地铁监控量测的内容和方法

根据合同段地下工程埋深、地质条件、结构类型、施工方法、工程规模、工程的重要程度以及周边环境条件等因素，将现场监控量测的内容和方法按明挖法进行分类设计与规划。

明挖车站与区间应测项目

目测内容 

开挖后对无支护围岩的目测内容包括：

（1）围岩类型及分布特征，结构面位置和产状，节理裂隙发育程度和几何特征、节理裂隙填充物性质和状态等。

（2）开挖工作面的围岩稳定状态，顶板有无剥落掉块现象。

（3）是否有涌水，涌水量大小、涌水位置以及地下水的性质（如颜色、气味等）。

开挖后已支护段的目测内容包括：

（1）有无锚杆被拉断或垫板陷入围岩内部的现象。

（2）喷锚混凝土是否产生裂隙或剥落，特别注意观察喷锚混凝土的剪切破坏现象。

（3）是否有底鼓现象。

 目测异常处理

目测观察中如发现异常现象，需详细记录发现的时间和到开挖工作面的距离以及附近监控量测点的各项监控量测数据，并进行围岩稳定性分析与判断。

周边地表土体沉降和水平位移

1．测点布设

对于基坑，其监控量测范围是1~2倍基坑开挖深度影响范围内。

在基坑长、短边的中轴线布设观测主断面，每断面6~8个观测点。在观测主断面上，从里向外，按等距离原则布置测点，测点间距一般为沿着基坑的长边4m。若基坑较长，则沿长边每25m增设一个观测断面。在基坑外，沿基坑长轴方向布设3个观测断面，基坑长边与3个观测断面见两两相邻，距离为25m。沿基坑短轴方向，在基坑外部设1个观测断面，观测断面与基坑短边的间距为2m。

 监控量测仪器和设备

地表沉降采用徕卡Sprinter 250M-CN电子精密水准仪进行测量，所用的设备还有铟钢尺和分层沉降仪等。

 监控量测方法和频率

地面沉降的监控量测方法，即通过监控量测地面的固定测点在不同时间相对于参考点（基点）的标高，求出两次监控量测的差值，即为该测点的沉降值。监控量测的频率：基坑开挖期间，基坑开挖深度5m以内时，每两天1次；开挖深度5~10m时，每天1次；开挖深度10m以上时，每天2次；同时，监测频率还受底板浇筑时间，底板浇筑后7天，每天2次；底板浇筑后7~14天，每天1次；底板浇筑后14~28天，每两天1次；底板浇筑后28天以上，每三天1次。如出现位移值明显增大时，应加密监控量测次数。

应用表3.2时必须注意以下要点：

（1）由位移变化速率到开挖面的距离确定的监控量测频率，原则上采用监控量测次数多的值。

（2）在同一监控量测断面的各测线或测点，应采用相同的且由最大位移变化速率的测点位置确定的监控量测频率。

（3）位移基本稳定后，仍应以每两天1次的频率监控量测一至三周，以确定位移是否最终稳定。

（4）在膨胀性围岩中，位移长期（开挖后两个月以上）不能收敛时，监控量测要一直继续进行，直到修建二次模筑衬砌，使位移变化速率不大于1mm/月为止。

（5）位移变化速率过大时，在加强初期支护的同时，也应加强监控量测频率，尤其要重视开挖前后（放炮前后）的监控量测，并观测此时的动态影响规律。

观测条件

监控量测的实施，应在水准仪和标尺检验合格后方能进行观测，且应注意以下事项：

（1）不得在测站和标尺处有震动时进行观测。

（2）尽量选择在每天同一时间内进行观测，选择在阴天和气温变化小的时间内进行观测；若必须在阳光下进行观测时，测站应配备测伞。

（3）观测应坚持“四固定”原则，即观测人员固定、测站固定、测量延续时间固定和施测顺序固定。

 地下水位观测

1. 测点布设

地下水位监测孔，在车站范围内，通常布设于车站基坑施工范围外适当距离的四角，纵向跨度较大时，视水文地质条件，适当加密；车站与区间段通常沿纵向每50m布设一处，双线隧道布设于两线之间，监测基坑开挖和隧道施工过程中地下水位的变化，以确保基坑边坡的安全。车站范围内的水位监测孔可兼做测斜孔，布置方式按车站与区间监控量测施工图实施。

2.  监控量测仪器和设备

监控量测仪器采用钢尺水位计，水位监测孔采用XY-100型地质钻机成孔，孔内设置直径为φ50mmPVC灰管，管周围按间距100mm梅花型布置φ5mm滤水孔，外包隔尼龙纱布。

3.  监控量测方法和频率

监控量测方法：基坑施工过程中土体水位的变化将直接影响地基的稳定性。测量时，孔顶管口高程以二等水准联测求得，管口顶至管内水位的高差由钢尺水位计测出，由此计算水位标高。各孔水位高程的初始值在观测管埋设两周后并在基坑开挖前作两次测定，取平均值为其初始值。日常监测值与初始值的差值为其累计变化量，本次与前次测值的差值为其本次变化量。

在日常观测中均记录观测开始、结束时间、天气情况，测读后按观测点编号记录在专用记录纸上。

监控量测的频率：基坑开挖期间，基坑开挖深度5m以内时，每两天1次；开挖深度5~10m时，每天1次；开挖深度10m以上时，每天2次；同时，监测频率还受底板浇筑时间，底板浇筑后7天，每天2次；底板浇筑后7~14天，每天1次；底板浇筑后14~28天，每两天1次；底板浇筑后28天以上，每三天1次。如出现位移值明显增大时，应加密监控量测次数。

 坡顶沉降和水平位移

1. 测点布设

坡顶水平位移是对基坑放坡开挖阶段支护结构顶部的水平变位进行测量，从而进行稳定性评估的监控量测项目。即通过多个测点水平位移的监控量测，勾画出整个基坑在施工过程中的位移场分布形态。其测点的布设沿高边坡坡顶纵向15m，15m，坡身25m布设一处，每边不宜少于3个，且围护桩顶布置水平竖向测点宜为共同点。

2.  监控量测仪器和设备

监控量测仪器采用徕卡Sprinter 250M-CN电子精密水准仪和经纬仪，所用的设备还有铟钢尺。

3.  监控量测方法和频率

监控量测方法水准测量法和视准线法。监控量测频率：基坑开挖期间，基坑开挖深度5m以内时，每两天1次；开挖深度5~10m时，每天1次；开挖深度10m以上时，每天2次；同时，监测频率还受底板浇筑时间，底板浇筑后7天，每天2次；底板浇筑后7~14天，每天1次；底板浇筑后14~28天，每两天1次；底板浇筑后28天以上，每三天1次。如出现位移值明显增大时，应加密监控量测次数。

  基底隆起（回弹）

1. 测点布设

每25m布设一处，基坑内每处设3个观测点；此外，测点应布设在基坑和距坑底边缘1/4坑底宽度处，以及特征变形点必须布设测点，地质情况复杂时应适当增加测点数。车站与区间测点布置位置按本合同段监控量测施工图实施。

2. 监控量测仪器和精度

基底隆起采用高精度水准仪和回弹监测标，精度控制在1.0mm。

3. 监控量测频率

监控量测频率：基坑开挖期间，基坑开挖深度5m以内时，每两天1次；开挖深度5~10m时，每天1次；开挖深度10m以上时，每天2次；同时，监测频率还受底板浇筑时间，底板浇筑后7天，每天2次；底板浇筑后7~14天，每天1次；底板浇筑后14~28天，每两天1次；底板浇筑后28天以上，每三天1次。如出现位移值明显增大时，应加密监控量测次数。

明挖车站与区间宜测项目

采用明挖法施工的地铁隧道，土体分层监控量测主要监控量测施工过程中边坡土层的扰动程度、波及范围与规律，以便确定围岩松动的高度，确保主体结构施工作业安全。

测点布设

土体分层沉降监控量测属于地中多点垂直位移监控量测类，边坡土体分层沉降，一般在边坡顶角向外适当距离所对应的地面提前钻孔布设，以量测施工全过程边坡土层的动态变化。按设计文件要求，每隔40m布置一处，竖向布置于每层土的界面上。通常也可根据工程的重要性及工程地质状况，选择一个测点或多个测点，并在纵向选择3~5个有代表性断面布设测点，相互对比验证。在每个测孔内沿深度方向每间隔一定距离设置一个孔内测点，监控量测不同深度的土层变位情况。

 监控量测方法和频率

使用分层沉降仪测量土体分层沉降和基坑隆起时，应将分层沉降管埋入预先钻孔的地层中，用水准仪测出管口标高，并标出各道钢环的初始位置（深度）。在施工过程中，每次都要测定钢环的位置和管口标高，通过监控量测前后两次钢环相对位置的变化，即可得出土体分层沉降的变化情况。测定钢环位置时需缓慢地上下移动电磁探头，当接收仪上的指针偏转最大时，从钢尺上读取钢环的相对深度位置读数。

监控量测频率一般为每周2次，地面沉降较大时，应增加监控量测次数。

监控量测报表整理

对于需要监控量测的项目，如地面沉降、地下水位、围岩压力等应在每次监控量测后及时按大连市地铁监控量测报表格式，对数据进行整理，并按要求上报给业主、第三方监测和监理单位，同时作为施工单位工程竣工资料存档。

监控量测数据处理

在施工期间，监控量测结果除了以报表形式上报相关单位外，监控量测人员还应及时对监控量测结果进行处理分析，及时绘制变位与时间（距离）的关系曲线，并对数据进行回归，进行变位预测计算。

（1）施工过程中，监控量测人员可根据不同的施工阶段，将监控量测结果及时绘制成地面沉降、净空收敛随时间和距工作面距离的变化关系曲线图—散点图。通常，曲线的横坐标为时间和距工作面的距离，纵坐标为变位值。同时，要注明监控量测结果所对应的施工工序，以便直观地了解变位随时供的变化情况，以检验各施工阶段是否合理。

（2）为预测变位趋势和最终变位值，判断围岩和支护结构的稳定性，可根据变位—时间关系曲线（散点图）的形状，采用以下一元非线性函数回归，进行变位趋势拟合。

对数函数：U=A+Bln(l+t)   ；指数函数：u=Ae-B/t

式中：u—位移值（mm）；A、B—回归系数；T—量测时间。

监控量测成果—报表

监控量测成果按以下方式反馈给业主、监理与第三方监控等单位：

1. 日报表

日报表给出本次量测的所有测点监控量测数据的直接结果，内容包括：文字性说明以及表格形式给出的本次所有测点的直接监测结果。文字性说明包括：所测测点的范围、位置、施工情况、最大量测值及速率，相应的管理等级，必要时给予趋势判别。

2. 周报表

周报表给出本阶段内所测测点的所有量测结果，在分析判断的基础上，给出阶段性结论。半月报表是提交给业主、监理及第三方监控单位的重要监控量测成果报表，数据分析的成果将体现在该报表中，将给出时态曲线或分布图，并进行回归预测分析。

3. 月报表

月报表结合本月内所有日报表和周报表所测测点的所有量测结果，在分析判断的基础上，给出阶段性结论。月报表是提交给业主、监理及第三方监控单位的重要监控量测成果报表，数据分析的成果将体现在该报表中，将给出时态曲线或分布图，并进行回归预测分析。

4. 总结报告

工程结束1个月内提交总结报告。总结报告对测试与监控量测成果进行全面分析、评价，给出基于监控量测成果得出的工程安全性以及对周围环境的影响程度的最终评估结论。

安全合理的沉降控制准则

由于目测和监控量测与施工并行实施，这就要求预先确定评价目测和监控量测结果的安全判别基准及与之相应的对策。当监控量测结果不满足安全判别基准值时，应及时加强支护或改变开挖方式，直至满足要求为止。

围岩稳定性判别准则

明挖法施工地铁基坑监控量测值控制标准  根据国内地铁施工经验，明挖法施工地铁基坑监控量测值控制标准，如表3.6.1所示。

表3-6-1明挖法施工地铁基坑监控量测控制标准

为确保地铁工程施工安全，对安全监控量测和预报需进行认真统筹规划，避免临时被动应付。按《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108—92）的要求，采用三级变形监控量测管理等级指导施工，如表4.2所示。即将变形或应力容许值的1/3作为基准值，将容许值的2/3作为警告值。将警告值和容许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，采取施工对策，预防最终位移值超限；警告值和基准值之间称为注意值，实测值落在基准值以下，说明隧道和围岩是稳定的。

 表3-6-2 三级变形监控量测管理等级表

7监控量测管理体系

成立监控量测管理小组，由项目经理及专业监控量测人员组成。针对该合同段监控量测项目的特点，建立由4~5人组成监控量测与信息反馈小组，成员由具有多年从事地下工程施工与监控量测经验的技术人员组成，组长由具有丰富施工经验，较高结构分析和计算能力的工程师担任。监测小组根据监控量测项目分为地面和地下两个量测小组，各设一名专项负责人，在组长的领导下负责地面和地下的日常监控量测工作、资料整理工作，并及时准确地向业主、监理和第三方监控单位呈报量测成果和预测分析报告。监控量测组织机构如图5-1所示。监控量测技术组人员构成如表5.1所示。

监控量测相关保证措施

质量保证措施

（1）坚持按计划、有步骤地按工期进度和实施性监控量测方案进行量测，包括监控量测程序、方法、使用仪器、量测精度、测点布置、量测频率与周期等。

（2）监控量测过程中，保证使用仪器及传感器的精度和可靠性，严格仪器的定期检验和校核。

（3）保证所监控量测数据的真实、可靠，实行监控量测人员观测数据负责制。

（4）设定控制值，采用三级监测管理，当发现监测物理量接近或超过警戒控制值时，及时向监理工程师报告，并采取应急补救措施。

（5）制定各项监控量测点位的保护措施，定期对使用的基准点或工作基点进行稳定性检测。

（6）各监控量测项目的成果必须保持完整、清晰的量测记录、图表、曲线及文字报告，必要时报送监理工程师审查。

（7）建立监控量测复核制度，确保量测数据的真实可靠性。

（8）在监测过程中，必须遵守相应的测试细则及相应的规范要求。

（9）监控量测资料的储存、计算、管理均采用计算机系统进行。

安全保证措施    

（1）在深基坑内部、车流较密集处等危险区域进行监控测量时，设专人穿着防护服防护。

（2）在结构上方等高空进行监控量测时，必须佩带安全带，做好高空防护措施。

（3）监控量测人员作业时必须注意高出悬挂的电线、电缆等管线，防止碰坏测量仪器，摔伤人员，并穿绝缘鞋。

（4）在高位边坡量测作业时，应采取防滑、放滚落措施，以防人员和仪器设备沿边坡滑落受伤或受损。

（5）在现场作业，除佩戴安全帽外，应注意坑内电缆和其他机具设备，防止挂碰和扎伤等。

监控量测注意事项

（1）仪器安装前，应检查仪器是否正常，避免破损仪器埋入洞内，影响量测整体性。

（2）掌子面观测时，发现围岩严重破碎，可将事先划分好的断面进行调整，在破碎处增加测试断面。

（3）焊接钢筋计时，选择钢筋计与格栅钢架的主筋同直径，且焊接使钢筋计与主筋同心，防此钢筋计偏心或受扭而影响元件的使用和读数的准确性，在没安装好钢支撑或在隧道内安装时，注意保护好元件。

（4）各仪器元件的接线沿固定面或不动物进行走线，以防接线在进行隧道施工时弄坏，同时减少了对施工的干扰；将接线接入固定的铁箱统一管理时，对各接线接头一定要编好号作好标记，以便读数时不混淆。

（5）进行数据采集时，所有读数采集采用多读几次，取平均值法，杜绝偶然误差和人为错误。

（6）将采集的数据进行及时整理，与先前的数据进行对比，若有较大改变处，及时向业主、监理汇报

仪器设备及性能

主要仪器设备及其性能如表3.8.4所示

表3-8-4 监控量测仪器设备配置表