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摘要：本文结合了工程实例对地铁施工监测方法与监测数据的准确性进行分析。
关键词：地铁盾构施工监测
中图分类号: U45 文献标识码：A
工程概况
沙河站～天平架站区间盾构始发井位于广州大道北东侧，广深铁路桥、禺东西路高架以及沙河涌环绕的三角地带处，现状为绿地。盾构始发井场地范围内的线路为R=300m的曲线，右线起点里程为YDK19+090.930，终点里程为YDK19+133.215，左线起点里程为ZDK19+086.422，终点里程ZDK19+122.335 。盾构始发井基坑平面呈不规则四边形，四边长度分别为43.12m，31.84m，39.13m，34.91m，基坑深度约32m，底板位于<9>层白垩系碎屑岩微风化带。
一、监测的目的和任务
1.1工程施工监测的目的
通过监测了解工程结构物的工作状态，检验工程结构的设计和施工质量，判断施工工艺和施工参数是否修改，优化下一步施工参数，为施工开张提供及时的反馈信息，达到信息化施工。施工监测包括：施工方监测﹑第三方监测。
1.2主要任务：
(1) 确保监测方法与监测点埋设的正确性，满足设计要求；
(2) 确保监测数据的准确性，为施工提供可靠数据；
(3) 探索施工危险源及原因，掌握危险源发展变化规律，提出施工工艺整改意见；
(4) 进行科学研究试验，积累技术资料，为以后施工积累经验。
二、 地铁基坑施工监测
2.1基坑监测的目的与意义：
基坑项目是一项技术上复杂，不确定因素较多，风险性较大的系统工程，因此，在基坑施工工程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻构筑物进行全面、系统的监测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解、以确保工程的顺利进行。
施工监控量测是信息化施工的一部分，既保证结构的安全施工，也是提高经济效益的重要条件。通过对基坑施工的全过程进行监控，在出现异常情况时及时反馈，并采取必要的应急措施，调整施工工艺或修改设计参数，以确保明挖基坑工程的安全并保护周围环境。
2.2基坑工程监测方案设计的内容：
(1)监测内容——测什么；
(2)监测方法和仪器——怎么测；
(3)施测部位和测点布置——测哪里；
(4)监测期限和频度——何时测；
(5)预警值及报警制度等实施计划——怎么办。
2.3 基坑监测内容：
(1)围护桩的水平位移、桩体内力
(2)围护桩及周围土体的变形监测（倾斜）
(3)地表和地下管线（3倍基坑深度）的水平位移及沉降监测
(4) 周围建（构）筑物（3倍基坑深度）沉降、倾斜监测
(5) 支撑立柱沉降监测
(6) 支撑轴力监测
(7) 围护结构侧土压力监测
(8) 地下水位监测
(9) 锚锁拉力监测
(10) 坑底隆起（回弹）
(11)裂缝监测
(12)孔隙水压力
(1)围护墙（边坡）顶部垂直和水平位移监测
监测目的：基坑开挖期间，为及时监控整个围护体顶部的变形情况，监测其垂直及水平位移，并根据测量结果可以掌握围护压顶、圈梁的垂直及水平位移变化量。
监测点布置：围护墙（边坡）顶部垂直水平位移监测点应为共用点，并布置在冠梁（压顶）上，监测点间距不宜大于20m，关键部位宜适当加密，且每侧边监测点不少于3个；宜布置在两根支撑的中间部位；宜布置在围护墙侧向变形（测斜）监测点处。
(2)围护体变形（测斜）监测
目的：监测围护体随基坑开挖深度的增加，水平位移的变化速率及最大位移值，及时预警，确保基坑稳定及其周围环境的安全。
监测点布置：监测点宜布置在围护墙中间部位，布置间距宜为20～50m，每侧边监测点至少一个。监测点布置深度宜与围护墙（桩）入土深度相同。
(3)坑外土体深层水平位移监测
目的：监测由于基坑开挖对周围环境的影响程度，了解深层土体水平位移的变化情况。
监测点布置：监测点宜布置在邻近需要重点监护的地下设施或建（构）筑物周围土体中；监测点宜布置在围护墙顶部水平位移监测点旁，每边至少布置1个；土体侧向变形监测（测斜）孔埋设深度宜大于围护墙（桩）埋深的5～10m。
根据测点布置图定位，用钻机进行成孔，在孔内放入带十字导向槽的PVC测斜管，测斜管直径须采用70mm。测斜管导槽方向与墙体测斜导槽方向应一致，
(4)监测方法及技术要求：
测斜管宜采用PVC工程塑料、ABS塑料、铝合金材料制成的专用管材。測斜仪探头应沿导槽缓缓沉至孔底，稳定10～15分钟后，自下而上以轮距为间隔，逐段测出需要量测方向上位移，每测点均应0°方向和180°方向两次测量。
(5)、坑外地下水位监测
目的：基坑开挖期间或开挖后围护结构的止水状态进行监控，依此推断围护体有无渗漏、流砂等岩土工程病害，确保基坑及周边环境的安全。
监测点布置：潜水水位监测点宜布置在邻近搅拌桩施工搭接处、转角处、相邻建（构）筑物处、地下管线相对密集处等，并宜布置在止水帷幕外侧约2m 处；监测点间距约20～50m，水文地质条件复杂处应适当加密；观测管埋置深度宜为6～8m；
埋设方法：水位孔埋设时先采用30型钻机成孔，钻孔直径100mm，清除泥桨，然后将Φ53的PVC管插入钻孔内，用砂填实。PVC水位管下部2m范围内打孔（Φ6左右），外用滤网布包裹，利于渗水，管顶用保护盖封口。
(6)、围护体系内力监测
A.地连墙或排桩内力监测
目的：监测围护墙（桩）随基坑开挖深度的增加、施工工况变化的情况，了解墙（桩）后水土压力传来的水平荷载引起围护墙（桩）的变形后，地连墙（桩）沿深度方向及环向的应力的分布情况及弯距。
监测点布置：
监测点宜布置在受力较大围护墙体内；
监测点平面间距宜为20～50m，且每侧边监测点至少1个；
监测点竖向上宜布置在支撑点、拉锚位置、弯距较大处，垂直间距宜为3～5m。
B.支撑轴力监测
目的：为掌握支撑轴力随施工工况变化的情况，确保围护系统在围护体后水土压力传来的水平荷载作用下的安全稳定。
监测点布置：
监测点宜布置在支撑内力较大的支撑上，每道支撑内力监测点不应少于3个，并且每道支撑内力监测点位置宜在竖向上保持一致；
注意：f0初测值的受力状态(辟开日照，水化热，混凝土强度)
(7)、坑底回弹
目的：基坑开挖时，坑内上部大量土体相继挖走，坑底土体因卸荷产生回弹。为准确掌握土体回弹量，本次监测采用埋设分层沉降管来监测基坑开挖过程中坑底土体的回弹量。
监测点布置：监测点宜按剖面布置在基坑中部；监测点剖面间距宜为20～50m，数量不应少于2条。
监测方法及技术要求：坑底回弹可采用基坑坑内开挖面以下的分层沉降仪或深层沉降标的高程变化测定，监测值精度为±1mm；监测点宜在基坑开挖前一周埋设，至观测数据稳定后，测读各监测点的初始高程。
(8)、土压力和孔隙水压力监测
目的：随基坑开挖深度的增加，坑内土体大量卸荷，围护墙体内外土压力随之发生变化，为了解墙后土压力随开挖深度的变化情况，采用挂布法在地下连续墙迎土面一侧埋设土压力计，由于该土压力计测读出的是某一位置处的侧向总压力，为分解出压力中的水压力值，在土压力安装位置附近同时安装一个孔隙水压力计以便计算。
监测点布置：监测点宜布置在受力较大及有代表性的围护体外侧；监测点平面间距宜为20～50m，且每侧边监测点至少1个，监测点垂直间距宜为3～5m，宜布置在土层中部，可预设在迎土面及迎坑面入土段的围护墙侧面。
安装埋设：
1、预先安装法：适用于钢板桩或钢筋混凝土预制构件；
2、挂布法：适用于地下连续墙；
3、弹入法：适用于地下连续墙；
4、活塞压入法：适用于地下连续墙；
5、钻孔法：适用于土层中。
(9)、土层锚杆拉力监测
1、仪器和原理：
a.锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚杆拉力；
b.钢筋应力计、频率仪或电阻应变仪，钢筋拉力乘以钢筋数量；
c.钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪，计算钢筋拉力，乘以钢筋数量。
2、埋设
a.锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间，
b.钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接；
c.钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上。
说明:钢筋应力计只能用于由钢筋组成的锚杆；锚杆由几根钢筋组合而成时，每根钢筋都需布设钢筋计。
(10)、周边环境影响监测
环境监测内容主要有：
a.邻近建筑物的沉降、水平位移、倾斜、裂缝监测；
b.邻近管线的沉降、水平位移监测。
三、地铁区间段施工监测
3.1隧道监测的目的与意义：
1 根据盾构法隧道施工中对周围环境的监测，及时将监测数据分析、整理并绘制成相关的图表，并结合盾构机掘进参数综合分析，从而对盾构推力、土仓压力、注浆压力、和注浆配比等参数进行调控。
2 根据盾构穿越特殊地段的实际情况合理安排监测任务，建立监测数据信息交流沟通的动态信息传递网络，以便于施工技术人员及时了解施工状况和相应区域的地面构筑物变形情况，做出相关技术要求的指令并传递给盾构推进工作面，使推进工作面及时相应调整，最后通过监测确定效果，经过多次反复的循环、验证、完善，以确保地面和周边建筑物沉降情况始终处于受控状态。
3.2隧道监测的内容：
序号 监测对象 监测类型 监测项目
1 隧道结构 变形及
内力监测 A.隧道结构内部收敛监测
B.管片内力监测
C.隧道洞室三维变形
D.隧道裂缝监测
2 地层 地层变形
及应力、
环境监测 E.邻近管线、建筑物监测
F.地表沉降监测
G.土体分层沉降
H.土体深层水平位移
I.土压变化监测
J.孔隙水压力监测
K.水位监测
3.3隧道施工地面沉降原因分析：
在软土层中因地层土体损失及土体的扰动，必然引起地表变形。表现为：盾构机掘进时的正前方和顶部会产生微量隆起，盾尾脱离后，地表开始下沉，且形成一定宽度的沉降槽地帶。下沉的速率随时间而递减。最大下沉量及速率与盾构经过的土质、施工情况和地表荷载的不同有较大的差异。
1 盾构掘削面前的地层变形
因盾构推力过大和出土率小而引起的挤压隆起和前移，因盾构推力过小和出土率大而引起的塌陷。
2 盾构通过时的地层变形
因盾体直径小于刀盘直径，造成刀盘超挖，盾构通过时引起的沉陷。
3 盾尾脱出后的地层变形
因盾尾空隙不能及时填充注浆而引起的沉陷；因过大的注浆量和注浆压力而引起的隆起。此外，有时因盾尾漏水或隧道衬砌缝漏水引起地下水降低而发生大范围下沉。
若发生上述的地层变形，邻近的地面和地中构筑物的外在条件、支承状态就会发生变化，构筑物受到不同程度的影响而发生隆沉、倾斜，甚至结构损坏。影响程度的大小取决于原有构筑物的设计条件（与盾构的位置距离、线型、邻近施工段长度）、结构条件、刚度、地层的土性等。
总结：
本项目在上述工作基础之上，综合上述工作研究成果，将施工信息监控、信息数据分析反馈系统及微扰动施工技术有机的结合起来，形成了一整套地铁近距离下穿重要构筑物的微扰动信息化施工关键技术，研究开发了盾构隧道微扰动信息化施工平台，实现了智能化、信息化管理。
关键词：地铁盾构施工监测
中图分类号: U45 文献标识码：A
工程概况
沙河站～天平架站区间盾构始发井位于广州大道北东侧，广深铁路桥、禺东西路高架以及沙河涌环绕的三角地带处，现状为绿地。盾构始发井场地范围内的线路为R=300m的曲线，右线起点里程为YDK19+090.930，终点里程为YDK19+133.215，左线起点里程为ZDK19+086.422，终点里程ZDK19+122.335 。盾构始发井基坑平面呈不规则四边形，四边长度分别为43.12m，31.84m，39.13m，34.91m，基坑深度约32m，底板位于<9>层白垩系碎屑岩微风化带。
一、监测的目的和任务
1.1工程施工监测的目的
通过监测了解工程结构物的工作状态，检验工程结构的设计和施工质量，判断施工工艺和施工参数是否修改，优化下一步施工参数，为施工开张提供及时的反馈信息，达到信息化施工。施工监测包括：施工方监测﹑第三方监测。
1.2主要任务：
(1) 确保监测方法与监测点埋设的正确性，满足设计要求；
(2) 确保监测数据的准确性，为施工提供可靠数据；
(3) 探索施工危险源及原因，掌握危险源发展变化规律，提出施工工艺整改意见；
(4) 进行科学研究试验，积累技术资料，为以后施工积累经验。
二、 地铁基坑施工监测
2.1基坑监测的目的与意义：
基坑项目是一项技术上复杂，不确定因素较多，风险性较大的系统工程，因此，在基坑施工工程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻构筑物进行全面、系统的监测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解、以确保工程的顺利进行。
施工监控量测是信息化施工的一部分，既保证结构的安全施工，也是提高经济效益的重要条件。通过对基坑施工的全过程进行监控，在出现异常情况时及时反馈，并采取必要的应急措施，调整施工工艺或修改设计参数，以确保明挖基坑工程的安全并保护周围环境。
2.2基坑工程监测方案设计的内容：
(1)监测内容——测什么；
(2)监测方法和仪器——怎么测；
(3)施测部位和测点布置——测哪里；
(4)监测期限和频度——何时测；
(5)预警值及报警制度等实施计划——怎么办。
2.3 基坑监测内容：
(1)围护桩的水平位移、桩体内力
(2)围护桩及周围土体的变形监测（倾斜）
(3)地表和地下管线（3倍基坑深度）的水平位移及沉降监测
(4) 周围建（构）筑物（3倍基坑深度）沉降、倾斜监测
(5) 支撑立柱沉降监测
(6) 支撑轴力监测
(7) 围护结构侧土压力监测
(8) 地下水位监测
(9) 锚锁拉力监测
(10) 坑底隆起（回弹）
(11)裂缝监测
(12)孔隙水压力
(1)围护墙（边坡）顶部垂直和水平位移监测
监测目的：基坑开挖期间，为及时监控整个围护体顶部的变形情况，监测其垂直及水平位移，并根据测量结果可以掌握围护压顶、圈梁的垂直及水平位移变化量。
监测点布置：围护墙（边坡）顶部垂直水平位移监测点应为共用点，并布置在冠梁（压顶）上，监测点间距不宜大于20m，关键部位宜适当加密，且每侧边监测点不少于3个；宜布置在两根支撑的中间部位；宜布置在围护墙侧向变形（测斜）监测点处。
(2)围护体变形（测斜）监测
目的：监测围护体随基坑开挖深度的增加，水平位移的变化速率及最大位移值，及时预警，确保基坑稳定及其周围环境的安全。
监测点布置：监测点宜布置在围护墙中间部位，布置间距宜为20～50m，每侧边监测点至少一个。监测点布置深度宜与围护墙（桩）入土深度相同。
(3)坑外土体深层水平位移监测
目的：监测由于基坑开挖对周围环境的影响程度，了解深层土体水平位移的变化情况。
监测点布置：监测点宜布置在邻近需要重点监护的地下设施或建（构）筑物周围土体中；监测点宜布置在围护墙顶部水平位移监测点旁，每边至少布置1个；土体侧向变形监测（测斜）孔埋设深度宜大于围护墙（桩）埋深的5～10m。
根据测点布置图定位，用钻机进行成孔，在孔内放入带十字导向槽的PVC测斜管，测斜管直径须采用70mm。测斜管导槽方向与墙体测斜导槽方向应一致，
(4)监测方法及技术要求：
测斜管宜采用PVC工程塑料、ABS塑料、铝合金材料制成的专用管材。測斜仪探头应沿导槽缓缓沉至孔底，稳定10～15分钟后，自下而上以轮距为间隔，逐段测出需要量测方向上位移，每测点均应0°方向和180°方向两次测量。
(5)、坑外地下水位监测
目的：基坑开挖期间或开挖后围护结构的止水状态进行监控，依此推断围护体有无渗漏、流砂等岩土工程病害，确保基坑及周边环境的安全。
监测点布置：潜水水位监测点宜布置在邻近搅拌桩施工搭接处、转角处、相邻建（构）筑物处、地下管线相对密集处等，并宜布置在止水帷幕外侧约2m 处；监测点间距约20～50m，水文地质条件复杂处应适当加密；观测管埋置深度宜为6～8m；
埋设方法：水位孔埋设时先采用30型钻机成孔，钻孔直径100mm，清除泥桨，然后将Φ53的PVC管插入钻孔内，用砂填实。PVC水位管下部2m范围内打孔（Φ6左右），外用滤网布包裹，利于渗水，管顶用保护盖封口。
(6)、围护体系内力监测
A.地连墙或排桩内力监测
目的：监测围护墙（桩）随基坑开挖深度的增加、施工工况变化的情况，了解墙（桩）后水土压力传来的水平荷载引起围护墙（桩）的变形后，地连墙（桩）沿深度方向及环向的应力的分布情况及弯距。
监测点布置：
监测点宜布置在受力较大围护墙体内；
监测点平面间距宜为20～50m，且每侧边监测点至少1个；
监测点竖向上宜布置在支撑点、拉锚位置、弯距较大处，垂直间距宜为3～5m。
B.支撑轴力监测
目的：为掌握支撑轴力随施工工况变化的情况，确保围护系统在围护体后水土压力传来的水平荷载作用下的安全稳定。
监测点布置：
监测点宜布置在支撑内力较大的支撑上，每道支撑内力监测点不应少于3个，并且每道支撑内力监测点位置宜在竖向上保持一致；
注意：f0初测值的受力状态(辟开日照，水化热，混凝土强度)
(7)、坑底回弹
目的：基坑开挖时，坑内上部大量土体相继挖走，坑底土体因卸荷产生回弹。为准确掌握土体回弹量，本次监测采用埋设分层沉降管来监测基坑开挖过程中坑底土体的回弹量。
监测点布置：监测点宜按剖面布置在基坑中部；监测点剖面间距宜为20～50m，数量不应少于2条。
监测方法及技术要求：坑底回弹可采用基坑坑内开挖面以下的分层沉降仪或深层沉降标的高程变化测定，监测值精度为±1mm；监测点宜在基坑开挖前一周埋设，至观测数据稳定后，测读各监测点的初始高程。
(8)、土压力和孔隙水压力监测
目的：随基坑开挖深度的增加，坑内土体大量卸荷，围护墙体内外土压力随之发生变化，为了解墙后土压力随开挖深度的变化情况，采用挂布法在地下连续墙迎土面一侧埋设土压力计，由于该土压力计测读出的是某一位置处的侧向总压力，为分解出压力中的水压力值，在土压力安装位置附近同时安装一个孔隙水压力计以便计算。
监测点布置：监测点宜布置在受力较大及有代表性的围护体外侧；监测点平面间距宜为20～50m，且每侧边监测点至少1个，监测点垂直间距宜为3～5m，宜布置在土层中部，可预设在迎土面及迎坑面入土段的围护墙侧面。
安装埋设：
1、预先安装法：适用于钢板桩或钢筋混凝土预制构件；
2、挂布法：适用于地下连续墙；
3、弹入法：适用于地下连续墙；
4、活塞压入法：适用于地下连续墙；
5、钻孔法：适用于土层中。
(9)、土层锚杆拉力监测
1、仪器和原理：
a.锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚杆拉力；
b.钢筋应力计、频率仪或电阻应变仪，钢筋拉力乘以钢筋数量；
c.钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪，计算钢筋拉力，乘以钢筋数量。
2、埋设
a.锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间，
b.钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接；
c.钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上。
说明:钢筋应力计只能用于由钢筋组成的锚杆；锚杆由几根钢筋组合而成时，每根钢筋都需布设钢筋计。
(10)、周边环境影响监测
环境监测内容主要有：
a.邻近建筑物的沉降、水平位移、倾斜、裂缝监测；
b.邻近管线的沉降、水平位移监测。
三、地铁区间段施工监测
3.1隧道监测的目的与意义：
1 根据盾构法隧道施工中对周围环境的监测，及时将监测数据分析、整理并绘制成相关的图表，并结合盾构机掘进参数综合分析，从而对盾构推力、土仓压力、注浆压力、和注浆配比等参数进行调控。
2 根据盾构穿越特殊地段的实际情况合理安排监测任务，建立监测数据信息交流沟通的动态信息传递网络，以便于施工技术人员及时了解施工状况和相应区域的地面构筑物变形情况，做出相关技术要求的指令并传递给盾构推进工作面，使推进工作面及时相应调整，最后通过监测确定效果，经过多次反复的循环、验证、完善，以确保地面和周边建筑物沉降情况始终处于受控状态。
3.2隧道监测的内容：
序号 监测对象 监测类型 监测项目
1 隧道结构 变形及
内力监测 A.隧道结构内部收敛监测
B.管片内力监测
C.隧道洞室三维变形
D.隧道裂缝监测
2 地层 地层变形
及应力、
环境监测 E.邻近管线、建筑物监测
F.地表沉降监测
G.土体分层沉降
H.土体深层水平位移
I.土压变化监测
J.孔隙水压力监测
K.水位监测
3.3隧道施工地面沉降原因分析：
在软土层中因地层土体损失及土体的扰动，必然引起地表变形。表现为：盾构机掘进时的正前方和顶部会产生微量隆起，盾尾脱离后，地表开始下沉，且形成一定宽度的沉降槽地帶。下沉的速率随时间而递减。最大下沉量及速率与盾构经过的土质、施工情况和地表荷载的不同有较大的差异。
1 盾构掘削面前的地层变形
因盾构推力过大和出土率小而引起的挤压隆起和前移，因盾构推力过小和出土率大而引起的塌陷。
2 盾构通过时的地层变形
因盾体直径小于刀盘直径，造成刀盘超挖，盾构通过时引起的沉陷。
3 盾尾脱出后的地层变形
因盾尾空隙不能及时填充注浆而引起的沉陷；因过大的注浆量和注浆压力而引起的隆起。此外，有时因盾尾漏水或隧道衬砌缝漏水引起地下水降低而发生大范围下沉。
若发生上述的地层变形，邻近的地面和地中构筑物的外在条件、支承状态就会发生变化，构筑物受到不同程度的影响而发生隆沉、倾斜，甚至结构损坏。影响程度的大小取决于原有构筑物的设计条件（与盾构的位置距离、线型、邻近施工段长度）、结构条件、刚度、地层的土性等。
总结：
本项目在上述工作基础之上，综合上述工作研究成果，将施工信息监控、信息数据分析反馈系统及微扰动施工技术有机的结合起来，形成了一整套地铁近距离下穿重要构筑物的微扰动信息化施工关键技术，研究开发了盾构隧道微扰动信息化施工平台，实现了智能化、信息化管理。