盾构掘进施工第三方监测技术总结报告.docx

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盾构掘进施工第三方监测技术总结报告

XX长江隧道工程

盾构掘进施工第三方监测

技

术

总

结

报

告

XX地质勘察设计有限公司

20年月

XX长江隧道工程

盾构掘进施工第三方监测

总结报告

项目负责：

编写：

审核：

总工程师：

批准：

XX地质勘察设计有限公司

20年月

附件：

XX长江隧道盾构施工第三方监测变形曲线图册

第一节工程概况

1.1概述

XX长江隧桥工程是连接XX市区和崇明的高速公路通道，工程分两部分，其中外高桥至长兴岛的南港段采用隧道，长兴岛至崇明的北港段采用桥梁。

本工程属于隧道部分，本区域隧道工程是长江隧桥工程的重要组成部分。

XX长江隧道工程南起自浦东五好沟工作井，穿过长江口水域，北至长兴岛上新开港工作井，全长约7472m。

工程分东线与西线双线隧道。

东线隧道起始里程为SK0+483.14m，终止里程为SK7+954.79m，全长7471.65m，其中江中段（五好沟大堤∽长兴岛大堤）长度为6872.37m，陆域长度为599.28m；西线隧道起始里程为SK0+481.87m，终止里程为SK7+951.23m，全长7469.36m，其中江中段（五好沟大堤—长兴岛大堤）长度为6854.91m，陆域长度为614.45m。

本工程隧道采用盾构法施工，一次掘进完成；隧道外经15000mm，内经13700mm；隧道坡度平缓，最大坡度为2.9%，最小平面曲率半径为R4000m。

江底最浅覆土约14.0m，最深覆土约29.0m，极端冲刷后8.0m，隧道内道路采用同步施工工艺，隧道间连接通道采用暗挖法施工。

1.2水文工程地质概况

1.2.1.地形、地貌

根据区域地质条件，XX地区位于长江三角洲冲积平原的东南前缘，自晚第三纪以来，呈持续缓慢沉积，堆积了厚300m左右的松散地层。

本工程陆域部分地貌属XX四大地貌单元中的“河口、砂嘴、砂岛”地貌类型，地面较平坦，标高一般在3.5米左右（吴淞高程）。

水域部分则属河床地貌类型。

本工程起于浦东新区外高桥东的五好沟，越过南港在长兴岛新开河以西约400m处登陆，因此其陆上地面主要建筑为浦东段防汛墙以及长兴岛处防汛墙，其余均为农田。

水上部分主要是通航中的南港水道，是长江流域地区通往我国沿海地区和世界各大洋的重要通道。

1.2.2.工程区域地表水文特征

长江口系感潮河段，为中等强度的潮汐河口。

河口外为正规半日潮，河口内受潮波变形影响，为非正规半日浅海潮。

本工程附近有吴淞、外高桥、长兴岛、堡镇、青龙港等水文观测站。

根据已有水文资料成果分析，长江口潮位沿程分布并不一致。

按本工程地理位置，外高桥、长兴岛两水文观测站水位可分别代表浦东南岸和长兴岛北岸处的潮位特征。

现将该两水文观测站1960～1999年潮位资料摘录如下表所示。

外高桥、长兴岛水文观测站1960～1999年潮位资料

特征潮位

外高桥水文观测站

长兴岛水文观测站

历年最高潮位

5.99m（1997.8.18）

5.88m（1997.8.18）

历年最低潮位

-0.43m（1969.4.5）

-0.29m（1969.4.5）

平均高潮位

3.27m

3.30m

平均低潮位

0.88m

0.84m

平均潮差

2.34m

2.47m

平均涨潮历时

4h45min

4h54min

平均落潮历时

7h40min

7h31min

长江口属大径流、中潮差的河段，受径流和潮流的双重作用，在柯氏力的作用下，长江径流与外海潮流流路分歧，涨潮主流偏南走。

退潮持续时间约为7h，涨潮持续时间约为5h，平均一涨一落为12h25min。

长江口洪季大潮涨潮的平均流速为1.05m/s，落潮的平均流速为1.12m/s，涨潮的最大流速为1.98m/s，落潮的最大流速为2.35m/s。

1.2.3.工程沿线分区地质地层特征

编号

里程

地层组合特征

隧道主要穿越土层

A区

K0+480～K1+100

浅部有②3、③2层粉性土；中部主要为④1、⑤1-1层粘性土和⑤2层粉性土；深部主要为⑦1-2、⑧、⑨2层土。

隧道主要穿越的土层为③1、③2、④1、⑤1-1和⑤2层。

B区

K1+100～K2+200

表部沉积有①2层淤泥；中部主要为④1粘性土和⑤2层粉性土；底部主要以⑦、⑨为主，⑧层在本区逐渐尖灭。

该区段隧道主要在⑤2层中穿越，局部区段隧道的顶部和底部遇④1、⑤1-1和⑦1-1、⑦1-2层。

C区

K2+200～K5+900

浅部为①3层粉性土；中部主要为④1、⑤1-2层粘性土（南端存在⑤1t层粉性土透镜体）；底部⑦、⑨直接相通。

隧道主要穿越的土层为④1、⑤1-2层，部分地段遇⑤1t层灰色粘质粉土透镜体。

D区

K5+900～K6+200

浅部为①3层粉性土；中部主要为④1粘性土和⑤2层粉性土；底部⑦、⑨直接相通。

隧道主要穿越的土层为④1、⑤2层，局部地段遇⑦1-1层。

E区

K6+200～K7+960

受地形影响，表部从南向北依次为①3、①2、①1层；中部主要以④1、⑤1-2层粘性土为主，局部出现④2或⑤1-1层；底部⑦、⑨直接相通，局部⑦1-1层缺失。

隧道主要穿越的土层为④1、④2、⑤1-2层。

第二节监测作业依据、目的与意义

2.1监测作业依据

（1）《工程测量规范》（GB50026-93）

（2）《国家一二等水准测量规范》（12897-91））

（3）《城市测量规范》（CJ8-99）

（4）《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-97）

（5）《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97

（6）《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001

（7）《海洋工程地形测量规范》GB/T17501-1998

（8）《测绘产品检查验收规定》CH1002-95

（9）《水运工程测量规范》（JTJ203-2001）

（10）《XX长江隧道第三方监测技术要求》

2.2监测的目的与意义

针对工程及地质水文概况,为了确保施工阶段沿线地表环境、隧道结构的安全稳定，指导盾构掘进施工顺利进行,并为施工设计积累经验数据和提供必要参数，须对XX长江隧道盾构掘进施工进行监测；

通过对工程环境变化因素的趋势分析,进行预测预报,掌握在施工中不同工况下对周边环境的影响程度,同时根据现场实际情况,科学、合理地调整施工参数和施工进度,实现信息化施工管理。

2.3监测方案的编制原则

根据本工程监测技术要求和现场施工具体情况，本监测方案工程按以下要求进行：

（1）以盾构施工隧道轴线两侧各约25m范围内涉及的建（构）筑物、地下管线及土体为监测保护对象。

（2）设置的监测内容及监测点必须满足本工程设计要求和符合有关规范，并能全面反映工程施工过程中周围环境的变化情况。

（3）监测过程中，采用的监测方法、监测仪器及监测频率符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求。

（4）监测数据的整理和提交满足现场施工及建设单位的要求。

2.4监测内容及监测范围

根据施工及周边环境保护要求及业主委托合同要求况，本项目监测内容主要包括如下：

（1）陆域隧道上方地表沉降监测，监测范围为：

浦东出洞段和长兴岛进洞段；

（2）　长江大堤沉降监测，监测范围为：

浦东大堤和长兴岛大堤；

（3）　水域隧道上方长江江底土体隆陷监测，监测范围为：

隧道江中段；

（4）东线隧道内沉降、横、竖径收敛、水平位移；西线隧道内沉降、横、竖径收敛。

（5）西线隧道施工对新建东线隧道影响变形监测，监测范围为：

临近受影响东线区段隧道的管径收敛、沉降、位移。

（6）管片测试元件收敛监测。

第三节监测

3.1监测组织实施

3.1.1人员组织

为了保证XX长江隧道工程这一重大工程项目的顺利进行,确保监测项目高质量、高标准、高效率运作，我公司投入足够的人力、物力到监测施工中，同时组建了“XX长江隧道工程盾构掘进第三方监测项目部”，建立了健全的项目管理网络与项目管理制度，确保监测工程保质保量、顺利圆满完成。

项目管理网络如下：

3.1.2项目管理制度

为了保证本次监测工作顺利有效、保质保量、安全文明的实施，我监测项目部在开工前制定了项目管理制度并严格遵照执行。

1、技术支持与仪器保障

在项目实施前，公司由总经理组织，项目负责与总工程师实施参与本次监测项目人员的技术交流、交底。

将所有监测仪器送专业仪器鉴定机构进行检校；仪器设备进场后对其进行自检；在项目实施中项目设备部定期对仪器进行检查。

2、安全文明保障

在项目实施前公司对本次项目部所有人员进行安全文明教育；项目实施中，项目部对监测人员进行安全知识培训。

3、监测成果质量保障

组建监测项目网络，实施信息化管理；所有监测成果采取电子存档备案。

数据成果实行自检、互检、抽检的三级检查与审核、审批的两级验收办法，切实保障检测成果的客观、准确、有效。

3.1.3技术及质量保证措施与控制

1、技术及质量保证措施

监测是施工的眼睛，监测工作为信息化施工提供准确的数据。

为保证真实、及时、准确地做好监测数据预报工作，监测人员首先要对工作环境、工作内容做到心中有数，这样才能主动、积极有的放矢地做好工作。

我们要求监测人员，

（一）要了解工地周围环境情况；

（二）要了解结构施工概况；（三）要了解监测内容的预计变化值及变化规律；（四）要结合现场工况来分析监测数据，一旦数据变化异常时，能及时提出问题。

同时我们还从以下方面抓好监测的质量管理工作。

（1）精心组织

通过公司精心组织，本项目作业队伍分水上、陆域、内业及测量班组；各作业小组分工明确、责任到人，并选用高精度的先进测绘仪器，以尽可能的提高监测质量。

（2）保证落实

①　施工前摸清基地周围的情况，按照规范检查各类监测点的埋设质量，保证测点的可靠性；

②　如监测数据的采集必须严格按照各种测量规范及仪器操作规程进行；

③　监测基准网要定期检查复核，以确保基准网的稳定性。

对于不稳定的基点应分析原因，及时剔除，以保证监测数据的准确性；

④　加强监测点的保护，争取业主和施工总包方的支持，争取方方面面的配合，以保证各施工单位和施工人员都参与对监测点的保护。

（3）加强管理

①　加强人员责任心及使命教育，保证参加作业人员时刻以认真敬业的态度对待工作；

②　检查保养好仪器设备，保证使用的仪器设备均处于良好的性能状态。

（4）配合工况，跟踪监测

密切配合施工工况，及时调整监测频率和监测范围，以及时跟踪施工，实行全过程监测。

确保监测数据的及时、全面和有效性。

（5）科学整理、认真分析

对采集到的各类监测数据及时进行计算机处理，对变化较大的、或异常变形的数据要进行复核，保证准确，并尽可能利用先进技术手段，积极配合现场管理各方面专家，加强分析，以及时、有效地指导施工。

（6）严密控制，及时报警

速率变化是环境变化的重要信息，是监测单位提供报警的重要依据。

严密控制速率，首先要掌握速率变化的规律和不同施工阶段、施工区域的速率变化安全值，做到心中有数。

因此在施工期间监测单位应及时将周边环境变化速率反馈给施工单位，调整施工参数，控制施工节奏。

如果发觉速率有超常规现象，就应立即报警。

在监测过程中当发现数据变化超常规时，不管是否有合理的解释，都应该提出报警，报告业主和总包方，组织专家对情况进行分析。

以确保安全施工。

3.1.4监测质量控制

（1）、在监测工作展开前对所有仪器设备进行全面检查和鉴定，保证仪器正常工作；

（2）、监测工作中固定人员，固定仪器，固定工作线路以减小误差提高精度；

（3）、加强监测全过程的质量监督检查，做到有人监测就有人检查，提交监测资料必须经过自检、互检、专检无误后提交工程各方；

（4）、工程施工监测实行项目负责人负责制，24小时现场安排人员驻守，在施工期间确保安全文明施工；

（5）、进行测读监测数据前对各种仪器进行全面检查和标定，保证仪器的正常工作；

（6）、公司质检部门随时对监测数据进行抽查。

3.2监测项目的实施

3.2.1监测点的布设

1、布设原则

变形监测控制网的起算点点位要稳定，应布设在牢靠的非变形区。

为了减少观测误差的累积，点位距观测区不宜过远,并与隧道施工采用相同的坐标系统；

2、监测点的布设应做到既能全面掌握信息，又能方便快捷获取观测成果；

3.2.2监测点的设置

1、水准基准网点的布设：

以现有两端头工作井施工水准点为依据按国家二等水准测量规范往返测引测至施工影响范围以外区域另行埋设，并定期检验复核；

2、平面控制网的布设：

直接利用工程施工的平面控制网并定期检验复核；

3、监测点设置：

依据业主方有关技术要求，监测布点必须保证全面、及时、准确地反映施工变形影响信息。

第三方监测点的布设，除了必须的地面控制点以外，原则上不再独立布置和埋设监测点。

在进行同步监测时，直接使用施工方的监测网点系统。

3.3野外监测作业实施

3.3.1隧道轴线上方地表沉降监测

在陆域区段盾构施工阶段，将实施本项监测。

本工程监测采用隧道施工高程系统，每次从工作基准点起算，采用精密几何水准测量方法按国家二等水准测量要求测定各监测点的高程，初始值测量必须观测三次取平均值。

水准路线按闭合或附合形式进行，闭合差或附合差不大于

0.5

，其中N为测站数；

地表沉降监测作业要求

①　每天工作开始前检查标尺水泡、仪器气泡，发现异常应停止工作检查仪器，改正合格后方可施工；

②　每次观测前应检查水准仪i角,保证其不大于5″,否则应先校正到限差范围内；

③观测按二等水准测量要求采用单路线往返测量；

④　测站的设置视线长度不得大于50米，前后转站点视距差不得大于1米,路线转站点视距差累计值不大于3米；

⑤　每次观测过程中尽量做到固定人员、固定仪器、固定测站、固定路线，以尽量减小人工和系统误差。

3.3.2隧道收敛监测

在西线盾构施工阶段，对东线已建隧道将进行本项监测。

本项目采用全站仪竖盘极坐标法或隧道直径测距法进行，具体根据现场作业条件落实。

由于监测处在正在施工的隧道内进行，现场多工种、多设备交差施工，现场观测条件十分复杂、混乱，所以必须采取最快捷、简便的方法，尽量利用施工短暂间隙时间，及时完成监测作业。

3.2.3.3　隧道沉降、位移监测

在西线施工阶段，东线已建隧道受影响区域，进行本项监测。

隧道沉降以施工隧道高程控制点为基准，采用二等水准路线联测隧道环片上各监测点，以了解隧道的沉降变形情况；隧道位移以施工隧道内导线控制网为基准，按二等导线精度要求，联测各环片监测点平面坐标。

3.2.3.4江底隆陷变形监测

在隧道江中段施工阶段，进行本项监测。

本项目选用200吨工程测量船，采用GPS导航+GPS-RTK实时高程+精密水上测深方法，沿隧道轴线低速走航式对江底进行扫描，扫描宽度为隧道轴线两侧各25米。

本项监测技术要求

（1）正式监测施工前架设好岸台，安装好监测船上各种测量设备，做好调试工作，选择好各种参数，使仪器处于最佳工作状态；

（2）在起算点位置架设好仪器，调试好基站，检查其接收卫星状态、卫星颗数、信号质量等，确保GPS处在良好工作状态,以保证其精度；

（3）基站正常工作后，将流动站天线与测深系统同步联机调试，做好作业准备；

（4）每次监测时根据当次盾构切口里程确定监测范围，布设监测测线，并保证前后两次观测有足够的重叠对比区域，以了解江底隆陷变形速率；

（5）若监测仪器中途发生故障，则测线报废，重新施测；

（6）按设计测线多次覆盖，以保证监测范围内有足够的测点；

（7）外业必须在现场及时自检资料，发现问题立即解决；

（8）潮位观测应早于水上施测15分钟进行,至水上施测完工15分钟后才告结束；

（9）施测结束后，外业采集负责人及时将采集资料送交内业人员进行后处理。

3.4监测精度

（1）陆域及隧道沉降监测：

测点精度≤

0.5mm；

（2）长江大堤及隧道水平位移：

测点精度≤

2mm；

（3）隧道收敛：

边长精度≤

3mm；

（4）长江江底土体隆陷监测：

水底地形精度≤

20cm；

3.5监测频率

（1）陆域地表沉降、大堤监测：

2次/天；

（2）水域江底地形监测：

2次/天；

（3）西线施工对东线影响情况监测：

1次/天；

（4）测试元件管片收敛监测：

1次/月；

（5）旁通道施工对临近隧道影响情况监测：

1次/天；

（6）监测值突变或异常，依据实际情况变更监测频率。

第四节警戒值的确定

4.1警戒值的确定原则

（1）满足设计计算的要求，不可超出设计值；

（2）满足测试对象的安全要求，达到保护目的；

（3）对于相同的保护对象应针对不同的环境和不同的因素而确定；

（4）满足各保护对象的主管部门提出的要求；

（5）满足现行的相关规范、规程的要求；

（6）在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。

4.2警戒值的确定

（1）地表沉降监测：

累计变形范围+20mm～-40mm，速率≤3mm/12h；

（2）隧道收敛监测：

各边长累计变化≤3cm（隧道外径0.2%），速率≤1cm/d；

（3）隧道沉降、位移监测：

累计变化≤3cm，速率≤3mm/d；

（4）水域监测：

水底地形标高变化≤40cm/次，考虑水底地形受水流冲刷等因素影响，本方案不设累计报警值。

各项目具体报警执行值必须由甲方指定设计、监理及有关管理和专家评审确定。

第五节监测组织实施

5.1监测投入仪器设备

仪器设备一览表

编号

仪器名称

型号

产地

数量

精度

1

全站仪

TCR1201

瑞士

1台

测角1″,测距2mm+2ppm

2

GPS

Trimble5700

美国

2台

2mm+2ppm

3

光学水准仪

DSZ2

苏州

1台

0.3mm/km

4

测深仪

HD－27

中国

1套

2cm+0.1%h

5.2监测资料的提交

当各项监测野外工作结束后及时进行数据的后处理并分项做成报表及时提交给业主，监理等各方，提交资料及报表内容为：

（1）施工工况及资料分析；

（2）各项监测内监测次报表；

（3）各项监测内监测成果曲线、图表。

（4）全部工程结束后及时提交总结报告

监测资料提交流程图：

第三方监测

施工方测量

监理

业主

施工方监测

第六节监测完成工作量

起止日期

监测项目

测量次数

测量点次

备注

2006年9月15日~2006年10月20日

浦东地表沉降

81

2204

东线地表沉降

2006年11月份

44

2045

2006年12月份

4

200

2007年1月份

5

120

小计

134

4569

2006年12月份

浦东地表沉降

1

27

西线地表沉降

2007年1月份

23

622

2007年2月份

58

3986

2007年3月份

22

1622

2007年4月份

4

100

2007年5月份

4

84

小计

112

6441

2006年11月份

浅滩监测桩

49

707

东线浅滩

2006年12月份

37

1042

小计

86

1749

2006年12月~2008年5月

隧道内部监测

252

30998

东线（沉降，收敛、位移）

2007年4月~2008年8月

隧道内部监测

260

25042

西线（沉降、横竖径收敛）

2007年3月~2008年8月

西线对东线的影响

185

2826

2007年4月~2008年8月

测试元件管片监测

17

186

2006年11月~2008年6月

江底扫描

68

东西线

2008年3月~2008年7月

长兴岛地表沉降

171

15051

东线

2008年6月~2009年8月

长兴岛地表沉降

149

8726

西线

小计

1102

82829

第七节监测成果总结与分析

7.1陆域地表监测

7.1.1浦东地表部分

浦东地表部分监测方法示意图

如上图所示：

工作井至围墙内土壤回填区各监测点采用闭合水准路线；工作井至围墙外采用附合水准路线

浦东地表部分监测点布设示意图

上行线1#盾构自2006年9月下旬开始出洞并推进并于11月7日顺利穿越浦东防汛大堤。

下行线2#盾构自2007年1月中旬开始并推进历时约2个月时间于2007年3月8日顺利穿越浦东防汛大堤

按施工周期可分为盾构试推期、穿越长江大堤期。

在此之前我监测部门按监测方案及甲方相关要求进行了上、下行线地表各监测点的初值测量（取三次测量均值）并着手对盾构切口及盾尾各30米范围内的监测点进行2次/天的监测工作，并根据沉降量及变化速率及时调整监测频率，保证了施工及周边环境的安全。

盾构尚未出洞前，监测范围内各监测点呈波动变化，各监测点变化情况大致为上午上抬，下午下沉，变化幅度不大；出洞试推期各监测点变化微小，在控制范围；盾构正常推进期间，若忽略各外在因素（雨水、地质等）影响，其变化规律是：

1）盾构机推进过程中，其切口前方地表因盾构的掘进呈下降趋势；

2）注浆过程中：

盾构上方及盾尾受注浆影响而上抬，盾尾脱离后固结而逐步回落趋于稳定；

3）盾构穿越长江大堤过程中：

因工作井至长江大堤坡脚范围内为原河道回填，土质松软，受施工影响反映灵敏沉降量较大，部分监测点沉降量超过警戒值；

现将浦东地表监测数据统计列表如下：

点号

初始日期

末次变量

（mm）

终止日期

累计变量

（mm）

累计报警值

（mm）

备注

上行线轴线点

2

06-9-15

-0.67

06-12-14

9.09

5

06-9-15

-0.86

06-12-14

10.91

8

06-9-15

-0.70

06-12-14

12.24

11

06-9-15

-0.63

06-12-14

14.07

14

06-9-15

-0.91

06-12-14

16.59

17

06-9-15

-1.20

06-12-14

-9.74

20

06-9-15

-1.01

06-12-14

-52.48

-40mm

23

06-9-15

-1.32

06-12-14

-61.32

-40mm

26

06-9-15

-1.68

06-12-14

-63.23

-40mm

29

06-9-15

-2.25

06-12-14

-61.18

-40mm

32

06-9-15

-2.55

06-12-14

-59.21

-40mm

35

06-9-15

-2.70

06-12-14

-45.87

-40mm

38

06-9-15

-3.06

06-12-14

-13.56

41

06-9-15

-2.71

06-12-14

0.39

44

06-9-15

-2.59

06-12-14

-33.97

47

06-9-15

-2.86

06-12-14

-70.13

-40mm

50

06-9-15

-2.14

06-12-14

-80.06

-4