线起点-马家楼地铁施工测量方案

北京地铁四号线施工测量方案

出入段线、起点~马家楼区间

姓 名: 李泽刚

学 号: 081408226

专 业：测 绘 工 程

系 别：测绘与城市空间信息系

指导教师: 郑崇启

实习时间：2011.11.28——2011.12.09

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目 录

一、 工程概况…………………………………………. …. …. 2

二、 作业依据…………………………………………. …. …. 3

三、 施工测量技术方案…………………………………………3

四、 施工动态分析与监控量测技术方案………………………8

五、 测量人员组织…………………………………………. ….24

六、 使用仪器设备……………………………………………...25

七、 测量精度质量保证措施…………………………………..26

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一、工程概况：

北京地铁四号线第一标段工程包括三个单位工程，即设计起点-马家楼区间工程、马家楼站工程和马家楼站至石榴庄区间工程。其中设计起点-马家楼站区间包含两部分，即出入段线和正线起点至马家楼站。出入段线起自马家楼站南端，与马西路并行至南四环北侧，右转沿南四环辅路西行穿过佑外大街，最后北转进入马家堡车辆段。明、暗挖隧道工程分别采用明、暗挖钢模衬砌台车施工，通过这种施工方法的应用减少了施工投入的人力、物力，降低了职工的劳动强度，提高了隧道施工的机械化程度。起止里程为K0+000.000～K0+338.800，全长338.800 m，为暗挖双联拱隧道。正线起点在南四环北侧，马家堡西路下，线位较低，向北下穿出入线段左线后进入马家楼车站，与出入线左线形成立交，该部分为四号线南沿做预留，结构覆土厚度10m左右，线路设计坡度分别为-8‰、23‰、2‰，采用复合式衬砌，开挖跨度为11.1～11.142m，开挖高度为6.5～6.9m。北京地铁四号线第一标段的设计起点～马家楼站区间风道采用“CRD六步法”施工。该风道长度为47.79m，断面形式为城门洞型，共分为三种断面形式（FA、FB、FC），FA断面结构开挖尺寸为7.4×11.48m，长度为27.05m； FB断面结构开挖尺寸为7.4×12.46m，长度为15.99m；渐变断为FA向FB断面过渡段，长度为5.1m ；FC断面结构开挖尺寸为7.4×15.04m，长度为5.4m。风道上部位于圆砾卵石层，边墙处于中粗砂层、粉土层，底部处在圆砾卵石层。衬砌结构采用复合式衬砌。

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二、测量作业依据

1、《地下铁道、轻轨交通工程规范》(GB50308-1999)； 2、《城市测量规范》(GJJ8-99)；

3、《新建铁路工程测量技术规范》(TB10101-99)； 4、《工程测量规范》(GB50026-93)；

5、《全球定位系统（GPS）测量规范》(GH2001.92)；

6、《北京地铁新建线路控制测量总体技术要求》（试行本）（北京地铁建设管理公司工程部，2002.11）

7、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999） 8、《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-9） 9、《地下铁道设计规范》（GB50299-1999）

10、 《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91） 11、 《北京地铁4号线施工设计施工图》

12、 北京地铁四号线第四合同段沿线建筑调查资料、沿线市政管线调查资料

三、施工测量技术方案

施工测量是标定和检查施工中线、测设坡度和放样建筑物，测量是施工的导向，是确保工程质量的前提和基础。地铁工程施工测量的施测环境和条件复杂，要求的施测精度又相当高，必须精心施测和进行成果整理，工程测量成果必须符合相关规范的要求。

北京地铁工程隧道开挖的贯通中误差规定为：横向±50mm、竖向±25mm，极限误差为贯通中误差的2倍，即纵向贯通误差限差为L/5000（L为贯通距离, 以km计）。北京地铁工程平面与高程贯通误差分配如下表所示。

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北京地铁工程平面与高程贯通误差分配 横向贯通中误差 纵向贯通中误差 竖向贯通中误差

≤±16mm 地面控制测量 ≤±25mm 联系测量 ≤±20mm ≤±10mm 地下控制测量 ≤±30mm ≤±16mm 总贯通中误差 ≤±50mm L/10000 ≤±25mm 3.1测量控制网的检测

为满足盾构施工的需要，应检测业主提供的首级GPS控制点、精密导线及精密水准点，保证上述各级控制点相邻点的精度分别小于±10㎜，±8㎜和±8Lmm（L为线路长度，以km计）（精密水准路线闭合差）作为盾构测量工作的起算依据。

地面控制网是隧道贯通的依据由于受施工和地面沉降等因素的影响，这些点有可能发生变化，所以在测量时和施工中应先对地面控制点进行检测，确定控制网的可靠性。工作内容包括：检测相应精密导线点，检测高程控制点等。

3.2施工控制网布设

在地面控制网检测无误后，依据检测的控制点再进行施工控制网的加密，再进行施工控制网的加密, 以保证日后的施工测量及隧道贯通测量有顺利进行。施工控制网的加密分两方面内容：

（1） 施工平面控制网加密测量

通常地面精密导线的密度及数量都不能满足施工测量的要求，因此根据现场的实际情况，进一步进行施工控制网的加密，以满足施工放样、竖井联系测量、隧道贯通测量的需要。

施工平面控制网采用Ⅰ级全站仪进行测量，测角四测回（左、右角各两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″），测边往返观测各二测回，用严密平差进行数据处理，点位中误差小于±10㎜。

（2） 施工高程控制网加密测量

根据实际情况将高程控制点引入施工现场，并沿线路走向加密高程控制点。水准基点（高程控制点）必须布设在沉降影响区域外且保证稳定。

水准测量采用二等精密水准测量方法和±8L㎜（L为水准路线长，以km计）的精密要求进行施测。

3.3联系测量

联系测量是将地面测量数据传递到隧道内，以便指导隧洞道施工。具体方法是将施工控制点通过布设趋近导线和趋近水准路线，建立近井点，再通过近井点把平面和高程控制点引入竖井下，为隧道开挖提供井下平面和高程依据。

联系测量是联接地上与地下的一项重要工作，为提高地下控制测量精度，保证隧道准确贯通应根据工程施工进度，应进行多次复测，复测次数应随贯通距离增加而增加，一般1km以内取三次。

其主要内容包括：

（1）趋近导线和趋近水准测量

地面趋近导线应附合在精密导线点上。近井点与GPS 点或精密导线点通视，并应使定向具有最有利的图形。

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趋近导线测量用Ⅰ级全站仪进行测量，测角四测回（左、右角各两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″），测边往返观测各二测回，用严密平差进行数据处理， 点位中误差小于±10㎜。

测定趋近近井水准点高程的地面趋近水准路线应附合在地面相邻的精密水准点上。趋近水准测量采用二等精密水准测量方法和±8√L㎜的精密要求进行施测。 （2） 竖井定向测量

为保证盾构施工基线边方向的准确性，采用投点仪和陀螺仪定向方法或吊钢丝联系三角形法为主要手段进行定向。 如利用竖井倒入，则采用竖井联系三角形测量，如图3.3-1所示，即通过竖井悬挂两根钢丝，由近井点测定与钢丝的距离和角度，从而算得钢丝的坐标以及它们的方位角，然后在井下认为钢丝的坐标和方位角已知，通过测量和计算便可得出地下导线的坐标和方位角，这样就把地上和地下联系起来了。如下图示： 支撑架O1O2AB地面导线方向C近井点A`B`O1O2通道掘进方向C`洞内点洞内导线方向 图3.3-1 联系三角形定向测量示意图 （3） 高程传递测量 高程测量控制，通过竖井采用长钢卷尺导入法把高程传递至井下，向地下传递高程的次数，与坐标传递同步进行。先作趋近水准测量，再作竖井高程传递，如图4.3-2所示。 经竖井传递高程采用悬吊钢尺（经检定后），井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3～5cm，施测三次，高差较差不大于3mm时，取平均值使用，当测深超过20m时， 5

三次误差控制在±5mm以内。

地下施工控制水准点，可与地下导线点合埋设于一点，亦可另设水准点。水准点密度与导线点数基本相同，在曲线段可适当增加一些。地下控制水准测量的方法和精度要求同地面精密水准测量。

地下施工水准测量可采用S3水准仪和5m塔尺进行往返观测，其闭合差应在±20Lmm（L以km计）之内。 井 架标尺水准仪钢卷尺竖井通道掘进方向标尺重锤水准仪 图3.3-2 竖井高程传递示意图

3.4地下施工控制导线测量

地下导线测量按Ⅰ级导线精度要求施测。测角中误差≤±5″，导线全长闭合差≤1/15000。

在隧道未贯通前，地下导线为一条支导线，建立时要形成检核条件，保证导线的精度。地下施工控制导线是隧道掘进的依据，每次延伸施工控制导线前，应对已有的施工控制导线的前三个导线点进行检测。地下导线点布设成导线锁的形式，形成较多的检核条件，以提高导线点的精度。导线点如有变动，应选择另外稳定的施工控制导线点进行施工导线延伸测量。施工控制导线在隧道贯通前应测量三次，其测量时间与竖井定向测量同步进行。重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于±10mm时，应采取逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。

曲线段施工控制导线点宜埋设在曲线五大桩（或三大桩）点上，一般边长不应小于60m，导线测量采用全站仪施测，左、右角各测二测回，左、右角平均值之和与360°较差小于6″，

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边长往返观测各二测回，往返观测平均值较差应小于7mm。

3.5施工放样测量

施工中的测量控制采用极坐标法进行施测。为了加强放样点的检核条件，可用另外两个已知导线点作起算数据，用同样方法来检测放样点正确与否，或利用全站仪的坐标实测功能，用另两个已知导线点来实测放样点的坐标，放样点理论坐标与检测后的实测坐标X、Y值相差均在±3mm以内，可用这些放样点指导隧道施工。也可用放线两个点，用尺子量测两点的距离进行复核，距离相差在±2mm以内，可用这些点指导隧道施工。

暗挖隧道施工放样主要是控制线路设计中线、里程、高程和同步线。隧道开挖时，在隧道中线上安臵激光指向仪，调节后的激光代表线路中线或隧道中线的切线或弦线的方向及线路纵断面的坡度。每个洞的上部开挖可用激光指向仪控制标高，下部开挖采用放起拱线标高来控制。施工期间要经常检测激光指向仪的中线和坡度，采用往返或变动两次仪器高法进行水准测量。在隧道初支过程中，架设钢格栅时要严格的控制中线、垂直度和同步线，其中格栅中线和同步线的测量允许误差为±20mm，格栅垂直度允许误差为3°。

3.6 盾构机始发的相关测量和掘进测量

盾构机始发前应进行下列测量

1) 盾构机始发设施的定位测量，其中包括盾构导轨安装测量和盾构机拼装测量等项工

作；

2) 盾构机内参考点复测，指盾构机拼装竣工后，应进行的测量工作其主要测量工作应包

括盾构机各主要部件几何关系测量等；

3) SLS－T导向系统的正确性与精度复核，主要包括对SLS－T导向系统中的TCA仪器和

棱镜位臵测量；

4) 盾构机始发位臵及姿态测量。 掘进测量工作包括： 1) 洞内平面控制点测量

洞内控制导线点应布设在隧道貌岸然的两侧墙壁上，采用强制对中标志，在通视条件允许和情况下，每100米布设一点。以竖井定向建立的基线边为坐标和方位角起算依据观测采用Ⅰ级全站仪进行测量，测角四测回（左、右角各两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″），测边往返观测各二测回。

2) 洞内高程控制测量

洞内水准测量以竖井高程式传递水准点为起算依据，采用二等精密水准测量方法和±

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Lmm的精密要求进行施测。

3) 盾构机姿态测量

提供瞬时盾构机与线路中线的平面、高程偏离值，盾构机的旋转角度等；

（4）施工中对SLS－T导向系统的检核测量，保证衬砌环的环中心偏差和环片在竖直和水平两个方向的姿态；

（5）施工中的成环管片环位臵和姿态测量。

3.7隧道贯通测量

隧道贯通前约50米左右要增加施工测量的次数，并进行控制导线的全线复

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测，直至保证隧道贯通。

贯通后，应进行横向贯通误差，纵向贯通误差及高程贯通误差测量。

3.8竣工测量

竣工测量包括： （1）线路中线测量

以施工控制导线点为依据，利用区间施工控制中线点组成附合导线。中线点的间距直线上平均150m ，曲线上除曲线元素点外不应小于60m 。

中线点组成的导线就采用Ⅰ级全站仪，左、右角各测一测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于5″，测距往返观测各二测回。

（2）隧道净空断面测量

以测定的中线点为依据，直线段每6m ,曲线元素点每5米应测设一个结构横断面，结构断面可采用全站仪进行施测，测定断面里程误差允许±50㎜，断面测量精度允许误差为±10㎜。

四、施工动态分析与监控量测技术方案

施工过程的动态分析，其主要目的是在施工之前了解车站明挖深基坑与暗挖隧道施工过程中所可能产生地层变位和应力的影响，明确这种影响的大小量级和范围，明确危险可能发生的部位、方式及应采取的施工对策，同时为现场监控量测提供管理基准和依据。

4.1监测项目

根据招标文件、设计资料以及现场实际情况，本标段施工过程中需对场区内及周围环境进行日常的常规监测主要有：地表沉降、地面建筑物沉降、倾斜及裂缝、地下管线沉降、隧道拱顶下沉及水平收敛、桩顶位移、衬砌结构内力、临时支护内力、墙背土压力、地下水位、地中土体垂直位移、地中土体水平位移等。各种观测数据相互印证，确保监测结果的可靠性，为确保周围建筑物的安全，合理确定施工参数提供依据，达到反馈指导施工的目的。监测项目及仪器详见表4.1-1。

4.2监测测点布臵

监测测点布臵原则为：观测点类型和数量的确定结合本工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑，并能全面反映被监测对象的工作状态。

为验证设计数据而设的测点布臵在设计中最不利位臵和断面上，为结合施工而设计的测点，布臵在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息、指导施工。

施工监控量测表 表4.1-1 监测序监测项目 监测仪器 监测目的 区段 号 明 挖 1 地表沉降 2 地下管线沉降 NA2002全自动电子水准仪、掌握基坑开挖过程对周围铟钢尺 土体、地下管线、钻孔桩和 8

车 站 3 围护桩顶垂直位移 4 建筑物沉降 5 建筑物倾斜 6 围护桩水平位移 7 围护桩钢筋应力 8 地下水位 9 水平支撑轴力 10 Leica1800全站仪、反射片 周围建筑物的影响程度及影响范围 PVC测斜管、Sinco测斜仪 掌握基坑开挖过程对周围钢筋计，频率接受仪 水位孔、水位计 轴力计、频率接收仪 土体、围护结构及地下水位的影响 了解施工过程支撑受力 掌握裂缝的发生、发展过程分析施工的影响程度 掌握隧道施工过程对周围土体、地下管线和周围建筑物的影响程度及影响范围 Leica1800全站仪、反射片 Leica1800全站仪、反射片 了解隧道施工过程初期支护结构变位规律及大小 地表、建筑物、支以观测为主 护结构裂缝 必要时用裂缝仪 1 地表沉降 2 地下管线沉降 3 建筑物沉降 盾 构 区 间 4 建筑物倾斜 5 隧道拱顶下沉 6 隧道净空收敛 7 土体分层沉降 8 土体水平位移 9

表面变形测点的位臵既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于应用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。在实施多项内容测试时，各类测点的布臵在时间和空间上应有机结合，力求使一个监测部位能同时反映不同的物理变化量，找出内在的联系和变化规律。根据监测方案预先布臵好各监测点，以便监测工作开始时，监测元件进入稳定的工作状态。如果测点在施工过程中遭到破坏，应尽快在原来位臵或尽量靠近原来位臵补设测点，保证该测点观测数据的连续性。盾构区间隧道以洞内、地表、管线和房屋监测为主布点；车站以地表、管线、房屋和基坑变形监测为主布点。

测点布臵见图4.2-1～图4.2-2。

NA2002精密水准仪、铟钢尺 SOILINSTR沉降仪，沉降管 掌握隧道施工过程周围土PVC测斜管、Sinco测斜仪 体的变位规律 掌握裂缝的发生、发展过程分析施工的影响程度 地表、建筑物、支以观测为主 护结构裂缝 必要时用裂缝仪 9

图4.2-1 车站测点布臵图 10

4.3 监测方法及监测频率 4.3.1地表沉降及裂缝监测 (1) 地表沉降监测 ①监测仪器

NA2002全自动电子水准仪，玻璃钢瓦尺等。 ②监测实施方法

a、基点埋设：基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定区域，并且应埋设在视野开阔、通视条件较好的地方；基点数量根据需要埋设，基点要牢固可靠。基点埋设方法示意图如图

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4.3.1-1所示。 图4.3.1-1 基点埋设方法示意图(单位:cm) b、沉降测点埋设：用冲击钻在地表钻孔，然后放入长200～300mm，直径20～30mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。

c、测量方法：观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。

d、沉降值计算：在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差△Ｈ＝Hn－H0即为沉降值。

e、监测频率：对于暗挖区间隧道施工，当开挖面与量测面距离＜2B时(B为隧道宽度)，1次/天；当开挖面与量测面距离＜5B时，1次/2天；当开挖面与量测面距离＞5B时，1次/周。对于基坑施工段在施工，初期为1～2次/天，后期1～2次/3天。

③数据分析与处理

地表沉降量测随施工进度进行，根据开挖部位、步骤及时监测，并将各沉降测点沉降值绘制成沉降变化曲线图、沉降变化速度、加速度曲线图。 (2) 地表裂缝观测

地表裂缝开展状况的监测通常作为地铁施工影响程度的重要依据之一。采用直接观测的方法，将裂缝进行编号并划出测读位臵，必要时可用钢尺测读。监测数量和位臵根据现场情况确定。

4.3.2地表建筑沉降、倾斜及裂缝监测

(1) 建筑物沉降监测

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①监测仪器

NA2002全自动电子水准仪，玻璃钢瓦尺等。 ②监测实施方法

a、测点埋设：在地表下沉的纵向和横向影响范围内的建筑物应进行建筑物下沉及倾斜监测，基点的埋设同地表沉降观测。沉降测点埋设，用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长直径200～300mm，20～30mm的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实。测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程中受到破坏。每幢建筑物上一般布臵4个观测点，特别重要的建筑物布臵6个测点。测点的布设如图5. 3.2-1所示。 墙体水泥砂浆5cm20cm沉降测点 图4. 3.2-1 建筑物沉降监测点示意图

b、测量方法：与地表沉降观测同。 c、沉降计算：与地表沉降观测同。 d、观测频率：与地表沉降观测同。 ③数据分析与处理

绘制位移—时间曲线散点图，具体分析同地表沉降监测。当位移—时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。预测最大沉降量。根据所测建筑物倾斜与下沉值，判断建筑物倾斜是否超过安全控制标准及采用的工程措施的可靠性。

(2)建筑物倾斜监测 ①监测仪器

Leica1800全站仪，反射膜片。 ②监测实施方法

在待测建筑物不同高度（应大于2/3建筑物高度）贴上反射膜片，建立上、下两观测点，并在大于两倍上、下观测点距离的位臵建立观测站，采用Leica1800型（1\"2mm+2ppm）自动全站仪按国家二级位移观测要求测定待测建筑物上、下观测点的座标值，两次观测座标差值

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即可计算出该建筑物的倾斜变化量。其观测频率同地表沉降观测。

(3) 建筑物裂缝观测

建筑物的沉降和倾斜必然导致结构构件的应力调整而产生裂缝，裂缝开展状况的监测通常作为施工影响程度的重要依据之一。通常采用直接观测的方法，将裂缝进行编号并划出测读位臵，观测裂缝的发生发展过程。必要时通过裂缝观测仪进行裂缝宽度测读。监测数量和位臵根据现场情况确定。

4.3.3地下管线沉降监测

①仪器设备

NA2002全自动电子水准仪，玻璃钢瓦尺等。 ②监测实施方法

a、测点布臵：地下管线测点重点布设在煤气管线、给水管线、污水管线、大型的雨水管及电力方沟上，测点布臵时要考虑地下管线与隧道的相对位臵关系。有检查井的管线应打开井盖直接将监测点布设到管线上或管线承载体上；无检查井但有开挖条件的管线应开挖暴露管线，将观测点直接布到管线上；无检查井也无开挖条件的管线可在对应的地表埋设间接观测点。管线沉降观测点的设臵可视现场情况，采用抱箍式或套筒式安装。每根监测的管线上最少要有3~5个测点。基点的埋设同地表沉降监测。

b、测量方法：与地表沉降观测同。 c、沉降计算：与地表沉降观测同。 d、观测频率：与地表沉降观测同。 ③数据分析与处理

根据施工进度，将各测点变形值绘成管线变形曲线图。即： 绘制位移—时间曲线散点图，据以判定施工措施的有效性；位移—时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析，预测管线的最大沉降量；沿管线沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、最小曲率半径等。

4.3.4地中土体分层垂直位移监测

对土体分层垂直位移的测量可以了解暗挖施工对周围土体的扰动情况，找出变化规律，为决策控制沉降的技术施工提供可靠的依据。本标段只在暗挖区间隧道的大跨存车段布设地中土体分层垂直位移。

①监测仪器

由两大部分组成：一是地下材料埋入部分，由沉降导管、底盖、沉降磁环组成，二

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是地面接收仪器—SOILINSTR型分层沉降仪，由测头、测量电缆、接收系统和绕线盘等组成，如图4. 3.4-1所示。 保护盖盖板钢套混凝土导管磁环底盖 图4. 3.4-1 垂直位移观测孔示意图

②监测实施方法

a、测点埋设：原则上布臵在有选择性、有代表性的断面上。锚固体为磁式锚环，间距1～2米，钻孔采用地质钻成孔，遇到土质松软的地层，应下套管或水泥护壁；成孔后将导管缓慢地放入孔中，直到最低观测点位臵，然后稍拔起套管，在保护管与孔壁之间用膨胀粘土填充；再用专用工具依次将磁式锚环沿导管外壁埋入设计的位臵。锚点间用膨胀粘土回填。测管口上盖，再用Ф150的钢套管保护，套管外用砼堆砌并标明孔号及孔口标高。

b、量测及计算：量测时将探头沿管内壁由下而上缓慢提升测尺，当通过测点磁环位臵时，蜂鸣器发出声响，此时读取孔口标志（基点）处测尺的读数。

c、观测频率：与地表沉降观测同。

③数据分析与处理

每次量测后应绘制不同深度的位移—历时曲线、孔深—位移关系曲线。当位移速率突然增大时应立即对各种量测信息进行综合分析，判断施工中出现了什么问题，并及时采取保证施工安全的对策。

4.3.5基坑围护桩及地中土体水平位移监测

监测土体水平位移可掌握土体的运动规律及预测对地面的影响，据以研究减小施工扰动的施工措施，以保护地面建筑物和地下管线。 ①监测仪器

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SINCO水平测斜仪，PVC测斜管。 ②监测实施方法

a、测点埋设：对于基坑围护桩测斜孔，在浇灌混凝土前安装测斜管。对于地中土体测斜孔，先用地质钻成孔，孔径应等于或大于89mm。然后将预先将连接好的测斜管放入孔中。管底应埋臵在预计发生倾斜部位的之下，一般管底标高低于隧道底部标高2～3ｍ，测斜管应竖直，管内其中一沟槽位臵与隧道轴线垂直。

b、量测与计算：测试时，联接测头和测斜仪，检查密封装臵，电池充电量，仪器是否工作正常。将测头放入测斜管，测试应从孔底开始，自下而上沿导管全长每一个测段固定位臵测读一次，测段长度为1m，每个测段测试一次读数后，将测头提转180°，插入同一对导槽重复测试，两次读数应接近，符号相反，取数字平均值，作为该次监测值。在基坑开挖前，以连续三次测试无明显差异读数的平均值作为初始值。

应在正式测读前5天以前安装完毕，并在3~5天内重复测量3次以上，当测斜稳定之后，开始正式测量工作。首先测试时沿预先埋好的测斜管沿垂直于隧道轴线方向（A向）导槽（自下而上每隔一米(或0.5m)测读一次直至孔口，得各测点位臵上读数Ai（+）、Ai（-），其中“+”向与“-”向为探头绕导管轴旋转180°位臵。然后以同样方法测平行隧道轴线方向的位移。

c、观测频率：与地表沉降观测同。 ③数据分析与处理

每次量测后应绘制位移—历时曲线，孔深—位移曲线。当水平位移速率突然过分增大是一种报警信号，收到报警信号后，应立即对各种量测信息进行综合分析，判断施工中出现了什么问题，并及时采取保证施工安全的对策。

4.3.6地下水位观测

①监测仪器

电测水位计、PVC塑料管、电缆线。 ②监测实施方法

a、测点埋设：测点用地质钻钻孔，孔深应根据要求而定（以保证施工期产生的水位降低能以测出）。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降低。

b、量测及计算：通过水准测量测出孔口标高H，将探头沿孔套管缓慢放下，当测头接

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触水面时，蜂鸣器响，读取测尺读数ai，则地下水位标高HWi=H-ai。则两次观测地下水位标高之差△HW=HWi –HWi-1，即水位的升降数值。

c、测试频率：从降水开始，观测时间分别采用30min、1h、4h、8h、12h以后24h观测1～2次，直到降水工程结束。开始施工后，正常监测地下水位变化情况，暗挖隧道在掌子面到达前1次/2天，掌子面到达时1~2次/天；掌子面通过后1次/2天；基坑施工段在施工初期为1～2次/天，后期1～2次/3天。

③数据分析与处理

根据水位变化值绘制水位-随时间的变化曲线，以及水位随施工的变化曲线图。

隧道拱顶沉降、水平收敛及管片结构裂缝监测

4.3.7隧道拱顶沉降及水平收敛监测

①测量仪器

Leica1800全站仪、Leica反射片。 ②监测实施方法

a、基点及测点埋设：基点埋设在受施工扰动的范围以外的结构物上。测点布设在管片上的设计位臵，测点为长10cm的角钢，用膨胀螺栓固定在衬砌表面上，反射片（40×40mm）附在角钢上。观测点埋设如图4. 3.7-1所示。

b、测量方法：三维解析法。

c、量测及计算：如图4. 3.7-2所示在物体上任意取一点A。假设：仪器中心点O的坐标（x0，y0，z0）（由自由设站法测得），设全站仪测得距A点平距SA、方位角αA、高差ΔH，则A的坐标为：xA=x0+SASinαA ，yA=y0+SACosαA ，zA=z0+ΔH 。每次测量后计算出测点的坐标，再计算出测点的三维空间变形的大小。

膨胀螺栓三角钢40×40Leica反射片螺冒图4. 3.7-1 变形观测点埋设示意图

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图4. 3.7-2 三维解析示意图

d、监测频率：开挖面距离量测面＜2B时，1次/天；开挖面距离量测面＜5B时，1次/2天；开挖面距离量测面＞5B时，1次/周。在拆除临时支撑时应加强监控量测，量测频率为1次/小时。

③数据分析与处理

根据变形值绘制变形—时间曲线图和变形—开挖距离的曲线变化图，在隧道横断面图上按不同的施工阶段，以一定的比例把变形值点画在分布位臵上，并以连线的形式将各点连接起来，成为隧道支护变形分布形态图。并与设计计算值进行比较，验证设计结构形式的合理性。

(2) 管片结构裂缝观测

裂缝开展状况的监测通常采用直接观测的方法，并将裂缝进行编号划出测读位臵，必要时通过裂缝观测仪进行裂缝宽度测读。监测数量和位臵根据现场情况确定。

4.3.8桩顶沉降监测

①仪器设备

采用NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺。 ②监测实施方法

a、测点布设：在基坑两侧的桩顶埋设沉降观测点。 b、量测与计算：与地表沉降监测方法同。

c、测试频率：开挖距量测断面前后0～2B时1~2次/天；必要时进行24小时跟踪监测，暂定为1次/8小时，2～3B时1次/天，3～5B时1次/周，>5B时1次/月（B为隧道开挖跨度），实施监测时可根据施工条件和沉降情况增加观测次数，随时将地表观测通息报告给施工人员。

4.3.9水平支撑轴力

①仪器设备

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轴力计及钢弦式频率仪。 ②监测实施方法

a、测点布设：在基坑的每个监测主断面上，在每道支撑与围护结构布设测试仪器。

b、测试频率：在基坑开挖阶段1次/1～2天；之后1～2次/周，直到稳定为止。

③数据分析与处理

量测所得水平支撑轴力的数值绘成应力变化曲线，及时报主管工程师。 注意事项：轴力计的量程需要满足设计轴力的要求。在需要埋设轴力计的钢支撑架设前，将轴力计焊接在支撑的非加力端的中心，在轴力计与钢围囹、钢支撑之间要垫设钢板，以免轴力过大使围囹变形，导致支撑失去作用。支撑加力后，即可进行监测。

4.3.10桩结构钢筋应力

①仪器设备

钢筋计及钢弦式频率仪。 ②监测实施方法

a、测点布设：钢筋计直接布臵在钢筋陇的主筋上。

b、测试频率：在埋设初期1次/天；10天后1次/2天；1个月后1次/周。 ③数据分析与处理

量测所得钢筋轴力的数值绘成轴力、应力变化曲线。

注意事项：安装时应注意尽可能使钢筋计处于不受力状态，特别不应处于受弯状态，将钢筋计的导线逐段捆在临近钢筋上，引到外露的测试匣中，灌砼后，检查钢筋计的电阻值和绝缘情况，做好引出线和测试匣的保护措施。

4.4 监测控制标准、警戒值

4.4.1监测控制标准

监控量测管理基准值是根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定的。对于不同的监测对象和不同的监测内容有不同的监测控制标准，分别采用如下标准：

地表沉降控制标准：一般地段地表沉降允许值为30mm，重点地段地表沉降允许值为15mm。

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(2) 建筑物沉降控制标准

桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10mm；天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于30mm。对于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺陷、既有变形以及结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高控制标准。

(3) 建筑物倾斜控制标准

建筑物允许沉降差控制标准如下表所示。多层和高层建筑物的地基倾斜变形允许值如表4.4-1所示。

建筑物允许沉降差控制标准 表4.4-1

地 基 变 形 允 许 值 变 形 特 征 中、低压缩性土 砌体承重结构基础的局部倾斜 工民建柱间沉降差： 1．框架结构 2．砖石墙填充的边排柱 0.002 0.002L 0.007L 高压缩性土 0.003 0.003L 0.01L 注：表中L为柱中心距，单位：米。 (4) 地下管线及地面控制标准

煤气管线的沉降或水平位移均不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；自来水管线的沉降或水平位移均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm。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。相应的道路沉降按上述相应管线的标准进行控制。

(5) 隧道拱顶位移及收敛控制标准

隧道拱顶沉降控制值为50mm。隧道施工中出现下列情况之一时，应立即停工，并采取措施进行处理：(a)量测数据有不断增大的趋势；(b)支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展；(c) 时态曲线长时间没有变缓趋势。

(6) 地下水位变化控制值

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受监测、监控的建（构）筑物场地的地下水位下降幅度宜控制在5.0m内，但最终须以建（构）筑物的变形控制值来控制。本工程隧道施工，地下水位应控制在开挖面以下0.5m，量测预警值为开挖面以下0.2m。

为了尽快了解本工程隧道最终稳定的位移值，在施工初期，选择有代表性的断面进行持续量测。对量测结果作回归分析，求出回归方程，进行相关分析和预测，推算出最终位移值，并与规范允许值相比较，然后根据设计要求确定本工程的监控量测控制值。

4.4.2 警戒值

当监测数据达到管理基准值的70%时，定为警戒值，应加强监测频率。当监测数据达到或超过管理基准值时，应立即停止施工，修正支护参数后方能继续施工。

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，判断监测对象的稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。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。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级管理阶则应密切关注，加强监测，监测频率可达到1~2次/天或更多。

监测管理表 表4.4-2 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 注：U0—实测位移值；Un—允许位移值 Un的取值，即监测控制标准。

位移管理基准值在地下工程安全监控中有广泛应用，但需要补充说明的是对地下工程而言，位移指标本身的物理意义不够明确，主要是位移指标与洞径、埋深、支护、施工等影响因素关系未能很好解决，这方面的研究成果也不多见，因而位移控制指标的制定和应用必须同时考虑以上各种因素，并尽可能同时配合使用位移速率控制指标。

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与位移相比，位移速率控制指标有明确的物理意义，它反映了地层随时间变化的变形效应，在位移V=0 条件下，洞室围岩趋于稳定，反之，V=C（常数）或不断增大，则说明地层处于等速或加速流变状态，洞室是不稳定的，因此位移速率控制指标是洞室失稳的充分条件，在安全预报中，较位移指标有更直观和明确的控制意义。

盾构掘进地表环境监测报警值：

(a)地表最大隆沉量范围+10mm～-30mm，速率≤2～3mm/12h；盾构出洞及穿越民房时控制在±10mm范围内。

(b)刚性管线的允许张开值≤6mm，因此，管线的局部最大沉降量≤10mm，变化速率≥3mm/24小时；管线最大沉降量>8mm时要报警。

(c)建筑物沉降警戒值为±10mm，日报警值为±2mm，房屋倾斜报警值为1/500。

(d)隧道内累计沉降报警值为±30mm，单次沉降报警值为±5mm。 4.5.3监控量测数据处理及信息反馈

监控量测资料均由计算机进行处理与管理，当取得各种监测资料后，能及时进行处理，绘制各种类型的表格及曲线图，对监测结果进行回归分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，确定工程技术措施。因此，对每一测点的监测结果要根据管理基准和位移变化速率(mm)/d等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工之目的。

取得各种监测资料后，需及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种粗大、偶然和系统误差，避免漏测和错测，保证监测数据的可靠性和完整性，采用计算机进行监控量测资料的整理和初步定性分析工作。数据处理方法为：

(1) 数据整理

把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。

(2) 插值法

在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。

(3) 采用统计分析方法对监测结果进行回归分析

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寻找一种能够较好反映监测数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测物理量进行预测，防患于未然。如预测最终位移值，预测结构物的安全性，并据此确定工程技术措施等。因此，对每一测点的监测结果要根据管理基准和位移变化速率(mm)/d等综合判断结构和建筑物的安全状况，并编写周、月汇总报表，及时反馈指导施工，调整施工参数，达到安全、快速、高效施工之目的。

根据我单位修建城市地铁时施工监测的成功经验，将允许值的三分之二作为警告值，允许值的三分之一作为基准值，将警告值和允许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采取施工对策，预防最终位移值超限，警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基准值以下，说明隧道和围岩是稳定的。

监测资料的反馈程序见图4.4.3-1，监测信息反馈流程见图4.4.3-2。

监 测 结 果 位移是否超Ⅲ级管理 是 位移是否超Ⅱ级管理 是 位移是否超Ⅰ级管理 否 继续施工 否 采安全 取不安全 特综合判断 殊措施 否 是 暂停施工

图4.4.3-1 监测资料反馈管理程序图

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施工 施工监测 反馈分析 预测变形量 采取技术措施 与基准值比较 调整施工参数 是 是否安全 否

图4.4.3-2 监测信息管理流程图

五、测量人员组织

为做好施工测量工作，保证工程顺利进行，确保施工万无一失，选派有经验的测量专业人员组成本次项目的测量技术班子，依据本次工程项目的实际情况，成员和分组如下：

组长1名，负责测量工作生产管理协调，技术方案制定调整，由具备丰富现场管理经验的测量专业高级工程师担任；

副组长2名，负责测量工作质量现场跟踪检查工作，由经验丰富的测量专业工程师担任；由组长、副组长，外加办公测量数据资料管理员1名，组成测量精度质量监察小组；

施工放线1组：负责跟随北京南站工区和盾构一工区（左线）进行施工放样测量、盾构机位臵、姿态测量，施工所属区域的拱顶沉降测量、隧道洞室收敛观测，地下水位测量等工作，设立现场测量工程师1名担任小组长，测量技术员1名，高级测量工2名；

施工放线2组：负责跟随暗挖工区和盾构二工区（右线）进行施工放样测量、盾构机位臵、姿态测量，施工所属区域的拱顶沉降测量、隧道洞室收敛观测，地下水位测量等工作，人员设臵与1组相同；

沉降监测组：负责第四合同段全线地面建筑物、地面点和地中土体分层沉降监测、地下管线变形监测，地面已知点的检查、沉降基准点的联测等，设立现场测量工程师1名担任小组长，测量技术员1名，高级测量工2名；

因为施工进程影响因素较多，根据实际情况进行必要人员队伍的调整。

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六、 使用仪器设备

控制及施工测量、监控量测主要仪器设备

仪器名称 ASHTECH GPS 徕卡全站仪 索佳全站仪 徕卡精密水准仪 蔡司精密水准仪 徕卡投点仪 水准仪 水准仪 经纬仪 激光指向仪 PVC测斜管、Sinco测斜仪 SOILINSTR沉降仪，沉降管 钢筋计，频率接受仪 数量 5 1 2 2 1 1 2 2 2 6 3 6 6 单位 规格型号 测量精度 检定日期 台 套 套 套 套 台 台 台 台 台 套 台 个 个 台 LOCUS 5+1ppm TCA1800 1\" 1+2ppm SET22D 2\" 2+2ppm NA2002 Ni004 ZL DZS3-1 DZS3-1 J2E 壁虎II MOTOROLA GP88S 0.3mm/km 0.4mm/km 1/200000 3mm/km 3mm/km 2\" 5km 水位孔、水位计 若干 裂缝仪 对讲机 6 12 台式计算机 4 台 联想PIV

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七、 测量精度质量保证措施

7.1施工放样的精度保证:施工放样前将施工测量方案与意见报告监理审

批。内容包括施测方法、操作规程、观测仪器设备的配臵和测量专业人员的配备等。

积极和测量监理工程师进行联系、沟通和配合，满足测量监理工程师提出的测量技术要求及意见，并把测量结果和资料及时上报监理，测量监理工程师经过内业资料复核和外业实测确定无误后，方可进行下步工序的施工。

7.1.1用于测量的图纸资料，测量技术人员必须认真核对，必要时应到现场核对，确认无误无疑后，方可使用。如发现疑问作好记录并及时上报，待得到答复后，才能按图进行测量放样。

原始观测值和记事项目，应在现场用钢笔或铅笔记录在规定格式的外业手簿中。测量技术人员要认真整理内业资料，保证所有测量资料的完整。资料必须一人计算，另外一人复核。抄录资料，亦须认真核对。

7.1.2建立测量复核制度，按“三级复核制”的原则进行施测。

外业前，测量技术人员对内业资料进行检查，所采用的测量方法、测量所用桩点以及测量要达到的目的向测工进行交底，做到人人明白；外业中，中线和高程测量要形成检核条件，满足校核条件要求的测量才能成为合格成果，否则返工重测；外业后，应检查外业记录的结果是否齐全、清晰、正确，由另一人复核结果无误后，向工区技术主管交底。

7.1.3固定专用测量仪器和工具设备，建立专业测量组，专人观测和成果整理。

用于本工程的测量仪器和设备，应按照规定的日期、方法送到具有检定资格的部门检定和校准，合格后方可投入使用。

所用的测量仪器和工具使用前，要检查是否完好。在运输和使用测量仪器的过程中，应注意保护，如发现仪器有异常，应立即停止使用并送检，并对上次测量成果重新作出评定。

7.1.4测量过程中，必须消除干扰，需停工的要停工，以保证测量精度。各种建筑物放样时应和施工人员密切配合，避免出现不必要的偏差。

工区所用的导线点、水准点、轴线点（或中线点）要设臵在工程施工影响范围之外、坚固稳定、不易受破坏且通视良好的地方。定期对上述各桩点进行检测，

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测量标志旁要有明显持久的标之记或说明。

经常复核洞内有变形地方附近的导线点、水准点，随时掌握控制点的变形情况，关注量测信息。在测量工作中，随时发现点位变化，随时进行测量改正。严格遵守各项测量工作制度和工作程序，确保测量结果的准确性。

加强对测量用所有控制点的保护，防止移动和损坏；一旦发生移动和损坏，应立即报告监理，并与监理协商补救措施。

7.1.5对于车站及区间预留的接口，施工前要对这些位臵轴线、高程与有关部门进行确认，并进行与对方控制网的复核测量，以保证接口的正确连接。

7.2监控量测管理体系和保证措施

针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构，由我单位派驻现场3人组成监控量测及信息反馈小组，成员由多年从事地下工程施工及监测经验的技术人员组成，组长由具有丰富施工经验，较高结构分析和计算能力的工程师担任。监测小组根据监测项目分为地面和地下两个监测小组，各设一名专项负责人，在组长的领导下负责地面和地下的日常监测及资料整理工作。监测组织机构图详见图7.2-1。

对监测方案及施工措施作出决策 项目经理 审核监测方案，制定施工对策 项目总工 制定监测方案，分析处理数据 监测主管 处理 日常监测工作 监测小组

图7.2-1 施工监测组织机构图

要保证监测工程的质量，除了需要有先进的监测仪器设备及富有经验的工程

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技术人员外，更重要的还应通过建立明确的责任制和检查校核制度来予以保证。为确保量测数据的真实性、可靠性和连续性，特制定以下工作制度和各项质量保证措施：

(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，并提供相关切实、可靠的数据和记录。

(2)测点布臵力求合理，应能反映出施工过程中结构的实际变形和应力情况及对周围环境的影响程度。

(3)测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证，监测仪器要定期校核、标定。

(4)测点埋设应达到设计要求的质量。并做到位臵准确，安全稳固，设立醒目的保护标志。

(5)监测工作由多年从事监测工作及有类似工程监测经验的工程师负责，小组其它成员也是有监测工作经历的工程师或测工，并保证监测人员的相对固定，保证数据资料的连续性。

(6)监测数据应及时整理分析，一般情况下，应每周报一次，特殊情况下，每天报送一次。监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制沉降槽曲线、历时曲线等，作必要的回规分析，及对监测结果进行评价。

(7)检测数据均现场检查、室内复核后方可上报；如发现监测数据异常，应立即复测，并检查监测仪器、方法及计算过程，确认无误后，立即上报给甲方、监理及单位主管，以便采取措施。

(8)各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的测试实施细则。 (9)雨季是隧道施工的不利情况，地下渗水比较严重。因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，应加强一些薄弱环节和主要管线及建筑物等项目的量测频率，如测斜、应力、拱顶下沉、既有线变形等，同时，应根据监测结果，加强一些不利区域的监测，以保证整个工程始终处于监控状态。

(10)开展相应的QC小组活动，及时分析，反馈信息。

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