變形監測與數據處理第十三章地鐵盾構隧道施工監測2024/9/61中南大學測繪與國土信息工程系主要內容概述施工監測內容與方法地鐵盾構隧道監測方案設計監測數據整理與分析工程實例第十三章地鐵盾構隧道施工監測2024/9/62中南大學測繪與國土信息工程系§1概述

變形監測與數據處理第十三章地鐵盾構隧道施工監測2024/9/63中南大學測繪與國土信息工程系概述盾構掘進機是集機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能的工程機械。盾構法隧道的基本原理是利用一件有形的鋼質組件沿隧道設計軸線開挖土體而向前推進。這個鋼質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、保證作業人員和機械設備安全的作用，同時還承受來自地層的壓力、防止地下水或流沙的入侵。隧道拱內圈的空洞由盾構本體防護，同時還需要其他輔助措施對工作面進行支護。第1節概述2024/9/64中南大學測繪與國土信息工程系盾構掘進機示意圖第1節概述2024/9/65中南大學測繪與國土信息工程系支護土體方法和相匹配的盾構類型示意圖第1節概述2024/9/66中南大學測繪與國土信息工程系各種盾構掘進機的支護面板第1節概述2024/9/67中南大學測繪與國土信息工程系土壓平衡盾構工法和盾構結構示意圖第1節概述2024/9/68中南大學測繪與國土信息工程系土壓平衡盾鉤掘進機第1節概述2024/9/69中南大學測繪與國土信息工程系泥水加壓平衡盾構掘進機第1節概述2024/9/610中南大學測繪與國土信息工程系泥水加壓平衡盾構掘進機工法示意圖第1節概述2024/9/611中南大學測繪與國土信息工程系監測的主要作用（1）監測和判斷各種施工因素對地表變形的影響，提供改進施工的方法和減少地面沉降的重要依據；（2）根據前一段的觀測結果，預測下一段的地表沉降和對周圍建筑物及其它設施的影響；（3）檢驗施工方法是否達到控制地面沉降和隧道沉降的要求；（4）研究土壤特性、地下水條件、施工方法與地表沉降的關系，作為將來設計的參考依據；（5）通過施工監測可取得減少沉降、減少保護工程費的效果；（6）保證工程安全，減少總造價。第1節概述2024/9/612中南大學測繪與國土信息工程系施工監測管理（1）工程施工前，根據現場的實際情況(尤其危房建筑)及工程的施工進度，編制詳細的監測實施作業計劃及其相應的保證措施，作為施工生產計劃中的一項重要內容，同時報請監理工程師和業主批準。（2）成立專門的監測小組，保證監測人員有確定的時間、空間和相應的監測工具，確保監測成果及時準確。（3）施工監測緊密結合施工步驟，測出每一施工步驟時的變形影響，同時計算出各測點的累計變形。（4）監測人員及時整理分析監測數據，繪制各種變形和時間的關系曲線，預測變形發展趨向，及時向總工程師、監理和業主匯報，若發現異常情況，隨時與監理、業主聯系，采取有效措施，做好預防。（5）根據監測結果及時調整施工步驟及采取相應的技術措施，確保施工及周圍環境的安全。第1節概述2024/9/613中南大學測繪與國土信息工程系§2施工監測內容與方法

變形監測與數據處理第十三章地鐵盾構隧道施工監測2024/9/614中南大學測繪與國土信息工程系監測依據（1）正常施工情況下的具體監測要求，如不同的施工工藝對各項變形的限差等；（2）施工區域土壤及地下水情況；（3）隧道施工影響范圍內現有房屋建筑、各種構筑物的形狀、尺寸、與隧道軸線的相對位置；（4）隧道填埋的深度；（5）雙線隧道的間距或施工隧道與近旁大型、重要公用管道的間距；（6）隧道設計的安全儲備系數。第2節施工監測內容與方法2024/9/615中南大學測繪與國土信息工程系監測內容土體介質的監測。包括：地表的沉降監測、土體分層沉降和深層位移監測、土體回彈測量、土體應力和孔隙水壓力測量。周圍環境的監測。包括：相鄰房屋和重要結構物的變形監測、相鄰地下管線的變形監測。隧道變形的監測。包括：隧道沉降和水平位移監測、隧道斷面收斂位移監測、隧道應變和預制管片凹凸接縫處法向應力測量。第2節施工監測內容與方法2024/9/616中南大學測繪與國土信息工程系地表沉降監測地表沉降監測是采取精密水準測量的方法測量地鐵盾構隧道上方地表的標高。在沉降測量區域埋設地表樁，地表樁一般沿盾構隧道的軸線每隔3～5m設置一個，同時，適當布置幾排橫向地表樁，便于測量盾構施工引起的橫向沉降槽的變化。在遠離沉降區域，并沿地鐵隧道方向布設監測基準點，并進行基準點聯測。按照監測方案規定的觀測頻率，用精密水準儀進行測量，并計算每次觀測的地表樁高程。如果地鐵盾構隧道上方是道路，在進行道路沉降觀測時，必須將地表樁埋入地面下的土層里，才能比較真實地測量出道路的沉降。如果地鐵盾構隧道上方有地下管線，在監測時，對重點保護的管線，應將測點設在管線上，并砌筑保護井蓋，一般的管線可在其周圍設置地表樁進行監測。第2節施工監測內容與方法2024/9/617中南大學測繪與國土信息工程系土體沉降和深層位移監測監測盾構施工引起的土體分層沉降和深層位移量可了解土層被擾動的范圍和影響程度。土體分層沉降是指土層內離地表不同深度處的沉降或隆起，通常用磁性分層沉降儀量測。土體深層位移是指土層不同深度的水平位移，通常采用測斜儀進行測量。土體沉降和深層位移監測都是在隧道兩邊或底部鉆孔預埋測管，兩者可共用一個測管。第2節施工監測內容與方法2024/9/618中南大學測繪與國土信息工程系雙孔隧道上方的地表沉降槽和分層沉降的實測曲線第2節施工監測內容與方法2024/9/619中南大學測繪與國土信息工程系土體回彈測量在地鐵盾構隧道掘進中，由于卸除了隧道內的土層，因而引起隧道內外影響范圍內的土體回彈。土體回彈測量就是測量地鐵盾構隧道掘進后相對于地鐵盾構隧道掘進前的隧道底部和兩側土體的回彈量。一般是在盾構前方埋設回彈樁，觀測施工過程中底部土體的回彈量，其具體的測量方法可以采用精密幾何水準測量的方法進行。埋設回彈樁時，要利用回彈變形的近似對稱性，應埋入隧道底面以下20~30cm，根據土層土質的情況，可采用鉆孔法或探井法。第2節施工監測內容與方法2024/9/620中南大學測繪與國土信息工程系土體應力和孔隙水壓力測量對土體應力和孔隙水壓力測量，能了解盾構的施工性能，了解盾構的施工對土層的擾動程度以及預測固結沉降量，可及時調整施工參數，減少對土層的擾動。土體應力和孔隙水壓力測量主要是采用鉆孔埋設法埋設土應力盒和空隙水壓力探頭等傳感器。利用這些傳感器獲取土體的溫度和水壓力，通過事后計算得到需要的觀測數據。這些測點主要埋設在隧道外圍。第2節施工監測內容與方法2024/9/621中南大學測繪與國土信息工程系相鄰房屋和重要結構物的變形監測地鐵盾構隧道掘進中，對盾構直接穿越和影響范圍內的房屋、橋梁等構筑物必須進行保護監測。建筑物的變形觀測可以分為沉降觀測、傾斜觀測和裂縫觀測三部分內容。沉降觀測的觀測點設在基礎上或墻體上，另外在構筑物外的表面上和構筑物底板上有時也需設一些觀測點，用精密水準儀進行測量。構筑物傾斜監測可采用經緯儀測量方法，也可在墻體上設置傾斜儀，連續監測墻體的傾斜。構筑物的裂縫可用裂縫觀測儀測得。

第2節施工監測內容與方法2024/9/622中南大學測繪與國土信息工程系裂縫觀測儀第2節施工監測內容與方法2024/9/623中南大學測繪與國土信息工程系薄鐵片標志法觀測裂縫示意圖第2節施工監測內容與方法2024/9/624中南大學測繪與國土信息工程系相鄰地下管線的變形監測相鄰地下管線的監測內容主要為管線垂直沉降，其測點布置和監測頻率應在對管線狀況進行充分調查，與管線單位充分協商后確定。調查內容包括以下幾個方面：①管線埋置深度和埋設年代；②管線所在道路的地面人流與交通狀況；③隧道施工過程中地下管線的預計沉降。第2節施工監測內容與方法2024/9/625中南大學測繪與國土信息工程系布點方式目前，管線垂直沉降布點方法主要采用間接測點和直接測點兩種形式。間接測點又稱監護測點，常設在管線軸線相對應的地面或管線的窨井蓋上，由于測點與管線本身存在介質，因而測試精度較差，但可避免破土開挖，可以在人員與交通密集區域，或設防標準較低的場合采用。直接測點是通過埋設一些裝置直接測讀管線的沉降，常用方案有抱箍式、套筒式。第2節施工監測內容與方法2024/9/626中南大學測繪與國土信息工程系抱箍式布點法示意圖第2節施工監測內容與方法2024/9/627中南大學測繪與國土信息工程系套筒式布點法示意圖第2節施工監測內容與方法2024/9/628中南大學測繪與國土信息工程系隧道沉降和水平位移監測傳統的隧道沉降和水平位移監測方法是在隧道的頂部或腰線處設立觀測點，然后用常規的水準測量方法進行沉降量的測量，同時，以隧道軸線和其軸線的垂直方向建立坐標系，用導線測量的方法測量所有觀測點的坐標，以此來推算隧道水平位移量。目前，為了能夠連續準確地監測到隧道的沉降及水平位移變形情況，可采用具有先進功能和高精度的自動跟蹤全站儀進行觀測。

第2節施工監測內容與方法2024/9/629中南大學測繪與國土信息工程系隧道斷面收斂位移監測常規收斂位移監測采用收斂計進行測量，但最大的問題是重復精度不高，而且因操作人而異；其次是工作量大，效率低。目前，用斷面自動掃描的方法進行隧道斷面收斂變形監測。這種方法是利用免棱鏡自動跟蹤全站儀和專業的斷面測量系統軟件組成的儀器系統來實現斷面自動掃描，以此進行隧道斷面收斂變形監測。第2節施工監測內容與方法2024/9/630中南大學測繪與國土信息工程系應力測量應變和應力測量是在隧道的結構物上，焊接應變計和應力計等一些傳感器，根據傳感器測量的結果計算結構構件的軸力和彎矩，判斷結構物的安全性能。第2節施工監測內容與方法2024/9/631中南大學測繪與國土信息工程系§3地鐵盾構隧道監測方案設計

變形監測與數據處理第十三章地鐵盾構隧道施工監測2024/9/632中南大學測繪與國土信息工程系方案設計的原則在熟悉隧道施工方案，了解施工區域內土壤及地下水和隧道施工影響范圍內現有結構物情況的基礎上，根據工程的特殊要求，設計出確保工程安全的、經濟有效的、便于監測工作的實施和工程項目施工的監測方案。第3節地鐵盾構隧道監測方案設計2024/9/633中南大學測繪與國土信息工程系方案設計前的準備工作（1）收集各種資料主要包括：隧道施工方案，施工區域內地質分析報告，施工影響范圍內結構物的設計圖紙和竣工資料，施工區域內的管線圖，施工區域內的交通情況等。（2）實地進行踏勘實地進行踏勘主要是進行施工影響范圍內結構物和管線的調查。調查管線的位置、種類、大小；結構物形狀以及其是否有裂縫等情況。調查的主要目的是便于觀測點的布置和施工對其影響的評價。第3節地鐵盾構隧道監測方案設計2024/9/634中南大學測繪與國土信息工程系方案設計的內容工程項目概況。主要介紹工程項目的基本情況和施工區域內的地質情況。監測的目的和意義。詳細闡述監測對安全施工、保障人民財產的重要性以及進行各項科學研究的重要意義。施工過程中對各種設施的影響評價。分析隧道項目施工對周邊結構物、管線的影響程度，分析盾構推進引起的地表位移特征，并估算地表沉降量，分析隧道本身的變形特征。監測的具體內容。根據具體工程項目和地質的具體情況，確定監測的具體項目內容，同時，可以包含對于一些具體施工工藝和參數的測定。第3節地鐵盾構隧道監測方案設計2024/9/635中南大學測繪與國土信息工程系監測點的布置。根據收集的資料和踏勘的實際情況，具體確定監測點的數量和位置，繪制監測點位分布圖。監測方法。針對每一項監測內容，提出采用何種監測方法以及如何實施監測工作，使用何種監測儀器，并詳細闡述使用方法的實施效果。監測頻率和報警值的確定。根據規范，結合實際情況確定每一監測項目的監測頻率和報警值。監測的組織結構和質量保證體系。為保障監測工作的順利實施和監測結果的準確性，要制訂科學的質量保證體系。第3節地鐵盾構隧道監測方案設計2024/9/636中南大學測繪與國土信息工程系§4監測數據整理與分析

變形監測與數據處理第十三章地鐵盾構隧道施工監測2024/9/637中南大學測繪與國土信息工程系監測數據整理監測數據整理的主要工作是對現場觀測所取得的資料加以整理、編制成圖表和說明，使它成為便于使用的成果。其具體內容如下：校核各項原始記錄，檢查各次變形觀測值的計算是否有誤；變形值計算；繪制各種變形過程線，建筑物變形分布圖。第4節監測數據整理與分析2024/9/638中南大學測繪與國土信息工程系監測數據分析監測數據分析是分析歸納地表、管線及周邊建筑物的變形過程、變形規律和變形幅度。分析變形的原因，變形值與引起變形因素之間的關系，并找出它們之間的函數關系，進而判斷地表、管線及周邊建筑物的情況是否正常。（1）成因分析（定性分析）。成因分析是對結構本身（內因）與作用在結構物上的荷載（外因）以及觀測本身，加以分析、考慮、確定變形值變化的原因和規律性。（2）統計分析。根據成因分析，對實測數據進行統計分析，從中尋找規律，并導出變形值與引起變形的有關因素之間的函數關系。（3）變形預報和安全判斷。在成因分析和統計分析的基礎上，可根據求得的變形值與引起變形因素之間的函數關系，預報未來變形值的范圍和判斷建筑物的安全程度。第4節監測數據整理與分析2024/9/639中南大學測繪與國土信息工程系§5工程實例變形監測與數據處理第十三章地鐵盾構隧道施工監測2024/9/640中南大學測繪與國土信息工程系工程概況南京地鐵一號線盾構15標沿途穿越金川河、玄武湖隧道、龍蟠路隧道、廖家巷密集建筑群、南京古城墻等及眾多地面建筑和地下管線；該區間隧道上覆地層為沖積層、殘積層和風化巖層因此工程施工難度很大；為了保證盾構機推進時的安全，防止周圍已建構筑物的安全，必須對其進行監測和分析。第5節工程實例2024/9/641中南大學測繪與國土信息工程系現場監測內容①地表沉降和地下管線安全觀測。②地面房屋沉降和傾斜觀測。③水位測試。④土體水平位移監測。⑤隧道沉降、凈空水平收斂監測。⑥玄武湖公路隧道相關監測及其他盾構機掘進參數的采集。第5節工程實例2024/9/642中南大學測繪與國土信息工程系測點布置地表沉降點在區間隧道兩端各50m范圍內及規劃玄武湖隧道、金川河地段沿隧道軸線按10m間距布設，其余地段按20m間距布設。地表橫向沉陷槽測點按50～80m間距布設一組。沿區間隧道施工影響范圍內的主要地下管道上方地表每隔30m左右布設一個測點。在區間隧道兩側距隧道邊