地鐵盾構(gòu)隧道施工監(jiān)測方案與分析主要內(nèi)容概述施工監(jiān)測內(nèi)容與方法地鐵盾構(gòu)隧道監(jiān)測方案設(shè)計監(jiān)測數(shù)據(jù)整理與分析工程實例12.1概述

概述盾構(gòu)掘進機是集機、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能的工程機械。盾構(gòu)法隧道的基本原理是利用一件有形的鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計軸線開挖土體而向前推進。這個鋼質(zhì)組件在初步或最終隧道襯砌建成前，主要起防護開挖出的土體、保證作業(yè)人員和機械設(shè)備安全的作用，同時還承受來自地層的壓力、防止地下水或流沙的入侵。隧道拱內(nèi)圈的空洞由盾構(gòu)本體防護，同時還需要其他輔助措施對工作面進行支護。

圖12-1盾構(gòu)掘進機示意圖

支護土體方法和相匹配的盾構(gòu)類型示意圖圖12-3各種盾構(gòu)掘進機的支護面板

圖12-4土壓平衡盾構(gòu)工法和盾構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖12-5土壓平衡盾鉤掘進機

圖12-6泥水加壓平衡盾構(gòu)掘進機

圖12-7泥水加壓平衡盾構(gòu)構(gòu)掘進機工法示意意圖監(jiān)測的主要作用（1）監(jiān)測和判斷各種種施工因素對地表表變形的影響，提提供改進施工的方方法和減少地面沉沉降的重要依據(jù)；；（2）根據(jù)前一段的觀觀測結(jié)果，預(yù)測下下一段的地表沉降降和對周圍建筑物物及其它設(shè)施的影影響；（3）檢驗施工方法是是否達到控制地面面沉降和隧道沉降降的要求；（4）研究土壤特性性、地下水條件件、施工方法與與地表沉降的關(guān)關(guān)系，作為將來來設(shè)計的參考依依據(jù)；（5）通過施工監(jiān)測測可取得減少沉沉降、減少保護護工程費的效果果；（6）保證工程安全全，減少總造價價。施工監(jiān)測管理（1）工程施工前，，根據(jù)現(xiàn)場的實實際情況(尤其危房建筑)及工程的施工進進度，編制詳細細的監(jiān)測實施作作業(yè)計劃及其相相應(yīng)的保證措施施，作為施工生生產(chǎn)計劃中的一一項重要內(nèi)容，，同時報請監(jiān)理理工程師和業(yè)主主批準。（2）成立專門的監(jiān)監(jiān)測小組，保證證監(jiān)測人員有確確定的時間、空空間和相應(yīng)的監(jiān)監(jiān)測工具，確保保監(jiān)測成果及時時準確。（3）施工監(jiān)測緊密密結(jié)合施工步驟驟，測出每一施施工步驟時的變變形影響，同時時計算出各測點點的累計變形。。（4）監(jiān)測人員及時時整理分析監(jiān)測測數(shù)據(jù)，繪制各各種變形和時間間的關(guān)系曲線，，預(yù)測變形發(fā)展展趨向，及時向向總工程師、監(jiān)監(jiān)理和業(yè)主匯報報，若發(fā)現(xiàn)異常常情況，隨時與與監(jiān)理、業(yè)主聯(lián)聯(lián)系，采取有效效措施，做好預(yù)預(yù)防。（5）根據(jù)監(jiān)測結(jié)果果及時調(diào)整施工工步驟及采取相相應(yīng)的技術(shù)措施施，確保施工及及周圍環(huán)境的安安全。12.2施工監(jiān)監(jiān)測內(nèi)內(nèi)容與與方法法監(jiān)測依依據(jù)（1）正常常施工工情況況下的的具體體監(jiān)測測要求求，如如不同同的施施工工工藝對對各項項變形形的限限差等等；（2）施工工區(qū)域域土壤壤及地地下水水情況況；（3）隧道道施工工影響響范圍圍內(nèi)現(xiàn)現(xiàn)有房房屋建建筑、、各種種構(gòu)筑筑物的的形狀狀、尺尺寸、、與隧隧道軸軸線的的相對對位置置；（4）隧道道填埋埋的深深度；；（5）雙線線隧道道的間間距或或施工工隧道道與近近旁大大型、、重要要公用用管道道的間間距；；（6）隧道道設(shè)計計的安安全儲儲備系系數(shù)。。監(jiān)測內(nèi)內(nèi)容土體介介質(zhì)的的監(jiān)測測。包括括：地地表的的沉降降監(jiān)測測、土土體分分層沉沉降和和深層層位移移監(jiān)測測、土土體回回彈測測量、、土體體應(yīng)力力和孔孔隙水水壓力力測量量。周圍環(huán)環(huán)境的的監(jiān)測測。包括括：相相鄰房房屋和和重要要結(jié)構(gòu)構(gòu)物的的變形形監(jiān)測測、相相鄰地地下管管線的的變形形監(jiān)測測。隧道變變形的的監(jiān)測測。包括括：隧隧道沉沉降和和水平平位移移監(jiān)測測、隧隧道斷斷面收收斂位位移監(jiān)監(jiān)測、、隧道道應(yīng)變變和預(yù)預(yù)制管管片凹凹凸接接縫處處法向向應(yīng)力力測量量。地表沉沉降監(jiān)監(jiān)測地表沉沉降監(jiān)監(jiān)測是是采取取精密密水準準測量量的方方法測測量地地鐵盾盾構(gòu)隧隧道上上方地地表的的標高高。在沉降降測量量區(qū)域域埋設(shè)設(shè)地表表樁，，地表表樁一一般沿沿盾構(gòu)構(gòu)隧道道的軸軸線每每隔3～5m設(shè)置一一個，，同時時，適適當(dāng)布布置幾幾排橫橫向地地表樁樁，便便于測測量盾盾構(gòu)施施工引引起的的橫向向沉降降槽的的變化化。在遠離離沉降降區(qū)域域，并并沿地地鐵隧隧道方方向布布設(shè)監(jiān)監(jiān)測基基準點點，并并進行行基準準點聯(lián)聯(lián)測。。按照監(jiān)監(jiān)測方方案規(guī)規(guī)定的的觀測測頻率率，用用精密密水準準儀進進行測測量，，并計計算每每次觀觀測的的地表表樁高高程。。如果地地鐵盾盾構(gòu)隧隧道上上方是是道路路，在在進行行道路路沉降降觀測測時，，必須須將地地表樁樁埋入入地面面下的的土層層里，，才能能比較較真實實地測測量出出道路路的沉沉降。。如果地地鐵盾盾構(gòu)隧隧道上上方有有地下下管線線，在在監(jiān)測測時，，對重重點保保護的的管線線，應(yīng)應(yīng)將測測點設(shè)設(shè)在管管線上上，并并砌筑筑保護護井蓋蓋，一一般的的管線線可在在其周周圍設(shè)設(shè)置地地表樁樁進行行監(jiān)測測。土體沉沉降和和深層層位移移監(jiān)測測監(jiān)測盾盾構(gòu)施施工引引起的的土體體分層層沉降降和深深層位位移量量可了了解土土層被被擾動動的范范圍和和影響響程度度。土體分分層沉沉降是是指土土層內(nèi)內(nèi)離地地表不不同深深度處處的沉沉降或或隆起起，通通常用用磁性性分層層沉降降儀量量測。。土體深深層位位移是是指土土層不不同深深度的的水平平位移移，通通常采采用測測斜儀儀進行行測量量。土體沉沉降和和深層層位移移監(jiān)測測都是是在隧隧道兩兩邊或或底部部鉆孔孔預(yù)埋埋測管管，兩兩者可可共用用一個個測管管。圖12-8雙孔隧隧道上上方的的地表表沉降降槽和和分層層沉降降的實實測曲曲線土體回回彈測測量在地鐵鐵盾構(gòu)構(gòu)隧道道掘進進中，，由于于卸除除了隧隧道內(nèi)內(nèi)的土土層，，因而而引起起隧道道內(nèi)外外影響響范圍圍內(nèi)的的土體體回彈彈。土體回回彈測測量就就是測測量地地鐵盾盾構(gòu)隧隧道掘掘進后后相對對于地地鐵盾盾構(gòu)隧隧道掘掘進前前的隧隧道底底部和和兩側(cè)側(cè)土體體的回回彈量量。一般是是在盾盾構(gòu)前前方埋埋設(shè)回回彈樁樁，觀觀測施施工過過程中中底部部土體體的回回彈量量，其其具體體的測測量方方法可可以采采用精精密幾幾何水水準測測量的的方法法進行行。埋設(shè)回回彈樁樁時，，要利利用回回彈變變形的的近似似對稱稱性，，應(yīng)埋埋入隧隧道底底面以以下20~30cm，根據(jù)據(jù)土層層土質(zhì)質(zhì)的情情況，，可采采用鉆鉆孔法法或探探井法法。土體應(yīng)應(yīng)力和和孔隙隙水壓壓力測測量對土體體應(yīng)力力和孔孔隙水水壓力力測量量，能能了解解盾構(gòu)構(gòu)的施施工性性能，，了解解盾構(gòu)構(gòu)的施施工對對土層層的擾擾動程程度以以及預(yù)預(yù)測固固結(jié)沉沉降量量，可可及時時調(diào)整整施工工參數(shù)數(shù)，減減少對對土層層的擾擾動。。土體應(yīng)應(yīng)力和和孔隙隙水壓壓力測測量主主要是是采用用鉆孔孔埋設(shè)設(shè)法埋埋設(shè)土土應(yīng)力力盒和和空隙隙水壓壓力探探頭等等傳感感器。。利用這這些傳傳感器器獲取取土體體的溫溫度和和水壓壓力，，通過過事后后計算算得到到需要要的觀觀測數(shù)數(shù)據(jù)。。這些測測點主主要埋埋設(shè)在在隧道道外圍圍。相鄰房房屋和和重要要結(jié)構(gòu)構(gòu)物的的變形形監(jiān)測測地鐵盾盾構(gòu)隧隧道掘掘進中中，對對盾構(gòu)構(gòu)直接接穿越越和影影響范范圍內(nèi)內(nèi)的房房屋、、橋梁梁等構(gòu)構(gòu)筑物物必須須進行行保護護監(jiān)測測。建筑物物的變變形觀觀測可可以分分為沉沉降觀觀測、、傾斜斜觀測測和裂裂縫觀觀測三三部分分內(nèi)容容。沉降觀觀測的的觀測測點設(shè)設(shè)在基基礎(chǔ)上上或墻墻體上上，另另外在在構(gòu)筑筑物外外的表表面上上和構(gòu)構(gòu)筑物物底板板上有有時也也需設(shè)設(shè)一些些觀測測點，，用精精密水水準儀儀進行行測量量。構(gòu)筑物物傾斜斜監(jiān)測測可采采用經(jīng)經(jīng)緯儀儀測量量方法法，也也可在在墻體體上設(shè)設(shè)置傾傾斜儀儀，連連續(xù)監(jiān)監(jiān)測墻墻體的的傾斜斜。構(gòu)筑物物的裂裂縫可可用裂裂縫觀觀測儀儀測得得。圖12-9裂縫觀觀測儀儀圖12-10薄鐵片片標志志法觀觀測裂裂縫示示意圖圖相鄰地地下管管線的的變形形監(jiān)測測相鄰地地下管管線的的監(jiān)測測內(nèi)容容主要要為管管線垂垂直沉沉降，，其測測點布布置和和監(jiān)測測頻率率應(yīng)在在對管管線狀狀況進進行充充分調(diào)調(diào)查，，與管管線單單位充充分協(xié)協(xié)商后后確定定。調(diào)查內(nèi)內(nèi)容包包括以以下幾幾個方方面：：①管管線埋埋置深深度和和埋設(shè)設(shè)年代代；②②管線線所在在道路路的地地面人人流與與交通通狀況況；③③隧道道施工工過程程中地地下管管線的的預(yù)計計沉降降。布點方方式目前，，管線線垂直直沉降降布點點方法法主要要采用用間接接測點點和直直接測測點兩兩種形形式。。間接測測點又又稱監(jiān)監(jiān)護測測點，，常設(shè)設(shè)在管管線軸軸線相相對應(yīng)應(yīng)的地地面或或管線線的窨窨井蓋蓋上，，由于于測點點與管管線本本身存存在介介質(zhì)，，因而而測試試精度度較差差，但但可避避免破破土開開挖，，可以以在人人員與與交通通密集集區(qū)域域，或或設(shè)防防標準準較低低的場場合采采用。。直接測點是是通過埋設(shè)設(shè)一些裝置置直接測讀讀管線的沉沉降，常用用方案有抱抱箍式、套套筒式。。圖12-11抱箍式布點點法示意圖圖圖12-12套筒式布點點法示意圖圖隧道沉降和和水平位移移監(jiān)測傳統(tǒng)的隧道道沉降和水水平位移監(jiān)監(jiān)測方法是是在隧道的的頂部或腰腰線處設(shè)立立觀測點，，然后用常常規(guī)的水準準測量方法法進行沉降降量的測量量，同時，，以隧道軸軸線和其軸軸線的垂直直方向建立立坐標系，，用導(dǎo)線測測量的方法法測量所有有觀測點的的坐標，以以此來推算算隧道水平平位移量。。目前，為了了能夠連續(xù)續(xù)準確地監(jiān)監(jiān)測到隧道道的沉降及及水平位移移變形情況況，可采用用具有先進進功能和高高精度的自自動跟蹤全全站儀進行行觀測。隧道斷面收收斂位移監(jiān)監(jiān)測常規(guī)收斂位位移監(jiān)測采采用收斂計計進行測量量，但最大大的問題是是重復(fù)精度度不高，而而且因操作作人而異；；其次是工工作量大，，效率低。。目前，用斷斷面自動掃掃描的方法法進行隧道道斷面收斂斂變形監(jiān)測測。這種方法是是利用免棱棱鏡自動跟跟蹤全站儀儀和專業(yè)的的斷面測量量系統(tǒng)軟件件組成的儀儀器系統(tǒng)來來實現(xiàn)斷面面自動掃描描，以此進進行隧道斷斷面收斂變變形監(jiān)測。。應(yīng)力測量應(yīng)變和應(yīng)力力測量是在在隧道的結(jié)結(jié)構(gòu)物上，，焊接應(yīng)變變計和應(yīng)力力計等一些些傳感器，，根據(jù)傳感感器測量的的結(jié)果計算算結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的軸力和和彎矩，判判斷結(jié)構(gòu)物物的安全性性能。12.3地鐵盾構(gòu)隧隧道監(jiān)測方方案設(shè)計方案設(shè)計的的原則在熟悉隧道道施工方案案，了解施施工區(qū)域內(nèi)內(nèi)土壤及地地下水和隧隧道施工影影響范圍內(nèi)內(nèi)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)物情況的的基礎(chǔ)上，，根據(jù)工程程的特殊要要求，設(shè)計計出確保工工程安全的的、經(jīng)濟有有效的、便便于監(jiān)測工工作的實施施和工程項項目施工的的監(jiān)測方案案。方案設(shè)計前前的準備工工作（1）收集各種種資料主要包括：：隧道施工工方案，施施工區(qū)域內(nèi)內(nèi)地質(zhì)分析析報告，施施工影響范范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)物的設(shè)計計圖紙和竣竣工資料，，施工區(qū)域域內(nèi)的管線線圖，施工工區(qū)域內(nèi)的的交通情況況等。（2）實地進行行踏勘實地進行踏踏勘主要是是進行施工工影響范圍圍內(nèi)結(jié)構(gòu)物物和管線的的調(diào)查。調(diào)調(diào)查管線的的位置、種種類、大小??；結(jié)構(gòu)物物形狀以及及其是否有有裂縫等情情況。調(diào)查查的主要目目的是便于于觀測點的的布置和施施工對其影影響的評價價。方案設(shè)計的的內(nèi)容工程項目概概況。主要要介紹工程程項目的基基本情況和和施工區(qū)域域內(nèi)的地質(zhì)質(zhì)情況。監(jiān)測的目的的和意義。。詳細闡述述監(jiān)測對安安全施工、、保障人民民財產(chǎn)的重重要性以及及進行各項項科學(xué)研究究的重要意意義。施工過程中中對各種設(shè)設(shè)施的影響響評價。分分析隧道項項目施工對對周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)物、管線線的影響程程度，分析析盾構(gòu)推進進引起的地地表位移特特征，并估估算地表沉沉降量，分分析隧道本本身的變形形特征。監(jiān)測的具體體內(nèi)容。根根據(jù)具體工工程項目和和地質(zhì)的具具體情況，，確定監(jiān)測測的具體項項目內(nèi)容，，同時，可可以包含對對于一些具具體施工工工藝和參數(shù)數(shù)的測定。。監(jiān)測點的布布置。根據(jù)據(jù)收集的資資料和踏勘勘的實際情情況，具體體確定監(jiān)測測點的數(shù)量量和位置，，繪制監(jiān)測測點位分布布圖。監(jiān)測方法。。針對每一一項監(jiān)測內(nèi)內(nèi)容，提出出采用何種種監(jiān)測方法法以及如何何實施監(jiān)測測工作，使使用何種監(jiān)監(jiān)測儀器，，并詳細闡闡述使用方方法的實施施效果。監(jiān)測頻率和和報警值的的確定。根根據(jù)規(guī)范，，結(jié)合實際際情況確定定每一監(jiān)測測項目的監(jiān)監(jiān)測頻率和和報警值。。監(jiān)測的組織織結(jié)構(gòu)和質(zhì)質(zhì)量保證體體系。為保保障監(jiān)測工工作的順利利實施和監(jiān)監(jiān)測結(jié)果的的準確性，，要制訂科科學(xué)的質(zhì)量量保證體系系。12.4監(jiān)測數(shù)據(jù)整整理與分析析監(jiān)測數(shù)據(jù)整整理監(jiān)測數(shù)據(jù)整整理的主要要工作是對對現(xiàn)場觀測測所取得的的資料加以以整理、編編制成圖表表和說明，，使它成為為便于使用用的成果。。其具體內(nèi)內(nèi)容如下：：校核各項原原始記錄，，檢查各次次變形觀測測值的計算算是否有誤誤；變形值計算算；繪制各種變變形過程線線，建筑物物變形分布布圖。監(jiān)測數(shù)據(jù)分分析監(jiān)測數(shù)據(jù)分分析是分析析歸納地表表、管線及及周邊建筑筑物的變形形過程、變變形規(guī)律和和變形幅度度。分析變變形的原因因，變形值值與引起變變形因素之之間的關(guān)系系，并找出出它們之間間的函數(shù)關(guān)關(guān)系，進而而判斷地表表、管線及及周邊建筑筑物的情況況是否正常常。（1）成因分析析（定性分分析）。成成因分析是是對結(jié)構(gòu)本本身（內(nèi)因因）與作用用在結(jié)構(gòu)物物上的荷載載（外因））以及觀測測本身，加加以分析、、考慮、確確定變形值值變化的原原因和規(guī)律律性。（2）統(tǒng)計分分析。根根據(jù)成因因分析，，對實測測數(shù)據(jù)進進行統(tǒng)計計分析，，從中尋尋找規(guī)律律，并導(dǎo)導(dǎo)出變形形值與引引起變形形的有關(guān)關(guān)因素之之間的函函數(shù)關(guān)系系。（3）變形預(yù)預(yù)報和安安全判斷斷。在成成因分析析和統(tǒng)計計分析的的基礎(chǔ)上上，可根根據(jù)求得得的變形形值與引引起變形形因素之之間的函函數(shù)關(guān)系系，預(yù)報報未來變變形值的的范圍和和判斷建建筑物的的安全程程度。12.5工程實例例工程概況況南京地鐵鐵一號線線盾構(gòu)15標沿途穿穿越金川川河、玄玄武湖隧隧道、龍龍蟠路隧隧道、廖廖家巷密密集建筑筑群、南南京古城城墻等及及眾多地地面建筑筑和地下下管線；；該區(qū)間隧隧道上覆覆地層為為沖積層層、殘積積層和風(fēng)風(fēng)化巖層層因此工工程施工工難度很很大；為了保證證盾構(gòu)機機推進時時的安全全，防止止周圍已已建構(gòu)筑筑物的安安全，必必須對其其進行監(jiān)監(jiān)測和分分析?，F(xiàn)場監(jiān)測測內(nèi)容①地表沉降降和地下下管線安安全觀測測。②地面面房屋沉沉降和傾傾斜觀測測。③水位位測試。。④土體體水平位位移監(jiān)測測。⑤隧道道沉降、、凈空水水平收斂斂監(jiān)測。。⑥玄武武湖公路路隧道相相關(guān)監(jiān)測測及其他他盾構(gòu)機機掘進參參數(shù)的采采集。