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案例：绕城高速管廊盾构侧穿3号线桥墩监测（2024-2025）
绕城高速管廊工程1标段施工期间轨道交通3号线控制保护区监测项目案例，涵盖自动化全站仪监测、4小时高频快报及预警处置全过程。
项目案例
案例：绕城高速管廊盾构侧穿3号线桥墩监测（2024-2025）
Section titled “案例：绕城高速管廊盾构侧穿3号线桥墩监测（2024-2025）”1. 项目基本信息
Section titled “1. 项目基本信息”| 项目要素 | 内容 |
|---|---|
| 项目名称 | 绕城高速管廊工程1标段施工期间轨道交通3号线控制保护区监测 |
| 项目地点 | 浙江省宁波市鄞州区 |
| 监测周期 | 2024年3月 — 2025年1月（约10个月） |
| 业主单位 | 宁波轨道交通集团有限公司运营分公司 |
| 施工单位 | 某市政工程建设有限公司（外部作业单位） |
| 监测单位 | 宁波睿威工程技术有限公司（RailWise） |
| 监测等级 | 一级监测（盾构侧穿运营高架桥墩，风险等级最高） |
本项目为宁波轨道交通3号线运营期控制保护区监测典型项目。盾构隧道侧穿运营高架桥墩，最小水平净距约8.5m，施工期间需对桥墩、轨道梁及轨道结构实施24小时自动化监测，监测频率为4小时/次，属于高频监测场景。
2. 工程概况
Section titled “2. 工程概况”2.1 工程类型与规模
Section titled “2.1 工程类型与规模”- 外部作业类型：盾构法隧道施工
- 隧道直径：约6.2m（外径）
- 穿越区段长度：约120m
- 覆土深度：约12-18m
- 盾构机型：土压平衡盾构机
2.2 地质条件
Section titled “2.2 地质条件”根据地质勘察报告，穿越区段主要地层如下：
| 地层编号 | 土层名称 | 层厚(m) | 特征描述 |
|---|---|---|---|
| ①₁ | 杂填土 | 1.5-3.0 | 松散，含建筑垃圾 |
| ②₁ | 粉质黏土 | 3.0-5.0 | 软塑-可塑，中等压缩性 |
| ③₁ | 淤泥质粉质黏土 | 5.0-8.0 | 流塑，高压缩性，高灵敏度 |
| ④₁ | 粉质黏土 | 4.0-6.0 | 可塑-硬塑，中等压缩性 |
| ⑤₁ | 粉细砂 | 3.0-5.0 | 中密-密实，含承压水 |
③₁层淤泥质粉质黏土具有高灵敏度特征，盾构掘进扰动易引发较大沉降，需特别关注桥墩沉降变化速率。
2.3 周边环境
Section titled “2.3 周边环境”- 受影响轨道交通设施：3号线高架桥墩P-15#~P-18#（共4个桥墩）
- 最小水平净距：盾构外轮廓与桥墩承台边缘约8.5m
- 轨道梁形式：预应力混凝土连续箱梁
- 运营状态：正常运营，日均客流量约3万人次
- 敏感目标：桥墩、轨道梁、轨道板、接触网支柱
3. 监测方案
Section titled “3. 监测方案”3.1 监测内容
Section titled “3.1 监测内容”依据GB 50911-2013《城市轨道交通工程监测技术标准》及CJJ/T 202-2013《城市轨道交通结构安全保护技术规范》，确定以下监测项目：
| 监测对象 | 监测项目 | 监测精度 | 监测方法 |
|---|---|---|---|
| 高架桥墩 | 水平位移 | ≤0.5mm | 自动化全站仪 |
| 高架桥墩 | 竖向位移（沉降） | ≤0.5mm | 自动化全站仪 |
| 高架桥墩 | 倾斜 | ≤1/10000 | 自动化全站仪 |
| 轨道梁 | 竖向位移 | ≤0.5mm | 自动化全站仪 |
| 轨道梁 | 水平位移 | ≤0.5mm | 自动化全站仪 |
| 轨道板 | 竖向位移 | ≤0.5mm | 自动化全站仪 |
| 轨道结构 | 轨距变化 | ≤0.5mm | 轨道几何状态测量仪 |
| 轨道结构 | 水平/高低/方向 | ≤0.5mm | 轨道几何状态测量仪 |
| 地表 | 沉降 | ≤1.0mm | 自动化全站仪/水准仪 |
| 地下水位 | 水位变化 | ≤5mm | 渗压计/水位计 |
3.2 测点布设
Section titled “3.2 测点布设”3.2.1 桥墩监测点
Section titled “3.2.1 桥墩监测点”在P-15#~P-18#每个桥墩布设4个棱镜监测点：
- 墩顶：2个棱镜（对称布设于墩顶两侧）
- 墩身中部：1个棱镜
- 承台：1个棱镜
共计：4个桥墩 × 4点 = 16个棱镜监测点
3.2.2 轨道梁监测点
Section titled “3.2.2 轨道梁监测点”- 在每个桥墩对应的轨道梁跨中及支座处布设棱镜
- 共计：8个棱镜监测点
3.2.3 轨道板监测点
Section titled “3.2.3 轨道板监测点”- 在轨道板顶面布设微型棱镜
- 共计：12个微型棱镜监测点
3.2.4 地表监测点
Section titled “3.2.4 地表监测点”- 沿盾构轴线两侧各15m范围内布设地表沉降监测点
- 间距约5m
- 共计：约20个地表监测点
3.2.5 基准点与工作基点
Section titled “3.2.5 基准点与工作基点”- 基准点：3个（位于施工影响区外稳定区域，间距≥100m）
- 工作基点：2个（位于监测站附近，与基准点通视良好）
测点总计：约58个监测点
3.3 仪器配置
Section titled “3.3 仪器配置”| 设备名称 | 型号/规格 | 数量 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 自动化全站仪 | Leica TS16 1“ | 2台 | 桥墩/轨道梁/轨道板自动化监测 |
| 微型棱镜 | Leica GMP104 | 50个 | 轨道板及隐蔽部位监测 |
| 反射片棱镜 | 定制 | 30个 | 桥墩/地表监测 |
| 监测站防护箱 | 定制（恒温恒湿） | 2套 | 仪器防护与供电 |
| 数据采集终端 | 工业级工控机 | 2台 | 数据自动采集与传输 |
| 4G/5G传输模块 | 工业级 | 2套 | 数据实时回传 |
| UPS不间断电源 | 3kVA | 2套 | 断电保护 |
| 太阳能供电系统 | 200W | 2套 | 野外供电备用 |
| 轨道几何状态测量仪 | 轨检小车 | 1套 | 轨道几何参数测量 |
| 水准仪 | Trimble DiNi 0.3mm | 1台 | 水准测量复核 |
4. 监测数据
Section titled “4. 监测数据”4.1 关键数据汇总
Section titled “4.1 关键数据汇总”盾构穿越期间（2024年6月15日—7月20日）关键监测数据汇总：
| 监测项目 | 最大变化值 | 变化速率(mm/d) | 预警次数 | 控制值 |
|---|---|---|---|---|
| 桥墩水平位移 | 2.8mm | 0.45 | 2次黄色 | 5mm |
| 桥墩竖向位移 | 4.2mm | 0.62 | 3次黄色 | 6mm |
| 桥墩倾斜 | 1/8500 | — | 0次 | 1/5000 |
| 轨道梁竖向位移 | 3.5mm | 0.48 | 2次黄色 | 5mm |
| 轨道梁水平位移 | 1.9mm | 0.32 | 0次 | 4mm |
| 轨道板竖向位移 | 2.1mm | 0.35 | 1次黄色 | 4mm |
| 地表沉降 | 12.5mm | 1.85 | 5次黄色 | 15mm |
| 轨距变化 | 1.2mm | — | 0次 | 2mm |
4.2 典型监测曲线
Section titled “4.2 典型监测曲线”4.2.1 桥墩竖向位移时程曲线特征
Section titled “4.2.1 桥墩竖向位移时程曲线特征”桥墩沉降时程曲线典型特征：
- 初始阶段（刀盘距桥墩30m外）：沉降微小，变化速率<0.1mm/d
- 接近阶段（刀盘距桥墩10-30m）：沉降开始增加，变化速率0.1-0.3mm/d
- 通过阶段（刀盘通过桥墩前后10m）：沉降快速增加，变化速率0.5-1.5mm/d
- 脱离阶段（刀盘通过桥墩后10-30m）：沉降速率减缓，逐渐趋于稳定
- 稳定阶段（刀盘通过桥墩30m后）：沉降趋于稳定，变化速率<0.1mm/d
4.2.2 地表沉降槽特征
Section titled “4.2.2 地表沉降槽特征”地表沉降槽符合Peck公式预测形态：
- 最大沉降点位于盾构轴线正上方
- 沉降槽宽度系数i ≈ 0.5H（H为覆土深度）
- 实测沉降槽与理论预测吻合度约85%
4.3 数据特征分析
Section titled “4.3 数据特征分析”- 沉降主导性：竖向位移远大于水平位移，竖向/水平位移比值约2.0-2.5
- 时间滞后性：最大沉降出现时间滞后于刀盘通过时间约1-2天
- 空间相关性：距离盾构轴线越近，沉降越大，符合高斯分布特征
- 可恢复性：部分沉降在盾构通过后有一定回弹（约10-20%）
5. 预警与处置
Section titled “5. 预警与处置”5.1 预警事件
Section titled “5.1 预警事件”监测期间共触发预警事件如下：
| 预警时间 | 预警对象 | 预警等级 | 触发原因 | 变化速率(mm/d) |
|---|---|---|---|---|
| 2024-06-28 | P-16#桥墩 | 黄色预警 | 沉降速率超限 | 0.62 |
| 2024-06-29 | P-16#桥墩 | 黄色预警 | 累计沉降接近控制值60% | 4.0mm |
| 2024-07-02 | P-17#桥墩 | 黄色预警 | 沉降速率超限 | 0.58 |
| 2024-07-05 | 地表D-12 | 黄色预警 | 累计沉降接近控制值70% | 11.2mm |
| 2024-07-08 | P-16#桥墩 | 黄色预警 | 水平位移速率超限 | 0.45 |
本项目采用两级预警体系：
- 黄色预警：变化速率达到控制值的60%或累计值达到控制值的60%
- 红色预警：变化速率达到控制值的80%或累计值达到控制值的80%
本项目未触发红色预警，预警控制效果良好。
5.2 处置措施
Section titled “5.2 处置措施”针对黄色预警，采取以下处置措施：
-
施工参数调整
- 降低盾构掘进速度：从80mm/min降至50mm/min
- 调整土仓压力：增加10-20kPa
- 优化同步注浆：增加注浆量10%，缩短凝结时间
- 加强渣土改良：增加泡沫剂注入量
-
监测加强
- 监测频率从4小时/次加密至2小时/次
- 增加人工复核测量频次
- 启动轨道几何状态每日测量
-
应急准备
- 联系轨道运营单位做好应急准备
- 准备注浆加固材料与设备
- 制定限速/停运应急预案
5.3 效果评估
Section titled “5.3 效果评估”采取处置措施后，监测数据变化：
- P-16#桥墩沉降速率从0.62mm/d降至0.35mm/d（降幅43%）
- P-17#桥墩沉降速率从0.58mm/d降至0.30mm/d（降幅48%）
- 未再触发新的预警事件
- 盾构顺利穿越，轨道运营未受影响
6. 经验总结
Section titled “6. 经验总结”6.1 成功要素
Section titled “6.1 成功要素”-
高精度自动化监测
- Leica TS16 1“全站仪配合RAILWISE-TSM平台，实现4小时高频自动化监测
- 数据实时回传，预警响应时间<15分钟
-
合理的预警阈值设定
- 预警阈值设定考虑了桥墩结构安全储备
- 黄色预警提前介入，为施工调整留出充足时间
-
施工-监测联动机制
- 建立施工参数与监测数据的实时联动
- 监测数据异常时，施工方可即时调整掘进参数
-
多方协同
- 监测单位、施工单位、运营单位、监理单位建立微信群联动
- 预警信息即时推送，处置措施快速落实
6.2 改进建议
Section titled “6.2 改进建议”-
增加InSAR辅助监测
- 建议引入InSAR技术进行大范围区域沉降监测
- 作为全站仪监测的补充，提供更全面的沉降场信息
-
AI预测预警
- 引入时序预测模型（如Prophet/LSTM）
- 实现沉降趋势预测，提前6-12小时预警
-
自动化报告生成
- 进一步优化RAILWISE-TSM的4小时快报自动生成
- 减少人工干预，提高报告时效性
6.3 可复用经验
Section titled “6.3 可复用经验”- 测点布设模板：本项目的桥墩-轨道梁-轨道板三级监测体系可作为同类项目参考
- 预警阈值模板：盾构侧穿高架桥墩的预警阈值设定经验可直接复用
- 施工参数调整经验：沉降速率0.6mm/d时的施工参数调整方案可作为标准操作程序
7. 数据归档
Section titled “7. 数据归档”7.1 数据下载
Section titled “7.1 数据下载”| 数据类型 | 文件格式 | 数据量 | 下载链接 |
|---|---|---|---|
| 原始观测数据 | CSV | 约2.5GB | 下载 |
| 处理后的监测数据 | Excel | 约150MB | 下载 |
| 监测曲线图 | PNG/PDF | 约80MB | 下载 |
| 沉降预测模型 | Python | 约5MB | 下载 |
7.2 报告下载
Section titled “7.2 报告下载”| 报告类型 | 数量 | 下载链接 |
|---|---|---|
| 4小时高频快报 | 约1800份 | 下载 |
| 监测日报 | 约300份 | 下载 |
| 监测周报 | 约45份 | 下载 |
| 监测月报 | 约10份 | 下载 |
| 预警处置记录 | 5份 | 下载 |
| 总结报告 | 1份 | 下载 |
8. 相关文档
Section titled “8. 相关文档”- 控制保护区监测总体方案模板
- 监测等级划分标准
- 高架桥墩监测点布设
- 全站仪自动化监测（RAILWISE-TSM）
- 4小时高频快报数据流
- 黄色/红色预警阈值设定
- 4小时快报模板
- Peck公式沉降预测计算
- 预警阈值计算器
附录A：监测项目检查清单
Section titled “附录A：监测项目检查清单”- 基准点稳定性检查（每周）
- 工作基点与基准点联测（每周）
- 棱镜安装牢固性检查（每日）
- 全站仪气象参数设置（每次观测）
- 数据完整性检查（每次观测后）
- 预警阈值复核（每周）
- 监测报告审核（每日/每周/每月）
- 监测设备维护（每月）
附录B：常见问题
Section titled “附录B：常见问题”Q1：自动化全站仪在雨天能否正常工作？
A：Leica TS16具备IP65防护等级，可在小雨天气工作。但大雨、大雾天气会影响测量精度，建议：
- 启用气象传感器自动补偿
- 雨停后增加一次观测频次
- 能见度<500m时暂停自动化观测，改用人工水准测量
Q2：4小时监测频率是否足够？
A：对于盾构侧穿运营桥墩的一级监测，4小时频率是行业标准做法。在预警期间可加密至2小时。关键判断依据：
- 变化速率<0.3mm/d：维持4小时频率
- 变化速率0.3-0.6mm/d：加密至2小时
- 变化速率>0.6mm/d：建议1小时或连续监测
Q3：如何处理数据异常跳变？
A：数据异常跳变可能由以下原因引起：
- 棱镜被遮挡或移位 → 现场检查并重新安装
- 全站仪气象补偿异常 → 检查气象传感器
- 通信中断导致数据缺失 → 补测并标记
- 真实结构突变 → 立即启动预警流程
附录C：参考资料
Section titled “附录C：参考资料”- GB 50911-2013 《城市轨道交通工程监测技术标准》
- CJJ/T 202-2013 《城市轨道交通结构安全保护技术规范》
- JGJ 8-2016 《建筑变形测量规范》
- GB 50497-2019 《建筑基坑工程监测技术标准》
- 宁波市轨道交通控制保护区管理办法
- 本项目监测方案设计文件（编号：RW-2024-0315）
- 本项目监测总结报告（编号：RW-2025-0110）
本文档由RailWise技术团队编写，最后更新于2025-01-15。如有疑问，请联系技术支持。