地鐵施工監測一、地鐵監測1.1地鐵監測的概念:監測（monitoringmeasurement）就是采用儀器量測、現場巡查或遠程視頻監控等手段和方法，長期、連續地采集和收集反映工程施工、運行線路結構以及周邊環境對象的安全狀態、變化特征及其發展趨勢的信息，并進行分析、反饋的活動。1.2地鐵監測的目的及原則(1)監測目的：對施工過程中的地層變形、支護結構的受力有清楚的了解。(2)監測的原則：必須根據周邊環境特點，抓住重點和矛盾的核心所在，遵循有所為、有所不為。1.3地鐵監測的意義(1)掌握隧道和車站周圍地層、支護結構、地下管線和周邊建筑物的動態，觀測開挖過程中隧道和基坑的狀態及其對周邊環境的影響，預防工程破壞事故和環境事故的發生。(2)將現場測量結果與預測值相比較以判別前一步施工工藝和施工參數是否符合預期要求，以確定和優化下一步施工參數，從而指導現場施工，做到信息化施工。(3)將量測結果用于信息化反饋優化設計，使設計達到優質安全、經濟合理、施工快捷。另外還可將現場監測結果與理論預測值相比較，用反分析法導出更為接近實際的理論公式用于指導其它工程。二、地鐵監測的分類2.1按監測目的分為：施工監測、第三方監測以及運營監測三個方面。1、施工監測：在圍護結構施工和主體基坑的開挖、降水、支護、結構施工的過程中，基坑內外地基應力的重分布會引起圍護結構及周圍土體的變形，從而有可能危及基坑、主體結構的穩定和周圍建（構）筑物、地下管線的安全。因此在基坑和結構施工過程中，必須制定詳細的監測方案，對圍護結構、支撐、主體結構、周圍建（構）筑物和地下管線進行跟蹤監測，并根據監測成果，及時地分析資料，反饋信息，進一步掌握基坑工程施工過程中基坑及周圍環境的實際工作狀態，以便動態掌握基坑的安全情況，確保結構安全、經濟、可靠和施工的順利進行。這種施工單位全天候監視測量的工作，就是施工監測工作。2、第三方監測：地鐵工程引入第三方監測，是為了判定地鐵結構工程在施工期間的安全性及施工對周邊環境的影響，驗證基坑開挖方案和環境保護方案的正確性，對可能發生的危險及環境安全的隱患或事故提供及時、準確的預報，以便及時采取有效措施，避免事故的發生；在基坑開挖過程中根據監測數據實現信息化施工，將監測結果用于優化設計，為設計提供更符合工程實際情況的設計參數，及時對開挖方案進行調整，使支護結構的設計既安全可靠，又經濟合理；作為第三方公正性監測，為業主處理工程合同糾紛提供數據和資料依據，為業主提供確鑿的索賠證據，防止承包商提供虛假的資料和數據，隱瞞工程安全和質量真相。這種監管抽測以及復核的工作就是第三方監測工作。3、運營監測：

地鐵是現階段人們出行的主要交通工具之一，所以地鐵運營的安全與人們的生活息息相關。地鐵的運營監測工作是軌道交通長期健康檢測的重要組成和基礎工作。為考察隧道運營的安全，研究隧道的形變規律提供可靠的參考數據。我們對運營中隧道進行的監測工作，這就是運營監測。2.2按監測對象分為：支護結構、周邊環境、周邊巖土體及水位等。1、支護結構：基坑支護結構和隧道支護結構的統稱。基坑支護結構是指為保證基坑開挖、地下結構施工和周邊環境的安全，對基坑側壁進行臨時支檔、加固使基坑側壁巖土體基本穩定的結構，包括支護樁（墻）和支撐（或錨桿）等結構；隧道支護結構是指隧道開挖過程中及時施作的能夠使圍巖基本穩定的結構，包括超前支護、臨時支護、初期支護和二次襯砌等結構。2、周邊環境：城市軌道交通工程施工影響范圍內的既有交通設施、建（構）筑物、地下管線、橋梁、高速公路、道路、河流、湖泊等環境對象的統稱。3、周邊巖土體：城市軌道交通基坑、隧道工程施工影響范圍內的巖體、土體、地下水等工程地質和水文地質條件的統稱。2.3按監測手段分為：儀器監測和現場巡查。五、監測方法1、水平位移監測（使用全站儀進行監測），圍護墻（樁），立柱結構等的水平位移。2、豎向位移監測（使用水準儀進行監測），建筑物、地表、管線及圍護結構等的沉降。3、深層水平位移監測（使用測斜儀進行監測），圍護墻（樁）的變形。4、地下水位監測（使用水位計進行監測），包括基坑內外地下水位，承壓水等。5、結構應力監測（使用軸力計進行監測），包括混凝土支撐、鋼支撐、臨時支撐、地連墻、冠梁以及錨索拉力等。6、現場巡查。六、地鐵施工監測的案例分析結合北方某車站作為地鐵監測的案例分析6.1車站概況北方車站為地下二層島式車站，站臺寬度11m，車站內包尺寸為139m（長）×18.3m（寬），底板埋深約為17.6m，頂板覆土厚約3.1m，本站共設置3個出入口和3組風井。本站圍護結構采用800mm厚地下墻作為擋土結構兼作止水帷幕，豎向設置4道支撐（部分為3道鋼筋砼支撐），第一道鋼筋砼支撐，第二、三、四道支撐為φ609鋼支撐；設置臨時豎向支撐。地下一層出入口、風道等附屬結構基坑深約為10m，采用明挖順作法施工，圍護結構采用600mm厚地下墻，1號出入口、2號出入口、3號出入口、2號風亭及3號風亭及豎向設置兩道鋼支撐，1號風亭豎向設置一道砼支撐及一道鋼支撐。6.2車站特點1）車站所處場地地貌單元為漫灘區，地下水位較高且水量較大，上層土質主要為細沙，自穩性差，基坑圍護結構承受的水土荷載較大；故基坑在開挖及拆除支撐的過程中風險較大，可能導致基坑失穩、圍護結構變形過大甚至破壞。2）車站周邊有多棟I級風險源建筑物和文物保護建筑，而且地下管線密集，很多建筑物距離基坑3-4m，筏片基礎，埋深不足5米，土方開挖對建筑物影響甚大。6.3監測項目表6-1儀器監測的對象、項目、及儀器精度表序號類別監測對象監測項目監測儀器監測精度1周邊環境建筑物建筑物沉降電子水準儀1.0mm2建筑物傾斜電子水準儀1.0mm3建筑物裂縫游標卡尺0.01mm4地下管線管線沉降電子水準儀1.0mm5基坑影響范圍內道路、地表道路及地表沉降電子水準儀1.0mm6地下水位水位監測水位儀5mm7圍護結構及支撐體系支撐支撐內力應變計或應力計8圍護墻圍護墻內力應變計9連續墻墻頂水平位移全站儀1.0mm10豎向位移電子水準儀1.0mm11連續墻墻體深層水平位移測斜儀2mm/25m12中間立柱豎向位移電子水準儀1.0mm13水平位移全站儀1.0mm6.4監測點布設示意圖圖6-2水平位移監測工作基點實景圖圖6-3混凝土、鉆混建筑物沉降點埋設形式圖(單位：mm)圖6-4預埋套筒安放棱鏡后實景圖6-5地表基準標志埋設形式圖（單位：mm）圖6-6測斜管綁扎及入孔現場圖圖6-7北方儀器廠生產的RQBF-3A型測斜儀圖6-8砼支撐鋼筋計安裝圖圖6-9支撐軸力埋設實景圖圖6-10傾斜監測點埋設示意圖6.5監測控制標準監測項目的控制標準根據設計給定、規范要求及經驗確定，具體數值如下表：表6-2監測控制標準序號監測對象監測項目監測控制值速率控制值（一）圍護結構1圍護結構及支撐體系墻頂水平位移監測±15mm±2mm/d2墻頂豎向位移監測±15mm±2mm/d3連續墻深層水平位移監測±25mm±2mm/d4圍護墻鋼筋應力監測//5支撐軸力監測直撐小于設計軸力70%且大于預加軸力斜撐6立柱變形監測豎向位移監測±25mm±2mm/d水平位移監測±25mm±2mm/d差異沉降±10mm±2mm/d（二）相鄰環境7相鄰建筑物豎向沉降±10mm±1.5mm/d8傾斜±0.002±0.00059地表地表沉降監測±20mm±2mm/d10地下管線地下管線沉降監測有壓剛性管線±15mm±2mm/d無壓剛性管線±20mm±2mm/d無壓其他管線±30mm±4mm/d（三）地下水11地下水地下水位監測/500mm/d6.6監測預警管理標準現場監測成果按黃色、橙色和紅色三級警戒狀態進行管理和控制，根據現場監測項目測點變形量及變形速率情況判斷，具體內容見表8.1-1。表6-3預警管理標準預警等級預警標準黃色監測預警“雙控”指標（累計變化量、變化速率）之一均超過監測控制值的80%。橙色監測預警“雙控”指標（累計變化量、變化速率）均超過監測控制值的80%，或雙控指標之一超過監測控制值。紅色監測預警“雙控”指標（累計變化量、變化速率）均超過監測控制值，或變化速率出現急劇增長。6.7預警的確定1、施工單位、監理單位、第三方監測單位任何一方在開展監測工作時，若發現結構、周邊環境不安全，相關指標達到報警值，應及時上報，并判定報警等級。2、施工過程中，當判斷可能出現或出現報警狀態時，施工單位、監理單位、第三方監測單位等相關單位，在信息報送的同時，應對監測數據進行合理分析預測，增大監測、巡視頻率，并及時采取處理措施，避免風險擴大。6.8巡視綜合預警在地鐵施工過程中應對明挖基坑、暗挖車站、盾構法隧道及其周邊影響范圍內的環境進行巡視。周邊環境主要有建（構）筑物、橋梁、地下管線、既有線（鐵路）、道路、水系等。當出現以下情況時，立即進行巡視綜合預警。（1）建（構）筑物開裂、剝落，地下室滲水。（2）橋梁梁體開裂、剝落。（3）既有線（鐵路）結構開裂、剝落，道床結構開裂，變形縫開合、錯臺。（4）道路地面開裂、沉陷、隆起，地面冒漿/泡沫。（5）地下管線管體或接口破損、滲漏，檢查井等附屬設施開裂及進水。（6）水面出現漩渦、氣泡，堤坡開裂。6.9預警的處理（1）黃色監測預警：施工單位應加強組織分析，監理單位主持并組織風險處理會議，總監理工程師、施工單位項目經理、技術負責人、第三方監測負責人、設計單位專業負責人共同參加風險處理方案的制定，并對處理過程進行監督、管理。（2）橙色監測預警：建設單位現場負責人（業主代表）應組織五方會議，施工單位，監理單位、第三方監測單位、設計單位項目負責人、建設單位相關人員并邀請地鐵集團相關人員參與風險處理方案的制定，并進行處理過程的監督管理。（3）紅色監測預警：由中電哈軌公司組織專題會議，施工單位、監理單位、第三方監測單位、設計單位項目負責人、電科哈軌及地鐵公司相關部門領導參加，共同研究制定風險處理方案，并在處理過程進行監督管理，加強監控跟蹤，必要時施工單位應組織專家論證。（4）巡視綜合預警：施工單位應啟動應急預案，立即采取相應措施。同時，監理單位、設計單位、第三方監測單位、地鐵公司相關負責人應趕赴現場，召開處理措施制定會議，制定風險處理方案，并對處理過程進行監督管理。6.10監測信息報送流程監測信息反饋包括多個環節，從監測數據采集、監測數據的處理到監測成果的及時傳達，進而迅速采取措施等。本項目監測信息反饋流程圖見9.1-1：圖6-11信息化監測和成果反饋流程6.11監測信息報送形式監測信息報送形式有預警快報、日報、周報、月報、總結等方式。報送內容如下：（1）施工概況及施工進度；（2）監測工作實施情況；（3）監測項目及監測數據匯總；（4）監測結果分析；（5）安全狀態評價及建議；（6）提供以下圖表：①各項監測成果表；②現場安全巡視情況；③典型測點的時程曲線圖；④圍護結構測斜監測提供測斜孔沿深度方向的水平位移累計值曲線圖；⑤結合工程實際情況提供其它分析圖表（如等沉降值線圖、測點的變化值隨施工進展（或受力變化）變化曲線等；⑥沉降斷面圖（典型大斷面）；⑦監測測點布置圖。6.12監測成果（監測時程曲線圖）圖6-12部分監測項目監測成果時程曲線圖七、地鐵監測新技術的應用7.1自動化監測從目前已開挖車站周邊的建筑物監測主要內容來看，目前我們通過周期性采用的水準儀觀測建筑物各測點部位的相對沉降，再通過距離計算測點間的沉降差從而得到建筑物的傾斜量（撓度值），并結合日常巡視檢查以得到建筑物的安全狀態評價。若實施自動化監測，其有以下幾個優點：1、監測類別全且時效性高從建筑物已布設的水準測點連續7個月的觀測數據來看，近20個測點已發生了5-7mm的累計沉降。由于該部位建筑人員密度大，且距離基坑較大，若遇到突發狀況若未及時測控將造成極大的安全隱患。對于監測工作來講，數據的頻次、類別、精度、反饋效率是監測效果的直接考量。本方案通過埋設的各類儀器，可直接獲取建筑物沉降、傾斜、位移、撓曲等數據。因為設備精度均為儀器量程的0.01%，所以細微的變化都會得到直觀的反饋。同時，常規監測依賴人為因素，工作效率低，難以實時反映建筑物的異常變形情況，而自動化系統可實現24小時自動觀測，自動實時傳輸，反饋更加及時迅捷。2、針對性強地鐵沿線風險建筑多，部分還是古文物建筑。鑒于此類狀況，我們選取對結構基本無破壞的儀器設備（例如：SAA系統，GNSS系統）對建筑進行監測。即保證了文物建筑不受其他施工破壞，又可通過技術手段對其進行有效監控。對于一般民用建筑物（構筑物），我們選擇在其外部布設高精度靜力水準儀、梁式傾斜儀、傾角計、測縫計等觀測儀器，精準、直觀的測定觀測物本身荷載變化及受外力作用下的變形發展情況。3、可操控性好系統建成后，各建筑物動態數據可實現遠程調閱；主體結構埋入式儀器升級后可并入該系統，從而實現整體監控。另一方面，自動化監測系統做為一個全面的信息管理平臺，在建設期間可以發揮其高效、及時、全面的特點，及時的發現問題，了解建筑物的安全狀況。便于工程技術人員針對性的分析相關數據后，結合工程實際情況及時采取措施，確保工程安全順利的推進。4、系統適用性強自動化監測系統可全天候作業，在大風、大雨、大霧、低溫等極度惡劣氣候條件下也能真正實現連續實時觀測。特別在監測對象發生險情、人工監測已不具備安全作業條件的情況下，自動化監測系統仍然可為應急加固、搶險等提供實時的監控數據，為應急加固、搶險方案的制定提供數據支持。5、本工程需要依照設計文件、圖紙、風險建筑類別等資料經現場逐一排查發現：哈爾濱地鐵二號線列出的風險建筑大都毗鄰圍護結構、盾構吊出（入）井等施工主體結構周邊，且距離較近，部分建筑位于盾構區間正下、斜下方位置。在主體結構施工，旋噴樁加固、施工降水、區間盾構等作業時將對建筑造成必然的擾動。此外，經排查，大部分風險建筑地基基礎、結構縫位置已出現明顯裂縫、錯動，建筑物基礎地下室窘濕、滲水情況普遍。為保證建設項目安全順利的實施，對風險建筑實施高精度、全天候、不間斷的監測是必要的。7.2自動化監測選用的儀器1、高精度GNSS接收機系列GNSS連續運行參考站系統，該系統率先實現北斗二代導航定位系統(BD)、GPS雙系統的信號接收，配合中心軟件可實現數據的分析與處理。主要特點與優勢進安全可靠的北斗系統雙星系統聯合解算同時支持BD/GPS衛星信號接收，擁有196個衛星通道配套獨有的上位機系統軟件，支持WinXP、Win7配套RINEX2.1和3.0標準數據格式轉換堅固鋁合金外殼，工業級的設計理念；外殼兩端特殊橡膠圈設計，防震性能高性能指標:跟蹤通道共120個通道BD60個通道GPS60個通道SBAS,DGPS,L-Band（OmniSTAR）靜態廣播星歷定位精度:水平±2.5mm+1PPM;±5mm+1PPM（RMS）GPS:單點定位L1:1.5mRMS,L1/L2:1.2mRMSBD:單點定位B1:12mGNSS(GPS+BD)組合定位精密星歷靜態后處理精度：水平±1mm+1PPM;垂直±2mm+1PPM定位輸出10Hz差分格式RTCM輸入格式ASCIINMEA-0183以及二進制環境參數操作溫度-40℃--+85℃存儲溫度-55℃--+95℃濕度95%無冷凝跌落：1m水泥地面工業防護等級：IP65接口：串口LEMO座，電源接口，TNC天線接口,電源開關按鈕2、GNSS扼流圈天線雙頻測量型扼流圈天線，該款產品性價比高，已在地災監測領域得到過廣泛的應用。滿足本項目對設備的要求。詳細參數如下：平率：1227MHZ±10MHZ、1575MHZ±10MHZ阻抗：50Ω駐波比：≤2.0:1噪聲：≤1.8dB極化：右旋圓極化工作電壓：±0.5VDC工作電流50mA連接器TNC工作溫度：－45℃～＋65℃儲存溫度：－55℃～＋85℃3、高精度靜力水準儀產品型號：BGK-6880應用范圍：適用于要求較高的垂直位移或沉降監測。BGK-6880型CCD高精度靜力水準儀適用于要求較高的垂直位移或沉降監測，可精確監測到0.01mm的液位變化。儀器由一系列含有液位傳感器的容器組成，多個容器間由充滿液體的連通管連接在一起。基準容器位于穩定的基準點上，任何一個容器與基準容器間的高程變化都將引起相應容器內的液位變化。通過CCD測量液位變化即可獲取測點的高程變化。儀器具有RS485數字信號,并備有4～20mA模擬信號輸出接口，方便數據的采集。測量精度高、無漂移、可靠性強、安裝方便。密封的外殼防潮性能好，可在100%相對濕度環境下長期連續工作。配合專用的BGK-RB680型CCD儀器測試儀可在現場采集讀數，方便安裝調試及施工期人工讀數。技術指標：標準量程50mm精度±0.1mm分辨率0.01mm電學漂移無輸出接口RS485/4～20mA環境溫度-15～+65℃環境濕度100％RH供電電壓100～220VAC，50/60

Hz系統功耗4W外形尺寸φ175×290mm整機重量約4kg4、裂縫計產品型號：BGK-4420、GK-4420(進口)應用范圍：適合安裝在建筑物表面，可在惡劣環境下長期監測結構表面裂縫或接縫的開合度。BGK-4420型表面裂縫計適合安裝在建筑物或結構表面，可在惡劣環境下長期監測結構表面裂縫或接縫的開合度。兩端的萬向節允許一定程度的剪切位移。內置溫度傳感器可同時監測安裝位置的環境溫度。增加一些選購的配套設備，可組成脫空測縫計、雙向或三向測縫計，以用于堆石壩混凝土面板的脫空量、伸縮縫或周邊縫的位移監測。技術指標：標準量程12.5、25、50、100、150、200、250mm非線性度直線：≤0.5%FS；多項式：≤0.1%FS靈敏度0.025%FS溫度范圍-20～+80℃耐水壓可按客戶要求定制耐0.5、2MPa或其它水壓標距依量程而定直徑12mm(柱身)/25mm(線圈)5、梁式測斜儀產品型號：BGK-6165D應用范圍：用來測量建筑物可能發生的傾斜或沉降。將其首尾串接在一起，可以測量油氣管線、建筑物主體等整個監測剖面的不均勻沉淀，還可以垂直安裝用來測量基坑連續墻、支撐板樁等的水平位移。BGK-6165D梁式測斜儀可以垂直或水平安裝在建筑物表面，用來測量建筑物可能發生的傾斜或沉降。將其首尾串接在一起，可以測量油氣管線、建筑物主體等整個監測剖面的不均勻沉降，還可以垂直安裝用來測量基坑連續墻、支撐板樁等的水平位移。技術指標：標準量程±10°精度＜10弧秒分辨率±0.1%FS溫度范圍-20～＋60℃供電電壓12V標準長度1m、2m（可選）耐沖擊2000