地鐵盾構(gòu)法施工監(jiān)測成果處理分析方案

地鐵盾構(gòu)法施工監(jiān)測成果處理分析方案監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理分析反饋的方法和內(nèi)容通常包括監(jiān)測資料的采集、整理、分析、反饋及評判決策等方面。數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集包括通過現(xiàn)場監(jiān)測取得的數(shù)據(jù)，搜集、記錄與之相關(guān)的其它資料等。本監(jiān)測項目采用的儀器如分層沉降儀等需人工讀數(shù)、記錄，然后將實測數(shù)據(jù)輸入計算機；其他儀器可以自動采集數(shù)據(jù)，將量測值自動傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)整理每次觀測后應(yīng)立即對原始觀測數(shù)據(jù)進行校核和整理，包括原始觀測值的檢驗，理量的計算，制圖，異常值的剔除，初步分析和整編等，并將檢驗過的數(shù)據(jù)輸入計算機的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分析位移(mm)位移(mm)正常曲線距離(m)反常曲線(b)位移(mm)反常曲線正常曲線時間(d)(a)4-1時間-位移曲線和距離-位移曲線繪制時間位移曲線散點圖和距離位移曲線散點圖，如圖所示。如果位移的變化隨時間圖4-1(a)（或距盾構(gòu)推進面距離圖(b)）而漸趨穩(wěn)定，說明土體處于穩(wěn)定狀態(tài)，此處的施工和襯砌結(jié)構(gòu)是有效、可靠的，如圖中的正常曲線。在圖中的反常曲線中，出現(xiàn)了反彎點，這說明位移出現(xiàn)反常的急驟增長現(xiàn)象，表明土體或襯砌已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)立即采取相應(yīng)的工程措施。在取得足夠的數(shù)據(jù)后，還應(yīng)根據(jù)散點圖的數(shù)據(jù)分布狀況，選擇合適的函數(shù)，對監(jiān)測結(jié)果進行回歸分析，以預(yù)測該測點可能出現(xiàn)的最大位移值，預(yù)測結(jié)構(gòu)和建筑物的安全狀況[12]。監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和分析示例本部分分別以某時段的地面沉降監(jiān)測模擬記錄（節(jié)選）和地面特定點在盾構(gòu)推進前后的沉降監(jiān)測模擬數(shù)據(jù)為例，簡要地說明在盾構(gòu)施工監(jiān)測中，成果處理和分析的方法。單日沉降觀測處理和分析示例施工第36天，襯砌環(huán)注漿完成后，立即組織進行對推進面前后30m的地面沉降觀測點的觀測。這包括從C33點到C39點。其中C36面從南到北一共有9個點，均需要觀測。表4-1節(jié)選的是從C33到C36-6點的觀測數(shù)據(jù)。每個點由前一日觀測值，減去當次觀測值，取得該點的當次沉降量。該點的初始高程值減去當日觀測值，即為該點的累積沉降量觀察各個點的當次沉降量和累計沉降量，是否超出預(yù)警值。如表所示，各點的沉降量均小于報警值。如果有點位的沉降量超出報警值，立即分析原因，向施工單位報告。如表所示，C34和C35點點位變化較大，這是因為這兩個點位于當日推進部分的頂部，土體不穩(wěn)定。沉降觀測點的時間位移曲線圖本部分以C36觀測斷面上的1~5號點為例，分析該斷面上觀測點的沉降-時間變化曲線。盾構(gòu)施工過程中，推進面上方地表一般先微隆，然后下沉，最后逐漸穩(wěn)定在一定位置。這與盾構(gòu)的推進過程密切相關(guān)：在盾構(gòu)機推進過程中，會對前方土體產(chǎn)生擠壓作用[13]，在斷面距盾切口0~4m，機頭穿過C36斷面地下；這期間五個點均有微量負沉降，即測點隆起。測點隆起量受推進速度、出土量等因素影響，本次隆起量較小，從這情況來看，施工控制較為理想。盾構(gòu)機脫離管片后，由于超挖造成的地層損失會引起地表下沉。機頭離開8m后，C36的測點迅速下沉，最后穩(wěn)定在一定的沉降值。最終距盾構(gòu)中軸線正上方的C36-5下沉最多，約穩(wěn)定在26mm。而C36-1距離盾構(gòu)中軸線最遠，下沉量也最小。下沉量決定于同步注漿參數(shù)、超挖量等，盾構(gòu)掘進階段下沉量最多，但穩(wěn)定后的沉降值在允許范圍（30mm）內(nèi)。由此初步說明該斷面附近施工情況尚可接收，但需要加強觀察。圖4-2C36圖4-2C36斷面1～5號點沉降觀測結(jié)果表4-1某市地鐵某區(qū)間盾構(gòu)施工變形監(jiān)測報表儀器型號:監(jiān)測日期：年月日時累計觀測時間36天天氣:監(jiān)測點號初始值（m）初始值（mm）上次觀測值（mm）本次觀測值（mm）本次沉降量(mm)前次累計沉降(mm)本次累計沉降(mm)累計預(yù)警值(mm)累計控制值(mm)變形速率控制值(mm/d)監(jiān)測點類型備注C335.428875428.875432.95430.42.49-4.01-1.5220.030.05.0地表沉降點C344.414894414.894417.34418.7-1.40-2.45-3.8520.030.05.0地表沉降點C354.399544399.544401.64403.0-1.40-2.09-3.4920.030.05.0地表沉降點C36-14.480774480.774480.34480.4-0.100.440.3420.030.05.0地表沉降點C36-24.529844529.844530.34530.5-0.20-0.50-0.7020.030.05.0地表沉降點C36-35.981735981.735981.85982.2-0.40-0.12-0.5220.030.05.0地表沉降點C36-44.963724963.724963.84965.0-1.20-0.04-1.2420.030.05.0地表沉降點C36-54.964214964.214963.64965.9-2.300.63-1.6720.030.05.0地表沉降點C36-64.885534885.534885.34886.7-1.400.27-1.1320.030.05.0地表沉降點監(jiān)測工作的管理和控制現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)組成信息化施工要求對整個項目的監(jiān)測，建立一個完整高效的運作體系，該體系包括以下幾個子系統(tǒng)：現(xiàn)場量測子系統(tǒng)該子系統(tǒng)是整個監(jiān)測體系的首要部分，其主要任務(wù)是完成現(xiàn)場測點的埋設(shè)與數(shù)據(jù)的準確采集。測點的埋設(shè)須在施工前監(jiān)測對象尚處于穩(wěn)定狀態(tài)時進行，并及時取得初始數(shù)據(jù)。施工開始后，結(jié)合工程進展、信息反饋及相關(guān)要求，選擇適當?shù)谋O(jiān)測頻率進行日常監(jiān)測。在項目實施過程中，除了要求有一流的設(shè)備外，更重要的是要有由有經(jīng)驗的土木工程師和專業(yè)監(jiān)測人員組成的聯(lián)合隊伍，能科學(xué)、經(jīng)濟、高效地完成現(xiàn)場監(jiān)測任務(wù)。信息處理子系統(tǒng)從現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)內(nèi)容繁多，通過一個專門的數(shù)據(jù)庫程序?qū)?shù)據(jù)按照一定的形式進行合理的存儲和處理，并以友好而直接的界面顯示出來，其結(jié)果也易于業(yè)主和監(jiān)理掌握分析并進行相應(yīng)決策。信息反饋及報警子系統(tǒng)該子系統(tǒng)主要根據(jù)連續(xù)的監(jiān)測結(jié)果結(jié)合施工工況進行分析，并及時預(yù)測、及時報警，避免安全事故的發(fā)生，并對存在的安全隱患提出建議性控制措施，使得事故所造成的損失最小。同時，根據(jù)監(jiān)測信息分析反饋設(shè)計、施工，提出優(yōu)化方案建議，使設(shè)計、施工處于動態(tài)、良性發(fā)展過程之中，確保工程投入經(jīng)濟合理。項目組織協(xié)調(diào)子系統(tǒng)監(jiān)測項目的實施過程涉及到方方面面，包括業(yè)主、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位和政府機關(guān)等。因此需組成一個專門的協(xié)調(diào)小組，負責協(xié)調(diào)各方的關(guān)系，為項目按計劃實施創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。監(jiān)測工作程序初期調(diào)查在施工前從各個途徑勘測調(diào)查五一二區(qū)間施工影響的區(qū)域內(nèi)的建（構(gòu)）筑物，了解其現(xiàn)狀，為監(jiān)測工作順利開展做好準備。編制監(jiān)測實施大綱和監(jiān)測方案按照設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)范、規(guī)定，編制監(jiān)測指導(dǎo)性實施大綱和監(jiān)測實施方案。實施大綱和監(jiān)測方案須經(jīng)業(yè)主或監(jiān)理單位審查通過后方可實施。測點布設(shè)及初始數(shù)據(jù)采集考察（如果原有或可以直接利用的）或埋設(shè)（需重新布設(shè)的）水準基點、工作基點。埋設(shè)須按照相關(guān)規(guī)定進行，以保證測點可用。原則上，在在工程施工前，監(jiān)測對象未受施工影響并處于穩(wěn)定期間埋設(shè)測點，并取得監(jiān)測點的初始觀測值。監(jiān)測點初始觀測值的取得，必須保證監(jiān)測點穩(wěn)定，取最少三次的觀測數(shù)據(jù)平均值作為初始觀測值?，F(xiàn)場監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測工作由現(xiàn)場監(jiān)測組實施。監(jiān)測項目中需認真進行各項觀測，其監(jiān)測結(jié)果直接用于評價施工對周邊環(huán)境的影響程度監(jiān)測數(shù)據(jù)分析取得監(jiān)測數(shù)據(jù)后，及時通過相關(guān)軟件進行計算分析，確保觀測結(jié)果的真實有效。并經(jīng)過歸納整理后，形成書面材料上報、歸檔。定期現(xiàn)場巡查根據(jù)工程施工實際情況，深入施工現(xiàn)場進行施工影響區(qū)環(huán)境安全狀況的巡查，主要包括建(構(gòu))筑物臺階及主體是否開裂、地表是否發(fā)生影響交通安全的沉陷等，發(fā)現(xiàn)問題及時通知業(yè)主及施工監(jiān)測管理單位，確保施工影響區(qū)環(huán)境安全。報送周報、月報與例會制度現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)分析組進行分析處理，形成周報、月報，遇有特殊情況要形成專題報告，上報業(yè)主和監(jiān)理。在業(yè)主或監(jiān)理主持的監(jiān)測月例會上將本月的監(jiān)測情況報告業(yè)主。緊急情況下隨時召開會議，使業(yè)主及監(jiān)理各方單位隨時掌握工程施工影響區(qū)的環(huán)境安全狀態(tài)。協(xié)助處理環(huán)境破壞糾紛當發(fā)生施工影響區(qū)域環(huán)境破壞投訴事件時，監(jiān)測依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等綜合分析施工對施工影響區(qū)環(huán)境的影響程度，向業(yè)主及仲裁機構(gòu)提交客觀、公正、獨立的監(jiān)測報告，作為處理環(huán)境破壞糾紛的一個重要依據(jù)。申請停測根據(jù)設(shè)計要求可停止本標段的監(jiān)測工作時，須向業(yè)主、設(shè)計及監(jiān)理單位提交停測申請，經(jīng)批準后方可停止相應(yīng)的監(jiān)測工作。(10)編寫報告施工及監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)異常情況須及時提交專題分析報告；并且監(jiān)測工作結(jié)束后，監(jiān)測單位應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求，在三個月內(nèi)編寫監(jiān)測分項及總結(jié)報告，報告中應(yīng)結(jié)合整個工程實踐認真分析各項監(jiān)測成果，并形成結(jié)論。監(jiān)測成果成報表資料及其提交在工程監(jiān)測過程中，實時對監(jiān)測結(jié)果進行整理，按監(jiān)理工程師的要求將相關(guān)資料以周報或日報的形式送達有關(guān)各方(業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、承包商)。工程結(jié)束時，提交完整的監(jiān)測總報告。這些內(nèi)容主要包括日(月)報、巡查報告、專題報告以及監(jiān)測總報告。日報當變形速率過大，累積變形值達到預(yù)警值，或者遇到異常情況時，為使相關(guān)各方能及時掌握各監(jiān)測對象實時狀態(tài)，將以監(jiān)測日報的形式報送。日報重點集中反應(yīng)近日受關(guān)注程度較高的部分監(jiān)測對象，主要包括施工面附近、變形異常及重要建(構(gòu))筑物測點的變化值及其變化速率，并根據(jù)工況提出有效控制變形發(fā)展的建議。月報監(jiān)測成果以月報的形式提交監(jiān)測管理單位，月報中的表格形式按照相應(yīng)的規(guī)范表格制作，報告中具體包括以下幾方面的內(nèi)容：監(jiān)測測點布設(shè)圖。初始月報必須附有現(xiàn)場監(jiān)測測點布設(shè)圖，圖上監(jiān)測點號必須與監(jiān)測成果表中的點號相對應(yīng)并一致，如有新增點或變更點，應(yīng)在新增或變更當月(周)報中及時更新并附圖。若是地面、道路監(jiān)測點，圖上要標注測點的里程；監(jiān)測項目及測點布置。包括本月所開展監(jiān)測項目及隨施工進展進行測點布置的情況，提出下月計劃；施工進度。當月工程施工進展及周邊臨近工程施工情況(施工內(nèi)容、方法、進度等)，以及監(jiān)測工作進展情況(監(jiān)測點變更情況和理由，監(jiān)測頻率變動情況的說明，監(jiān)測工作存在的問題等)；監(jiān)測值的時程變化曲線。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制監(jiān)測結(jié)果時程變化曲線，并根據(jù)曲線發(fā)展趨勢進行理論分析；根據(jù)實際情況，作出相應(yīng)監(jiān)測項目的預(yù)報分析。根據(jù)監(jiān)測曲線及理論分析結(jié)果，再結(jié)合實際情況對變形較大的點作出當月的綜合分析，指出“變化趨勢”，根據(jù)工況和地質(zhì)條件分析產(chǎn)生較大變形的原因，作出該點變形對周圍環(huán)境的影響是否安全的評價及預(yù)報；指出達到或超過報警值的測點位置，并初步分析其原因。對各項監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，指出累積值較大并達到或超過報警值測點，并結(jié)合施工情況對其原因進行重點分析，預(yù)測施工中是否存在危險，提出可行性建議；監(jiān)測成果表匯總：要求按規(guī)定的格式分項歸類、匯總，各測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)要按監(jiān)測日期順序準確填報，表格中觀測、制表、校核、審核者必須簽名，確保表中內(nèi)容正確真實；現(xiàn)場巡查報告：現(xiàn)場巡查報告中應(yīng)包括建(構(gòu))筑物是否發(fā)生開裂、工程施工區(qū)附近是否有其他在建工程等，并配有必要的照片進行說明。專題報告異常情況或重點項目（盾構(gòu)開挖或到達開挖面的）的監(jiān)測專題分析報告等。監(jiān)測總報告監(jiān)測工作結(jié)束后，需進行整個項目的總結(jié)工作，并最終形成監(jiān)測總報告。監(jiān)測總報告應(yīng)包括以下幾部分內(nèi)容：①工程概況及監(jiān)測目的；②監(jiān)測項目及測點布置；③采用的儀器型號、規(guī)格及標定資料；④數(shù)據(jù)采集和觀測方法；⑤監(jiān)測資料的分析處理；⑥監(jiān)測值全時程變化曲線；⑦超前預(yù)報效果評述；⑧監(jiān)測結(jié)果評述。上述報告等監(jiān)測成果資料按照要求及時提交給業(yè)主和監(jiān)測管理單位。監(jiān)測實施的保證措施監(jiān)測制度措施要保證監(jiān)測工程的質(zhì)量，除了需要有先進的監(jiān)測儀器設(shè)備及富有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員外，更重要的還應(yīng)通過建立明確的責任制和檢查校核制度來予以保證。為確保量測數(shù)據(jù)的真實性、可靠性和連續(xù)性，制定以下工作制度和各項質(zhì)量保證措施：監(jiān)測組與監(jiān)理工程師密切配合工作，及時向監(jiān)理工程師報告情況和問題，并提供相關(guān)切實、可靠的數(shù)據(jù)和記錄；測點布置力求合理，應(yīng)能反映出施工過程中結(jié)構(gòu)的實際變形和應(yīng)力情況及對周圍環(huán)境的影響程度；測量元件及監(jiān)測儀器必須是正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品，測試元件要有合格證，監(jiān)測儀器要定期校核、標定；測點埋設(shè)應(yīng)達到設(shè)計要求的質(zhì)量。并做到位置準確，安全穩(wěn)固，設(shè)立醒目的保護標志；監(jiān)測工作由多年從事監(jiān)測工作及有類似工程監(jiān)測經(jīng)驗的工程師負責，小組其它成員也是有監(jiān)測工作經(jīng)歷的工程師或測工，并保證監(jiān)測人員的相對固定，保證數(shù)據(jù)資料的連續(xù)性；監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)及時整理分析，一般情況下，應(yīng)每周報一次，特殊情況下，每天報送一次。監(jiān)測報告應(yīng)包括階段變形值、變形速率、累計值，并繪制沉降槽曲線、歷時曲線等，作必要的回歸分析，及對監(jiān)測結(jié)果進行評價；監(jiān)測數(shù)據(jù)均現(xiàn)場檢查、室內(nèi)復(fù)核后方可上報；如發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，應(yīng)立即復(fù)測，并檢查監(jiān)測儀器、方法及計算過程，確認無誤后，立即上報給甲方、監(jiān)理及單位主管，以便采取措施；各監(jiān)測項目在監(jiān)測過程中必須嚴格遵守相應(yīng)的測試實施細則；雨季是隧道施工的不利情況，地下滲水比較嚴重。因此雨季在保證正常的監(jiān)測頻率的情況下，應(yīng)加強一些薄弱環(huán)節(jié)和主要管線及建筑物等項目的量測頻率，如測斜、應(yīng)力、拱頂下沉、既有管線變形等，同時，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，加強一些不利區(qū)域的監(jiān)測，以保證整個工程始終處于監(jiān)控狀態(tài)。施工前方案審批在盾構(gòu)機推進前60天提交其關(guān)于監(jiān)測施工的詳細方案，以便得到監(jiān)理工程師批準。監(jiān)測方案包括但不限于：①在1：500的線路平面圖上清晰標出監(jiān)測點位置并說明監(jiān)測項目；②測量方法、精度要求、儀器型號及性能、監(jiān)測頻率；③給出各種管線、建筑物的監(jiān)測預(yù)警值。應(yīng)在離始發(fā)井約50m范圍為盾構(gòu)機設(shè)立監(jiān)測試驗段。監(jiān)測結(jié)果應(yīng)及時分析并反饋，據(jù)以調(diào)整施工參數(shù)。盾構(gòu)進出洞時地表沉降監(jiān)測盾構(gòu)進出洞是盾構(gòu)施工中技術(shù)難度最大、工序較復(fù)雜的施工階段。一旦處理不當，洞門外土體易塌方或流失，甚至使盾構(gòu)失去控制。因此必須加強對洞外地表沉降觀測和深層土體變形監(jiān)測，確保盾構(gòu)順利進出洞。施工過程中監(jiān)測保證表5-1監(jiān)測管理表盾構(gòu)注漿完成之后，對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)進行及時整理分析，判斷其發(fā)展變化規(guī)律，并及時反饋到施工中，以此來指導(dǎo)施工。根據(jù)以往經(jīng)驗，采用隧道盾構(gòu)法施工技術(shù)規(guī)則的Ⅲ級管理制度并配合位移速率作為監(jiān)測管理基準，即將允許值的三分之二作為警告值，允許值的三分之一作為基準值，將警告值和允許值之間稱為警告范圍，實測值落在此范圍，應(yīng)提出警告，說明需商討和采取施工對策，預(yù)防最終位移值超限，警告值和基準值之間稱為注意范圍，實測值落在基準值以下，說明隧道和圍巖是穩(wěn)定的表5-1監(jiān)測管理表管理等級管理位移施工狀態(tài)ⅢU0＜Un/3正常施工ⅡUn/3≤U0≤2/3Un加強監(jiān)測ⅠU0＞2/3Un加強監(jiān)測并采取相應(yīng)工程措施其中，U0為觀測變化值，Uｎ為監(jiān)測控制標準。施工反饋、預(yù)警監(jiān)測數(shù)據(jù)處理后，將每日監(jiān)測結(jié)果與監(jiān)測管理標準進行對比，按如下的程序框圖對觀測以及施工進行干涉處理。YYYY安全繼續(xù)施工綜合判斷位移是否超過Ⅰ級管理不安全監(jiān)測結(jié)果位移是否超過Ⅲ級管理位移是否超過Ⅱ級管理暫停施工采取特殊措施NNooooNYY圖5-1監(jiān)測反饋程序框圖而且當施工中出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)立即停止施工，采取措施處理：襯砌結(jié)構(gòu)有較大開裂；監(jiān)測數(shù)據(jù)有不斷增大的趨勢；隧道襯砌變形過大，超過控制基準或出現(xiàn)明顯的受力裂縫并不斷發(fā)展；時態(tài)曲線長時間沒有變緩的趨勢等。監(jiān)測信息反饋流程見圖5-2所示。施工采取技術(shù)措施施工采取技術(shù)措施施工監(jiān)測預(yù)測變形量反饋分析與基準值比較調(diào)整施工參數(shù)是否安全是否圖圖5-2監(jiān)測信息反饋管理程序圖施工監(jiān)測人員組織針對本工程監(jiān)測項目的特點，建立專業(yè)組織機構(gòu)，組織3～5人組成監(jiān)控量測及信息反饋小組，成員由多年從事地下工程施工及監(jiān)測經(jīng)驗的技術(shù)人員組成，組長由具有豐富施工經(jīng)驗，較高結(jié)構(gòu)分析和計算能力的工程師擔任。監(jiān)測小組根據(jù)監(jiān)測項目分為地面和地下兩個監(jiān)測小組，各設(shè)一名專項負責人，在組長的領(lǐng)導(dǎo)下負責地面和地下的日常監(jiān)測及資料整理工作。監(jiān)測組織機構(gòu)圖詳見圖所示。圖5-3圖5-3施工監(jiān)測組織機構(gòu)對監(jiān)測方案及施工措施作出決策項目經(jīng)理審核監(jiān)測方案，