施工监控量测

3.1监测原则及要求 3.1.1监测原则

坚持“安全可靠、多层次系统监测、重点监测、方便实用及经济合理”的原则。 3.1.2监测项目

本工程土建施工包括三个盾构区间：北京东路站~上海路站、上海路站~青山湖大道站、青山湖大道站~高新大道站；三个地下车站：上海路站、青山湖大道站、高新大道站。

根据《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）和《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）的规定，站体监测除了大幅度增加施工期间的监控量测内容，还把土体内部分层沉降和位移、孔隙水压力，钢格栅应力等多种规范列出的选测项目同样确定为本工程的必测项目，以便更好的指导施工。 3.1.2.1车站施工

监测项目主要包括：地质及支护观察、地面沉降监测、地下水位监测、周边建筑物、管线裂缝沉降、桩顶水平位移及沉降监测、钢支撑轴力监测、桩后土体变形的监测、桩身应力监测、基底隆起竖井净空收敛、外侧土压力监测、土体分层竖向位移监测、及周围道路、建筑物、地下管线变形监测等。 3.1.2.2盾构区间隧道

监测项目主要有：洞内洞外情况观察、洞周收敛、洞顶沉降、周边建筑物管线沉降、裂缝和倾斜、地层及支护情况观察、地表沉降、净空收敛、底部隆起等。

1、

盾构区间段监控量测项目详见下表3.1-1。

2、地面沉降监测测点布置原则：测点布置在地面上，监测断面垂直于线路方向，在中线的两侧23米范围内布置测点，按照设计要求的在隧道的上方沿隧道方向布设1断面，10~30米，为了保证盾构施工时地面安全，采取加强地面建

筑物监测、地表沉降情况联系地表建筑物监测的数据来分析，达到及时掌握地表变化。

3、盾构隧道收敛和拱顶下沉测点布置原则：共设置2个断面。当洞内收敛和拱顶下沉过大，需要加大监测频率，必要时停工检查原因，采取加设支撑，处理地层的方式保证施工安全。

4、各项监测工作的监测频率应根据施工进度确定。结构变形过大或场地情况变化时加密量测，必要时则需连续监测。每次监测工作结束后，及时提交监测报告和处理意见。 3.1.3采用的主要仪器和设备

表3.1-1 盾构区间段监控量测项目表

序号 监测项目 测量仪器 监测频率 开挖面距量测断面前后 全自动电子水准仪、铟钢尺 ＜20米： 1~2次/天 全站仪、Leica反射片 开挖面距量测断面前1 地表沉降 2 建筑物沉降及倾斜 地下管线沉降 3 4 管片变形 5 管片应力 6 拱顶下沉 7 净空收敛 8 土体水平位移 应变计、VW-1频率接收仪 后 WILD-N3精密水准仪、钢挂＜50米： 尺 SD-IA数显式收敛计 SINCO测斜仪、测斜管 开挖面距量测断面前后 1次/2天 9 土体垂直位MC-50沉降仪、磁环分层沉＞50米： 移 降仪 1次/周 10 钢筋应力 钢筋应力计、VW-1频率接 收仪 土压力计、VW-1频率接收仪 11 围岩压力 拟在本项目使用的新型地下测试仪器和设备主要包括： 1、探地雷达（美国，SIR2000）

对地下管线位置、根数、埋深进行探测，对盾构段前方障碍物进行准确探测。

2、激光隧道限界检测仪（BJSD-2）

经过激光扫描，可迅速而准确地在计算机屏幕上生成所探查的隧道断面的几何形状，通过和标准断面形状的比较，能及时有效地控制和指导隧道开挖。

3、智能全站仪（TPS1100）

具有自动巡检功能，能每隔一段时间对设定的几组光靶进行一次自动扫描，记录和比较距离和高程的变化，可用来自动监测地铁沿线重要建筑物的沉降和倾斜变化。专项测试仪器和设备见表3.1-2。 3.2监控量测的实施

施工监控测点按照设计图纸结合现场进行布置。具体监测点图见附图上海路站、青山湖大道站、高新大道站施工监测图 3.2.1明挖部分

为了解在围护结构完成后，基坑开挖全过程中及侧墙施工时基坑周围地表下沉的范围及量值和下沉情况而设置。

测点原则上按基坑左右侧各布置两个测点，从桩墙中心起向基坑外方向5米设点，根据断面位置上的地面障碍情况适当增减。

1、围护结构施工稳定监测

表3.1-2 观测地面和拱顶沉陷量的仪器

名 称 用 途 型 号 精 度 精密水准仪 数字式收敛仪 测 斜 仪 倾 角 仪 全站仪 观测地面和拱顶沉陷量 观测洞体收敛 观测结构倾斜 （尼康、蔡司） JSS30A BC-10 SCA124T ElTa C30A XJS-2 0.01毫米 0.01毫米 ±0.02毫米/每8″ 2″ <0.001兆帕 <1毫米 <0.001兆帕 <0.001兆帕 1με 0.1赫兹 <1毫米 1με 0.1赫兹 孔隙水压力传感器 观测地下水、土压分层沉降仪 内埋式混凝土应力钢筋应力计 静态应变仪 钢弦频率计 裂 缝 计 静态应变仪 钢弦频率计 （1）桩、墙水平变形 测量不同地层沉降SDILMSTR 量 测量结构应变应力 YB-5125 JT-5 SGY-135 GPC-2 FTLF-2 测量可见裂缝开展 YJ-26/YJ-17 ZXY-3 桩、墙水平变形采用活动式测斜仪量测。将与测斜仪配套的测斜管预安装在钢筋笼上，随钢筋笼浇注在混凝土中。安装时，检查测斜管内的一对导槽，其指向是否与欲测量的位移方向一致，并及时校正；在没有确认测斜管导槽畅通时，不放入测头；量测测斜管导槽方位、管口坐标及高程，及时做好孔口保护装置，作好记录。

测量前，用清水将固定好的测斜管内冲洗干净，用测头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行，检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否滑出导槽。

测量时，将活动式测头放入测斜管，使测头上的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽滚动，活动式测头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化。

测斜仪测量侧向水平位移。联接测头和测读仪，检查密封装置、电池充电量、仪器是否正常工作，将测头插入测斜管，测量自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔一定距离测读一次，每次测量时将测头稳定在测试点上；测量完毕

后，将测头提转180°插入同一对导槽重复测量，两次读数数值接近、符号相反。侧向位移的初始值在基坑开挖前连续三次测量无明显差异读数的平均值。

（2）围护结构应力

围护结构应力监测，在基坑围护结构的主受力筋上布置钢筋应力计，监测围护结构在基坑开挖过程中的应力变化。

围护结构应力测点按围护结构的内外侧布置，测点布置于各道钢支撑点位置和相邻两道钢支撑间结构最大弯矩处或预应力锚杆处。

围护结构应力采用钢弦式钢筋应力计测量，安装时将经过标定后的钢筋应力计焊接在被测主筋上，尽量使钢筋应力计处于不受力状态。将应力计上的导线逐段捆扎在邻近的钢筋上，引至地面的测试匣中。围护结构浇注混凝土后，检查应力计电路电阻值和绝缘情况，作好引出线和测试匣的保护措施。

（3）钢支撑应力监测

在布置观测点时，沿收敛量测断面方向，架设钢管横撑，在钢管横撑一端端头与连续墙腰梁支顶处安设荷载传感器，进行轴力测试。

（4）围护桩收敛量测

在车站主体结构的标准断面地段沿开挖节段布置收敛量测断面，量测在基坑开挖过程中两侧桩墙的位移之和，即收敛量测，以确定出入口断面自开挖到变形稳定期间的总收敛值。收敛量测线按三条水平线布置，其位置在桩顶冠梁处、结构顶板上部和中部。

（5）钢筋应力测试

桩身应力监测，在基坑围护桩的受力筋上布置钢筋应力计，监测围护桩结构在基坑开挖过程中的应力变化。

桩身应力测点布置于桩身设计最大弯矩处。桩身应力采用振弦式钢筋应力计测量，安装时将经过标定后的钢筋应力计焊接在被测主筋上，尽量使钢筋应力计处于不受力状态。将应力计上的导线逐段捆扎在邻近的钢筋上，引至地面的测试匣中。围护桩浇注混凝土后，检查应力计电路电阻值和绝缘情况，作好

引出线和测试匣的保护措施。

（6）基坑回弹监测

基坑开挖后在周围土压力的作用下，基坑可能回弹，施工过程中必须加强基坑回填的监测工作。具体做法如下：

回弹监测点设置在沿基坑中央及距基坑1/4距离的位置上，监测点每20米一个，并在基坑外选设水准点及定位点；

回弹测设方法采用几何水准法，高程误差不大于1毫米，在观测点位置预埋回弹观测标。

3.2.2地表建筑物沉降、倾斜及裂缝监测

1、邻近建筑物沉降监测

在地表下沉的纵向和横向影响范围内的建筑物应进行建筑物下沉及倾斜监测，基点的埋设同地表沉降观测。沉降测点埋设，用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长直径200~300毫米，20~30毫米的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实。测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程中受到破坏。每幢建筑物上一般布置4个观测点，特别重要的建筑物布置6个测点。测点的布设如图3.2-1所示。 墙体水泥砂浆5cm20cm沉降测点 图3.2-1 建筑物沉降测点示意图

2、邻近建筑物的倾斜监测

在待测建筑物不同高度（应大于2/3建筑物高度）贴上反射膜片，建立上、下两观测点，并在大于两倍上、下观测点距离的位置建立观测站，采用自动全站仪按国家二级位移观测要求测定待测建筑物上、下观测点的座标值，两次观

测座标差值即可计算出该建筑物的倾斜变化量。

3、邻近建筑物裂缝观测

建筑物的沉降和倾斜必然导致结构构件的应力调整而产生裂缝，裂缝开展状况的监测通常作为施工影响程度的重要依据之一。通常采用直接观测的方法，将裂缝进行编号并划出测读位置，观测裂缝的发生发展过程。必要时通过裂缝观测仪进行裂缝宽度测读。监测数量和位置根据现场情况确定。 3.2.3地下管线安全监测

地下管线测点重点布设在煤气管线、给水管线、污水管线、大型的雨水管及电力方沟上，测点布置时要考虑地下管线与隧道的相对位置关系。有检查井的管线应打开井盖直接将监测点布设到管线上或管线承载体上；无检查井但有开挖条件的管线应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上；无检查井也无开挖条件的管线可在对应的地表埋设间接观测点。管线沉降观测点的设置可视现场情况，采用抱箍式或套筒式安装。地下管线每5~15米一个测点，管线接头处，位移变化敏感处均应设置测点，每根监测的管线上最少要有3~5个测点。基点的埋设与测量方法同地表沉降监测。 3.3监测网建立

监控量测系统首先建立水平位移和垂直位移监测控制网。

水平位移监测网利用地面平面控制点做主控点，与监测网点组成平面控制网，其形式依据结构布设成轴线形；垂直位移监控网利用南昌市局部高程控制网作为一级控制点，与地表沉降等观测点组成地表高程位移监控网，同时将主控点高程通过竖井引测至地下，并在竖井壁上埋设水准基点（并定期复测），与结构监测点组成地下高程控制网。

主控点埋设牢固、稳定，监控点可埋设在原状土层中，并加设保护装置。 3.4监测控制标准、警戒值 3.4.1监测控制标准

监控量测管理基准值是根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制

定的。对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准。 3.4.1.1地表沉降控制标准

一般地段地表沉降允许值为30毫米，重点地段地表沉降允许值为15毫米。 3.4.1.2建筑物沉降控制标准

桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10毫米；天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于30毫米。对于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高控制标准。 3.4.1.3建筑物倾斜控制标准

建筑物允许沉降差控制标准如下表所示。多层和高层建筑物的地基倾斜变形允许值如表3.4-1所示。各类建筑物允许倾斜下沉值如表3.4-1所示。建筑物允许沉降差控制标准如表3.4-2所示。 3.4.1.4地下管线及地面控制标准

煤气管线的沉降或水平位移均不得超过10毫米，每天发展不得超过2毫米；自来水管线的沉降或水平位移均不得超过30毫米，每天发展不得超过5毫米。

承插式接头的铸铁水管、钢筋混凝土水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.0025，采用焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.006，采用焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不大于0.002。相应的道路沉降按上述相应管线的标准进行控制。 3.4.1.5隧道拱顶位移及收敛控制标准

根据工程类比拟定的A项收敛变形管理值，区间及小断面隧道为：允许值30毫米，警戒值25毫米，极限值40毫米；大断面隧道为：允许值50毫米，警戒值40毫米，极限值60毫米。隧道施工中出现下列情况之一时，应立即停工，并采取措施进行处理：

1、量测数据有不断增大的趋势；

2、支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展； 3、时态曲线长时间没有变缓趋势。

表3.4-1 各类建筑物允许倾斜下沉值

建筑物结构类型 砌体承重结构 工业与民用建筑物相邻桩基的沉降差： 砖石墙填充边排桩 框架结构 不均匀沉降时不产生附加力的多层、高层高层或多层建筑物的基础倾斜： 小时＜24米 24≤小时＜60 60≤小时＜100 中低压缩性土 高压缩性 0.002 0.0007L 0.002L 0.005L 0.004 0.003 0.002 0.003 0.001L 0.003L 0.005 0.004 0.003 0.002 注：(a)L指相邻柱基的中心距离，毫米，小时指自室外地面算起的建筑物高度，单位米；

(b)倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。

表3.4-2 建筑物允许沉降差控制标准

地 基 变 形 允 许 值 变 形 特 征 土 砌体承重结构基础的局部倾斜 柱间沉降差： 1．框架结构 2．砖石墙填充的边排柱 注：表中L为柱中心距，单位：米。 3.4.1.6地下水位变化控制值

受监测、监控的建（构）筑物场地的地下水位下降幅度控制在5.0米内，

0.002 0.002L 0.007L 中、低压缩性土 0.003 0.003L 0.01L 高压缩性但最终须以建（构）筑物的变形控制值来控制。本工程隧道施工，地下水位应控制在开挖面以下0.5米，量测预警值为开挖面以下0.2米。 3.4.2警戒值

1、上海路站

围护结构墙顶水平位移：设计容许值为0.20H%和30毫米取小值，警戒值取0.8倍设计容许值。

桩测斜：设计容许值为30毫米，每天发展不超过5毫米，警戒值取0.8倍设计值容许值。对于测斜光滑的变化曲线，若曲线上出现明显的指点变化，也应做出报警处理。

建筑物倾斜警戒值取i<0.002。民用建筑相临柱基的沉降差：框架结构≤0.0021，砌体墙填充的边排柱≤0.0071；多层和高层建筑基础的整体倾斜：（Hg≤24，≤0.004），（24≤Hg≤60，≤0.003），（60≤Hg≤100，≤0.0025）；体形简单的高层建筑基础的平均沉降量≤200毫米。每栋建筑物沉降、倾斜监测点不少于4个，且监测点宜布置在房屋角部或柱基础上。

支撑轴力：根据设计计算书确定，警戒值取0.8倍设计容许值。 2、高新大道站

围护墙顶部水平位移：绝对值25~30毫米，相对基坑深度控制值0.2%~0.3%h；围护墙顶部竖向位移：绝对值10~20毫米，相对基坑深度控制值0.1%~0.2%h；深层水平位移：绝对值40~50毫米，相对基坑深度控制值0.4%~0.5%h；基坑周边地表竖向位移：25~35毫米；土压力、孔隙水压力：60%~70%f1，f1—荷载设计值；支撑内力、围护墙内力：60%~70%f2，f2—构件承载能力设计值。

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，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。以《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）的Ⅲ级管理制度作为监测管理方式，详见表3.4-3。

表3.4-3 监测管理表

管理等管理位移 施工状态 Ⅲ Ⅱ Ⅰ U0＜Un/3 Un/3≤U0≤Un2/3 U0＞Un2/3 可正常施工 应注意，并加强监测 应采取加强支护等注：U0—实测位移值；Un—允许位移值 Un的取值，即监测控制标准。 根据上述监测管理基准，可选择监测频率：一般在Ⅲ级管理阶段监测频率可适当放大一些；在Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数；在Ⅰ级管理阶则应密切关注，加强监测，监测频率可达到1~2次/天或更多。

应用位移控制指标的同时，配合使用位移速率控制指标：在位移速率V=0 条件下，洞室围岩趋于稳定，反之，V=C（常数）或不断增大，则说明地层处于等速或加速流变状态，洞室是不稳定的。 3.5资料整理和分析反馈 3.5.1监控量测结果的整理

每次量测后，将原始记录及时整理成正式记录，并以图表形式作直观的反映。对于位移、变形监测还应作图表示其速度变化和加速度的变化。 3.5.2监控量测结果的分析反馈

随着工程施工的进度，监测工作在工程期间穿插进行。为了能够保证施工的安全性，做到监控能时时指导施工，应及时将处理数据反馈给技术人。本工程制定了报表制度，即监控资料按照图表格式进行整理，凡在当天监测得到的数据，应当天处理完毕，并及时反馈给施工单位的工程技术人员。采取预警控制法结合变形速率进行安全信息反馈，凡监测数据超过预警值或超过规范时，监测人员应在当天的报表中标注出来，及时向技术主管部门进行汇报。每周将本周的报表进行处理，进行一次汇总，做成成果表进行周报。

每次量测后，应对量测面内的每个量测点分别作回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移（应力）变化规律，并由此判断隧道的稳定性。

在取得一定监测数据后，应绘制位移或应力时态变化曲线图，如下图3.5-1

所示。 位移（应力）基准值时间（T） 图3.5-1 时态回归曲线示意图 寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测数据进行预测，防患于未然。 例如对地表沉降点进行数据分析，具体做法如下： 首先绘制时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图。如图3.5-2所示。

位移（位移（反常曲线反常曲线正常曲线正常曲线时间距掌子面距离 图3.5-2 时间-位移曲线图和距离-位移曲线图 其次，当位移-时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数形式进行回归分析。 图3.5-2所示正常曲线，是位移的变化随时间和距掌子面距离向前推进而渐趋稳定，说明围岩处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的；图3.5-2所示的反常曲线,图中已出现了反弯点，说明位移出现反常的急骤增长现象，表明围岩和支护已呈不稳定状态，应立即采取相应的工程措施。

对每项量测，总变形量应在规范允许之内，且不大于预留变形量，否则应采取必要措施（如及时跟进二次衬砌、注浆、等），以减小变形量，防止围岩过度松弛。当变形超过规范要求时，应修改施工方案，确保以后施工部分的稳定性。从变形速度、加速度方面考虑，当出现加速或异常加速时，则表明围岩可能出现失稳或支护出现裂纹，此时应密切监视围岩状态，并加强支护，必要时应停止开挖。

3.6信息化施工和组织措施

通过测量收集必要的数据，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，实行信息化施工。由于本标段工程规模大，监测任务重，拟成立专业监测组。由三名监测工程师负责监测点设计、布置和量测操作以及数据处理，并将监测信息返回给项目总工程师。信息化施工流程图如图3.6-1。

分析地质情制定监测计施 工 测 量 数据处理分析 否 否 稳定性判断 是 修改支护参数 施工状态评价 结构施工是否完成 是 结 束

图3.6-1 信息化施工流程图

3.7监测质量控制 3.7.1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，初步确定测点布置顺序。 3.7.2仪器安装控制

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，以保证它们的质量的稳定性，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、测点布置的日期。 4、测试时的气候情况。 5、安装和测试时周围施工状况。

6、隧道施工、临时支撑施工记录。安装期间的调试及多次测取初始数据。 7、测斜管顶部及各种测力计、水位计线头、测点的保护记录。 3.7.3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。所有监测工作均应考虑和施工穿插进行。观测时间尽量避开白天客流量、车流量、人流量大的时间。 3.7.4数据分析处理控制 3.7.4.1测成果整理

每次量测后，将原始数据及时整理成正式记录，对每一个量测断面内每一种量测项目，均应进行资料汇总整理： 3.7.4.2数据处理

每次量测后均应对量测面内的每个量测点（线）分别回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移经应力和掌握位移（应力）变化规律，并由此判断车站基坑的稳定性。 3.7.4.3监测资料的收集整理

根据提供的测量网点、测量数据资料、报警值要求，编制监控测量计划及测点布置平面图，经批准后实施。

编制测量意见报告（包括施测方法、操作规程、观测仪器、设备配备、计算方法、测量人员设置等），报监理工程师批准后实施。监控量测资料坚持长期的、连续的、定人、定时、定仪器地进行收集，用专用表格做好记录，做到

签字齐全。

为确保周围建筑物及地下管线的安全，监测过程将采用先进的监测仪器及监测数据的信息化管理，用计算机进行各项数据、整理，绘制各种类型的表格和曲线图，对监测结果进行一致性和相关性分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，及时反馈指导施工。每周把测量成果图表送交监理工程师，若监测对象出现异常变化，紧急报告当即递交。工程交工后验收，完成监控测量任务随交工验收资料提交全监控过程资料归档。