工程下穿杭甬高铁监控方案
上海先科桥梁隧道加固检测工程
技术有限公司
二0一四年元月
宁波市高速公路江北连接线（污水管道）
工程下穿杭甬高铁监测方案
编写： 审核： 批准： 上海先科桥梁隧道加固检测工程
技术有限公司
2014年1月
目 录
1. 工程概况 ............................................................. 2 2. 监测意义和目的 ....................................................... 2 3. 作业依据和原则 ....................................................... 3
3.1 作业依据 .............................................. 3 3.2 编制原则 .............................................. 3
4. 变形监测内容 ......................................................... 4 5. 监测方法技术 ......................................................... 4
5.1 起算数据系统 .......................................... 4 5.2 监测等级 .............................................. 4 5.3 平面基准点 ............................................ 5 5.3.1 基准点布设 ........................................ 5 5.3.2 平面基准点观测 .................................... 5
5.4 沉降基准点 ............................................ 5 5.4.1 沉降基准点布设 .................................... 5 5.4.2 沉降基准点测量 .................................... 5 5.5 平面监测点 ............................................ 6 5.5.1 平面监测点布设 .................................... 6 5.5.2 平面监测点测量 .................................... 6 5.6 沉降监测点 ............................................ 7 5.6.1 沉降监测点布设 .................................... 7 5.6.2 沉降监测点测量 .................................... 7
6. 监测计划及频率 ....................................................... 7 7. 监测报警值 ........................................................... 8 8. 监控工期 ............................................................. 9 9. 资料整理与成果提交 ................................................... 9
9.1 资料整理 .............................................. 9 9.2 信息传递 .............................................. 9 9.3 成果提交 .............................................. 9
10. 人员组织及设备投入 ................................................. 10
10.1 人员配置 ............................................ 10 10.2 仪器配备 ............................................ 10
11. 质量保证体系 ....................................................... 13
11.1 项目组织机构 ........................................ 13 11.2 质量保证措施 ........................................ 13 11.3 服务与承诺 .......................................... 14
宁波市高速公路江北连接线（污水管道）工程下穿杭
甬高铁监测方案
1. 工程概况
本工程位于宁波市江北区慈城镇民丰村附近，南侧寺慈线乡道，北侧为S61省道，西侧为G15沈海高速公路.本工程下穿杭甬高铁宁西特大桥里程为K291+384处，位于369#和370#桥墩之间。详见图1-1、图1-2 工程位置关系图。
图1-1 工程位置关系图 图1-2 公路与杭甬高铁位置关系图
污水管道外径120cm，壁厚21cm,内径80cm，埋设深度6米，（管顶距地面距离），总长为60米。管道线路跟铁路交角78度，线路中心线离370#桥墩最近距离为6米。
在高铁两侧分别设有一座工作井和一座接受井，靠杭甬高铁中心线南侧26米处为工作井，工作井外径6.6米，壁厚50cm，深度8米，井口高度1.8米。
靠近杭甬高铁北侧接受井，外径3，8米，壁厚50cm，深度8.15米，井口高度1.7米。
2. 监测意义和目的
由于桥下顶管施工可能引起杭甬高速铁路桥梁结构地基应力发生变化，产生位移，若地基发生沉降，可致使桥梁结构发生位移过大，导致梁体混凝土局部应力过大，产生损伤；同时也会导致桥上高铁线路产生轨道不平顺，危及高铁行车安全，这类病害将会极大的影响桥梁结构及高铁的行车安全性，因此必须在施工期和施工后一段时期内对高铁桥墩的变形、沉降及地面沉降的进行监控测量，把施工引起的一系列动态变化信息及时反馈到业主及相关单位，使之能够在现场及时调整施工参数，优化和改进施工方法，确保高铁设备的安全。
本次工程监测的目的主要有：
1、在施工期间，根据被监测对象的监测数据，控制和协调施工进度，确保被监测对象的安全。
2、将现场测量结果及时反馈各有关单位，提醒可能存在的危险，使施工达到优质安全、经济合理、科学的目的，以确保高铁行车安全。
3、将现场监测的结果与理论预测值相比较，用反分析法导出比较接近实际的理论公式，积累经验，用以指导今后工程施工。
3. 作业依据和原则 3.1 作业依据
(1) 《地下铁路、轨道交通工程测量规范》
(2) 《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006） (3) 《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-2007） (4) 《工程测量规范》（GB50026-2007）
(5) 《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002－2005） (6) 《铁路线路维修规则》（铁运23号部令—2001） (7) 《铁路工务安全规则》（铁运146号部令—1999） (8) 《铁路轨道工程质量检验评定标准》（TB10413-98） (9) 《铁路行车线上施工技术安全规程》（TBJ412-87） (10) 《精密工程测量规范》，（GB/T 15314-95） (11) 《杭甬高速铁路设计文件》
(12) 《宁波市高速公路江北连接线工程第6标段污水施工专项方案》
3.2 编制原则
(1) 系统性原则
所设计的监测系统，将形成统一整体，使得测试数据能相互进行校核；运用系统功效对高铁桥墩进行立体监测，确保所测数据的准确、及时；在施工过程中进行连续监测采样，确保水平变形及沉降监测的精确可靠性。
(2) 可靠性原则
方案中采用的监测手段是成熟的监测方法；监测中使用的监测仪器均通过计量标定且在有效期内；保证工作基站点的安全性和精确性，监测过程严格按照国标监测的有关规定执行，确保监测数据的真实性和可靠性。
(3) 与施工相结合原则
结合施工的实际情况确定监测方案、确定监测元件的种类、确定监测点的稳定性和可靠性；结合施工及现场实际情况有效调整监测点的布设方案，尽量减少对施工质量和进程的影响；结合施工的实际情况确定监测频率。
(4) 经济合理原则
在确保工程质量的前题下制定合理的作业方案，采用直观、稳定、有效的监测方法；运用合理的理论模式确保监测数据的真实性可靠性达到监测的最佳目的。
4. 变形监测内容
为准确了解顶管施工期间对杭甬高铁桥墩的影响，及时发现可能存在的危险，并采取相应措施。将不利影响减少至最小，根据有关规范要求并结合本工程特点、现场情况及业主要求，确定本工程监测内容为：
(1) 对施工区域内杭甬高铁宁波特大桥369#～370#桥墩水平位移进行监测； (2) 对施工区域内杭甬高铁宁波特大桥369#～370#桥墩沉降位移进行监测； (3) 对顶管穿越铁宁波特大桥369#～370#桥墩线路中心线地面两侧各15m范围内
地面沉降进行监测。
5. 监测方法技术 5.1 起算数据系统
(1) 平面坐标系统：采用测区范围内工程独立平面坐标系统，选测区中稳定可靠且距离较长两基准点为起算数据建立监测控制系统。
(2) 高程系统：采用测区附近施工深埋水准点或CPII点为起算点，做本次沉降监测高程系统。
5.2 监测等级
根据《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-2007）的规定，本项目变形监测的等级为Ⅱ级。
表5-1 建筑变形测量等级及精度要求
水平位移垂直沉降监测 监测 变形变形点的监测等级 变形点的高程中误相邻变形点点位 高差 中误差差（mm） 中误差（mm） （mm） 比较敏感的大型桥梁、Ⅱ ±0.5 ±0.3 ±3.0 重要工程设施、重大地适用范围 下工程等监测 5.3 平面基准点 5.3.1 基准点布设
平面基准点布设二点，编号为K1、K2分别位于施工区域沿高铁方向两边布设，二基准点前后相互通视，形成监测平面基准线控制系统。为了提高观测精度，基准点采用强制对中墩观测埋设，测点布设位置详见图5-1，基准点埋设图参考图5-2。
图5-1 点位布设平面示意图
图5-2 平面基准点埋设图
5.3.2 平面基准点观测
平面控制基线采用徕卡全自动全站仪TCA2003（标称测角精度0.5秒，测距精度 1mm+1ppm）或同等精度全战仪以其相配套的棱镜。在平面控制观测前，对全站仪进行全面检测、校准，在作业前需对各基准点进行二次观测（一天中温度最高和最低的时候测量平均值）以确定平面监测系统的初始值。在以后的作业过程中每月定期对工作基准点进行检核，以确保工作基准点的稳定和精确。平面控制基线采用测回法测量，盘左3次，盘右3次，测距三次平差后，精确计算其相对关系，作为基准点的坐标.
5.4 沉降基准点 5.4.1 沉降基准点布设
此次监测共布设2个沉降基准点(编号为：BM1、BM2)，沿杭甬高铁杭州方向外选1处稳定可靠点作为基准点，再可以利用高铁施工控制点CPII水准点，作为本次高程监测基准点，并定期检核沉降基准点，确保稳定，基准点点位布置详见图5-1控制网示意图。沉降基准点埋设如图5-3：
图5-3 沉降监测基准点埋设
5.4.2 沉降基准点测量
利用业主或监理方认可的水准点为起算数据与基准点（BM1，BM2）点进行联测，按《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）的Ⅱ级沉降监测控制网的要求进行地面水准路线的测量，水准网拟布设为符合线路，在水准路线测量时同步进行各沉降监测点的高程测量。
沉降监测精度要求见表5-1，沉降监测控制网主要技术要求见表5-2。
表5-1 沉降监测精度要求表
相邻基准点高差等级 中误差（mm） Ⅱ ±0.5 ±0.15 测站高差中误差（mm） 线闭合差（mm） 0.30n 较差（mm） 0.40n 往反较差，附合或环检测已测高差之表5-2 沉降监测控制网主要技术要求
等级 Ⅱ 仪器 水准尺 型号 DS05 条码尺 度（m） ≤50 差（m） ≤1.0 计差（m） ≤3.0 低高度（m） 0.7 较差（mm） ≤0.4 视线长前后视距前后视距累视线离地面最同站次测量高差外业观测使用天宝DINI电子水准仪或同等精度水准仪（标称精度：±0.3mm/Km）往返实施作业，每一测站均变换仪器高测量两次。外业观测措施：本高程监测使用天宝DINI电子水准仪及配套的条码尺，外业观测严格按上述技术要求执行。
观测方法：往测奇数站“后—前，前—后”，偶数站“前—后，后—前”；返测奇数站“前—后，后—前”，偶数站“后—前，前—后”。往测转为返测时，两根标尺互换确保抵消零点差。
水准仪每天观测前必须进行i角检测，确保仪器正常使用。两个工作基点在监测期间定期复测一次，如发现相互关系或高差超限必须及时与起算数据进行联测并根据计算成果修正各基准点成果并用排除法替除无用点。对外业记录进行检查，准确无误后方可进行内业平差计算。内业计算采用三维平差软件进行平差计算，高程成果取位至0.1mm，复测与初测对应点的高程差应小于0.5mm。
5.5 平面监测点 5.5.1 平面监测点布设
在测试桥墩的变形时，考虑桥墩及承台为一刚性体，因此将所有变形监测点埋设在桥墩上，采用膨胀螺丝将L型专业监测棱镜固定于桥墩上。为了保证测点便于观测，设置合理，且不影响桥墩的外观和使用性能，在369#～370#号桥墩各布置2个监测棱镜，每个桥墩上下各布设一个，在2个桥墩上共计布设4个平面监测点（编号为：S1-S4），如图5-1点位平面示意图，图5-4所示：
图5-4 水平监测点埋设图
5.5.2 平面监测点测量
全站仪架设在工作基点上，瞄准基准点并定向依次观测平面监测点，选用徕卡全自动全站仪TCA2003（标称测角精度0.5秒，测距精度 1mm+1ppm），采用极坐标法测量各监测点的三维坐标。每次测量时，测量1个测回次。边长的气温、气压改正由全站仪自行改正。
按上述方法，各监测点连续测量至少两次作为初始观测值，以后的每次观测值与初始值之差即为累计水平位移量。相邻两次观测值之差即为本次监测的水平位移量。
5.6 沉降监测点 5.6.1 沉降监测点布设
1）桥墩沉降点布设：在369#、370#二个桥墩上在桥墩离地20cm布设沉降点，每个桥墩布设四点，布设位置为四个角，共布设沉降监测点8个(编号为：C1—C8)。桥墩承台沉降监测点布置见图,5-1，点位布设平面图。
2） 地面沉降点埋设：在地面开挖长宽深为20cm*20cm*20cm的坑，用直径2公分长度1.5米的钢筋打入地面，钢筋上面略低于地面，然后基坑里浇筑混凝土，磨平后中心位置插入专业圆头水准道钉并固定即可。沿顶管线路方向每20米布置一个断面，每个断面布设三个点，位置位于顶管中心及左右二边，在高铁中心线向二边各30米共60米布设3个断面，共埋设地面监测点9个。
5.6.2 沉降监测点测量
以任一基准点为起算数据，进行主线往返水准测量，并在工作区附近布设工作基点直接对各桥墩承台和地面沉降监测点进行测量（一次仪器高），按国家Ⅱ等水准测量规范各限差要求进行测量，初始值在监测工程前期两次独立测定(两次取平均)，任一监测点本次高程减前次高程的差值为本次沉降量，本次高程减初始高程的差值为累计沉降量。计算公式如下：
Δhi=hi-hi-1
∑Δhi=(Δh1+Δh2+????????? ????????????????+Δhi)
Δhi ——本次沉降量 hi ——本次测量标高 hi-1 ——上次测量标高
∑Δhi——本次累计沉降量
6. 监测计划及频率
控制点、桥墩水平变形监测点、沉降监测点、地面沉降点在施工期前一个星期埋设完毕。根据有关规范、规程规定，所有监测点在使用前至少观测2次，取其平均值作为初始值。现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行，当监测数据有突变时，监测频率适当加密。本工程计划施工期监测30天，施工期10天，施工结束后20天，监测频率详见监测频率表。
表6-1 监测频率表
施工阶段 施工前 基础期 桥墩水平变形点 2次 4次/天 数据有突变时则 加密观测。 第一周 施工结束后 第二周 第三周 结束 2次/天 1次/天 1次/3天 桥墩沉降监测点 2次 4次/天 数据有突变时则 加密观测。 2次/天 1次/天 1次/3天 地面沉降点 2次 4次/天 数据有突变时则加密观测。 1次/天 1次/天 1次/3天 数据稳定无变化，停止监测 在施工期间，对于变形量较大的点，特别是370#、369#墩应根据实际情况（如有报警或突变时）加密监测频率，必要时进行跟踪测量，并将监测结果及时反馈给业主、监理和施工单位。
施工结束后监测期内监测频率根据实际监测结果进行调整，根据数据的收敛情况逐渐拉大监测周期，待沉降、变形监测数据完全收敛后，征得各方一致同意后可提前结束监测。
7. 监测报警值
由于施工过程中不确定性因素多，为确保施工过程中杭甬城际铁路运营安全，必须进行同步跟踪监测。根据变形监测等级要求及工程现场实际，设计本项目的监测报警值见表7-1。
表7-1 变形监测报警值
警 戒 值 24小时变化量 次变化量 预警值 报警值 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 2.0mm 2.0mm 2.0mm 序号 1 2 3 监测项目 桥墩水平变形 桥墩沉降 两相邻承台的差异沉降大于 累计变化量 3.0mm 3.0mm 2.0mm 4 说明：
地面沉降 2cm 2.5cm 5cm 50cm 1、 本工程按上述报警指标实施，同时当周边其它建筑物发生突变时，也作报警处理。 2、 当监测数据超过预警值，及时将结果通报监理及施工单位；当各监测项目数据达到
或超过报警值，先向业主、监理和施工单位口头提出报警。对各报警监测点进行资料整理后，经项目负责人确认后，实施书面报警。
3、 当监测数据超过预警值或报警值时由业主或监理主持分析报警原因、并研究相关应
对措施。
4、 现场根据监测结果收敛情况加密或降低监测频率。
8. 监控工期
本次施工监控工期总计按30天计。
9. 资料整理与成果提交 9.1 资料整理
在现场设立微机数据处理系统，进行实时处理。每次测量数据经检查无误后送入微机，经过专用软件处理，自动生成报表。监测成果当天提交给业主、监理、施工单位。监测资料每天以报表形式提交，报表上注明相应的工况，现场监测工程师分析当天监测数据及累计数据的变化规律，给出当天监测成果的评价分析意见。
9.2 信息传递
(1) 及时收集监测数据，将每天监测数据归档、保存。
(2) 每天18点前将当天监测数据上报报送业主单位、现场施工负责人及监理。 (3) 当监测值达到报警值或变化速率突发增加时，应先第一时间口头报告监理，
再书面上报上述单位，并参与原因分析。
9.3 成果提交
现场监测负责人分析每天的监测数据及累计数据的变化规律，并根据施工的时空效应原理，进行综合评价判断，与报警值比较，如果接近报警值时即向施工方、监理方提出告警，提请有关部门关注。同时一起参与施工进度的制定和研究。监测工程结束后两周内提供监测总结报告。
现场提交的报表内容如下:
(1) 平面监测日报表 (2) 沉降监测日报表 (3) 地面监测日报表 (4) 每周测量小结 (5) 技术总结报告
10. 人员组织及设备投入 10.1 人员配置
为保证监测工作的顺利进行，成立“杭甬高铁宁波特大桥顶管施工监控量测小组”，主要人员配置如表10-1。
表10-1 监测项目部人员名单
序号 1 2 3 4 姓 名 翟杰华 曹满福 白新歌 职 务 项目经理 项目主管 平面监测技术负备 注 项目负责 现场负责 现场测量 责 黄瑞斌 沉降 现场测量 10.2 仪器配备 为了确保可靠的工作质量，投入了先进的测量仪器设备，所有的仪器在施测前均经过检校，符合规范的要求并且满足本项目的精度要求。
仪器配备及其精度详见表10-2、表10-3。 表10-2 监测仪器设备清单
序号 1 设备名称 TCA2003全站仪 精度 0.5\" 1mm+1ppm 每公里往返中误差产地*厂家 数量 瑞士 徕卡 1套 美国 天宝 1套 2 DINI电子水准仪 0.3mm GPCL 2M铟钢条码3 尺 4 5 L型监测棱镜 打印机 配套全站仪 报表打印 配套水准仪 原装 进口 1对 国产 江阴 16只 日本 佳能 1台 6 7 8 9 计算机 数据处理软件 工程车 对讲机 内业计算 平差计算 交通 通信 美国 惠普 3台 国产 合资 国产 1套 1辆 若干 表10-3 全站仪和水准仪主要技术精度指标
DNA 03电子水准技术参数 每公里往返测高程精±0.3mm 度 视距常数 测站单次高差标准差 100.0 0.03mm 0.03mm ±10’ ±3.3? — 补偿器补偿精度 补偿器有效量测范围 电子视轴水平度 其它 Leica TCA2003 技术参数 测角精度 测距精度 工作温度范围 ±0.5? 1mm+1ppm -20°C～+50°C 显示分辨率 数据内存 最小显示精度 0.1\" 2M 0.01mm 目标设别距离 单棱镜测距 <800mm 3500mm 11. 质量保证体系 11.1 项目组织机构
项目组织结构如图11-1所示。
项目经理 项目主管 技术负责人 现场管理 现场采集 质检 资料校对 现场安全 监测点保护 现场巡视 图12-4 项目组织结构图
11.2 质量保证措施
(1) 工程所需的观测仪器如属强制检定设备，必须经有资质单位检定合格后方可进入现场使用；如属非强制检定的设备，应根据“非强制性检定仪器检定方法”进行检定。仪器进场后，检查一切正常下方可使用，并在使用过程中进行定期检查。
(2) 监测点的安装、埋设，均要按照有关规范和规程要求实施，严格操作步骤，做好各点的标记、编号和测点保护工作，确保监测点的成活率。及时做好初始值的施测，确保初值正确稳定。
(3) 严格做好工况记录。施测过程中发现突变与异常，要进行复测与检查，及时分析和探明产生的原因，必要时及时向有关方进行通报，以便采取有效措施。严格按有关规范规定，定期做一次基准点的检测工作，以便了解基准点的稳定性，确保监测成果可靠和准确。
(4) 加强全过程的质量检查和监督，监测资料必须经过“自检—互检—自检”，确认无误后提交给有关方面。认真做好施工工况记录，结合施工及监测数据，及
时总结与预测周围环境安全性，积极配合信息化施工。
11.3 服务与承诺
做好服务质量回访工作，不断改进与提高监测质量，使监测工作确实起到“眼睛”作用，根据本单位以往类似工程监测经验及业主对于本次工作的要求，我所做出以下服务与承诺：
(1) 安排有监测经验的人员从事本工程监测工作。
(2) 确保在施工过程中的应变能力，配备足够的人力和物力。 (3) 现场施工条件尽可能自己联系解决，减少建设单位麻烦。
(4) 监测过程中如发现异常情况，及时与业主、施工和监理等相关单位联系。 (5) 在监测工作结束后，主动征求业主、监理单位意见，进行监测技术总结。
上海先科桥梁隧道加固检测工程技术有限公司
二〇一九年十一月二十二日
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