上海地铁某盾构区间监控量测方案

上海地铁杨浦线（M8线）黄兴绿地站～开鲁路站区间盾构推进施工环境监测工程监测方案上海第一海洋地质调查大队二零零二年十月1编写:刘启文审核:张义彪总工程师:杨文达总经理:刘望军编写单位:第一海洋地质调查大队2目录一、工程简介二、盾构推进对周边环境影响程度的分析和估计三、监测施工的依据四、监测内容五、监测技术方案六、监测人员安排七、技术及质量保证措施3上海地铁杨浦线（M8线）黄兴绿地站～开鲁路站区间盾构推进施工环境监测施工方案前言科学技术的发展与试验技术的发展息息相关。历史上一些科学术的重大突破都得益于试验测试技术。因此，试验测试技术是认识客观事物最直接、最有效的方法，也是解决疑难问题的必要手段，试验测试对保证工程质量、促进科学的发展具有越来越重要的地位和作用。测量技术在土建工程中同样占有重要地位，它在各类工程建筑，尤其是在地下工程中已成为一个不可缺少的组成部分。随着科学技术的发展，测量的地位更显关键和重要。早期地下工程的建设完全倚赖于经验，19世纪才逐渐形成自己的理论，开始用于指导地下结构设计与施工。于是在重大或长大隧道中，及时掌握现场的第一手资料，进行动态分析，就成为施工控制的重要项目之一。因此施工量测项目显得更加突出和重要。为了验证设计和计算是否合理，运营是否安全，各种工程试验与测试技术的研究和应用也越来越受到施工和科研工作者的重视。地下工程的设计，必须将现场监控量测列入设计文件，并在施工中实施。现场监控量测是判断围岩和隧道的稳定状态，保证施工安全，指导施工顺序，进行施工管理，提供设计信息的重要手段。掌握围岩和支护动态，按照动态管理量测断面的信息，正确而经济的施工；量测数据经分析处理与必要的计算和判断，预测和确定到最终稳定时间，指导施工工序和实施二次衬砌的时间；根据隧道开挖后围岩稳定性的信息，进行综合分析，检验和修正施工前的预设计；积累资料，已有工程的量测结果可应用到其他类似的工程中，作为其他工程设计和施工的参考依据。4盾构在推进过程中必然会造成地面沉陷、位移，同时隧道本身也会产生一定的偏移、偏转及俯仰现象，针对这种情况本监测工程设置了相应的监测手段，对在盾构推进过程中产生的各种变形进行实时监测。一、工程简介上海地铁杨浦线（M8线）是上海市重点工程。黄兴绿地站～翔殷路站～嫩江路站～开鲁路站三个区间是杨浦线的一个子项，全长3.21km（含车站段），其中黄兴绿地站～翔殷路站长866m,翔殷路站～嫩江路站长893m,开鲁路站～嫩江路站长929m。本工程首次采用两台双圆盾构进行施工，为国内首创，是整个杨浦线的控制性工程之一。1#盾构从黄兴绿地站始发，途径国顺东路、营口路、安波路、至翔殷路站，再从翔殷路站经虬江桥、长海路、民星路至嫩江路站。2#盾构从开鲁路站始发，途径国和路、市光路至嫩江路站。（一）工程相关描述1、工程规模描述：隧道内尺寸Ф5700mm×W10300mm（内径×宽度）隧道外尺寸Ф6300mm×W10900mm（内径×宽度）管片厚度300mm双圆中心间距4600mm总长度2688m区间长度黄兴绿地站～翔殷路站866m翔殷路站～嫩江路站893m开鲁路站～嫩江路站929m52、轴线描述：本工程最大坡度23‰，隧道顶部覆土深度为4.9～11.2m。黄兴绿地站～翔殷路站平曲线竖曲线长度（m）半径（m）长度（m）坡度或半径（m）4.5+2‰41.193000129+21‰31.369直线段83500070缓和曲线132.5+4‰140.251左曲50050500070缓和曲线135-6‰116.18直线段8050002.4直线段124-22‰436.80直线段723000翔殷路站～嫩江路站平曲线竖曲线长度（m）半径（m）长度（m）坡度或半径（m）424.325直线段20缓和曲线58.93420001.500+2‰20缓和曲线63300045.740直线段123.500+23‰20缓和曲线905000119.4032000121.750+5‰20缓和曲线66.50500076.539直线段157.5-8.3‰20缓和曲线58.5500021.4432000143.75-20‰20缓和曲线54300026.616直线段13.00-2‰开鲁路站～嫩江路站平曲线竖曲线长度（m）半径（m）长度（m）坡度或半径（m）267.76直线段31.500-2‰20缓和曲线633000103.6952000123.500-23‰20缓和曲线90500025.595直线段130-5‰2.4直线段50.005000100.083直线段137.500+5‰20缓和曲线755000103.6962000159.500+20‰20缓和曲线663000245.771直线段3.00+2‰6（二）地质状况隧道穿越地区属长江口三角洲入海口东南前缘的滨海平原地貌类型，属河道沉积区。场地地形较平坦，地面标高在4.96～3.36m。场地分布的地基土属上海地区吴凇江古河道区地层沉积组合，次河口相、滨海、海相沉积土层为主，主要地层有：（见下页）黄兴绿地站～翔殷路站层号土层名称含水量W（%）天然重度γ（KN/m3）孔隙比e液限WL（%）塑限WP（%）塑性指数IP液性指数IL直剪固快峰值强度标贯击数N（击）压缩系数压缩模量静止侧压力系数K0（KN/m3）内聚力C(kPa)内摩擦角ɸ（º）②1褐黄色、粉质粘土30.118.90.87435.220.514.70.6617.0310.316.050.44②3-1灰色粘质粉土32.218.50.93029.6750.219.190.38②3-2灰色砂质粘土27.819.00.82431.187.30.1710.730.35④灰色淤泥质粘土47.717.11.37444.124.519.41.179.0141.042.280.55⑤1灰色粘土37.217.81.12038.321.616.50.9311.4160.653.260.51翔殷路站～嫩江路站层号土层名称含水量W（%）天然重度γ（KN/m3）孔隙比e液限WL（%）塑限WP（%）塑性指数IP液性指数IL直剪固快峰值强度标贯击数N（击）压缩系数压缩模量静止侧压力系数K0（KN/m3）内聚力C(kPa)内摩擦角ɸ（º）②1褐黄色粉质粘土28.019.50.7932.620.112.50.6317.2330.257.160.44②3-1灰色粘质粉土31.718.60.91929.2850.238.340.38②3-2灰色砂质粘土28.918.90.84429.977.50.199.710.350④灰色淤泥质粘土47.417.01.37942.022.619.41.278.7170.972.450.55⑤1灰色粘土35.017.91.06437.821.516.30.8412.3180.603.442开鲁路站～嫩江路站层号土层名称含水量W（%）天然重度γ（KN/m3）孔隙比e液限WL（%）塑限WP（%）塑性指数IP液性指数IL直剪固快峰值强度标贯击数N（击）压缩系数压缩模量静止侧压力系数K0（KN/m3）内聚力C(kPa)内摩擦角ɸ（º）②1褐黄色粉质粘土30.419.10.86334.220.913.30.7223.0180.228.470.44②3-1灰色粘质粉土30.719.30.83430.4780.199.650.38②3-2灰色砂质粘土25.719.40.75831.388.30.1412.560.35④灰色淤泥质粘土45.917.21.32542.823.819.01.1410.1160.912.550.55⑤1灰色粘土43.517.31.27642.924.118.81.0010.3170.842.710.51场地的地下潜水主要赋存于②3层砂质粉土层中，其补给来源主要为大气降水，潜水水位标高为3.70～3.20m，埋深0.5～0.8m。潜水位随季节、气候等因素有所变化，年幅度在0.5～1.0m左右。场地内的承压水层主要为⑦1层砂质粉土，承压水位埋深为5.90m。（三）盾构推进沿线环境及地下管线分布状况区间沿线的建筑物分布情况为：从开鲁路站～市光路，在中原路东侧沿途有若干2层、6层民房，距隧道边线的距离约8m。从市光路～国和路在中原路西侧有1幢2层民房，距隧道边线距离约7m。在国和路～嫩江路在中原路西侧有8幢6层民房，距隧道边线的距离为3～4m。在嫩江路～长海路之间的中原路西侧有6幢6层楼民房，距隧道边线的距离为9m左右，此外在该区段内还有3幢1层的民房和6幢2层的民房，距隧道边线的距离为3～5m。从长海路向南受隧道施工影响的建筑物已经很少。区间沿线管线分布情况为：地铁隧道沿线经过的道路及路口下面分布着多种地下管线，其中中原路下面有电力，9孔电信电缆排管、300煤气、1800雨水、1500污水、36孔电信电缆、300上水、900上水。市光路口有300煤气两根、450雨水、1000污水、12孔电信电缆、300上水等，国和路口从北向南依次有：电力电缆、12孔电信电缆、500上水、1000雨水、500污水、300煤气两根等，在中原路嫩江路口，从北向南分布有：300上水、12孔电话电缆、500上水、1200雨水、450污水、500煤气、电力等，在中原路翔殷路口有：200上水、24孔电话、12孔电话、500上水、1000雨水、450污水、500煤气、电力等，在民星路口，从北向南有：电力、电话、500上水、2460雨水、1200污水、电力等管线，在长海路口，从北向南依次有：12孔电话、300上水、雨水、污水、电力、2300上水、300煤气等管线。在黄兴绿地～翔殷路区间，在营口路下从东至西依次排列的管线有：300上水、300煤气、1000煤气、电力电缆排管、1000污水、1000雨水、1000上水、300上水、24孔电话电缆、2孔电话电缆。本工程1#盾构从黄兴绿地站出洞日期为2003年1月1日，2#盾构从开鲁路站出洞日期为2003年3月1日，全线隧道贯通日期为2004年5月29日。二、盾构推进对周边环境影响程度的分析和估算盾构推进引起的地层移动因素有盾构直径、埋深土质、盾构施工情况等，影响地层移动的原因见下图，其中隧道线形、盾构形状、外径、埋深等设计条件和土的强度、变形特征、地下水位分布等地质条件是客观因素。而盾构形式、辅助工法、衬砌壁后注浆、施工管理情况是主观因素。地表沉降估算：盾构施工中引起的地表沉降，可用派克（peck）法估算。即假定盾构施工引起的地表沉降是在不排水情况下发生的，所以沉降槽的体积应该等于地层损失的体积，此法假定地层损失在隧道长度上均匀分布，地表沉降的横向分布似正太分布曲线。地面沉降量的横向分布估算公式为：)2/45(25.22)2exp(2max22)(tgZiiViVSixiVSlllx3式中：Smax－最大沉降量（m），即顶管中心处。Vl－盾构隧道单位长度地层损失量（m3/m）。S（x）－沉降量（m）。i－沉降槽宽度系数（隧道中心线至沉降曲线反弯点的距离m）。Z－地面至隧道中心深度。φ－土的内摩擦角。在已知盾构穿越的土层性质、覆土深度、隧道直径及施工方法后，即可事先估算盾构施工可能引起的地面沉降量，同时可及时地采取措施把影响控制在允许范围内。三、监测施工的依据1、隧道设计平面图、推进区间管线图2、《工程测量规范》(GB50026－93)3、国家一、二等水准测量规范(12897－91)4、精密工程测量规范(GB/T15314－94)5、城市测量规范（CJJ8-85）6、上海地铁施工有关技术要求4四、监测内容根据工程所处地理环境及盾构施工特点与要求，结合我公司历年来隧道施工监测经验，经实地踏勘，本监测工程拟设以下监测内容：1、道路与管线沉降监测2、一般建（构）筑物沉降、裂缝监测3、隧道轴线上方地表沉降监测4、地层深层位移的量测5、土体分层沉降测试6、地面裂缝的观察五、监测技术方案(一)水准基准点与工作基点的布设与检验1、水准基准点布设以现有两车站地铁水准点为依据