第14章 监控量测

14.1工作流程

图14.1-1 监控量测流程图

14.2建(构)筑物、管线调查

14.2.1临近建筑物调查

1、对施工影响范围内（区间隧道中心线15m内）各建（构）筑物和人行天桥等有关材料、状况和既有的损坏、变形等作详细的记录，填写调查表，必要时由有资质的第三方提供鉴定报告或由建筑物业主签字认可。

2、对影响范围内建筑物的内外构件包括表面修整、维修保养情况进行调查，摄影资料应包括各种缺陷和裂缝、湿斑、抹面脱落和其他损坏。

该地铁盾构施工组织设计共计17章，需要下载本文完整word版请点击下面隐藏链接

3、拍摄影响范围内建筑物每一处缺陷的详细照片，并按显示其位置的示意图或说明进行顺序编排。

4、拍摄影响范围内每栋建筑物的街道正视照片，放大为4×6寸的光面彩色系列照片。

5、对影响范围内建筑物主要结构的裂缝、开裂和磨损的混凝土、外露和锈蚀的钢筋等，应进行重点拍摄，并显示其位置。

6、对影响范围内建筑物的录像并分别编辑。

7、委托有资质的房屋鉴定机构做第三方鉴定内容。

14.2.2管线调查（探测）

对地下管线的调查要求全面地反映地下管线情况，包括从地下到地面，并按要求进行测绘。对施工影响范围内（区间隧道中心线15m内）所有管线进行探测。

地下管线明显点采用调查的方法进行，隐蔽点则采用雷达探测仪或测位仪进行探测定位，如隐蔽点需埋设传感器，可进行开挖测定，埋设后恢复原状。

各类管线的调查与测量项目见表14.2-1。

现有设施的位置根据现有的记录给出；如无记录，则按规定测绘；调查实际核定可能受施工影响的隧道中心线左右各15m范围内附近管线设施的具体位置，并进行记录描述。

表14.2-1 地下管线实地调查项目

注：表中"√"为应调查项目。包括污水；电力、电信管块的宽×高，管孔数以行×列标注，查明已用孔数。

14.2.3其他调查

1、降雨量：从有关部门收集有关资料，总结该区域每年、每季度降雨量的分布情况。

2、温度：测量施工区域内地下温度、地表温度、监测点附近的温度调查，并进行统计。

3、人流量、车流量：调查高峰期及不同时段道路上车流量和行人数量。

在调查期间，同时对所有项目的资料进行收集、测量、统计，并综合存入监测管理系统，以便给后续监测、施工提供可靠的资料。

14.3测点布置

14.3.1测点布置原则

1、按监测方案在现场布设测点，当实际地形不允许时，可在靠近设计测点位置设置测点，以能达到监测目地为原则。

2、为验证设计参数而设的测点布置在设计最不利位置和断面，为指导施工而设的测点布置在相同状况下最先施工部位，其目的是为了及时反馈信息，以修改设计和指导施工。

3、地表变形测点的位置既要考虑反映对象的变形特征，又要便于采用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。

4、深埋测点（结构变形测点等）不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。

5、各类监测测点的布置在时间和空间上有机结合，力求同一监测部位能同时反映不同的物理变化量，以便找出其内在的联系和变化规律。

6、测点的埋设应提前一定的时间，并及早进行初始状态的量测。

7、测点在施工过程中一旦破坏，尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，以保证该测点观测数据的连续性。

14.3.2测点布设

（1）地面沉降(隆起)监测点布置：一般地沿隧道中线方向每隔5m布设一个测点，每隔一定距离布设一个监测横断面，见表14.3-1

表14.3-1 地面沉降监测横断面间距表

注：B代表隧道的外径

横断面方向测点间隔，一般为5～8m，在一个监测断面内设9个测点，地表测点顶突出地面5mm以内。

地面沉降测量应在盾构机开挖面附近，每天进行及每周进行后期观测直到沉降稳定。

（2）地面建筑物及临近建筑物沉降、倾斜和水平位移：在每栋建筑物四角各设置一个观测点，以测量其位移、倾斜，沉降点的数量不少于4点，规模较大的建筑物根据需要增加测点数量。地面和建筑物沉降监测断面沿隧道纵向每30m设一断面。

根据经验，桩基础建筑物允许最大沉降值不大于10mm，天然地基建筑物允许最大沉降值不大于30mm。本工程中绝大多数为天然基础，施工中必须严格控制建筑物的沉降。应按表14.3-2执行。

表14.3-2 各类建筑物允许倾斜或沉降值表

图14.3-1 主断面量测测点布置图（单位：mm）

图14.3-2 洞内常规监测点布置图

图14.3-3 纵断面监测点布置图

图14.3-4 单线隧道掘进地面沉降监测点布置示意图

（3）土体水平位移及分层沉降：在典型断面布置测斜仪进行测量，见图14.3-5。

图14.3-5 测斜仪布置示意图

（4）孔隙水压力：在典型断面。

（5）地下管线沉降：在隧道影响范围内的地下管线沿长度方向每5m布设一个监测点。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；无检查井的直埋管线可开挖处应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上，无法开挖时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。见图14.3-6。

图14.3-6 管线监测点布置示意图

14.4监测控制标准

隧道施工引起的地表沉降和隆起均应控制在环境允许的范围内，应根据周围的环境、建筑物的基础和地下管线对变形的敏感程度，采取稳妥可靠的措施。盾构法施工时，地表沉降量应控制沉降值不超过30mm，地表隆起值不超过10mm。

盾构通过建筑物时应根据其对沉降的允许值制定建筑物的地表变形的警戒值，房屋倾斜不超过3‰。盾构推进中实行信息化施工，加强量测工作。盾构机掘进时会产生地表纵、横向沉降槽，判断盾构施工对建筑物的影响除有地表最大沉降值外，还需注意沉降槽坡率，及沉降的速率。由于房屋位于沉降槽不同部位，所以除产生最大沉降外，还会产生不均匀沉降。对砖混结构房屋来说不均匀沉降将是对房屋更为有害，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的规定允许沉降值如下：

（1）砖混结构、条形基础：基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值：0.002。

（2）框架结构、桩基础：0.002L。 L-相邻桩基础的中心距离（mm）

（3）管线的不均匀沉降和沉降控制值

表14.4-1 各类管线不均匀沉降值表

14.5监测项目、监测频率及监测实施方法

14.5.1监测项目汇总

表17-8 区间隧道监测汇总表

注：D—隧道开挖宽度，按6.3m计

14.5.2监测的实施方法

1、区间盾构隧道监测的工艺流程

见图14.5-1。

2、区间隧道监测实施方法

（1）地面隆陷

1）监测方法：用精密水准仪进行测量。

2）监测要点：监测时严格按照GB12987-91国家二等水准测量规范执行，沉降点复测周期按照中华人民共和国《城市测量规范》执行。

3）数据处理：地表沉降监测随施工进度进行，并将各沉降点沉降值存入计算机监测管理管理系统汇总成沉降变化曲线、沉降速度变化曲线统一管理。

图14.5-1 监测工艺流程图

（2）地面建筑物及临近建筑物沉降监测

1）监测方法：用精密水准仪测量。

2）监测要点：监测时严格按照GB12987-91国家二等水准测量规范执行，沉降点复测周期按照中华人民共和国《城市测量规范》执行。

3）数据处理：建筑物沉降监测随施工进度进行，并将各沉降点沉降值存入

计算机监测管理管理系统汇总成沉降变化曲线、沉降速度变化曲线统一管理，绘制报表。

（3）拱顶下沉、隧底隆起和周边净空收敛位移监测

1）监测方法：用收敛仪测量。

2）测量精度：±1mm。

3）数据处理：监测值存入计算机监测管理系统统汇总成位移变化曲线、位移速度变化曲线统一管理。

（4）地下管线沉降监测

1）监测方法：Zeiss DINI12型电子精密水准仪、3m的条形码铟瓦合金水准尺(2把)、钢尺若干、套筒标签若干。

2）监测要点：管线保护按照业主、管理单位的要求及国家相关规范执行。

3）数据处理：根据施工进度进行，将各沉降点沉降值存入计算机监测管理系统绘成管线变形曲线图统一管理，绘制报表。

（5）地面建筑物及管片裂缝

1）监测方法：观察、目测。

2）监测要点：发现裂缝后立即用裂缝观测器实测裂缝宽度并统一编号，用黑色墨汁写在裂缝旁。

3）数据处理：将裂缝编号后宽度值存入计算机监测管理系统统一管理。

（6）土层压应力及衬砌环内力、变形监测

1）监测方法：在被测位置埋设压力计、传感器。

2）监测要点：压力计焊在被测位置上（衬砌环在主筋上），处于不受力状态，应力计电路电阻值和绝缘情况应良好，并做好引出线和测试匣的保护措施。

3）数据处理：监测数据存入计算机监测管理系统统一管理。

（7）土体水平位移监测

1）监测方法：用测斜仪测量。根据本工程需要及实际情况，在测斜管中取1m 为每量测段长度。量测时假定测斜管底端位移为零，由下而上逐段量测各段水平偏差，直至管顶标高为止。量测时将测斜仪沿平行线路方向的管内导槽滑入管底，开始读数。徐徐提升逐段读数，直至管顶标高。提出测斜仪，平转170度重复以上步骤。两次量测的数值平均值即为平行于隧道中线方向的土体位移变化值。同样的方法沿垂直于隧道线路方向的管内导槽量测即可量测出相应的位移变化值。

2）数据处理：将各监测值存入计算机监测管理系统绘成土体水平位移变形曲线图统一管理。

（8）土体分层沉降监测

1）测点方法：在典型断面上与土体水平位移量测共用测斜管测量。在预钻孔成孔后放入PVC测斜管，调整后沿测斜管与孔壁之间下放瓷环，每放入一环回填约2米的细砂直至管顶。量测时，采用搁置在地表的电感探测装置将探测头由上向下缓慢伸入PVC管中。当接收仪上的指针偏转最大时即为磁环位置。由探测头上所带的钢尺读数测出其所在深度。量测过程中注意接收仪的指针偏转最大位置通过探测头的上下缓慢移动确定。

2）数据处理：将各监测值存入计算机监测管理系统绘成土体分层沉降曲线图统一管理。

（9）孔隙水压力监测

1）监测方法：在典型断面上钻一与隧道底同等深度的孔，在孔底铺一层干净的细砂，将孔隙水压力探头放入，并在探头周围填砂将探头覆盖为准，在细砂面上回填膨胀性粘土，以起到隔离空隙水的作用。再在其上用同一方法埋设一探头。整个孔中埋设2-3个探头并将传输线引出孔外地表，埋在浅层沟槽中妥善保管。每条引出传输线上贴标签注明探头编号和埋设深度。

2）数据处理：孔隙水压力监测紧随施工进行，压力值存入计算机监测管理系统绘成孔隙水压力曲线图统一管理。

（10）管片实际位置监测

1）监测方法：采用全站仪。

2）数据处理：根据变化规律及时调整注浆配合比、注入量等。

14.6监测的数据分析与信息反馈

各项监测数据及时整理、绘制位移—时间曲线、应变应力等随施工作业面的推进时间变化规律曲线。对初期时态曲线及时进行回归分析以预测可能出现的最大变形值、应力值，回归函数可在下列函数中选用。

U=a+b/lg(1+t)

U=a(1-e-bt)

U=a{1-[1/(1+bt)]2}

U=t/(a+bt)

U=a{[1+(1+bt0)]2-[1/(1+bt)]2}

式中U：变形值，a、b：回归系数，t ：测点埋设后时间。

根据时态曲线回归结果，结合监控量测管理等级，见表14.6-1所示，进行位移，速率综合分析判断，指导施工，反馈设计。

表14.6-1 监控量测管理等级

注： U ：为实测变形量；U₀：为允许变形量。

施工监测中，应对测量结果及时进行分析和反馈，当遇到下列情况时，应暂停施工，并根据具体情况制定加强措施：

1、当地表沉降值超过30mm时；当地表隆起值超过10mm时。

2、当房屋倾斜超过3‰时。

3、当隧道掌子面施工通过一倍洞径，变位速率超过5mm/d，仍持续增加时。

14.7监测的质量控制

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，初步确测点布置顺序。

2、施工控制

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，以确保他们的质量的稳定性，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）测试点布置日期；

（4）测试时的气候状况；

（5）安装和测试时周围施工状况或掘进里程；

（6）安装期间的调试及多次测取初始数据；

凡第三方监测的项目，安装记录由技术主管和监理工程师签字认定；自测项目由技术主管签字即可。

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的要求，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。施工监测的水准基点不少于2个，并定期对水准基点进行校核。所有监测工作均应考虑和施工穿插进行。观测时间应尽量避开白天客流量、车流量大的时间（必须和施工同时进行的除外）。

4、
数据分析处理控制

全部采用计算机处理，自动图表处理数据。

第15章 施工测量

15.1建立测量控制网

根据施工布置情况，我们拟分别进行区间的加密测量，并构成全线地面施工控制网，其中平面控制网为导线网，用I级全站仪测量，测角6测回，测边往返观测各两测回，每测回数据进行严密平差。其中各测量参数满足：Ms≤±6mm，测距相对中误差≤±1/60000，Mβ≤±2.5″，Mω≤±5″√n，全长点位相对中误差≤±1/35000，相临点点位中误差≤±8mm。地面高程控制网点的布设满足既方便施工测量，又牢固稳定的条件，不受施工过程或其他外界条件的影响而导致沉降变化。水准网的测量（加密）均采用三等精密水准测量方法，各项精度指标均应符合三等精密水准测量的技术要求。

通过联系测量，将地面施工控制点经盾构工作井引入始发底板上，为隧道施工提供井下测量基准网。随着盾构掘进，将在洞内陆续建立其它测量控制点。

图15.1-1 高程控制网（导线网）示意图

图15.1-2 平面控制网（导线网）示意图

15.2盾构法施工测量

1、掘进施工测量

（1）编写《盾构法施工测量技术方案》，并报监理审批；

（2）附一线路设计三维坐标：复核区间施工设计图上的所有三维坐标，项目总工、测量技术负责人签名，若有问题及时上报待审批后方可施工；

（3）隧道内主控测量：按贯通测量预计方案的隧道控制测量的要求实行；

（4）隧道内施工控制测量：以主控点为依据，用2级全站仪测量，测角2测回（左右角各1个测回，均值之和与360º的较差小于6″），测边往返各2测回；

（5）控制点的延伸原则：先施工控制后主控控制，先检测后延伸；

（6）盾构机及反力架的安装测量，方法：矩形控制法。精度：轴线方位角误差≤1′30″，机头平面、高程的偏离值≤±5mm；

（7）掘进过程中盾构机姿态测量。提供瞬时盾构机与线路中线的平面、高程的偏离值，与自动导向系统所测值相比较更有利指导掘进。测量方法：拟合法，用全站仪测量"间接点"三维坐标，用小钢卷尺和水平尺测量盾构机的旋转、打折、俯仰角的计算参数，可求得盾构机的旋转角、打折角、俯仰角，用拟合法的计算程序将"间接点"三维坐标转换为盾构机机头中心的三维坐标及其与线路中心的设计坐标在线路法线面上的水平偏差和竖直偏差。精度：偏离值中误差≤±15 mm。掘进前50米每天测量一次，以后每隔40环测量一次，贯通前50米每天测量一次。其结果及时与ELS的测量结果进行比较，检查ELS是否正常；

（8）掘进过程中环片姿态测量：按周期对环片进行检测，提供环片姿态信息有利于盾构机操作手操作，保证环片成型后的质量。方法：极坐标法：用全站仪直接测量环片的中心坐标和高程，同隧道中心设计三维坐标值比较，其差即为该环管片的平面和高程偏差值。精度：偏离值中误差≤±15 mm。掘进前50米和贯通前50米每天测量一次，中间每20～30环测量一次，两次测量将重复5环。及时提供信息以便指导掘进和注浆，确保隧道施工质量；

（9）ELS的检核测量：施工中对自动导向系统的检核测量是保证环片和盾构机姿态的质量可靠手段；

全站仪（TCA）托架三维坐标的检核与延伸：同（4）施工控制测量；

修改ELS的测站（station）测量参数，定向（oritation）完成后，再进行掘进测量(advance)和方向检测（direction）；

掘进过程中随时进行方向检测，若发现问题及时校正。

（10）自动导向系统(SLS-T)的测量（基本原理）：
通过人工测量的方法将TCA(智能型全站仪)中心位置的三维坐标以及与后视棱镜的坐标方位角输入控制电脑"station"窗口文件保存。TCA定向完成后，再在电脑上启动"advance"，TCA将照准激光标靶，并被其接受。根据激光束的照电位置可以确定激光标靶水平位置和竖直位置，根据激光标靶的双轴测斜传感器可以确定激光标靶的俯仰角和滚动角，TCA可以测得其与激光靶的距离，以上数据随推进千斤顶和中折千斤顶的伸长值及盾尾与管片的净空值（盾尾间隙值）一起经由专用掘进软件的计算和整理，盾构机的位置就以数据和图表的形式显示在控制室的屏幕上。通过对盾构机当前位置与设计位置的综合比较，盾构机操作手就可以采取相应的操作方法尽快且平缓地逼近设计线路。使之与设计线路偏差保持在工程质量容许值之内，保证隧道按设计施工。理论与实践证明SLS-T的测量精度≤±15mm。

2、贯通测量

贯通前50米将增加各项施工测量工作的次数，并进行主控测量复测，保证隧道贯通。贯通后，应进行贯通误差测量，以及导线、水准闭和差的测量，严密平差后的成果作为后续测量工作的依据。

3、竣工测量

（1）线路中线测量：

以施工控制点为依据，利用区间时施工控制中线点组成附和导线。直线上点间距平均为150米，曲线上为60米。按主控测量的方法要求进行，技术指标同主控测量。

（2）隧道净空断面测量

以测定的线路中线点为依据，直线段每6米，曲线上包括曲线要素点每4.5米测设一个结构横断面，结构横断面可采用全站仪测量，测定端面里程误差允许为±50 mm，断面测量精度为±50mm。

15.3主要技术要求及保证措施

1、委托有资质的第三方监测单位进行监测。

2、测量的人员和仪器必须有绝对的保证和相对的稳定。所有参加测量的人员都必须持证上岗，并且建立各测量人员的岗位负责制。测量仪器必须定期校核和控制在使用有效期内。同时加强对测量仪器的管理；

3、必须坚持复核制，利用已知点进行引测、加点和施工放样前，必须坚持先检测后利用的原则，确定已知点检测无误时才可使用。凡接桩复测、施工放线放样、竣工测量等每次都必须进行双检复核；无论从测量监理接桩、精测队交接桩、还是施工放样及施工过程测量交接桩，都必须办理书面记录、双方签字，重要桩点需有图示说明；

4、所有结构施工放样测量数据资料必须事先在专用本上计算、复核完毕，并画出放样示意图，标注尺寸、标高和拟采用的控制桩位置、里程、坐标等必要全部数据。用于测量的图纸、资料，应认真研究核对，确认无误无疑后方可使用。

5、原始记录，必须在现场同步作出，严禁事后补记补绘，测量资料不允许涂改，不合格时进行补测或重测。

6、测量过程必须有可追溯的详细文字记录，内容包括测量仪器编号及名称、人员分工、测量读数、计算公式、过程、结果，控制桩使用情况，气候、日期、主测人、复核人等。

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