上海地鐵某盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控量測方案

1、上海地鐵楊浦線（M8線）黃興綠地站開魯路站區(qū)間盾構(gòu)推進施工環(huán)境監(jiān)測工程監(jiān)測方案上海第一海洋地質(zhì)調(diào)查大隊二零零二年十月審核 : 張義彪總工程師 : 楊文達總 經(jīng) 理 : 劉望軍編寫單位 : 第一海洋地質(zhì)調(diào)查大隊一、工程簡介二、盾構(gòu)推進對周邊環(huán)境影響程度的分析和估計三、監(jiān)測施工的依據(jù)四、監(jiān)測內(nèi)容五、監(jiān)測技術(shù)方案六、監(jiān)測人員安排 七、技術(shù)及質(zhì)量保證措施盾構(gòu)推進施工環(huán)境監(jiān)測施工方案科學技術(shù)的發(fā)展與試驗技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。歷史上一些科學 術(shù)的重大突破都得益于試驗測試技術(shù)。 因此，試驗測試技術(shù)是認識客 觀事物最直接、最有效的方法，也是解決疑難問題的必要手段，試驗 測試對保證工程質(zhì)量、促進科學的發(fā)展具有越來

2、越重要的地位和作 用。測量技術(shù)在土建工程中同樣占有重要地位，它在各類工程建筑， 尤其是在地下工程中已成為一個不可缺少的組成部分。 隨著科學技術(shù) 的發(fā)展， 測量的地位更顯關(guān)鍵和重要。 早期地下工程的建設完全倚賴 于經(jīng)驗， 19 世紀才逐漸形成自己的理論，開始用于指導地下結(jié)構(gòu)設 計與施工。于是在重大或長大隧道中，及時掌握現(xiàn)場的第一手資料， 進行動態(tài)分析， 就成為施工控制的重要項目之一。 因此施工量測項目 顯得更加突出和重要。 為了驗證設計和計算是否合理， 運營是否安全， 各種工程試驗與測試技術(shù)的研究和應用也越來越受到施工和科研工 作者的重視。地下工程的設計，必須將現(xiàn)場監(jiān)控量測列入設計文件， 并在施

3、工中實施。 現(xiàn)場監(jiān)控量測是判斷圍巖和隧道的穩(wěn)定狀態(tài)， 保證 施工安全，指導施工順序，進行施工管理，提供設計信息的重要手段。 掌握圍巖和支護動態(tài)， 按照動態(tài)管理量測斷面的信息， 正確而經(jīng)濟的 施工；量測數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理與必要的計算和判斷， 預測和確定到最終 穩(wěn)定時間， 指導施工工序和實施二次襯砌的時間； 根據(jù)隧道開挖后圍 巖穩(wěn)定性的信息，進行綜合分析，檢驗和修正施工前的預設計；積累 資料， 已有工程的量測結(jié)果可應用到其他類似的工程中， 作為其他工 程設計和施工的參考依據(jù)。盾構(gòu)在推進過程中必然會造成地面沉陷、位移，同時隧道本 身也會產(chǎn)生一定的偏移、偏轉(zhuǎn)及俯仰現(xiàn)象，針對這種情況本監(jiān)測 工程設置了相應的

4、監(jiān)測手段，對在盾構(gòu)推進過程中產(chǎn)生的各種變 形進行實時監(jiān)測。一 、工程簡介上海地鐵楊浦線（M8線）是上海市重點工程。黃興綠地站翔 殷路站嫩江路站開魯路站三個區(qū)間是楊浦線的一個子項，全長 3.21km （含車站段），其中黃興綠地站翔殷路站長 866m,翔殷路站 嫩江路站長893m,開魯路站嫩江路站長929m本工程首次采用兩臺 雙圓盾構(gòu)進行施工，為國內(nèi)首創(chuàng)，是整個楊浦線的控制性工程之一。 1#盾構(gòu)從黃興綠地站始發(fā)，途徑國順東路、營口路、安波路、至翔殷 路站，再從翔殷路站經(jīng)虬江橋、長海路、民星路至嫩江路站。 2#盾構(gòu) 從開魯路站始發(fā)，途徑國和路、市光路至嫩江路站。（一）工程相關(guān)描述1 、工程規(guī)模描述：

5、隧道內(nèi)尺寸5700mM W10300mm內(nèi)徑X寬度）隧道外尺寸6300mrX W10900mm內(nèi)徑X寬度）管片厚度 300mm 雙圓中心間距 4600mm 總長度2688m區(qū)間長度黃興綠地站翔殷路站 866m翔殷路站嫩江路站893m開魯路站嫩江路站929m2、軸線描述:本工程最大坡度23%。，隧道頂部覆土深度為4.911.2m. 黃興綠地站翔殷路站平曲線豎曲線長度（m）半徑（m長度（m坡度或半徑（m4.5+2%41.193000129+21%31.369p直線段83500070緩和曲線132.5+4%140.251左曲50050500070緩和曲線135-6 %116.18直線段8050002

6、.4直線段124-22 %436.80直線段723000翔殷路站嫩江路站平曲線豎曲線長度（m半徑（m長度（m坡度或半徑（m424.325直線段20緩和曲線58.93420001.500+2%20緩和曲線63300045.740直線段123.500+23%20緩和曲線905000119.4032000121.750+5%20緩和曲線66.50500076.539直線段157.5-8.3 %20緩和曲線58.5500021.4432000143.75-20 %20緩和曲線54300026.616直線段13.00-2 %開魯路站嫩江路站平曲線豎曲線長度（m半徑（m長度（m坡度或半徑（m267.76直

7、線段31.500-2 %20緩和曲線633000103.6952000123.500-23 %20緩和曲線90500025.595直線段130-5 %2.4直線段50.005000100.083直線段137.500+5%20緩和曲線755000103.6962000159.500+20%20緩和曲線663000245.771直線段3.00+2%二） 地質(zhì)狀況隧道穿越地區(qū)屬長江口三角洲入?？跂|南前緣的濱海平原地貌類型，屬河道沉積區(qū)。場地地形較平坦，地面標高在4.963.36m。場地分布的地基土屬上海地區(qū)吳凇江古河道區(qū)地層沉積組合， 次河口相、濱海、海相沉積土層為主，主要地層有：（見下頁）黃興綠地

8、站翔殷路站層號土層名稱含水量W( %)天然重度Y(KN/m3)孔隙比e液限Wl(%)塑限Wp(%)塑性指數(shù)Ip液性指數(shù)Il直剪固快峰值強度標貫擊數(shù)N(擊)壓縮 系數(shù)壓縮模量靜止側(cè)壓力 系數(shù)K。(KN / m3)內(nèi)聚力C (kPa)內(nèi)摩擦角? (o)1褐黃色、粉質(zhì)粘土30.118.90.87435.220.514.70.6617.0310.316.050.443-1灰色粘質(zhì)粉土32.218.50.93029.6750.219.190.383-2灰色砂質(zhì)粘土27.819.00.82431.187.30.1710.730.35灰色淤泥質(zhì)粘土47.717.11.37444.124.519.41.179

9、.0141.042.280.551灰色粘土37.217.81.12038.321.616.50.9311.4160.653.260.51翔殷路站嫩江路站層號土層名稱含水量W (%)天然重度Y(KN /m3)孔隙比e液限Wl(%)塑限WP(%)塑性指數(shù)I p液性指數(shù)Il直剪固快峰值強度標貫擊數(shù)N (擊)壓縮 系數(shù)壓縮模量靜止側(cè)壓力 系數(shù)K。(KN / m3)內(nèi)聚力C (kPa)內(nèi)摩擦角? (o)1褐黃色 粉質(zhì)粘土28.019.50.7932.620.112.50.6317.2330.257.160.443-1灰色粘質(zhì) 粉土31.718.60.91929.2850.238.340.383-2灰色砂

10、質(zhì) 粘土28.918.90.84429.977.50.199.710.350灰色淤泥 質(zhì)粘土47.417.01.37942.022.619.41.278.7170.972.450.551灰色粘土35.017.91.06437.821.516.30.8412.3180.603.44開魯路站嫩江路站層 號土層名 稱含水量W(%)天然重 度丫(KN/m3)孔隙 比e液限Wl(%)塑限Wp(%)塑 性 指 數(shù)Ip液 性 指 數(shù)Il直剪固快峰值強 度標貫擊數(shù)N(擊)壓縮 系數(shù)壓縮 模量靜止側(cè) 壓力系數(shù)K0(KN/m3)內(nèi)聚力C (kPa)內(nèi)摩擦 角? (o)1褐黃色 粉質(zhì)粘 土30.419.10.863

11、34.220.913.30.7223.0180.228.470.443-1灰色粘 質(zhì)粉土30.719.30.83430.4780.199.650.383-2灰色砂 質(zhì)粘土25.719.40.75831.388.30.1412.560.35灰色淤 泥質(zhì)粘 土45.917.21.32542.823.819.01.1410.1160.912.550.551灰色粘 土43.517.31.27642.924.118.81.0010.3170.842.710.51場地的地下潛水主要賦存于3層砂質(zhì)粉土層中，其補給來源主要為大氣降水，潛水水位標高為 3.703.20m, 埋深0.50.8m。潛水位隨季節(jié)、氣候

12、等因素有所變化，年幅度在 0.51.0m左右。場地內(nèi)的承壓水層主要為1 層砂質(zhì)粉土，承壓水位埋深為 5.90m。（三）盾構(gòu)推進沿線環(huán)境及地下管線分布狀況區(qū)間沿線的建筑物分布情況為：從開魯路站市光路，在中原路東側(cè)沿途有若干2層、6層民房， 距隧道邊線的距離約8m從市光路國和路在中原路西側(cè)有 1幢2層民房，距隧道邊線距離約7m在國和路嫩江路在中原路西側(cè)有 8幢6層民房，距隧道邊線的 距離為34m在嫩江路長海路之間的中原路西側(cè)有 6幢6層樓民房，距隧道 邊線的距離為9m左右，此外在該區(qū)段內(nèi)還有 3幢1層的民房和6幢 2層的民房，距隧道邊線的距離為 35m從長海路向南受隧道施工影響的建筑物已經(jīng)很少。區(qū)

13、間沿線管線分布情況為：地鐵隧道沿線經(jīng)過的道路及路口下面分布著多種地下管線，其中中原路下面有電力，9孔電信電纜排管、300煤氣、1800雨水、1500污水、36孔電信電纜、300上水、900上水。市光路口有 300煤氣兩根、450雨水、 1000污水、12孔電信電纜、300上水等，國和路口從北向南依次有：電力電纜、12孔電信電纜、 500上水、1000雨水、500污水、300煤氣兩根等，在中原路嫩江路口，從北向南分布有：300上水、12孔電話電纜、500上水、 1200雨水、 450污水、 500煤氣、電力等，在中原路翔殷路口有：200上水、24孔電話、12孔電話、 500上水、 1000雨水、

14、 450污水、 500煤氣、電力等，在民星路口， 從北向南有：電力、電話、 500上水、 2460雨水、 1200污水、 電力等管線，在長海路口，從北向南依次有：12孔電話、300上水、雨水、污水、電力、300上水、300煤氣等管線。在黃興綠地翔殷路區(qū)間，在營口路下從東至西依次排列的管線有：300上水、 300煤氣、 1000煤氣、電力電纜排管、1000污水、1000雨水、 1000上水、 300上水、24孔電話電纜、2孔電話電纜。本工程1#盾構(gòu)從黃興綠地站出洞日期為 2003年1月1日，2#盾 構(gòu)從開魯路站出洞日期為2003年3月1日，全線隧道貫通日期為2004 年5月29日。二、盾構(gòu)推進對

15、周邊環(huán)境影響程度的分析和估算盾構(gòu)推進引起的地層移動因素有盾構(gòu)直徑、埋深土質(zhì)、盾構(gòu)施工 情況等，影響地層移動的原因見下圖，其中隧道線形、盾構(gòu)形狀、外 徑、埋深等設計條件和土的強度、變形特征、地下水位分布等地質(zhì)條 件是客觀因素。而盾構(gòu)形式、輔助工法、襯砌壁后注漿、施工管理情 況是主觀因素。地表沉降估算:盾構(gòu)施工中引起的地表沉降，可用派克（peck）法估算。即假定 盾構(gòu)施工引起的地表沉降是在不排水情況下發(fā)生的，所以沉降槽的體積應該等于地層損失的體積，此法假定地層損失在隧道長度上均勻分 布，地表沉降的橫向分布似正太分布曲線。地面沉降量的橫向分布估算公式為：S(x)exp(2i2SmaxVi2- iVi

16、2.5iZ2二tg(45 - /2)式中：S-最大沉降量（m，即頂管中心處。V 1盾構(gòu)隧道單位長度地層損失量（m/m）。s （X）沉降量（m。i 沉降槽寬度系數(shù)（隧道中心線至沉降曲線反彎點的距離 m）。Z 地面至隧道中心深度。© 土的內(nèi)摩擦角。在已知盾構(gòu)穿越的土層性質(zhì)、 覆土深度、隧道直徑及施工方法后， 即可事先估算盾構(gòu)施工可能引起的地面沉降量， 同時可及時地采取措 施把影響控制在允許范圍內(nèi)。三、監(jiān)測施工的依據(jù)1、隧道設計平面圖、推進區(qū)間管線圖2、工程測量規(guī)范 （GB50026 93）3、國家一、二等水準測量規(guī)范 （12897 91）4、精密工程測量規(guī)范 （GB/T15314 94）

17、5、城市測量規(guī)范（ CJJ8-85）6、上海地鐵施工有關(guān)技術(shù)要求四、監(jiān)測內(nèi)容根據(jù)工程所處地理環(huán)境及盾構(gòu)施工特點與要求，結(jié)合我公司歷年 來隧道施工監(jiān)測經(jīng)驗，經(jīng)實地踏勘，本監(jiān)測工程擬設以下監(jiān)測內(nèi)容：1、道路與管線沉降監(jiān)測2、一般建（構(gòu)）筑物沉降、裂縫監(jiān)測3、隧道軸線上方地表沉降監(jiān)測4、地層深層位移的量測5、土體分層沉降測試6、地面裂縫的觀察五、監(jiān)測技術(shù)方案（一 ） 水準基準點與工作基點的布設與檢驗1、水準基準點布設以現(xiàn)有兩車站地鐵水準點為依據(jù)， 考慮施工工期及隧道施工影響 范圍，本次監(jiān)測基準點將沿隧道走向布設8組基準點，每組由34個基準點組成。基準點布設與高程測量按照國標工程測量規(guī)范 （GB500

18、26 93）中的規(guī)定執(zhí)行。2、工作基準點布設與檢驗工作基準點是直接用于對變形觀測點進行觀測的控制點， 其埋設 位置既要考慮到便于觀測，又要考慮它的穩(wěn)定性，因此，本工程工作 基準點擬每 150 米設一個工作基準點，共設 20 個工作基準點。為檢 測工作基準點穩(wěn)定性，根據(jù)施工進度情況，擬每二周檢測一次，檢測 時按國家二等水準規(guī)范觀測的技術(shù)要求進行往返觀測。（二）沉降監(jiān)測點的設置1、道路與管線監(jiān)測點的設置在隧道推進區(qū)域上方， 市政管道設點原則上盡量利用現(xiàn)有管道設 備點（閥門與窖井），對重要管道在有條件允許下開挖布設直接監(jiān)測 點，測點布設數(shù)量根據(jù)實際情況而定。 對無法利用現(xiàn)有設備點的管道 監(jiān)測，則使用

19、道釘在其旁邊布設測點，以反映推進施工對其影響。測 點編號根據(jù)管線單位要求采編，女口：煤氣用M ,電力用D,上水用S, 市話用 T 等。在盾構(gòu)推進期間， 監(jiān)測頻率根據(jù)施工進度和管線變形速 率的大小適當調(diào)整，一般 2 次 / 天。2、普通建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測點設置為了及時反映隧道推進區(qū)上方建筑物變形情況，需在隧道軸線兩 側(cè) 2025 米范圍內(nèi)一般建筑物上設立沉降監(jiān)測點，測點數(shù)量根據(jù)現(xiàn) 場實際需要而定，估計需約設 500 個。測點標志采用墻面標志，布設 時，采用沖擊鉆鉆成孔，然后用水泥將道釘封牢。3、軸線地表監(jiān)測點及斷面監(jiān)測點的設置根據(jù)地鐵控制點，先放樣軸線。本工程中，由于采用寬度為 10.9 米的

20、雙圓盾構(gòu)進行推進， 故先將整個盾構(gòu)的推進軸線放于實地， 再根 據(jù)刀盤半徑將每條隧道（推進后將形成兩條隧道）的軸線放于實地。 在三條軸線上均布設沉降監(jiān)測點。正常區(qū)域 6米（5 環(huán)）布置 1 點， 同時在軸線走向上每 60米（50 環(huán)）布置 1條監(jiān)測斷面，在軸線左右 兩側(cè)設點，斷面測點間距為 3m 4m 5m 5m。整個工程總計需布設 軸線地表監(jiān)測點及斷面監(jiān)測點約 2000個。軸線點編號，直接以環(huán)號 作為點號；斷面點編號，根據(jù)斷面點所處軸線的方向，以 E （東）、 W （西）表示。以上各監(jiān)測點均采用統(tǒng)一定制的鐵制道釘布設， 據(jù)歷年來隧道推 進環(huán)境監(jiān)測的經(jīng)驗，完全能反映地表及管線的沉降情況， 以保證

21、推進 施工周邊環(huán)境的安全。初推段（試驗段）前50米為監(jiān)測重點。監(jiān)測區(qū)縱向長 50m，橫 向?qū)?5m，測點布置見下圖。地表沉降點66個，沿隧道縱向設12排, 主要監(jiān)測隧道中心及盾構(gòu)推進中心區(qū)域的地表變形情況。其中5個監(jiān)測面為重點監(jiān)測對象，每一監(jiān)測面橫向上布置沉降點 9個，主要測試 盾構(gòu)推進對周圍環(huán)境的影響范圍以及為繪制完整的沉降槽提供比較 完整、合理的數(shù)據(jù)。4、地層深層土體位移的量測見下圖，測斜孔布置在2和3斷面，兩個斷面布置及測量情況 相同，布置在出洞口前方45m和75m處。每個斷面布置7個測斜孔, 具體位置見下圖。測量時每1m取一個測點，x與y軸分別進行測量。 基本原則是測點和打孔最近處離開

22、管片1m。5、土體分層沉降測試見下圖，2與3斷面布置情況相同，分層沉降孔與測斜孔位 置重合，實際布設時可適當離開斷面位置0.5m以內(nèi)以避免干涉。斷面分別離開始發(fā)井45m、75m，在測斜管上安置分層沉降磁環(huán)。深層測點布置斷面位置示意圖端頭井土體改良區(qū)盾構(gòu)II- B二 C Zj±i 1 L-1i.CJI c1片1L 匕 CD rjt卜I i圖6分層沉降測點布置圖（No.2斷面,No.3斷面）測斜孔埋設及分層沉降點布設見下圖所示:圖5測斜管j及測點分布圖（No.2斷面,No.3斷面）6、地面裂縫的觀測在盾構(gòu)推進前對推進區(qū)影響范圍內(nèi)的地面進行調(diào)查， 發(fā)現(xiàn)有裂縫 處及時用石膏粉作標記，并現(xiàn)場進

23、行拍照。在盾構(gòu)推進后再進行對比 量測。（三）監(jiān)測方法1、常規(guī)地面監(jiān)測：以工作基準點為起始點，用精密幾何水準測量方法，按二等測量要求測定各測點的高程值， 比較相鄰周期高 程值的差即為本次變化量，與初始高程值比較其差即為累計變化 量，水準路線按閉合或附合形式進行，閉合差或附合差不大于 0.5 N mm,其中N為測站數(shù)。2、 地層深層位移的量測：測斜儀自下而上每 1米量測位移，連 續(xù)測量兩次，確定初始值。以后定期每1米量測，數(shù)據(jù)經(jīng)專用軟件處 理，計算出與初始值比較自上而下每 1米的水平位移量。3、土體分層沉降測試：用精密水準儀，按照二等水準測量要求，測定沉降孔孔口標高，用分層沉降儀測定沉降標到孔口位置高度， 從 而計算沉降標位置。以后，通過測量沉降標到孔口位置高度變化，可 測量出沉降標的垂直位移。（四）監(jiān)測儀器及設備水準儀：采用DSZ2水準儀，配FS1測微器，精度為±0.5mm/Km 測微器最小值讀數(shù)為0.1mm估讀到0.01mm測斜儀：CX-03型測斜儀，精度為0.01mm.分層