隧道监控量测与信息反馈技术
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按开挖面形式分 敞开式盾构 窗闸式盾构 封闭式盾构
按土压力平衡方式分 土压平衡盾构 泥水加压盾构
全敞式盾构 窗闸式盾构
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
土压平衡盾构示意图
土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输 送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注 浆系统等组成。
土仓压力控制因素图 增大/减小推进速度
长
效果 差
拆除多
高
小跨度，连 续使用可扩 小 成大跨度
长
效果 差
拆除多
较高
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
接上表
侧洞法
小跨度，连 续使用可扩 大
成大跨度
长
效果 差
拆除多
高
柱洞法
斜通道
多层多跨
大
长
效果 差
拆除多
高
左线
群洞右 法线
左线
中通道
右线
单层多跨
小
短
效果 好
拆除少
低
越秀公园站斜通道剖面图
越秀公园站中间通道剖面图
二、监控量测与信息反馈的目的和意义
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
泥水平衡盾构工作原理
泥水盾构通过向密封的泥水仓内输送加压的泥 水来获得开挖面的稳定，对于不透水的粘土，泥 浆压力适当大于围岩主动土压力，就可以保证隧 道开挖面的稳定；
对于透水性大的砂性土，泥浆会渗入到土层内一 定深度，并在很短时间内，在土层表面形成泥膜 ，有助于改善围岩的自稳能力，并使泥浆压力在 开挖面上发挥有效的支护作用。通过泥膜，产生 与作业面上的土压、水压相抗衡的泥水压，以保 持作业面的稳定。
高程（m) 10 0
-10 -20
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
台阶法
CRD法
Ⅱ
φ32锁脚锚杆
Ⅱ
Ⅵ
φ32锁脚锚杆
Ⅳ
Ⅱ
φ32锁脚锚杆
Ⅳ
Ⅱ
Ⅵ
Ⅳ
Ⅷ
施工照片
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
中洞法
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
PBA
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
盾构法隧道施工
盾构分类
施工方法
示意图
适用条件
沉降
重要指标比较 工期 防水 一次支护拆除量
造价
全断面法
地层好 跨度≤8m
一般
最短
好
没有拆除
低
台阶法
上半断面临 时封闭台阶
法
地层较差 跨度≤12m
一般
短
好
没有拆除
低
地层差 跨度≤12m
一般
短
好
少量拆除
低
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
接上表
台阶环形开 挖法
地层差 跨度≤12m
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
土压平衡盾构开挖面稳定机理
土压平衡盾构开挖面的稳定由下列各因素的综合作用 而维持：
① 土仓内的土压力平衡地层压力和水压力， ② 螺旋输送机调节排土量； ③ 适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的 注入量。 当土仓内的土压力大于地层压力和水压力时，地表 将隆起； 当土仓内的土压力小于地层压力和水压力时，地表 将下沉； 因此土仓内的土压力应与地层压力和水压力相平衡 。
管节浮运、 沉放对接
管节抛石锁定 、基础施工
航道恢复
管节对称回填
最终接头施工
岸上段结构 施工
二次围堰
二、监控量测与信息反馈的目的和意义
安全评价 修正设计
指导施工 积累资料
二、监控量测与信息反馈的目的和意义
安全评价
根据监测结果及分析成果， 对工程自身安全状况
及受影响周边环境安全状况， 作出相应安全评价。
一、矿山法
暗挖法
全断面法、台阶法、CD法、CRD法、双侧壁 导坑法、中洞法、侧洞法、柱洞法、PBA 法等。
二、盾构法
敞开式盾构、土压平衡盾构、泥水平衡盾构等。
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
采用浅埋暗挖法施工时，常见的典型施工方法是台阶法以 及适用于特殊地层条件的其他施工方法如CRD工法、单侧壁导 坑超前台阶法、双侧壁导坑台阶法（眼睛工法）、中隔墙法等 。施工方法见下表。
一般
短
好
没有拆除
低
单侧壁导坑 台阶法
地层差 跨度≤14m
较大
较短
好
拆除少
低
中隔墙法 （CD法）
地层差 跨度≤18m
较大
较短
好ຫໍສະໝຸດ Baidu
拆除少
偏高
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
接上表
交叉中隔墙法 （CRD法）
地层差 跨度≤20m
较小
长
好
拆除多
高
双侧壁导坑法 （眼睛工法）
中洞法
小跨度，连 续使用可扩 大 成大跨度
➢ 渗透系数与岩性、粒径
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
沉管隧道施工
沉管隧道主要工艺流程
干坞及坞底 处理施工
堤岸处理、接口段 及止推结构施工
管段预制 (含 预 埋 件 施 工 )
一次舾装及 试漏
基槽浚挖及回淤 清理
临时垫块 安装
干坞进水、 坞门破除
循环
管节对称回填
管节逐节浮运出坞、 临时系泊及二次舾装
增大 / 减小螺旋输送机排放速度
地下水 压 土压
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
土压平衡盾构的概念
土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板， 在刀盘的旋转作用下，刀具切削开挖面的泥土， 破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，使土仓和排 土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔板给土仓内的土碴加 压，使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压 力。
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
城
地质条件复杂
市
地
周边环境复杂
下
工
结构埋深浅、
程
与邻近结构相互影响
特
点
荷载不确定、结构及
围岩稳定性难以判断
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
明挖法
明挖顺做（放坡、桩墙 及支撑支护）
盖挖顺筑法
主
盖挖逆筑法
要
矿山法
施
暗挖法
工
盾构法
方
法
钢壳方法
沉管法
干船坞法
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
城市地下工程
监控量测与信息反馈技术
二〇一二年四月
主要内容
一、城市地下工程特点及其主要施工方法 二、监测与信息反馈的目的和意义 三、主要监测项目及其确定原则 四、主要监测仪器设备及监测方法 五、变形控制基准的确定 六、监控量测方案的编制 七、监测数据处理与信息反馈技术 八、围岩（支护结构）稳定技术措施
泥水平衡盾构示意图
切削刀盘
刀盘驱动马达 排浆泵 操作控制台
环片拼装机
气锁室 密封隔舱板 压力夹舱
推进千斤顶
密封油脂装置
泥水平衡盾构的泥水系统
分离站 调浆池
送泥泵
排泥泵
中继泵
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
泥水平衡盾构的概念
泥水盾构是在机械式盾构的刀盘后面设置隔板 ，隔板与刀盘之间形成泥水仓，将加压的泥水送 入泥水仓，当泥水仓充满加压的泥水后，通过加 压作用和压力保持机构，来维持开挖面的稳定。 盾构推进时由刀盘旋转切削土砂，经搅拌后形成 高浓度泥浆，然后用流体输送方式送到地面，在 地面通过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水 进行质量调整后，再输送到开挖面
按土压力平衡方式分 土压平衡盾构 泥水加压盾构
全敞式盾构 窗闸式盾构
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
土压平衡盾构示意图
土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输 送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注 浆系统等组成。
土仓压力控制因素图 增大/减小推进速度
长
效果 差
拆除多
高
小跨度，连 续使用可扩 小 成大跨度
长
效果 差
拆除多
较高
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
接上表
侧洞法
小跨度，连 续使用可扩 大
成大跨度
长
效果 差
拆除多
高
柱洞法
斜通道
多层多跨
大
长
效果 差
拆除多
高
左线
群洞右 法线
左线
中通道
右线
单层多跨
小
短
效果 好
拆除少
低
越秀公园站斜通道剖面图
越秀公园站中间通道剖面图
二、监控量测与信息反馈的目的和意义
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
泥水平衡盾构工作原理
泥水盾构通过向密封的泥水仓内输送加压的泥 水来获得开挖面的稳定，对于不透水的粘土，泥 浆压力适当大于围岩主动土压力，就可以保证隧 道开挖面的稳定；
对于透水性大的砂性土，泥浆会渗入到土层内一 定深度，并在很短时间内，在土层表面形成泥膜 ，有助于改善围岩的自稳能力，并使泥浆压力在 开挖面上发挥有效的支护作用。通过泥膜，产生 与作业面上的土压、水压相抗衡的泥水压，以保 持作业面的稳定。
高程（m) 10 0
-10 -20
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
台阶法
CRD法
Ⅱ
φ32锁脚锚杆
Ⅱ
Ⅵ
φ32锁脚锚杆
Ⅳ
Ⅱ
φ32锁脚锚杆
Ⅳ
Ⅱ
Ⅵ
Ⅳ
Ⅷ
施工照片
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
中洞法
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
PBA
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
盾构法隧道施工
盾构分类
施工方法
示意图
适用条件
沉降
重要指标比较 工期 防水 一次支护拆除量
造价
全断面法
地层好 跨度≤8m
一般
最短
好
没有拆除
低
台阶法
上半断面临 时封闭台阶
法
地层较差 跨度≤12m
一般
短
好
没有拆除
低
地层差 跨度≤12m
一般
短
好
少量拆除
低
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
接上表
台阶环形开 挖法
地层差 跨度≤12m
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
土压平衡盾构开挖面稳定机理
土压平衡盾构开挖面的稳定由下列各因素的综合作用 而维持：
① 土仓内的土压力平衡地层压力和水压力， ② 螺旋输送机调节排土量； ③ 适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的 注入量。 当土仓内的土压力大于地层压力和水压力时，地表 将隆起； 当土仓内的土压力小于地层压力和水压力时，地表 将下沉； 因此土仓内的土压力应与地层压力和水压力相平衡 。
管节浮运、 沉放对接
管节抛石锁定 、基础施工
航道恢复
管节对称回填
最终接头施工
岸上段结构 施工
二次围堰
二、监控量测与信息反馈的目的和意义
安全评价 修正设计
指导施工 积累资料
二、监控量测与信息反馈的目的和意义
安全评价
根据监测结果及分析成果， 对工程自身安全状况
及受影响周边环境安全状况， 作出相应安全评价。
一、矿山法
暗挖法
全断面法、台阶法、CD法、CRD法、双侧壁 导坑法、中洞法、侧洞法、柱洞法、PBA 法等。
二、盾构法
敞开式盾构、土压平衡盾构、泥水平衡盾构等。
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
采用浅埋暗挖法施工时，常见的典型施工方法是台阶法以 及适用于特殊地层条件的其他施工方法如CRD工法、单侧壁导 坑超前台阶法、双侧壁导坑台阶法（眼睛工法）、中隔墙法等 。施工方法见下表。
一般
短
好
没有拆除
低
单侧壁导坑 台阶法
地层差 跨度≤14m
较大
较短
好
拆除少
低
中隔墙法 （CD法）
地层差 跨度≤18m
较大
较短
好ຫໍສະໝຸດ Baidu
拆除少
偏高
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
接上表
交叉中隔墙法 （CRD法）
地层差 跨度≤20m
较小
长
好
拆除多
高
双侧壁导坑法 （眼睛工法）
中洞法
小跨度，连 续使用可扩 大 成大跨度
➢ 渗透系数与岩性、粒径
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
沉管隧道施工
沉管隧道主要工艺流程
干坞及坞底 处理施工
堤岸处理、接口段 及止推结构施工
管段预制 (含 预 埋 件 施 工 )
一次舾装及 试漏
基槽浚挖及回淤 清理
临时垫块 安装
干坞进水、 坞门破除
循环
管节对称回填
管节逐节浮运出坞、 临时系泊及二次舾装
增大 / 减小螺旋输送机排放速度
地下水 压 土压
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
土压平衡盾构的概念
土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板， 在刀盘的旋转作用下，刀具切削开挖面的泥土， 破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，使土仓和排 土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土，依靠 盾构推进油缸的推力通过隔板给土仓内的土碴加 压，使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压 力。
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
城
地质条件复杂
市
地
周边环境复杂
下
工
结构埋深浅、
程
与邻近结构相互影响
特
点
荷载不确定、结构及
围岩稳定性难以判断
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
明挖法
明挖顺做（放坡、桩墙 及支撑支护）
盖挖顺筑法
主
盖挖逆筑法
要
矿山法
施
暗挖法
工
盾构法
方
法
钢壳方法
沉管法
干船坞法
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
城市地下工程
监控量测与信息反馈技术
二〇一二年四月
主要内容
一、城市地下工程特点及其主要施工方法 二、监测与信息反馈的目的和意义 三、主要监测项目及其确定原则 四、主要监测仪器设备及监测方法 五、变形控制基准的确定 六、监控量测方案的编制 七、监测数据处理与信息反馈技术 八、围岩（支护结构）稳定技术措施
泥水平衡盾构示意图
切削刀盘
刀盘驱动马达 排浆泵 操作控制台
环片拼装机
气锁室 密封隔舱板 压力夹舱
推进千斤顶
密封油脂装置
泥水平衡盾构的泥水系统
分离站 调浆池
送泥泵
排泥泵
中继泵
一、城市地下工程特点及其主要施工方法
泥水平衡盾构的概念
泥水盾构是在机械式盾构的刀盘后面设置隔板 ，隔板与刀盘之间形成泥水仓，将加压的泥水送 入泥水仓，当泥水仓充满加压的泥水后，通过加 压作用和压力保持机构，来维持开挖面的稳定。 盾构推进时由刀盘旋转切削土砂，经搅拌后形成 高浓度泥浆，然后用流体输送方式送到地面，在 地面通过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水 进行质量调整后，再输送到开挖面