电缆隧道监测方案

北京西路~华夏西路电力电缆隧道工程2标盾构推进期间周围环境变形监测方案
编制：
审核：
审定：
上海隧道工程股份有限公司
电力电缆隧道项目经理部
2008年3月
目录
1 工程概况及特点 (1)
1.1 工程简介 (1)
1.2 建（构）筑物及管线调查 (1)
1.3 工程地质条件 (4)
2 施工监测方案编制依据和原则 (8)
2.1 编制依据 (8)
2.2 编制原则 (8)
3 施工监测技术方案 (9)
3.1 监测内容 (9)
3.2 监测点的设置 (9)
3.3 监测频率和报警值的设定 (17)
4 监测仪器设备 (18)
5 室内资料处理及监测班报的提交 (19)
6 施工人员组织管理 (19)
7 技术及质量保证措施 (19)
7.1 精心组织施工 (20)
7.2 落实保证措施 (20)
7.3 做好监测点的保护工作 (20)
7.4 实施跟踪监测 (20)
7.5 认真整理数据 (20)
7.6 密切配合工况 (21)
7.7 严格控制速度 (21)
7.8 及时报警 (21)
1 工程概况及特点
1.1 工程简介
浦西北京西路～浦东华夏西路电力电缆隧道工程是世博站配套工程，连接市中心的世博500KV变电站和中环的三林500KV变电站，两站直线距离约11.5KM。

工程起点：北京西路（大田路口）世博变电站世博站内工作井内壁（即世博4＃工作井内壁与隧道接口）。

工程终点：锦绣路（华夏西路口）三林变电站围墙外1m。

本标段在全线中列为二标，主要工作量为浦西5#工作井、6#工作井、浦东9#工作井、10#工作井；浦西6#工作井→4#工作井，浦东10#工作井→8#工作井。

其中盾构法隧道内径Ф5500mm，管片环宽1.2m，厚度0.35m。

隧道总环数为3287环，各区间隧道里程桩号如下表：
隧道里程表
1.2 建（构）筑物及管线调查
本区间隧道工程盾构将穿越地铁、原水箱涵、桥桩等障碍物，道路两侧满布商店和民房等。

在盾构推进中，影响较大的建（构）筑物有：
1.2.1 盾构下穿地铁
1.2.2 盾构下穿原水箱涵
在10＃工作井～9＃工作井区间隧道推进过程中，将下穿9600×3140的原水箱涵，穿越段里程为SK10＋210.699～SK10＋220.299，隧道顶部距离原水箱涵底部垂直距离为7.85m。

1.2.3 盾构侧穿桥桩
在10＃工作井～9＃工作井区间隧道推进过程中，盾构将近距离侧穿4组龙阳路立交预制方桩，共8根。

桩底标高-27.6m 桩基与隧道最小平面距离为4.4m。

在9＃工作井～8＃工作井区间隧道推进过程中，盾构将近距离侧穿南浦大桥引桥桩基（共有8处），其中第6根桩处为桩间穿越。

桩基与隧道最小平面距离为2.8m。

1.2.4 盾构穿越龙阳路立交通道
在10＃工作井～9＃工作井区间隧道推进过程中，盾构将下穿10.8m×3.3m 龙阳路立交通道，底板与隧道结构顶距离约为10.7m。

紧靠通道有一根钢筋混凝土板桩，底标高-7.00，距离隧道结构顶仅1.8m。

1.2.5 盾构穿越加油站
在6＃工作井～5＃工作井区间隧道推进过程中，盾构在5＃工作井进洞时，将从正下方穿越加油站砼2办公室，同时距离加油站油罐平板基础仅9.2m，垂直最小距离11.7m。

1.2.6 盾构穿越大量民房和商铺
在6＃工作井～5＃工作井区间隧道推进过程中，盾构将近距离沿线侧穿民房、门面房和公寓。

民房桩基距离隧道外边线约 6.5～9.5m;门面房桩基距离隧道外边线约2.6～5.0m; 公寓桩基距离隧道外边线约4.9～7.2m。

其中5＃工作井～4＃工作井、10＃工作井～9＃工作井和9＃工作井～8＃工作井区间隧道推
进过程中，盾构下穿南开公司、市政养护管理公司、大量民房和商铺，各建筑物基本都处于隧道上部。

1.2.7 四个区间主要管线
1.3 工程地质条件
1.3.1土层特征
从业主提供的地质资料来看，盾构施工穿越的土层见下表：
（1）6#工作井～5#工作井区间土层描述见下表：表中深色区域为盾构穿越土层
（2）5#工作井～4#工作井区间土层描述见下表：表中深色区域为盾构穿越土层
（3）10#工作井～9#工作井区间土层描述见下表：表中深色区域为盾构穿越土层
（4）9#工作井～8#工作井区间土层描述见下表：表中深色区域为盾构穿越土层
1.3.2土层主要物理力学性质
各土层物理力学指标统计表如下：
2 施工监测方案编制依据和原则
2.1 编制依据
（1）区间隧道设计平面图、区间管线图
（2）《工程测量规范》 (GB50026－93)
（3）国家一、二等水准测量规范 (12897－91)
（4）精密工程测量规范 (GB/T15314－94)
（5）城市测量规范（CJJ8-85）
2.2 编制原则
根据本工程监测技术要求和现场施工具体情况，本监测方案工程按以下要求进行：
（1）及时反馈施工信息，并以此作为指导施工的依据；
（2）施工周围挖深2H范围内（约30m）的建筑物、地下管线作为本工程监测及保护的对象；
（3）道路下的各种管线，特别对上水管、煤气等管线进行重点监测。

有管线搬迁时布设直接监测点；
（4）监测过程中，采用的监测方法、监测仪器及监测频率符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求。

3 施工监测技术方案
3.1 监测内容
根据隧道施工的特点及工程项目的要求拟进行以下几个项目的监测：（1）区间隧道周围地面沉降监测。

（2）区间隧道周围建筑物监测。

（3）区间隧道周围管线沉降监测。

（4）进出洞口50m内的深层土体沉降监测。

（5）对穿越已建轨道交通地铁隧道的地表沉降监测。

（6）对原水箱涵的地表沉降监测。

（7）对桥桩的沉降监测。

3.2 监测点的设置
3.2.1 轴线上地面监测点布设
根据以往隧道监测经验和盾构项目部的要求，拟布设监测点如下：
出洞段：盾构出洞后前50米范围为监测重点。

监测区纵向长50m，横向宽25m。

沿隧道纵向设3个监测断面，主要监测隧道中心及盾构推进中心区域的地表变形情况，分别布置在9m、21m、42m，每一监测断面横向上在轴线两侧布置沉降点9个，间距分别为1m、3m、5m、9m；另外再布置三深层监测断面，主要测试盾构推进对周围环境的影响范围以及为绘制完整的沉降槽提供比较完整、合理的数据，以及时调整盾构施工参数。

进洞段：50m范围内布设沉降监测点与出洞段类似。

具体布点如下图：
盾构进出洞段测点布置图
常规段：一般情况下，地面跟踪沉降监测点按轴线每5环（6m）布设一沉降测点。

每30米布置一沉降观测断面，每一测量断面以轴线为中心，向两侧1m、3m、5m、9m各布置一沉降测点，计9点（含轴线中心的测点）。

根据工地的实际情况布设深层沉降点。

具体布点如下图：
盾构常规段测点布置图
对于布设的深层沉降监测点，应在现场场地条件许可的情况下布设，宜采取一定的防护措施，防止由于盾构推进施工之外的因素造成测点变形或外界因素破坏测点。

一般根据现场实际情况采取加设套管或设立浅埋防护等措施保护测点，如下图所示：
3.2.2 穿越地铁监测点布设（详见盾构穿越地铁保护方案）
在本标段中，盾构将穿越轨道交通4号线、6号线和8号线。

地铁与电力隧道交叉处位于十字交叉路口，交通较为繁忙，对地面变形的控制要求较高，因此必须合理布置地面变形监测点和制定监测频率。

隧道轴线上监测点间距为每3环（即3.6m）一点，推进试验段及穿越段各布置4个横向沉降监测断面，穿越段监测断面布置在穿越隧道中心线处；横向沉降监测断面以隧道中心为轴线，距离轴线1m、3m、5m、9m各设置一点，共计9点（包括隧道轴线上1点）。

所有测点有条件的情况下，均设置为深层监测点，或至少每个断面不少于2个深层测点。

在盾构穿越前的试推进区域，分别设置3排分层沉降点，第一排离地铁20m 处，第二排紧贴上下行线地铁处各1排，每排设3个测点。

分层沉降点分别在地铁顶部、中间、下部的深度位置设置沉降点观测点。

以便在试推进阶段总结地铁在不同位置的沉降与推进参数间的关系。

施工时，注意加强对测点的保护，并根据施工实际情况适当增加监测断面。

具体布点如下：
6＃工作井～5＃工作井区间隧道盾构下穿4号线
深层沉降测点
分沉沉降测点
9＃工作井～8＃工作井区间隧道盾构下穿6号线
图例： 地面沉降测点
深层沉降测点
分沉沉降测点
5＃工作井～4＃工作井区间隧道盾构下穿8号线
3.2.3 穿越原水箱涵监测点布设（详见盾构穿越原水箱涵保护方案）
本标段中，10＃工作井～9＃工作井区间隧道，盾构将穿越原水箱涵。

在穿越原水箱涵前，先对原水箱涵的部位进行布点。

布点时在箱涵顶部增加1个监测断面。

断面点分别为轴线2侧1m，3m，5m，9m，连轴线点共9个沉降监
测点。

在向箱涵的两侧延伸12m、32m处布设断面点。

在盾构穿越前的20m试推进区域，分别设置3排深层点，第一排离箱涵约33m处，布设3个深层点；第二排离箱涵约13m处，布设3个深层点；第三排离箱涵约3m处，布设3个深层点。

在盾构穿越前的试推进区域，分别设置2排分层沉降点，紧贴箱涵处1排，离箱涵20m处1排，每排各3个测点。

分层沉降点分别在箱涵顶和箱涵底的深度位置设置沉降点观测点。

以便在试推进阶段总结箱涵底部及箱涵顶部的沉降与推进参数间的关系。

具体布点如下图：
分沉沉降测点
深层监测点
3.2.4 穿越桥桩监测点布设
3.2.
4.1地表沉降点布设
在盾构穿越段的50m范围内沿隧道中心线每5环布置一个沉降监测点。

同时，各布设2条垂直于隧道轴线监测横断面，每个横断面布设9点，轴线中心一点，轴线左右各布4点，距离轴线分别为1m、3m、5m、9m。

3.2.
4.2立柱沉降、倾斜
对距离盾构轴线50米范围内的立柱布设沉降测点。

沉降测点布设方法：在立柱或者建筑物的承重墙上钻孔，然后在钻好的孔内埋入测点，保证测点和立柱紧密接触，成为一体。

测点不能有任何的松动。

测点一般采用膨胀螺栓。

如下图：
立柱或者建筑物墙面
测点
地面
桥桩监测点布设图
在临近隧道轴线的立柱上布设倾斜测点，监测每个立柱垂直于隧道轴线方向的倾斜。

立柱的倾斜，可通过投影法观测，即在立柱角上建立平面坐标系，角点为坐标原点，在Y轴上某一点架设仪器可以测量目标超X方向上的倾斜：在Y 方向上架设仪器，瞄准目标上的特征点，垂直投影至地面，投影点至墙角有一距离D，每次测得D除以特征点至地面的高度H即为目标的倾斜量。

同理，在X轴上某一点架设仪器可以测量目标朝Y方向上的倾斜量。

见下图：
桥桩倾斜监测示意图
3.2.5 房屋监测点布设
在隧道轴线两侧15米范围内建（构）筑物上设置沉降监测点，测点数量根据现场实际需要而定。

在本标段中，隧道沿线主要建筑物有：大量民房、商铺和加油站等。

在建筑（构）物附近隔一定距离布设深层点。

房屋监测点的布设，测点采用墙面标志，布设时，采用冲击钻成孔，然后用水泥将墙面标志封牢，具体测点数量视现场情况而定。

对于沿线中的少量建筑物会有一定的影响，在影响范围内的建筑物的外墙角、门窗边角、建筑物等突出部位布设沉降观测点，观测建筑物在盾构穿越前后所发生的变化。

具体布点如下图：
粉涮墙
墙或柱子
1：2灰浆
建筑物倾斜监测是建筑物变形监测的重要内容，由于地铁沿线处于城区，观测条件较差，通过测量基础的相对沉降间接确定建筑物的倾斜，对高层建筑物的倾斜观测，其观测方法选用经纬仪投点法。

仪器及测点布设：
观测点应沿建筑主体竖直线按顶部、底部对应布设；对于因观测条件的限制而无法布设到顶部或底部的，两点间的数值间距应大于建筑物高度的2/3，点位标志按所处位置和特征设置，对建筑物顶部和墙体上的观测点，可采用埋入式照准标志；对不便埋设标志点，可采用照准视线所切同高边缘的特征点。

测站点或工作基点应选在与照准目标中心线呈接近正交的方向线上，距照准目标的距离为目标高度的1.5倍，要求点位稳定，便于施测。

倾斜观测方法
利用经纬仪采用正倒镜法观测每对上下观测点在水平读数尺上的投影，根据
标志间的水平位移分量(,)
x y
δδ
，按矢量相加法求得水平位移值δ(倾斜量)和位
移方向(倾斜方向)及倾斜度i，即：
i H
δδ
==
式中：δ为建筑物顶部观测点相对的偏移值，即水平位移值，H 为建筑物的高度（或两测点间的高度差）。

由于该区间内有些建筑物年代久远，测点布设应根据建筑物的基础形式、年代远近酌情而定。

在施工前在隧道沿线巡视、观察，若发现先天裂缝，应采用贴石膏饼的方法观测裂缝的后期变化，必要时拍照存档。

3.2.6 地下管线监测点布设
施工前与各管线单位联系，摸清地下管线的具体位置，并将管线落实到具体布点图上，按管线单位要求进行监测点的埋设，并做好监测点的保护工作，施工时加强沿线巡视，发现问题及时解决。

对重要的管线根据需要跟踪监测，并把监测信息及时反馈给各管线单位。

根据该标段内隧道沿线环境的特殊情况及盾构施工对地下管线影响的需要，本着既能全面掌握信息，又要经济安全地完成整个隧道工程的原则，对常规管线的监测利用地表沉降监测网，但为了更直接地了解盾构施工对管线的影响程度，对轴线两侧各10米范围内各种管线的设备点（如阀门井、抽油井、人孔、窨井等）进行直接监测，在管线单位的监控下确保管线的安全。

及时了解管线的沉降速率及沉降量，并控制在容许范围内。

该标段沿线的地下管线一般在地表以下1～3米范围内，在盾构穿越地下管线时要对地下管线进行跟踪监测，对重要管线在条件允许下开挖布设直接监测点，测点布设数量根据情况而定。

在管线密集区或需要加密测点。

测点编号根据管线单位要求采编，如：煤气用M 、污水用W 、电力用D 、上水用S 、市话用H 等。

对重要管道在有条件允许下开挖布设直接监测点，测点布设数量根据实际情况而定。

（见重要管线测点布置示意图）
重要管线测点布置示意图
3.3 监测频率和报警值的设定
3.3.1 监测频率
监测是施工的眼睛，必须随施工需要实行跟踪服务。

本工程场地条件差，为确保安全，需采取多种施工措施。

监测点的布置立足于随时可以获取全面信息。

监测频率必须随施工需要实行跟踪服务，每次测量要注意轻重缓急，靠近施工面实施对场地影响较大的施工，要加密监测频率直至跟踪监测，远离施工面的，可以适当降低监测频率。

具体监测频率及时间安排初步计划如下：
（1）出（进）洞段监测：在盾构出洞前布设监测点，取得稳定的测试数据；在出洞后要加密监测频率，以易于确定施工参数。

一般每天测量2次，必要时根据工程需要进行调整加密监测。

（2）常规段监测：监测范围一般为盾构机头前30m，后50m，包括此范围内地表沉降、管线沉降、建筑物沉降等。

一般每天测量2次，如盾构穿越重要建筑物及重要管线时，根据工程需要进行调整加密监测。

3.3.2 报警值的设定
（1）满足设计计算的要求，不可超出设计值。

（2）满足测试对象的安全要求，达到保护目的。

（3）对于相同的保护对象应针对不同的环境及不同的因素而确定。

（4）满足各保护对象的的主管部门提出的要求。

（5）满足现行的相关规范、规程的要求。

（6）在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。

根据有关部门的要求及设计院的理论计算和其它相似工程的实际经验，提出以下警戒值供业主参考：
（1）地表最大隆沉量范围+10mm～-30mm，速率≤2～3mm/12小时。

（2）刚性管线的允许张开值 ≤6mm，因此，管线的局部最大沉降量≤±10mm，变化速率≥3mm/24小时；管线最大沉降量超过±10mm时报警。

（3）建筑物沉降警戒值为δ/ h＜1/300 （δ为差异沉降值h为建筑物高度），根据测点之间的距离控制差异沉降值的警戒值或由设计单位和房屋管理部门确定。

3.4 监测周期
监测工作必须随施工需要实行跟踪服务，为确保施工安全，监测点的布设立足于随时可获得全面信息，监测频率必须根据施工需要跟踪服务，每次测量要注意轻重缓急，在盾构出洞时要加密监测频率直至跟踪监测，具体如下：（1）在区间隧道盾构出洞前布设监测点，取得稳定的测试数据，在盾构出洞后即开始连续跟踪监测，监测频率可根据工程需要随时调整，以满足保护环境的要求。

（2）地面沉降、管线沉降的观测范围为盾构前30m，后50m。

以及这80m 范围内的管线设备点。

在盾构推进期间每天测量二次。

（3）建筑物沉降，根据盾构推进里程及建筑物距隧道轴线的远近，对不同的建筑物可采用不同的监测频率，最终的目的是达到及时了解建筑物的变化情况即可，监测频率每天二次，在盾构穿越重要地物及危房时要增加监测频率，根据沉降量及沉降速率随时调整监测频率，直至跟踪监测。

（4）离洞口50m范围内，在盾构推进过程中，适当提高监测频度，及时提供监测数据，优化施工参数。

（5）每个测点从盾构切口到达前30m开始监测，测点脱离盾尾后，要加强对后期沉降的跟踪监测，至少持续2个月，在平均沉降量小于±0.2mm/天后方可停止监测。

(6) 监测频度在正常情况下为每天2次，若有异常或突变则增加次数。

(7) 整个工程结束后进行全线复测。

4 监测仪器设备
5 室内资料处理及监测班报的提交
野外采集资料由SHARP PC-E500S型电子计算机采集、存储，通过通讯数据由微机经专用平差软件和报表处理软件处理，以报表形式提交有关各方，提交资料及报表内容为：
1、监测点平面布置图
2、隧道施工工况及监测资料分析
3、沉降监测报表
4、监测技术报告
在正常段施工时，监测报表提交一般为当天的7：30和16：30。

在特殊段施工时，第一时间上报监测报表。

6 施工人员组织管理
项目部主要技术人员
7 技术及质量保证措施
监测是施工的眼睛，监测工作为信息化施工提供准确的数据。

为保证真实、及时、准确地做好监测数据预报工作，监测人员首先要对工作环境、工作内容做到心中有数，这样才能主动、积极、有的放矢地做好工作。

我们要求监测人员：
（1）要了解工地周围环境和地质地层情况
（2）要了解监测内容的预计变化规律
（3）要结合现场工况来分析监测数据，一旦数据变化异常时，能及时提出问题。

同时我们还将从以下八个方面抓好监测的质量管理工作。

7.1 精心组织施工
施工前摸清基地周围的情况，特别是地下管线的准确位置，按照规范进行各类监测点的埋设。

各类需要钻孔埋设的监测点，须经多次孔壁冲水浇捣，保证埋压密实，保证测点的可靠性。

再如，监测数据的采集必须严格按照各种测量规范及仪器操作规程进行，并进行检验或复核。

7.2 落实保证措施
本工程在150米左右布设一个工作基点，并定期检查工作基点稳定性。

观测时按二等水准测量要求采用单线路、往返测量，并做到同人、同仪器、同一线路测量。

7.3 做好监测点的保护工作
监测点是获取第一手资料的载体，监测点的保护是做好监测工作的前提。

工地施工单位多，人员多，给测点保护带来一定困难。

为加强监测点的保护，我们坚持做好以下几点：
（1）争取业主和施工总包方的支持，要求各施工单位和施工人员加强对监测点的保护；
（2）与各施工单位协调好关系，争取方方面面的配合；
（3）对重要的监测点加以保护，并在监测点上做好醒目标志；
（4）加强工地巡视，发现问题及时解决。

7.4 实施跟踪监测
跟踪施工过程，实行全过程监测，对重要地段和重要施工阶段根据需要随时监测，不遗漏监测信息。

7.5 认真整理数据
对采集到的各类监测数据及时进行计算机处理，对变化较大的数据要进行复核，即重新采集数据，重新进行计算，保证数据的真实性。

7.6 密切配合工况
根据现场施工过程，随时记录施工工况，根据工况变化调整监测频率，结合工况分析监测数据，增强数据的可靠性。

7.7 严格控制速度
速率变化是环境变化的重要信息，是监测单位提供报警的重要依据。

严格控制速率，首先要掌握速率变化的规律和不同施工阶段、施工区域的速率变化的情况反馈给施工单位，调整施工工艺，控制施工节奏。

如果发觉速率的超常规现象，就应立即报警。

7.8 及时报警
当数据变化超常规时，不管是否有合理的解释，都应该提出报警，报告业主和总包方，组织专家对情况进行分析。

以保安全施工。