对于一些埋置较深、不便凿开路面的地下管线，采用套洞法进行测量。个水准仪暂未确定地下水位监测点两边各布置1个，环境要求较高时可适当加密。孔水位计2土体侧向变形监测点在竖井两侧土体内埋设测斜管，超出竖井深度1m，基坑每边都保证有监测测点。孔测斜仪2锚杆拉力采用钢筋计，测试断面选择竖井4个断面，每断面8根。个钢筋计、频率计32横通道拱顶下沉监控断面每510m一个，共设置3个，对3个监控断面的拱顶进行监测个水准仪、钢卷挂尺3横

10、通道净空收敛监控断面每510m一个，共设置3个，每个监控断面设2条测线 条收敛仪6图1 监测测点布置平面图- 15 -图2 1-1监测测点布置立面图图3 横通道收敛2.4.3监测点埋设与测试方法（1）人工巡视对施工竖井结构及其周边24倍开挖深度内的建（构）筑物、地表进行仔细巡查，重点观察有无明显裂缝等异常情况。（2）结构水平位移与沉降埋设方法：将顶端划“十”字的钢筋埋入竖井顶部锁口圈中，用混凝土固定。测量：墙顶沉降测量采用精密水准仪，按国家二等水准要求观测。以附合或闭合路线在水准路线上联测各监测点，以水准控制点为基准，测算出各监测点标高。同一测点相邻两次标高差即为本次该测点沉降量，第一次沉降量

11、累加至当次本次沉降量即为该测点累计沉降量。墙顶水平位移测量按小角度法进行观测。在平行与基坑围护墙延长线上的平面控制点设工作站，取远方50m外位置稳定、成象清晰的永久性目标作固定后视方向分别测出各监测点相对后视的夹角，每次四测回取平均值A。光电测距量出测站至监测点边长S。同一测点相邻两次测角差dA=Ai-Ai-1，从而计算出该测点本次位移量，第一次位移量累加至当次本次位移量即为该测点累计位移量。（3）地面沉降观测埋设方法：直接将道钉打入设计位置处的地表。测量：与结构沉降测量计算方法相同。（4）地表建筑物沉降埋设方法：建筑物监测点直接用电锤在建筑物外侧墙体上打洞，并将膨胀螺栓或道钉 打入，或利用其

12、原有沉降监测点。见图4。图4 建筑物沉降测点结构图测试方法：按国家二等水准要求施测。每次测量时直接用基本水准点作单点引测。（5）地下管线沉降监测埋设方法：地下管线监测点的埋设除能利用原有管线设备点外采用直接点法或间接点法。直接点法即在地下管线顶面与地表之间打设或埋设硬套管，将顶面刻划“”的钢筋置入其中，并用粘土或砂将其固定；间接点法即在地下管线相应上方将顶面刻划“”的道钉打入道路接缝处。测量方法：每次观测宜形成闭合或附合观测路线，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。图5 水位孔埋设示意图回填泥球透水段PVC管回填黄砂（6）地下水位监测 埋设方法：用

13、钻机成孔至15m深度后清孔，安放PVC透水管，在其外侧用滤网布裹扎好。然后将水位管插至孔底。在透水管段孔内回填中粗砂，以保持良好透水性，其它段回填泥球或粘土将孔隙填实（如图5）。成孔后加清水，检验成孔质量，孔口用盖子盖好，防止地表水进入孔内。测试：水准联测各管口高程后，直接用钢尺水位仪测试水位管内水位深度。慢慢将探头放入水面，刚接触水面时在钢尺上读数一次，然后慢慢将探头拉出水面，当探头刚离开水面时在钢尺上再读数一次，取两次平均值即为水面之深度。特别需要注意的是：初值的测定在开工前23天，在晴天连续测试水位取其平均值为水位初始值；遇雨天，在雨天后12天测定初始值，以减小外界因素的影响。（7）土体

14、侧向变形监测埋设方法：在施工竖井开挖前，用钻机成孔至25m深度后清孔，将测斜管的顶底两端头用布料堵塞，盖好管盖；检查测斜管内壁的一组导槽，使其与竖井一边水平延伸方向基本垂直；将测斜管插入孔底，内部注入清水，防止其上浮；用粘土或砂浆将孔壁填实。测试方法：测斜管埋设3天后，取得初始读数。在操作时要特别注意： 探头在管底稳定数分钟或更长的时间（主要是消除探头与水的温差），待读数稳定后，再按每0.5m的点距由下往上逐点进行读数。 采取0、180双向读数。规定0方向读数时探头高轮位置靠近基坑一侧。 经常校对点距（记录深度）。 探头沿测斜管内壁导槽上拉、下滑要匀速，不得冲击孔底。 测点的读数稳定后，方可记

15、录储存。 墙顶测斜是假定孔顶为不动点，故测量的数据为相对的，因此通过对孔顶平面位移（利用同部位围护墙顶水平位移）值的修正。（8）锚杆拉力埋设方法：锚杆轴力埋设选择施工竖井4个断面，考虑量测方便，一般采用振弦式锚杆应力计（钢筋计）量测。 根据设计要求造孔，同时应大于锚杆直径加上锚杆上焊接的应力计的高度，确保仪器能顺利进入孔中，钻孔方位符合设计要求。 按照设计要求裁截杆长度，每根锚杆中部截断后，将应变计绑焊在锚杆上。 组装检测合格后，经监理工程师认可，将组装的监测锚杆缓慢地送入钻孔内。安装时，应确保锚杆上的钢筋计。测试方法：仪器安装过程用频率读数仪检测，灌浆凝固后开始正式观测。（9）横通道拱顶下沉

16、埋设方法：在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前，先用小型钻机在待测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。测试方法：利用收敛尺或钢尺，一端挂在拱顶自制预埋件上，按国家二等水准要求施测。每次测量时直接用基本水准点作单点引测。（10）竖井与横通道净空收敛埋设方法：收敛监测断面埋设时尽可能靠近开挖掌子面，按设计要求放出测点位置，在测点处用钻孔，孔深约为25cm。在孔中填满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测。测桩有涨壳式和预埋式两种，涨壳式用搬手拧紧测桩上的螺母，使外壳

17、张开，将测桩固定在钻孔内；预埋式采用水泥砂浆将测桩埋设在钻孔内。测桩埋设稳固后，在其出露端装上挂钩圆环等连接件，并在测点处安装上保护罩保护测点。测试方法：采用收敛仪进行量测，量测时应记录环境温度，以便对测得数据进行修正。2.5 监测精度（1）水准测量每站观测高差中误差M0 0.5mm（2）水准闭合（附合）路线，闭合（附合）差 fw= 1.0 （N为测站数）（3）垂直变形监测精度：1.0mm（4）平面位移监测精度：1.0mm（5）土体侧向变形测试系统综合精度： 2 mm/15m（6）水位监测精度：5mm（7）钢筋计分辨率：0.2%FS（8）拱顶下沉监测精度：1.0mm（9）净空收敛监测精度：1.

18、0mm2.6 监测频率（1）各项监测项目在竖井施工前应测得稳定初始值，且不少于2次。横通道监测断面仪器应在初支完成后及时埋设。（2）各项监测工作，在开挖阶段应每天1次；开挖结束后每1次/3天；变形、沉降稳定后1次/10天。2.7 监测项目报警值 在基坑开挖施工监测中，对每一监测项目都必须确定允许值，当其实测值及变化量接近或达到该允许值时，就可能对施工和周边环境的安全性构成威胁，此时需要及时向设计、监理和施工部门通报，以使各方面严密关注和研究确定防范措施。此值一般称为报警值。根据设计要求和有关规范对一级基坑的规定，并参照以往的工程实践经验，现对上述各监测项目的报警值确定如下：（1）结构水平位移：

19、竖井水平位移量不大于30mm，单日水平位移量最大值不超过3mm/d，控制值的70%为预警值。（3）地面沉降观测：地面沉降量不大于30mm，单日沉降量最大值不超过3mm/d，控制值的70%为预警值。（4）地表建筑物沉降：沉降量不大于30mm，单日沉降量最大值不超过3mm/d，控制值的70%为预警值。（5）地下管线沉降监测：沉降量不大于30mm，单日沉降量最大值不超过3mm/d，控制值的70%为预警值。或由管线安全（管线抗拉强度控制）允许的地面沉降值计算。计算方法如下： ，其中地面及建筑物沉降也可由地层及结构稳定需求计算：，（6）地下水位监测：水位变化量不超过100cm，单日不超过50cm/d。（

20、7）土体侧向变形监测：位移量不大于40mm，单日水平位移量最大值不超过4mm/d，控制值的70%为预警值。沿深度变化曲线正常，最大水平位移时程曲线无明显拐点。（8）锚杆拉力：锚杆拉力不超过设计拉力的80%，无明显增大拐点。（9）横通道拱顶下沉：拱顶下沉位移量不大于30mm，单日拱顶下沉位移量最大值不超过3mm/d，控制值的70%为预警值。（10）横通道净空收敛：净空收敛累计值不大于30mm，单日收敛值最大值不超过3mm/d，控制值的70%为预警值。3 监测数据整理、分析与反馈3.1 监测数据整理每次量测后，将原始数据及时整理成正式记录，并对每一个量测断面内每一种量测项目，均进行资料整理，结合原

21、始记录表及实际测点图，整理位移值、应力值、位移速度、位移（应力）加速度随时间及开挖面距离的变化情况。为使监测工作能及时地为基坑工程施工安全提供信息，应对观测资料进行整理，使之成为便于使用的成果。具体内容为：（1） 观测点平面位置分布图； （2） 水平位移量和沉降量成果表；（3） 位移量时程曲线图；（4） 位移速率时程曲线图；（5） 侧向位移位移深度曲线图；（6）土体最大侧向位移时程曲线；（7）锚杆拉力时程曲线；（8）净空收敛、拱顶下沉时程曲线图；（9）净空收敛、拱顶下沉随开挖距离曲线；等3.2 数据处理与成果分析每次量测后，对量测面内的每个量测点（线）分别进行回归分析，求出各自精度最高的回归方

22、程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移和掌握位移变化规律，并由此判断基坑的稳定性。 利用已经得到的量测信息进行反分析计算，提供基坑和周围建筑物的状态，预测未来动态，以便提前采取技术措施，验证设计参数和施工方法。观测成果的分析对基坑施工而言，是极具参考价值的成果。观测成果的分析目的，就是通过对多期观测成果进行分析，归纳基坑施工过程中基坑及其周围环境的变形过程、变形规律、变形幅度以及变形原因，并预报未来变形趋势及工程安全程度，以达到指导安全施工的目的。观测成果的分析主要包括：（1） 成因分析：成因分析是对结构本身与作用在结构物上的载荷以及观测本身加以分析，确定变形值变化的原因和规律。 （2） 统

23、计分析：根据成因分析，对实测数据进行统计分析，从中寻找规律，并导出变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系；（3）变形预报和安全判断：在成因分析和统计分析的基础上，可根据求得的变形值与引起变形因素之间的函数关系，预报变形的发展趋势和判断基坑及周边环境的安全程度。3.3 数据反馈与报告提交监测数据全部输入计算机，由计算机计算并描绘出各测量对象的变化曲线，快速、及时地反馈给有关单位和人员，实时监控基坑施工。在基坑施工过程中，采用周报和月报反馈监测成果，当测试数据接近监控报警值时，立即通知项目部，并主动加密观测，在基坑施工和隧道工程完成后，提交监测监控分析总报告。4 拟投入的人员与仪器设备根据隧道工

24、程的特点和施工要求，组建专业监测监控项目部，负责该工程监测的计划、组织和质量审核。制定如下人员组织措施：（1）监测组由经验丰富的专业技术人员组成，受学校直接监督和管理；（2）做好基准点和监测点的保护工作；（3）采用专门的测量仪器进行监测，并定期标定；（4）测量仪器由专人使用，专人保养，定期检验；（5）测量数据在现场检验，室内复核后才上报，并建立审核制度，对采集的数据及其处理结果经过校验审核后方可提交；（6）严格按现行基坑工程支护技术规程湖北省地方标准等规范与有关细则操作；（7）根据测量及分析的结果，及时调整监测方案的实施；（8）测量数据的储存、计算与管理，由专人采用计算机及专用软件进行；（9）

25、定期开展小组活动，交流信息和经验。仪器设备一览表见表2，人员组成和职责见表3：表2 仪器设备一览表设备名称数量设备型号产地Neica水准仪1NA2瑞士TOPCOM全站仪1GTS-600日本苏光经纬仪1J2中国苏州测斜仪1CX-03中国水位计1TS1001中国频率计1JTM-V10C中国常州收敛仪1WRM3中国武汉表3 监测人员组成表序号姓名拟在本项目中任职职称从事相关工作时间（年）1夏元友项目负责人教授202张开鹏技术负责人教授213芮瑞现场负责人讲师64杨繁安全负责人讲师85陈振中资料员研究生26唐浩测试员研究生27李奇敏测试员研究生28徐杨军测试员研究生19陈杰测试员研究生15 组织机构和

26、保障措施5.1 组织机构和职责通道施工监测监控组织机构如图6所示。5.2 进度和质量保证措施一旦项目确定，项目组将严格按照通道综合整治工程管理办公室下达的任务书，组织实施本项目。具体进度保证措施为：（1）制定详细的项目实施计划，明确各分项目的工作内容及具体计划，责任落实到各相关小组及个人；技术负责人项目负责人现场负责人安全负责人沉降监测组位移监测组水位检测组综合组图6 项目组织机构图（2） 对项目组的工作，主管领导及科技处将每半年对项目进度进行检查，督促项目部按计划和施工进度完成各分项目工作，一旦发现有所延迟，将查明原因，并将督促和协助项目部解决好问题，以确保项目的顺利实施；（3）学校将在人力

27、、物力和财力上给予最大支持，以保证项目按计划书和合同顺利进行；（4）项目负责人和技术负责人将对各分项加强指导和监督，对各项进度进行定期检查，一般一月一次；项目确定以后项目组将制定详细的方案及质量目标，责任落实到各成员单位和个人。学校将加强对项目部的监督和督促，确保项目严格按国家现行规程规范以及项目任务书、项目计划书、合同书组织实施，做到不缺项、不漏项，并保证数据的真实性、科学性和严谨性，力争取得一批高质量成果。项目负责人对各分项的完成质量组织内部验收，以每一个子项质量控制的方法来达到保证整体质量的目的。5.3 落实项目责任制的主要措施（1）成立专门的项目组，本项目工作领域有扎实工作基础和丰富实践经验并具有高级职称的技术人员担任项目负责人和技术负责人；（2）在项目实施期间，保证项目主要人员相对固定，人员变动不超过10。人员变动时，要做好交接工作，以保证工作的连续性；（3）在项目实施期间，每台监测设备制定责任人，使测试设备保持良好状态，出现故障及时修理，做到随调随用。