盾构施工监测和施工测量

第1章施工监测和施工测量

1.1 施工监测

1.1.1 监测目的、要求及内容

（1）监测目的

1）了解和掌握盾构施工过程中地表隆陷情况及其规律性；

2）了解盾构掘进过程因地表隆陷而引起的建筑物、地下管线下沉及倾斜情况，确保建筑物、地下管线的安全；

3）了解施工过程中地层不同深度的垂直变位与水平变位情况；

4）初步了解管片的变形情况；

5）了解结构物的相互作用力以及管片衬砌的变形情况，实现信息化施工。

（2）监测要求

1）建立监测专业小组，以项目总工程师为直接领导，由具备丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。负责及时收集、整理各项监测资料，并对资料进行计算分析对比；

2）制定详细的监测计划，并报监理工程师和业主。报告的内容包括施测程序、方法、使用仪器、监测精度、监测点布置、监测的频率和周期、检测人员的情况和安排，监测质量保证措施等；

3）根据监测计划，在施工前，备齐所有的监测元件和仪器，并根据规范进行有关标定工作；

4）妥善协调好施工和监测的关系，将观测设备的埋设计划列入工程施工进度控制计划中。及时提供工作面，创造条件保证监测埋设工作的正常进行。在施工过程中采取有效措施，防止一切观测设备、观测测点受到机械和人为的破坏，如有损失，按监理工程师的要求及时采取补救措施，并详细记录；

5）保护和保存好本区间范围内全部三角网点、水准网点和自己布设的网点，使之容易进入和通视，防止移和破坏；

6）根据现场的实测结果，对比实测数值与初始数值，绘制各种时态曲线，运用回归分析法进行分析，根据位移，应力变化趋势推算最终结果与控制值比较，确定土体及支护结构的安全稳定性，提出分析意见和采取必要的措施，并及时反

馈，以调整施工参数，并提交成果报告；

7）加强始发和到达的监控量测，做好日常巡查工作，并做好相应的记录。

（3）监测内容

1）地面沉降监测

①开挖时的土、水压力不均衡：由于盾构机推进量与排土量不等，使开挖面土压力、水压力与压力仓的压力产生不均衡，导致开挖面失去平衡状态，从而发生地基变形。当土压力+水压力<压力仓的压力时，地基隆起；反之下沉；

②盾构推进时对土体的扰动：盾构的壳体与土体摩檫和土体的扰动，特别是蛇行修正和曲线推进时进行的超挖，是会产生土体松动引起地基下沉或隆起的；

③盾尾（建筑空间）的发生和壁后注浆不充分，使受盾壳支承的土体朝着盾尾空隙变形（应力释放引起的弹性变形）而产生地基下沉。粘性土地基中的壁后注浆压力过大将引起地基隆起；

④管片螺栓紧固不足，衬砌变形、变位；

⑤地下水位下降，地基的有效应力增加引起的固结沉降。

由上述可知，盾构施工引起地表变形主要可分为五种类型，各种类型沉降、隆陷产生的原因与机理见表8.1.1-1所示。

地层受扰动而引起应力变化是产生位移的主要原因。对于盾构区间始发阶段，上表五种沉降都会产生。

在盾构进场时开始进行该项监测。盾构始发时，因盾构土仓压力、注浆压力过大及土仓压力过小、地层损失过大，掘进时对土体的扰动等原因造成地面沉降

监测。

按变形测量规程中测站高差中误差≤0.5mm的精度要求，采用精密水准仪、钢尺由高程监测网的控制水准点按国家二等水准测量的技术要求对监测点进行逐点量测。地面布设高程监测控制网，按至少三个固定点作为基准点且基点保证不在施工影响范围之内。根据基准点，测定工作点和观测点。据监测点的高程变化值，通过数据处理分析，计算实际沉降值，并分析产生的原因，确保隧道施工的安全状况。

盾构始发阶段是监测的重要阶段，并其隧道埋深相对较小，因此地层变形相对会较大，应对以上各项监测内容进行严密监测。

图1.1.1-1 地面陈建观测点布置图

2）管线沉降监测

根据规范和设计要求，地下管线位于主要影响区的5～15m、位于次要影响区的15～30m，布设一沉降观测点。

地下管线变形监测点的埋设主要有4种方法，工程中按实际条件选择：

①抱箍式：由扁铁做成的稍大于管线直径的圆环，将测杆与管线连接成为整体，测杆伸直至地面。适用于可进行开挖且开挖至管线底部的情况。

②直接式：用敞开式开挖和钻孔方式挖至管线顶表面，在管线上直接设置测点。

③套筒式：采用一硬塑料管或金属管打设或埋设于所测管线顶面和地表之间，量测时，将测杆放入埋管，再将标尺搁置在测杆顶端，进行沉降量测。

④模拟式：选取代表性管线，在其邻近打孔，孔深至管底标高，底部放入钢板，然后放入钢筋作为测杆。适用于地下管线排列密集且管底标高相差不大，或因种种原因无法开挖的情况。

图1.1.1-2 监测点埋设示意图

3）管片衬砌变形监测

净空收敛：在隧道最宽处埋设一对水平收敛测点，用收敛计（激光测距仪）测试收敛值。采用应变计测试隧道内的变形首先将应变计安装到管片上。通过测试应变计的应变计算管片在盾构机内的变形。

拱顶下沉：采用水准抄平方法，基准点分别设在洞内和洞外（用于校核），视线长度一般不大于30m。精度要求：采用水准抄平方法进行拱顶下沉量测，其精度低于收敛量测。

图1.1.1-3 洞内常规监测点布置图

4）建（构）筑物沉降监测

测点布置：由于隧道开挖施工会引起周围建（构）筑物基础产生沉降，较大的沉降或不均匀沉降都会危及周围建（构）筑物安全使用，为全面了解施工引起的影响情况，并能根据监测信息实时的调整施工参数，以确保周围建（构）筑物的安全，在施工期间内对建筑物的沉降、倾斜等进行观测，测点结构图参见下图，周围建（构）筑物监测点宜根据现场踏勘确定，如图8.1.1-4所示

图1.1.1-4 建（构）筑物沉降监测点设置示意及实物图

监测频率：掘进面距监测断面前后不大于20m 时，1～2次/1天；掘进面距监测断面前后不大于50m 时，1次/2天；掘进面距监测断面前后大于50m 时，1次/1周；根据数据分析确定沉降基本稳定后，1次/1月；