地铁工程监控量测技术规程
第一章 定义、术语
1.1 定义
1.1 监控量测
地铁工程施工中对围岩、地表、支护结构及周边环境的动态进行的经常性观察和量测工作。 1.2 施工监控量测
土建承包商按施工合同有关要求在满足监测技术规程的要求下,自行组织对地铁工程实施的监控量测工作。 1.3 第三方监控量测
由业主通过招标或委托形式引入的有关资质的单位对其签订的承包合同范围实施的监控量测工作。
1.2 术语
2.1 地铁
在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引并位于隧道内或地铁转到地面和高架桥上的轨道交通。 2.2 应测项目
保证地铁周边环境和围岩的稳定以及施工安全应进行的日常监测项目。 2.3 选测项目
相对于应测项目而言,为了设计和施工的特殊需要,由设计文件规定的在局部地段进行的检测项目。 2.4 浅埋暗挖法
在浅埋软质地层的隧道中,基于喷锚技术而发展的一种矿山工法。 2.5 盾构法
使用盾构机械进行开挖并采用管片作为衬砌而修建隧道的施工方法。
2.6 明挖法
由地面开挖的基坑中修筑地铁构筑物的方法。 2.7 隧道周边收敛位移
隧道周边任意两点间距离的变化。 2.8 水平位移监测
测定变形体沿水平方向的位移值,并提供变形趋势及稳定预报而进行的量测工作。 2.9 垂直位移监测
测试那个变形体沿垂直方向的位移值,并提供变形趋势及稳定预报而进行的量测工作。 2.10 拱顶沉降
隧道拱顶内壁的绝对沉降(量)。 2.11 地表沉降
地铁工程施工中地层的(应力)扰动区延伸至地表而引起的沉降。 2.12 隧道围岩
隧道周围一定范围内对洞身产生影响的岩土体。 2.13 围岩压力
开挖隧道时围岩变形或松散等原因而作用而支护、衬砌上的压力。 2.14 初期支护
隧道开挖后即行施作的支护结构。 2.15 二次衬砌
初期支护完成后施作的衬砌。 2.16 衬砌
沿着隧道洞身周边修建的永久性支护结构。 2.17 管片
是一种在工厂制作的圆弧形板肋状并由钢筋混凝土、钢、铸铁或其它材料制作的预制构件。 2.18 测点
设置在变形或位移体上,能反应其特征,作为变形或位移测量用的固定标
志,
2.19 变形监测
对建筑物、构建物及其地基或一定范围内岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的量测工作。 2.20 开挖面(掌子面)
隧道掘进方向最前端的开挖作业面。 2.21 基坑
基础或明挖地下建筑物施工时开挖的坑。 2.22 竖井
是一种垂直开挖的坑道。分为供地下建筑物功能性用途的永久竖井和供隧道施工用的临时性竖井两类。
第二章 基本技术要求
2.1 一般要求
2.1.1 采用浅埋暗挖法、盾构法、明挖法或盖挖法等工法进行设计和施工的地铁工程,必须将现场监控量测纳入施工组织设计文件中。
3.1.2 监控量测实施方案因根据的有关监控量测设计文件并结合工程地质及水文地质条件、地铁周边环境条件、埋深及结构形式等进行编制,同时考虑监测工作的合理性、针对性、经济性。 2.1.3 监控量测的目的主要为:
(1)通过监测了解地层在施工过程中的动态变化,明确工程施工对地层及周边环境的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节,并对可能发生的危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报,以便及时采取有效措施,避免事故的发生。
(2)通过监测了解支护(围护)结构及周边建(构)筑物的变形及受力状况,并对其安全稳定性进行评估。
(3)通过监测了解施工方法的实际效果,并对其进行适用性评价。及时反馈信息,调整相应的开挖、支护参数。
(4)通过监测,收集数据,为以后的工程设计、施工提供参考和积累经验。 2.1.4 监测项目分为应测项目和选测项目两类。
2.1.5 地铁区间结构的监测范围一般为地铁结构外沿两侧各30m范围,地铁车站施工地段,监测范围原则上应以两侧各不小于两倍基坑(或隧道)深度的范围作为监测范围,同时应视车站周围环境和建(构)筑物情况予以适当加大。 2.1.6 监测频率应与施工进度密切结合,并针对不同工法和不同施工歩序分别制定相应的监测频率。
2.1.7 施工中应按施工进度及时进行监测,对监测数据进行分析处理后,及时反馈给建设、设计、监理和施工单位。
2.1.8 测点初始值应在测点稳定后进行测读,取三次观测数据的平均值为初始观察值。
2.1.9 监测所采用的监测仪器及元件应满足各类监测工作的要求。
2.2 规范和标准
各监测单位应采用以下的规范和标准:
(1)《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999 (2)《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999 (3)《建筑变形测量规范》JGJ/8-2007
(4)《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97 (5)《工程测量规范》GB50026-2007 (6)《城市测量规范》(CJJ8-99)
(7)《城市地下水动态观测规程》CJJ/T76-98 (8)《建筑基坑支护技术规程》JGJ20-99
(9)《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
2.3 监测项目及要求
2.3.1 监测范围
地铁区间结构和地铁车站结构的施工监测范围应按本章2.1.5款之规定确
定。监测项目包括地面建(构)筑物的沉降、倾斜,道路、地表及管线的沉降,地下水位,围护结构及地层水平位移,基坑支撑轴力,隧道拱顶下沉、收敛等必测项目以及其它选测项目。施工监测单位应根据监测设计图具体要求来确定监测项目和监测断面测点布置位置、数量;第三方监测单位应按合同中工程量清单之规定来确定监测项目和测点数量、位置。 2.3.2 监测布点原则
1、监测布点应在围岩条件和工程性状预测的基础上进行,应以围岩稳定性和支护结构的工作状态监测为重点。
2、测点布置应严格按相应规范进行,保证监测数据的可靠性。 3、观测仪器布置要合理,注意时空关系,控制关键部位。
4、监测围岩和支护结构性状变化的全过程,在条件许可时,能从附近钻孔预埋观测仪器的,尽量才去预埋观测的方法;在不具备预埋条件时,应紧跟作业面面及时埋设。 2.3.3 监测频率基本要求
各点的监测频率应根据工程需要确定,对某一具体工程(区间或车站),主要考虑施工进度的影响,随施工进行,不同位置监测点的监测频率要灵活调整。对于处在施工主要影响范围内的监测点,其监测频率要适当加大,严密监测施工现状和影响;对于处在施工主要影响以外的监测点,监测频率可适当减低,车站和区间的监测频率应根据工程自身特点和实际需要分别制定。 2.3.4 沉降监测的基本要求
沉降监测的等级划分、精度要求、技术要求和适用范围见表3.1
表3.1 沉降监测的技术要求和测量方法
2.3.5 地铁穿越工程监测基本要求
地铁穿越工程的定义
地铁穿越工程系指地铁施工时需上穿、下穿或侧穿地铁既有线、铁路隧道、铁道线路、立交桥梁、人行天桥、房屋、地下管线、城市道路、河流或其他城市建(构)筑物等的穿越工程。 穿越工程一般规定
(1) 地铁穿越工程应按所穿越工程的重要程度、穿越类型、周边环境条件等情况分成不同等级,并针对不同等级进行监测设计。按照(西安)地铁的具体情况,对于不同的既有建(构)筑物和不同的穿越条件,将穿越工程的环境风险等级划分为以下四个等级,见表3.2.
表3.2 穿越工程环境安全风险管理
(2) 对于穿越重要建(构)筑物的地铁工程,除应对地铁本身进行施工监测外,还应对所穿越工程进行穿越施工期间24小时不间断监测;在穿越一般建(构)筑物时应按要求进行较高频率的监测。
(3) 在穿越铁路既有线时,应对既有线结构物、轨道和轨下基础进行穿越施工全过程监测,其中对结构沉降及沉降缝的错台变形、轨道静态几何尺寸等内容应进行24小时的远程实时监控。
(4) 在穿越城市桥梁时,应对桥梁墩台、盖梁、梁板结构进行穿越施工全过程监测,并应按要求加密监测频率,对变形敏感的重要桥梁应根据设计要求进行24小时的远程实时监测,监测内容应包括:桥梁墩台的沉降及倾斜、盖梁及梁板结构的沉降及差异沉降。
(5) 在穿越房屋及其它建(构)筑物时,以及在穿越地下管线时应按本章3.4.1条的基本要求执行;该两项均应按要求进行较高频率的监测。
(6) 在穿越河流时,应对覆土层的渗漏状况、河水与隧道工作面之间的水力联系、河床变形等进行检查和监测。地铁施工穿越河流阶段应加高监测频率。
(7) 在穿越地裂缝时,
周边建(构)筑物监测项目及要求 1、建(构)筑物的监测要求
(1) 沉降监测:监测的位置和数量应根据建筑物的体型特征、基础形式、 结构种类以及地质条件等因素综合考虑。建(构)筑物沉降点应埋设在沉降差异大的位置。对于烟囱、水塔、油罐等高耸建(构)筑物,应沿周边在其基础轴线上的对称位置布点。对于城市桥梁,应按不同施工状况在桥墩、盖梁和梁板结构上布点。以上测点的布设数量应根据建(构)筑物的重要程度及其与地铁机构的距离等因素确定。
沉降监测采用的水准仪及其监测精度要求符合表3.1中有关要求。 (2) 倾斜监测
建(构)筑物倾斜监测原则上只在重要的高层、高耸建筑物或桥墩上进行,监测仪器为全站仪,精度要求为±2.0",±(2mm+2ppm)。
(3) 裂缝监测
对于建(构)筑物的一般裂缝应采用裂缝宽度板或游标卡尺进行监测的直接观测法,监测精度为0.2mm。对于比较重要和细微的裂缝,应采用裂缝观测仪进行监测,其监测精度为0.1mm。
地下管线监测项目及要求
地下管线沉降测点设置前,应对地铁施工影响范围内的地下管线进行全面、细致的调查,其中应特别了解有压管线的结构、材料情况和雨污水管的接头和渗漏状况,在调查的基础上作出本监测段管线平、断面图。
地下管线测点重点布置在有压管线(如煤气管线、给水管线等)上,对抗变形能力差、易于渗漏和年久失修的雨污水管也应重点监测。
沉降监测采用的水准仪机器监测进度要符合表2.1中有关要求。 2.3.6 明(盖)挖法及竖井施工监测项目和要求 明挖基坑安全等级划分
按照《地区建筑深基坑支护技术规范》(SJG05-96),根据基坑的开挖深度、地下水埋深、地质情况、周边环境保护要求等将基坑的安全等级分为三级,如表3.3所示。
表3.3 基坑安全等级划分
注:(1)工程复杂程度栏中,从第一级开始,有二项(含二项)以上,最先符合该级标者,即可划分为该等级;当破坏后果与工程复杂程度判定等级有矛盾时,可按高一级考虑; (2)H为基坑开挖深度;
(3)重要管线系指其破坏后果严重或很严重的管线,如煤气、压力水、影响面大的通讯电缆等;
(4)审计图纸已明确基坑安全等级的,按审计要求的安全等级进行监测控制。
明(盖)挖法及竖井施工监测项目及要求
地铁采用明(盖)挖法施工时,为了确保本身结构及周围环境安全,应根据基坑安全等级及周边环境实际状况进行选择确定应测和选测项目,如表3.4所示。
表3.4明(盖)挖法及竖井施工监测项目
9
10
*基坑放坡设计时,其坡顶水平位移监测参照本表桩(墙)顶水平位移监测内容。
2.3.7 盾构区间施工监测项目及要求
盾构法施工过程中,不可避免会挠动地层,引起地层的变形及地表沉降,从而引起临近建(构)筑物和地下管网等结构物附加变形和附加内力的产生,当变形超过一定范围时,甚至影响其安全。为此,盾构法施工过程主要针对地层、隧道结构、周围环境进行监控量测,并按量测反馈资料,针对第三者在施工过程中可能出现的问题,及时进行分析,提出相应的处理办法(不断调整盾构施工参数或采取必要的保护措施),从而保证了施工过程中工程本身安全和减少了对周围环境的影响,具体施工监测项目及要求见表3.5.
表3.5 盾构区间监测项目
2.3.8 矿山法施工监测项目及要求
矿山法主要施工监测项目及要求如表3.6。
表3.6 矿山法施工监测项目
注:1、B为隧道开挖直径或跨度。
2、地质描述包括工程地质和水文地质描述。
2.4 施工监测值控制标准
根据地铁施工经验及地铁设计要求并参考相关规程,对矿山法施工、盾构法
施工、地铁明(盖)挖法施工(含竖井施工)而引起的地表沉降等监控量测项目建立相应的控制值标准。
地铁工程监控量测值控制标准要根据地铁结构跨度、埋置深度、工程地质及水文地质特点、施工工法等因素综合考虑确定;地铁穿越工程、地铁周边建(构)筑物及地下管线的监控量测值标准应根据地铁工程及周边环境的实际状况、现场监控量测值以及产权单位要求进行综合分析,并经评估后予以确定。对于特别重要或者周边环境十分复杂的地铁工程应经论证后进行专项设计,以确定其安全控制标准。
2.4.1 地铁穿越工程施工监测控制标准
由于被穿越的建(构)筑物以及地下管线种类繁多,监测对象自身结构和所处环境具体各有不同,并且建(构)筑物的设计缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素无法一一说明,本办法对穿越工程只做一般性规定,一般建(构)筑物的监测宜参考本表限值和设计图纸要求,对于穿越其他重要建(构)物的监测,各监测单位需根据产权单位要求制定相关控制标准。
建(构)筑物沉降控制标准
表4-1 穿越工程施工监测控制标准
地下管线及地面沉降控制标准
承插式接头的铸铁水管、钢筋混凝土水管两个接头间的局部倾斜值不应大于0.0025,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,焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.002。绝对沉降不应大于30mm。盾构掘进引起的上方土体隆起和下沉控制值不应大于+10mm和-30mm。 2.4.2 地铁明(盖)挖法及竖井施工监测值控制标准
明(挖)挖法及竖井施工监控量测值控制标准见表4.2,其中,基坑安全等级(一级、二级及三级)的划分见表3.3。
表4.2 地铁明(盖)挖法及竖井施工监控量测值控制标准
2.4.3 地铁盾构法施工监测值控制标准
地铁盾构法施工监测量测值控制标准见表4.3
表4.3 地铁盾构法施工监测量测值控制标准
注:1、位移平均速率为任意7天的位移平均值;位移最大速率为任意1天的最大位移值(下同)。 2、本表中拱顶沉降系指拱部开挖以后设置在拱顶的沉降测点所测值(下同)。
2.4.4 地铁矿山法施工监测值控制标准
地铁矿山法施工监测控制量测值控制标准见表4.4
4.4地铁矿山法施工监测控制量测值控制标准
注:本表中区间隧道跨度为16m和≤25m
2.5 监测数据处理及监测报告
在工程施工过程中,监测结果应逐次整理,以月报、月报或日报的形式送达有关各方;在遇到沉降或其它观测值变化速率加快,或者遇到自然灾害如暴雨、台风、地震等情况,随时向有关单位报告监测结果;对于重点监测项目需要以日报形式向有关单位报告监测结果。工程结束时,提交完整的监测总报告。各级报告内容应包括以下几个方面: 2.5.1 数据分析处理
监测数据的整理分析反馈的方法和内容通常包括监测资料的采集、整理、分
析、反馈及评判决策等方面。
(1) 数据采集
通过现场监测取得的数据和与之相关的其他资料的搜集、记录等。本监测项目采用的仪器如水准仪需人工读数、记录,然后将实测数据输入计算机;全站仪则自动数据采集,并将量测值自动传输到数据库管理系统。
(2) 数据管理
每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理,包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图,异常值的剔除、初步分析和整编等,并将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。
(3)数据分析
采用比较法、作图法和数学、物理模型,分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势,以便对工程的安全状态和应才去的措施进行评估决策。
(4)安全预报和反馈
为确保监测结果的质量,加快信息反馈速度,全部监测数据均由计算机管理,每次监测必须有监测结果,及时上报监测周报表,并按期向有关单位提交监测月报,同时附上相应的测点位移时态曲线图,对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。
2.5.2 绘图
在数据总理这一阶段,需绘制的曲线一般有关三大类:过程线,分布线和相关线。它们分别表示物理量随时间的变化情况,物理量在空间(线、面和立体)的分布情况以及个物理量之间的相互关系。
过程线是物理量与时间的关系,通常以时间为水平坐标,以物理量(例如位移、应变等)为纵坐标。
最常见的分布图是物理量沿某一特定方向(线)的分布线。例如边坡水平位移沿倾斜孔深度的分部,应力、应变、位移在某个断面上的等值线等。
相关图分为散点相关图和相关线两种,相关图中一般以两个有关的物理量为纵横坐标。对于不同的相关关系,坐标可以是等距的也可以是不等距的(例如对数或其他形式)。绘相关线时应注意尽可能选择自变量单调变化,或变化不太频
繁的区间来绘制。为表明两个物理量的关系,还可以考虑把表征两者相互关系的回归曲线同时绘在一个图上。
2.5.3 制表
通过表格可以把数据分类系统地组织在一起,便于阅读和比较。报表可分为定期和不定期两种。定期的报表一般按月、季和年提交。不定期报表一般在施工或运行地重要时期前后或作为文字报告地一部分提交。监测中经常使用的有以下三种类型的报表:
监测仪器、测点情况表
包括仪器的数量、类型、布置情况、运行情况和基本参数的变更情况,如果在观测的过程中又新增加了测点仪器,则还要提供新测点的详细竣工报告。
监测作业情况表
包括观测的频度,以及人工巡视的情况报告。
监测数据报表
其中应含有:工程名称和部位,仪器名称、类型、编号,观测时间,初始参数和仪器参数,计算公式或方法,观测、记录、校核、计算的人员姓名,原始数据,计算结果。
2.5.4 文字报告
文字报告或简报是在一定阶段中提交的比较详细的文字材料,分为月报、周报、日报,应有比较详细的分析、评价、建议和结论。报告可以包含如下方面:
(1)监测项目概况。
(2)测点情况。
(3)数据整理。目的是将各种两侧数据相互印证,以确认量测结果的可靠性。
(4)测值变化规律与特征。以数据的形式给初观测数据的特征值,以图形和表格方式给出对变化过程和趋势的直观描述。对特征值和变化过程中的特殊点、特殊线段作出合理的解释。变化率加快以及发生突变等情况要特别给予分析说明。
(5)简单的计算分析结果。
(6)发展趋势与预测。
(7)评价与建议。利用规范、标准中的判据以及行之有效的经验,根据对监测数据的分析和人工巡视得到的结果,对工程的运行状态给出评价和结论,并提出工程安全意见和建议。
2.6 信息反馈、预警报告机器程序
2.6.1 信息反馈与管理
取得监测数据后,要及时进行整理和校对。施工监控量测的各类数据均应及时绘制成时态曲线(如位移~时间曲线和速率~时间曲线),同时应注明开挖方法和施工工序及开挖面距监测断面的距离等信息。
监控量测数据的计算分析除对每个项目进行单项分析外,还要进行多项目的综合分析,以充分利用监控量测数据获得更多的反馈信息。
当监测时态曲线呈现收敛趋势时,应根据曲线形态选择合适的函数,对监测结果进行回归分析,以预测该测点可能出现的最终位移值和预测结构和建(构)筑物的安全性,据此确定施工方法及判定施工方法的适应性。
监测项目应按“分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测标准,并按黄色、橙色和红色三级预警进行管理和控制。建表6.1所示。
表6.1 监测管理等级
2.6.2 信息预警及响应
当各监测项目监测数值超过设计文件、规范、规程所定控制标准的80%时, 监测单位应向有关单位和部门发出预警报告。并应加强监测,随时掌握变形情况,直到变形趋于稳定。施工单位在收到监测单位报送的预警报告后,应积极采取相应技术措施,控制变形趋势的发展。
当监测数据达到控制标准值时,监测单位应向有关单位和部门发出报警报告,施工单位在收到监测单位报送的报警报告后,应暂停施工,积极主动的与设计人员和驻地监理进行沟通,组织相关部门人员讨论、分析原因,制定处理方案及相应措施,并在最短时间内予以实施,确保工程安全。同时施工单位应及时将所定方案、采取的措施以及处理效果等向业主面回复。
2.7 监测管理与质量保证措施
2.7.1 监测管理基准
根据以往经验,采用《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,要求监测单位参照执行。
n0根据上述监测管理基准,可根据具体情况调整量测频率:一般在Ⅲ级管理阶段量测频率可适当放大一些;在Ⅱ级管理阶段则应注意加密量测次数;在Ⅰ级管理阶段则应加强支护,并增加量测频率。当监测变形数据接近报警值时,按Ⅰ级管理实施监测,并及时向监理、施工单位和业主报告监测结果。
2.7.2 监测管理体系
监测单位必须组件监测项目室,由项目经理、项目总工程师、监测组负责人及其他相关人员组成纳入安保体系中,从组织上保证监测的顺利进行,使施工完全进入信息化控制中。
2.7.3 监测质量保证措施
监测组负责人应由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任,在监测项目部负责人的指导下进行日常监测工作及资料整理工作。为保证监测数据的真实可靠及连续性,高效完成监测工作,在实施过程中应严格执行以下措施:
(1)监测项目部人员要求相对稳定,仪器设备要固定,以保证数据资料的完整性和连续性。
(2)编制切实可行的监测实施方案,制定相应的测点埋设与保护措施,并将其纳入工程的施工进度控制计划之中。
(3)量测人员建立质量责任制,确保施工监测质量,测量仪器的管理采用专人使用专人保养,专人检验的办法。
(4)量测仪器设备、元器件在使用前均须经检查、标定、校准后方可投入使用,不得超限期使用。
(5)在监测过程中必须严格遵守相应的操作规程和要求。
(6)量测数据均要经认真复核后方可上报,且量测数据的存储、计算、管理均用计算机系统进行,及时整理分析、及时反馈信息。
地铁工程监控量测技术规程
第一章 定义、术语
1.1 定义
1.1 监控量测
地铁工程施工中对围岩、地表、支护结构及周边环境的动态进行的经常性观察和量测工作。 1.2 施工监控量测
土建承包商按施工合同有关要求在满足监测技术规程的要求下,自行组织对地铁工程实施的监控量测工作。 1.3 第三方监控量测
由业主通过招标或委托形式引入的有关资质的单位对其签订的承包合同范围实施的监控量测工作。
1.2 术语
2.1 地铁
在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引并位于隧道内或地铁转到地面和高架桥上的轨道交通。 2.2 应测项目
保证地铁周边环境和围岩的稳定以及施工安全应进行的日常监测项目。 2.3 选测项目
相对于应测项目而言,为了设计和施工的特殊需要,由设计文件规定的在局部地段进行的检测项目。 2.4 浅埋暗挖法
在浅埋软质地层的隧道中,基于喷锚技术而发展的一种矿山工法。 2.5 盾构法
使用盾构机械进行开挖并采用管片作为衬砌而修建隧道的施工方法。
2.6 明挖法
由地面开挖的基坑中修筑地铁构筑物的方法。 2.7 隧道周边收敛位移
隧道周边任意两点间距离的变化。 2.8 水平位移监测
测定变形体沿水平方向的位移值,并提供变形趋势及稳定预报而进行的量测工作。 2.9 垂直位移监测
测试那个变形体沿垂直方向的位移值,并提供变形趋势及稳定预报而进行的量测工作。 2.10 拱顶沉降
隧道拱顶内壁的绝对沉降(量)。 2.11 地表沉降
地铁工程施工中地层的(应力)扰动区延伸至地表而引起的沉降。 2.12 隧道围岩
隧道周围一定范围内对洞身产生影响的岩土体。 2.13 围岩压力
开挖隧道时围岩变形或松散等原因而作用而支护、衬砌上的压力。 2.14 初期支护
隧道开挖后即行施作的支护结构。 2.15 二次衬砌
初期支护完成后施作的衬砌。 2.16 衬砌
沿着隧道洞身周边修建的永久性支护结构。 2.17 管片
是一种在工厂制作的圆弧形板肋状并由钢筋混凝土、钢、铸铁或其它材料制作的预制构件。 2.18 测点
设置在变形或位移体上,能反应其特征,作为变形或位移测量用的固定标
志,
2.19 变形监测
对建筑物、构建物及其地基或一定范围内岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的量测工作。 2.20 开挖面(掌子面)
隧道掘进方向最前端的开挖作业面。 2.21 基坑
基础或明挖地下建筑物施工时开挖的坑。 2.22 竖井
是一种垂直开挖的坑道。分为供地下建筑物功能性用途的永久竖井和供隧道施工用的临时性竖井两类。
第二章 基本技术要求
2.1 一般要求
2.1.1 采用浅埋暗挖法、盾构法、明挖法或盖挖法等工法进行设计和施工的地铁工程,必须将现场监控量测纳入施工组织设计文件中。
3.1.2 监控量测实施方案因根据的有关监控量测设计文件并结合工程地质及水文地质条件、地铁周边环境条件、埋深及结构形式等进行编制,同时考虑监测工作的合理性、针对性、经济性。 2.1.3 监控量测的目的主要为:
(1)通过监测了解地层在施工过程中的动态变化,明确工程施工对地层及周边环境的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节,并对可能发生的危及环境安全的隐患或事故提供及时、准确的预报,以便及时采取有效措施,避免事故的发生。
(2)通过监测了解支护(围护)结构及周边建(构)筑物的变形及受力状况,并对其安全稳定性进行评估。
(3)通过监测了解施工方法的实际效果,并对其进行适用性评价。及时反馈信息,调整相应的开挖、支护参数。
(4)通过监测,收集数据,为以后的工程设计、施工提供参考和积累经验。 2.1.4 监测项目分为应测项目和选测项目两类。
2.1.5 地铁区间结构的监测范围一般为地铁结构外沿两侧各30m范围,地铁车站施工地段,监测范围原则上应以两侧各不小于两倍基坑(或隧道)深度的范围作为监测范围,同时应视车站周围环境和建(构)筑物情况予以适当加大。 2.1.6 监测频率应与施工进度密切结合,并针对不同工法和不同施工歩序分别制定相应的监测频率。
2.1.7 施工中应按施工进度及时进行监测,对监测数据进行分析处理后,及时反馈给建设、设计、监理和施工单位。
2.1.8 测点初始值应在测点稳定后进行测读,取三次观测数据的平均值为初始观察值。
2.1.9 监测所采用的监测仪器及元件应满足各类监测工作的要求。
2.2 规范和标准
各监测单位应采用以下的规范和标准:
(1)《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999 (2)《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999 (3)《建筑变形测量规范》JGJ/8-2007
(4)《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97 (5)《工程测量规范》GB50026-2007 (6)《城市测量规范》(CJJ8-99)
(7)《城市地下水动态观测规程》CJJ/T76-98 (8)《建筑基坑支护技术规程》JGJ20-99
(9)《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
2.3 监测项目及要求
2.3.1 监测范围
地铁区间结构和地铁车站结构的施工监测范围应按本章2.1.5款之规定确
定。监测项目包括地面建(构)筑物的沉降、倾斜,道路、地表及管线的沉降,地下水位,围护结构及地层水平位移,基坑支撑轴力,隧道拱顶下沉、收敛等必测项目以及其它选测项目。施工监测单位应根据监测设计图具体要求来确定监测项目和监测断面测点布置位置、数量;第三方监测单位应按合同中工程量清单之规定来确定监测项目和测点数量、位置。 2.3.2 监测布点原则
1、监测布点应在围岩条件和工程性状预测的基础上进行,应以围岩稳定性和支护结构的工作状态监测为重点。
2、测点布置应严格按相应规范进行,保证监测数据的可靠性。 3、观测仪器布置要合理,注意时空关系,控制关键部位。
4、监测围岩和支护结构性状变化的全过程,在条件许可时,能从附近钻孔预埋观测仪器的,尽量才去预埋观测的方法;在不具备预埋条件时,应紧跟作业面面及时埋设。 2.3.3 监测频率基本要求
各点的监测频率应根据工程需要确定,对某一具体工程(区间或车站),主要考虑施工进度的影响,随施工进行,不同位置监测点的监测频率要灵活调整。对于处在施工主要影响范围内的监测点,其监测频率要适当加大,严密监测施工现状和影响;对于处在施工主要影响以外的监测点,监测频率可适当减低,车站和区间的监测频率应根据工程自身特点和实际需要分别制定。 2.3.4 沉降监测的基本要求
沉降监测的等级划分、精度要求、技术要求和适用范围见表3.1
表3.1 沉降监测的技术要求和测量方法
2.3.5 地铁穿越工程监测基本要求
地铁穿越工程的定义
地铁穿越工程系指地铁施工时需上穿、下穿或侧穿地铁既有线、铁路隧道、铁道线路、立交桥梁、人行天桥、房屋、地下管线、城市道路、河流或其他城市建(构)筑物等的穿越工程。 穿越工程一般规定
(1) 地铁穿越工程应按所穿越工程的重要程度、穿越类型、周边环境条件等情况分成不同等级,并针对不同等级进行监测设计。按照(西安)地铁的具体情况,对于不同的既有建(构)筑物和不同的穿越条件,将穿越工程的环境风险等级划分为以下四个等级,见表3.2.
表3.2 穿越工程环境安全风险管理
(2) 对于穿越重要建(构)筑物的地铁工程,除应对地铁本身进行施工监测外,还应对所穿越工程进行穿越施工期间24小时不间断监测;在穿越一般建(构)筑物时应按要求进行较高频率的监测。
(3) 在穿越铁路既有线时,应对既有线结构物、轨道和轨下基础进行穿越施工全过程监测,其中对结构沉降及沉降缝的错台变形、轨道静态几何尺寸等内容应进行24小时的远程实时监控。
(4) 在穿越城市桥梁时,应对桥梁墩台、盖梁、梁板结构进行穿越施工全过程监测,并应按要求加密监测频率,对变形敏感的重要桥梁应根据设计要求进行24小时的远程实时监测,监测内容应包括:桥梁墩台的沉降及倾斜、盖梁及梁板结构的沉降及差异沉降。
(5) 在穿越房屋及其它建(构)筑物时,以及在穿越地下管线时应按本章3.4.1条的基本要求执行;该两项均应按要求进行较高频率的监测。
(6) 在穿越河流时,应对覆土层的渗漏状况、河水与隧道工作面之间的水力联系、河床变形等进行检查和监测。地铁施工穿越河流阶段应加高监测频率。
(7) 在穿越地裂缝时,
周边建(构)筑物监测项目及要求 1、建(构)筑物的监测要求
(1) 沉降监测:监测的位置和数量应根据建筑物的体型特征、基础形式、 结构种类以及地质条件等因素综合考虑。建(构)筑物沉降点应埋设在沉降差异大的位置。对于烟囱、水塔、油罐等高耸建(构)筑物,应沿周边在其基础轴线上的对称位置布点。对于城市桥梁,应按不同施工状况在桥墩、盖梁和梁板结构上布点。以上测点的布设数量应根据建(构)筑物的重要程度及其与地铁机构的距离等因素确定。
沉降监测采用的水准仪及其监测精度要求符合表3.1中有关要求。 (2) 倾斜监测
建(构)筑物倾斜监测原则上只在重要的高层、高耸建筑物或桥墩上进行,监测仪器为全站仪,精度要求为±2.0",±(2mm+2ppm)。
(3) 裂缝监测
对于建(构)筑物的一般裂缝应采用裂缝宽度板或游标卡尺进行监测的直接观测法,监测精度为0.2mm。对于比较重要和细微的裂缝,应采用裂缝观测仪进行监测,其监测精度为0.1mm。
地下管线监测项目及要求
地下管线沉降测点设置前,应对地铁施工影响范围内的地下管线进行全面、细致的调查,其中应特别了解有压管线的结构、材料情况和雨污水管的接头和渗漏状况,在调查的基础上作出本监测段管线平、断面图。
地下管线测点重点布置在有压管线(如煤气管线、给水管线等)上,对抗变形能力差、易于渗漏和年久失修的雨污水管也应重点监测。
沉降监测采用的水准仪机器监测进度要符合表2.1中有关要求。 2.3.6 明(盖)挖法及竖井施工监测项目和要求 明挖基坑安全等级划分
按照《地区建筑深基坑支护技术规范》(SJG05-96),根据基坑的开挖深度、地下水埋深、地质情况、周边环境保护要求等将基坑的安全等级分为三级,如表3.3所示。
表3.3 基坑安全等级划分
注:(1)工程复杂程度栏中,从第一级开始,有二项(含二项)以上,最先符合该级标者,即可划分为该等级;当破坏后果与工程复杂程度判定等级有矛盾时,可按高一级考虑; (2)H为基坑开挖深度;
(3)重要管线系指其破坏后果严重或很严重的管线,如煤气、压力水、影响面大的通讯电缆等;
(4)审计图纸已明确基坑安全等级的,按审计要求的安全等级进行监测控制。
明(盖)挖法及竖井施工监测项目及要求
地铁采用明(盖)挖法施工时,为了确保本身结构及周围环境安全,应根据基坑安全等级及周边环境实际状况进行选择确定应测和选测项目,如表3.4所示。
表3.4明(盖)挖法及竖井施工监测项目
9
10
*基坑放坡设计时,其坡顶水平位移监测参照本表桩(墙)顶水平位移监测内容。
2.3.7 盾构区间施工监测项目及要求
盾构法施工过程中,不可避免会挠动地层,引起地层的变形及地表沉降,从而引起临近建(构)筑物和地下管网等结构物附加变形和附加内力的产生,当变形超过一定范围时,甚至影响其安全。为此,盾构法施工过程主要针对地层、隧道结构、周围环境进行监控量测,并按量测反馈资料,针对第三者在施工过程中可能出现的问题,及时进行分析,提出相应的处理办法(不断调整盾构施工参数或采取必要的保护措施),从而保证了施工过程中工程本身安全和减少了对周围环境的影响,具体施工监测项目及要求见表3.5.
表3.5 盾构区间监测项目
2.3.8 矿山法施工监测项目及要求
矿山法主要施工监测项目及要求如表3.6。
表3.6 矿山法施工监测项目
注:1、B为隧道开挖直径或跨度。
2、地质描述包括工程地质和水文地质描述。
2.4 施工监测值控制标准
根据地铁施工经验及地铁设计要求并参考相关规程,对矿山法施工、盾构法
施工、地铁明(盖)挖法施工(含竖井施工)而引起的地表沉降等监控量测项目建立相应的控制值标准。
地铁工程监控量测值控制标准要根据地铁结构跨度、埋置深度、工程地质及水文地质特点、施工工法等因素综合考虑确定;地铁穿越工程、地铁周边建(构)筑物及地下管线的监控量测值标准应根据地铁工程及周边环境的实际状况、现场监控量测值以及产权单位要求进行综合分析,并经评估后予以确定。对于特别重要或者周边环境十分复杂的地铁工程应经论证后进行专项设计,以确定其安全控制标准。
2.4.1 地铁穿越工程施工监测控制标准
由于被穿越的建(构)筑物以及地下管线种类繁多,监测对象自身结构和所处环境具体各有不同,并且建(构)筑物的设计缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素无法一一说明,本办法对穿越工程只做一般性规定,一般建(构)筑物的监测宜参考本表限值和设计图纸要求,对于穿越其他重要建(构)物的监测,各监测单位需根据产权单位要求制定相关控制标准。
建(构)筑物沉降控制标准
表4-1 穿越工程施工监测控制标准
地下管线及地面沉降控制标准
承插式接头的铸铁水管、钢筋混凝土水管两个接头间的局部倾斜值不应大于0.0025,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,焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.002。绝对沉降不应大于30mm。盾构掘进引起的上方土体隆起和下沉控制值不应大于+10mm和-30mm。 2.4.2 地铁明(盖)挖法及竖井施工监测值控制标准
明(挖)挖法及竖井施工监控量测值控制标准见表4.2,其中,基坑安全等级(一级、二级及三级)的划分见表3.3。
表4.2 地铁明(盖)挖法及竖井施工监控量测值控制标准
2.4.3 地铁盾构法施工监测值控制标准
地铁盾构法施工监测量测值控制标准见表4.3
表4.3 地铁盾构法施工监测量测值控制标准
注:1、位移平均速率为任意7天的位移平均值;位移最大速率为任意1天的最大位移值(下同)。 2、本表中拱顶沉降系指拱部开挖以后设置在拱顶的沉降测点所测值(下同)。
2.4.4 地铁矿山法施工监测值控制标准
地铁矿山法施工监测控制量测值控制标准见表4.4
4.4地铁矿山法施工监测控制量测值控制标准
注:本表中区间隧道跨度为16m和≤25m
2.5 监测数据处理及监测报告
在工程施工过程中,监测结果应逐次整理,以月报、月报或日报的形式送达有关各方;在遇到沉降或其它观测值变化速率加快,或者遇到自然灾害如暴雨、台风、地震等情况,随时向有关单位报告监测结果;对于重点监测项目需要以日报形式向有关单位报告监测结果。工程结束时,提交完整的监测总报告。各级报告内容应包括以下几个方面: 2.5.1 数据分析处理
监测数据的整理分析反馈的方法和内容通常包括监测资料的采集、整理、分
析、反馈及评判决策等方面。
(1) 数据采集
通过现场监测取得的数据和与之相关的其他资料的搜集、记录等。本监测项目采用的仪器如水准仪需人工读数、记录,然后将实测数据输入计算机;全站仪则自动数据采集,并将量测值自动传输到数据库管理系统。
(2) 数据管理
每次观测后应立即对原始观测数据进行校核和整理,包括原始观测值的检验、物理量的计算、填表制图,异常值的剔除、初步分析和整编等,并将检验过的数据输入计算机的数据库管理系统。
(3)数据分析
采用比较法、作图法和数学、物理模型,分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势,以便对工程的安全状态和应才去的措施进行评估决策。
(4)安全预报和反馈
为确保监测结果的质量,加快信息反馈速度,全部监测数据均由计算机管理,每次监测必须有监测结果,及时上报监测周报表,并按期向有关单位提交监测月报,同时附上相应的测点位移时态曲线图,对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。
2.5.2 绘图
在数据总理这一阶段,需绘制的曲线一般有关三大类:过程线,分布线和相关线。它们分别表示物理量随时间的变化情况,物理量在空间(线、面和立体)的分布情况以及个物理量之间的相互关系。
过程线是物理量与时间的关系,通常以时间为水平坐标,以物理量(例如位移、应变等)为纵坐标。
最常见的分布图是物理量沿某一特定方向(线)的分布线。例如边坡水平位移沿倾斜孔深度的分部,应力、应变、位移在某个断面上的等值线等。
相关图分为散点相关图和相关线两种,相关图中一般以两个有关的物理量为纵横坐标。对于不同的相关关系,坐标可以是等距的也可以是不等距的(例如对数或其他形式)。绘相关线时应注意尽可能选择自变量单调变化,或变化不太频
繁的区间来绘制。为表明两个物理量的关系,还可以考虑把表征两者相互关系的回归曲线同时绘在一个图上。
2.5.3 制表
通过表格可以把数据分类系统地组织在一起,便于阅读和比较。报表可分为定期和不定期两种。定期的报表一般按月、季和年提交。不定期报表一般在施工或运行地重要时期前后或作为文字报告地一部分提交。监测中经常使用的有以下三种类型的报表:
监测仪器、测点情况表
包括仪器的数量、类型、布置情况、运行情况和基本参数的变更情况,如果在观测的过程中又新增加了测点仪器,则还要提供新测点的详细竣工报告。
监测作业情况表
包括观测的频度,以及人工巡视的情况报告。
监测数据报表
其中应含有:工程名称和部位,仪器名称、类型、编号,观测时间,初始参数和仪器参数,计算公式或方法,观测、记录、校核、计算的人员姓名,原始数据,计算结果。
2.5.4 文字报告
文字报告或简报是在一定阶段中提交的比较详细的文字材料,分为月报、周报、日报,应有比较详细的分析、评价、建议和结论。报告可以包含如下方面:
(1)监测项目概况。
(2)测点情况。
(3)数据整理。目的是将各种两侧数据相互印证,以确认量测结果的可靠性。
(4)测值变化规律与特征。以数据的形式给初观测数据的特征值,以图形和表格方式给出对变化过程和趋势的直观描述。对特征值和变化过程中的特殊点、特殊线段作出合理的解释。变化率加快以及发生突变等情况要特别给予分析说明。
(5)简单的计算分析结果。
(6)发展趋势与预测。
(7)评价与建议。利用规范、标准中的判据以及行之有效的经验,根据对监测数据的分析和人工巡视得到的结果,对工程的运行状态给出评价和结论,并提出工程安全意见和建议。
2.6 信息反馈、预警报告机器程序
2.6.1 信息反馈与管理
取得监测数据后,要及时进行整理和校对。施工监控量测的各类数据均应及时绘制成时态曲线(如位移~时间曲线和速率~时间曲线),同时应注明开挖方法和施工工序及开挖面距监测断面的距离等信息。
监控量测数据的计算分析除对每个项目进行单项分析外,还要进行多项目的综合分析,以充分利用监控量测数据获得更多的反馈信息。
当监测时态曲线呈现收敛趋势时,应根据曲线形态选择合适的函数,对监测结果进行回归分析,以预测该测点可能出现的最终位移值和预测结构和建(构)筑物的安全性,据此确定施工方法及判定施工方法的适应性。
监测项目应按“分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测标准,并按黄色、橙色和红色三级预警进行管理和控制。建表6.1所示。
表6.1 监测管理等级
2.6.2 信息预警及响应
当各监测项目监测数值超过设计文件、规范、规程所定控制标准的80%时, 监测单位应向有关单位和部门发出预警报告。并应加强监测,随时掌握变形情况,直到变形趋于稳定。施工单位在收到监测单位报送的预警报告后,应积极采取相应技术措施,控制变形趋势的发展。
当监测数据达到控制标准值时,监测单位应向有关单位和部门发出报警报告,施工单位在收到监测单位报送的报警报告后,应暂停施工,积极主动的与设计人员和驻地监理进行沟通,组织相关部门人员讨论、分析原因,制定处理方案及相应措施,并在最短时间内予以实施,确保工程安全。同时施工单位应及时将所定方案、采取的措施以及处理效果等向业主面回复。
2.7 监测管理与质量保证措施
2.7.1 监测管理基准
根据以往经验,采用《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,要求监测单位参照执行。
n0根据上述监测管理基准,可根据具体情况调整量测频率:一般在Ⅲ级管理阶段量测频率可适当放大一些;在Ⅱ级管理阶段则应注意加密量测次数;在Ⅰ级管理阶段则应加强支护,并增加量测频率。当监测变形数据接近报警值时,按Ⅰ级管理实施监测,并及时向监理、施工单位和业主报告监测结果。
2.7.2 监测管理体系
监测单位必须组件监测项目室,由项目经理、项目总工程师、监测组负责人及其他相关人员组成纳入安保体系中,从组织上保证监测的顺利进行,使施工完全进入信息化控制中。
2.7.3 监测质量保证措施
监测组负责人应由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任,在监测项目部负责人的指导下进行日常监测工作及资料整理工作。为保证监测数据的真实可靠及连续性,高效完成监测工作,在实施过程中应严格执行以下措施:
(1)监测项目部人员要求相对稳定,仪器设备要固定,以保证数据资料的完整性和连续性。
(2)编制切实可行的监测实施方案,制定相应的测点埋设与保护措施,并将其纳入工程的施工进度控制计划之中。
(3)量测人员建立质量责任制,确保施工监测质量,测量仪器的管理采用专人使用专人保养,专人检验的办法。
(4)量测仪器设备、元器件在使用前均须经检查、标定、校准后方可投入使用,不得超限期使用。
(5)在监测过程中必须严格遵守相应的操作规程和要求。
(6)量测数据均要经认真复核后方可上报,且量测数据的存储、计算、管理均用计算机系统进行,及时整理分析、及时反馈信息。