深港西部通道深圳侧接线工程Ⅲ标段
监控量测方案
中铁隧道集团（洛阳）科学技术研究所
二ＯＯ五年八月
一、概述
深港西部通道深圳侧接线工程，是深港西部通道的重要组成部分，接线工程是通过一线口岸深港过境车辆的专用通道，设计行车速度80km/h，按双向六车道高速公路标准建设。Ⅲ标段起迄里程为ZXK2+138～ZXK2+740。
为指导施工，确保工程的顺利进行和周围现有建筑物的安全，应加强施工监测，实行信息化施工，随时预报，及时处理，防患于未然。
二、监测项目
在本工程施工过程中需对明挖围护结构和周围受影响的地面环境等进行安全监测。监测项目以位移监测为主，同时辅以应力、应变监测。在代表性地段布设监测主断面，综合测定地表沉降、墙体位移、墙顶沉降、土体位移、钢支撑轴力、水位变化等，通过各种监测数据相互印证，确保监测结果的可靠性。
监测项目见表1，测点布置位置见监测点平面布置位置示意图及监测主断面测点布置位置示意图。
监测项目表 表1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
监测项目 地表沉降 地下管线沉降 建筑物沉降 墙顶沉降 土体水平位移 围护结构水平位移 钢板桩锚索轴力 地下水位 钢管支撑轴力 立柱隆沉 监测仪器 WILD-N3精密水准仪，铟钢尺等 WILD-N3精密水准仪，铟钢尺等 WILD-N3精密水准仪，铟钢尺等 WILD-N3精密水准仪，铟钢尺等 SINCO测斜仪，测斜管等 SINCO测斜仪，测斜管等 VW-1型频率接收仪，轴力计等 电测水位计等 VW-1型频率接收仪，反力计等 WILD-N3精密水准仪，铟钢尺等 1
11 节段沉降（永久沉降点） WILD-N3精密水准仪，铟钢尺等 三、监测控制标准及监测频率 1.监测管理
在信息化施工中，监测后应及时对各种监测数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。根据以往经验以《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）的Ⅲ级管理制度作为监测管理方式。
监测管理表 表2
管理等级 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 管理位移 U0＜Un/3 Un/3≤U0≤Un2/3 U0＞Un2/3 施工状态 可正常施工 应注意，并加强监测 应采取加强支护等措施 表中：U0 ——实测位移值 Un ——允许位移值 Un的取值，也就是监测控制标准。根据以往类似工程经验、有关规范规定的要求，提出控制基准见后。
根据上述监测管理基准，可选择监测频率：一般在Ⅲ级管理阶段监测频率可适当放大一些；在Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数；在Ⅰ级管理阶段则应密切关注，加强监测，监测频率可达到1～2次/天或更多。 2.监测控制标准及警戒值 （1）建筑物沉降控制标准
①桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10mm。 ②天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于30mm。 （2）地下管线及地面控制标准
承插式接头的铸铁水管、钢筋砼水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.0025，采用焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于
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0.006，采用焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不大于0.002。煤气管绝对沉降不应大于10mm，每天发展不超过2mm。自来水管绝对沉降不应大于30mm，每天发展不超过5mm。相应的道路沉降按上述相应管线的标准进行控制。 （3）地下水位变化控制值
坑内降水或基坑开挖引起坑外水位下降不得超过300mm，每天发展不超过100mm。
（4）围护结构水平位移及土体水平位移控制标准
围护结构水平位移的控制标准，钻孔咬合桩最大水平位移不得超过40mm，钢板桩最大水平位移不得超过30mm，每天发展不超过10mm。土体水平位移的控制标准参照围护结构水平位移的控制标准。 （5）钢支撑轴力及锚索轴力控制标准
按照钢支撑设计轴力及锚索设计轴力的80％进行控制。 3.监测频率
各项目监测频率见下表：
监测频率表 表3
监测项目 施工阶段 监测频率 正常情况下：1次/1～2天； 特殊情况下： 1～2次/天 正常情况下1次/周。 特殊情况下加密监测频率 1．地表沉降 基坑开挖 2．地下管线沉降 3．建筑物沉降 4．墙顶沉降 5．围护结构水平位移 主体结构施工 6．钢管支撑轴力 7．钢板桩锚索轴力 8．土体水平位移 9．地下水位变化 10．立柱隆沉
基坑开挖 正常情况下1次/2d； 特殊情况下加密监测频率 正常情况下1次/周。 特殊情况下加密监测频率 3
主体结构施工
12．节段沉降（永久沉 降点） 正常情况下1次/周。 特殊情况下加密监测频率
四、监测项目实施方法 1.地表沉降监测 （1）监测目的
地下工程开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映开挖过程中围岩变形的全过程。尤其是对于城市地下工程，若在其附近地表有建（构）筑物和道路时就必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制。 （2）监测仪器
WILD－N3高精度水准仪，铟钢尺。 （3）监测方法
①基点埋设：首先，基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内；其次应埋设至少两个基点，以便两个基点互相校核；基点的埋设要牢固可靠，如图1所示。基点应和附近水准点联测取得原始高程，基点应埋设在视野开阔的地方，以利于观测。 图1 基点埋设示意图 4
②沉降点布置与埋设：地面沉降测点沿基坑周边每20m设一个观测点，典型地段布设横断面。沉降测点的埋设时先用冲击钻在地表钻孔，然后放入沉降测点，测点采用Ф20～30mm，长200～300 mm半圆头钢筋制成。测点四周用水泥砂浆填实。
③沉降值计算：地表监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各测点与水准点（基点）的高程差ΔH，可得到各监测点的标准高程Δht，然后与上次测得高程进行比较，差值Δh即为该测点的沉降值。即：
ΔHt(1, 2)=Δht(2)-Δht(1) 2.地下管线沉降监测 （1）监测目的
在地下工程的修建中，地中荷载的改变可引起地面不均匀下沉。不均匀下沉将造成地下管线的变形和破坏，因此应予以严格控制。但由于管线一般都埋于地下1－4m，要对它进行接触量测必须将覆土挖开，在人员和交通密集的繁华城区，对环境和交通影响较大，因此本项目拟主要采用间接测试法，观测标志与管上部同深的地层固连且不受上部地层垂直位移的影响。对于有条件的地方可将覆土挖开，对管线的沉降直接进行监测。 （2）监测仪器
WILD-N3精密水准仪和铟钢尺等。 （3）监测方法
①测点布置与埋设：沉降观测点主要布设在煤气、自来水、污水等管线上，点间的平均距离为20米，观测范围取基坑开挖深度2倍范围内的主要管线。基点的埋设同地表下沉，在管线位置上方钻孔，孔深50～80cm，
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然后将预埋件放入，用水泥砂浆固定。同时测点应采取保护措施，避免在施工和使用期间受到破坏。
②沉降计算：沉降值的计算与地表的沉降计算相同。 3. 建筑物沉降 （1）监测目的
工程施工过程中会引起地面的下沉，从而导致地面建筑物的沉降，这种沉降一般都是不均匀的，因此将造成地面建筑物的倾斜，甚至开裂破坏，应给以严格控制。 （2）监测仪器
WILD-N3精密水准仪和铟钢尺等。 （3） 监测方法
①测点布置与埋设：基点的埋设与地表下沉测量方法的埋设相同，埋设时先在建筑物的基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入，孔与测点四周空隙用水泥砂浆填实。测点基本布设在被测建筑物的角点上，测点的埋设高度应方便观测，同时测点应采取保护措施，避免在施工和使用期间受到破坏，。每幢建筑物上一般布置2～4个观测点，特别重要的建筑物布置6个测点。测点的布置参照图2所示。 墙体水泥砂浆5cm20cm沉降测点 图2 建筑物沉降测点示意图
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②沉降计算：沉降值的计算与地表的沉降计算相同。 4.桩墙（及土体）水平位移监测 （1）监测目的
主要了解施工过程中不同地层深度处的水平变位情况。 （2）监测仪器
SINCO水平测斜仪，测斜管。 （3）监测方法
①测点布置与埋设：钻孔咬合桩测点在有代表性地段埋设，采用绑扎在钢筋笼上的方法
图3 测斜管的埋设
进行埋设。土体水平位移测点在有代表性地段埋设，测点埋设采用在土层中预钻孔方法，成孔后把连接好的测斜管放入钻孔内，在测斜管和钻孔之间的空隙回填细砂。安装时应保证一组导槽垂直于围护结构面。
② 量测与计算：测试时沿预先埋好的测斜管沿垂直于基坑轴线方向(A向)导槽自下而上每隔一米(或0.5m)测读一次直至孔口，得各测点位置上读数Ai(+)、Ai(-)，其中“+”向与“-”向为探头绕导管轴旋转180°位置。有关数据计算方法如下：
第i次量测值=Ai(+)-Ai(-) 变量=本次测量值-上次测量值
本次位移△S=K×（K=0.02）单位以毫米计 第i点的绝对位移=各测点相对于孔底测点的位移 5.地下水位监测
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（1）监测目的
监测基坑施工期间地下水位的变化情况。 （2）监测仪器
电测水位计、PVC塑料管、电缆线。 （3）监测方法
①测点布置与埋设：在有代表性的地段埋设水位监测孔。测点埋设采用地质钻钻孔，孔深应根据要求而定（以保证施工期产生的水位降低能测出）。测管用Φ100mm的PVC塑料管作测管，水位线以下至隔水层间安装相同直径的滤管，滤管外裹上滤布，用胶带纸固定在滤管上，孔底布设0.5～1.0m深的沉淀管，测管的连接用锚枪施作锚钉固定。测孔的安装应确保测出施工期间水位的变化。
② 量测及计算：将电测水位计的探头沿孔套管缓慢放下，当测头接触水面时，蜂鸣器响，读取孔口标志点处测尺读数a，重复一次读数b。两次测量读数之差即是水位的变化数值。 6.钢支撑轴力监测 （1）监测目的
了解基坑开挖过程中钢支撑的水平受力情况，根据位移情况反馈施工，调整开挖顺序、开挖速度、支撑轴力及是否采用辅助施工措施，确保围护结构安全。 （2）监测仪器
VW-1数字频率仪，钢支撑反力计 （3）监测实施
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①测点埋设
当量测断面选定后，将钢支撑反力计布置在支撑的端头并固定，以方便施工和测量。
②量测与计算
每次所测得的反力计的频率可根据钢支撑反力计的频率-轴力标定曲线来直接换算出相应的轴力值。 7.锚索轴力 （1）监测目的
监测施工过程中锚索的锚固力的变化情况及锚索的锚固力是否符合设计要求。 （2）测量方法
锚索轴力计安装如图4所示。安装前先记录每个轴力计的编号；锚索安装后，先将轴力计套在锚索上；然后安装垫板，上紧螺帽；最后将轴力计缆线引致安全地方；用频率接收仪量测初读数。
垫板轴力计缆线螺帽轴力计锚杆图4 锚索轴力计安装示意图
（3）量测与计算
每次所测得的轴力计的频率可根据锚索轴力计的频率-轴力标定曲线来
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直接换算出相应的轴力值 五 、监测反馈程序及管理体系
1.反馈程序
在取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，即时态散点图，如下图所示。
在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，采用的回归函数有：
U= Alg（1+t）+B U=t/（A+ Bt） U=Ae-B/t
U=A（e-Bt-e-Bt0） U=Alg〔（B+t）/（B+t0）〕 式中： U —— 变形值（或应力值） A、B —— 回归系数
t、t0 —— 测点的观测时间（day）
为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算
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位移（应力） 控制值 0 时间（t）
机管理，及时上报监测报表，并按期向有关单位提交监测月报，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。
监测反馈程序见下图。
位移(应力)是否超Ⅲ级管理 监测结果 继续施工 位移(应力)是否超Ⅱ级管理 综合判断 采取特殊措施 位移(应力)是否超Ⅰ级管理 暂停施工 监测反馈程序框图
2.监测管理体系
针对本工程监测项目的特点，必须建立专业的监测机构，由具有丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的技术人员担任组长，负责监测工作的组织计划、外协工作以及监测资料的质量审核，其余成员在组长的领导下工作。
为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项措施： （1）监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。
（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将
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其纳入工程的施工进度控制计划中。
（3）量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。 （4）量测仪器的管理采用专人使用、专人保养、专人检校的原则。 （5）量测设备、元器件等在使用前均应经检校合格后方可使用。 （6）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。 （7）量测数据均要经现场检查，室内复核两级后方可上报。 （8）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。 （9）各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。
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