地下工程監(jiān)控量測技術(shù)

...wd......wd......wd...地下工程監(jiān)控量測技術(shù)1地下工程主要特點與施工方法1.1地下工程主要特點隨著社會的開展，人類面臨日益突出的居住、交通、環(huán)境等與有限土地資源之間的矛盾，為解決上述矛盾，國際上提出“二十一世紀(jì)是人類開發(fā)利用地下空間時代〞。特別是城市地區(qū)，隨著人口急劇膨脹，居住困難、交通阻塞、環(huán)境惡化，開發(fā)利用地下空間，開展地下交通系統(tǒng)是城市面臨的主要課題之一。隨著我國經(jīng)濟實力的不斷增強，城市現(xiàn)代化程度的不斷提高，城市規(guī)模不斷擴大，城市人口會越來越多，交通會更加擁擠，為提高土地的空間利用率，交通線路由地面轉(zhuǎn)入地下是大勢所趨，各大城市紛紛在籌建城市地鐵工程。同時為了利用有限土地資源，大力開展城市共同溝、地下停車場、地下商場等地下工程，大力開展地下空間。歸納起來，城市地下工程具有一下幾個特點：〔1〕地質(zhì)條件差，地層條件復(fù)雜多變，具有復(fù)雜性與不確定性，因此地下工程設(shè)計合理性進(jìn)展理論分析比較困難，受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等條件影響較大，通常施工難度比較大；〔2〕周邊環(huán)境復(fù)雜?！?〕構(gòu)造埋深淺、與臨近構(gòu)造相互影響〔4〕圍巖穩(wěn)定性難于判斷特別是城市地下工程施工引發(fā)的環(huán)境影響問題，如地表下沉、建筑物傾斜、道路交通乃至地中管線能否正常運作等源于興建地下工程而產(chǎn)生的不良影響，因此環(huán)境影響是選擇施工重要考慮因素之一。1.2主要施工方法隨著技術(shù)的進(jìn)步和科技的不斷開展，地下工程的施工方法越來越豐富，根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境條件、機械設(shè)備配備情況，地下工程施工方法一般可分為三大類，即明挖法、暗挖法和沉管法，具體分類見圖1-1-1。2隧道開挖引起的變形破壞特征及安全風(fēng)險2.1隧道開挖引起的變形破壞特征由于隧道的開挖，使先前支撐隧道洞身圍巖被移走，洞壁臨空；造成圍巖應(yīng)力進(jìn)展重新調(diào)整，圍巖與洞壁均向隧道凈空方向變形。這種變形由三局部組成：一是，隧道正前方掌子面的水平位移，表現(xiàn)為掌子面的水平鼓出;二是，掌子面前方圍巖下沉，淺埋隧道表現(xiàn)為地表下沉，形成沉降槽;圖掌子面鼓出/地表沉降槽三是，剛開挖的隧道洞壁出現(xiàn)收斂變形，表現(xiàn)為拱頂下沉和邊墻內(nèi)移;圖拱頂下沉和邊墻內(nèi)移假設(shè)這種變形不進(jìn)展控制，那么可能發(fā)生隧道坍方。常見的隧道坍方類型可以歸納為兩類：一是掌子面水平變形過大，發(fā)生掌子面擠出坍方；另一類是支護下沉過大，出現(xiàn)整體失穩(wěn)坍方。圖掌子面擠出坍方圖整體失穩(wěn)坍方當(dāng)隧道上部覆土較淺時，隧道內(nèi)的變形可能開展到地表，引起地表變形開裂，甚至出現(xiàn)坍塌冒頂?shù)那闆r。這種坍方對隧道工程的建設(shè)和環(huán)境的危害性極大。整體失穩(wěn)坍方工程實例2.2軟弱圍巖隧道施工的主要安全風(fēng)險針對軟弱圍巖隧道的支護變形、塌方等風(fēng)險，從地質(zhì)和變形角度進(jìn)展分析總結(jié)，其潛在安全風(fēng)險源主要有6種情況：〔1〕軟弱圍巖淺埋、偏壓軟弱圍巖淺埋地段，隧道施工時拱部一般難于成拱，在未采取足夠措施前，軟弱圍巖淺埋隧道易發(fā)生局部塌方；軟弱圍巖偏壓地段，隧道支護構(gòu)造將承受顯著的不對稱荷載，施工期間易造成初期支護縱向開裂或錯臺，變形過大甚至塌方?！?〕土質(zhì)隧道土質(zhì)隧道強度低、自穩(wěn)性差，與巖石隧道相比要承受更大的荷載，假設(shè)初期支護強度缺乏，將導(dǎo)致變形大、嚴(yán)重時會出現(xiàn)局部坍塌等安全風(fēng)險?！?〕大埋深軟巖隧道在大埋深軟巖地段，一般存在較高的地應(yīng)力，由于軟巖抗壓強度低，開挖過程中洞壁巖體剝離，位移極為顯著，變形持續(xù)時間長，隧底常出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。通過該段時，假設(shè)支護缺乏，可能造成支護變形過度、侵限，甚至塌方等安全風(fēng)險。〔4〕斷層破碎帶由于斷層上下兩盤的相對運動，常使斷層面附近巖石破碎成碎石和粉末狀，形成斷層破碎帶，其巖體一般自穩(wěn)性極差，且常伴有地下水，隧道通過斷層破碎帶時易發(fā)生塌方、掌子面突泥、突水等安全風(fēng)險。〔5〕構(gòu)造面發(fā)育的塊狀巖體地段塊狀圍巖的力學(xué)特性是巖石單體強度較高、承載力較高，但因構(gòu)造面發(fā)育，受其切割制約，特別是在有地下水組合作用的條件下，巖體整體穩(wěn)定性差，這類圍巖隧道坍塌的特點是個別巖塊失穩(wěn)，造成較大范圍巖塊突然坍塌?！?〕不同巖層接觸帶地段由于不同巖層，巖性差異大，加之常伴有地下水，在接觸面附近常發(fā)育有風(fēng)化剝蝕面，巖體較為軟弱、破碎，隧道通過時，在掌子面上方或前方，易發(fā)生塌方、涌泥等安全風(fēng)險。3監(jiān)控量測的必要性和監(jiān)測的目的3.1監(jiān)測的必要性⑴地下工程的復(fù)雜性的要求地下工程具有隱蔽性、復(fù)雜性和不可預(yù)見性的特征。一方面隧道周圍及掌子面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況對隧道施工的質(zhì)量和安全關(guān)系重大。不良的地質(zhì)條件極易引起隧道坍方、突泥涌水，不僅在技術(shù)上給隧道施工帶來極大的困難，也常常因突發(fā)事故導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損失、工期延誤，從而造成巨大的經(jīng)濟損失；另一方面，由于普通工程地質(zhì)勘察手段的局限性，無法完全準(zhǔn)確的查明洞身圍巖狀況，導(dǎo)致圍巖劃分的不準(zhǔn)確或偏保守，施工中如果完全照搬就有可能導(dǎo)致巨大浪費或安全事故。同時城市地下工程周圍環(huán)境一般比較復(fù)雜，因此有必要通過信息化施工，通過對圍巖、支護的時空變形、應(yīng)力、壓力的量測數(shù)據(jù)分析，對隧道支護狀態(tài)進(jìn)展評價，預(yù)報險情、評定設(shè)計的合理性，反響信息，及時變更設(shè)計。從而確保地下工程施工和周圍建〔構(gòu)〕筑物安全。⑵標(biāo)準(zhǔn)的要求：?鐵路隧道新奧法指南?第3.1.1條規(guī)定：新奧法的設(shè)計應(yīng)以工程類比法為主，并通過現(xiàn)場監(jiān)控量測確認(rèn)和修正，必要時可輔以理論檢算；?錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)那么?〔GBJ86-85〕第3.1.7條規(guī)定：錨噴支護的設(shè)計，應(yīng)采用工程類比法，必要時，還應(yīng)輔以監(jiān)控量測法及理論的檢算法。?鐵路隧道噴錨構(gòu)筑物技術(shù)規(guī)那么?第3．1．4條規(guī)定：設(shè)計應(yīng)分為施工前設(shè)計和施工中設(shè)計兩個階段，施工前設(shè)計中應(yīng)包括監(jiān)控量測設(shè)計的內(nèi)容。監(jiān)控量測是隧道施工過程最重要的環(huán)節(jié)之一，它起著“安全監(jiān)控、設(shè)計反響和指導(dǎo)施工〞等一系列的重要作用。3.2監(jiān)控量測的目的城市地下工程監(jiān)控量測的主要目的有：〔1〕指導(dǎo)施工：通過監(jiān)測了解地層在施工過程中的動態(tài)變化，明確工程施工對地層的影響程度及可能產(chǎn)生失穩(wěn)的薄弱環(huán)節(jié)，了解施工方法的實際效果，了解施工對周邊環(huán)境的影響等等，以便采取相應(yīng)的工程措施來?！?〕安全評價：通過監(jiān)測了解支護構(gòu)造及周邊建〔構(gòu)〕筑物的變形及受力狀況，掌握施工過程中工程自身構(gòu)造所處的安全狀態(tài)，并對其安全穩(wěn)定性進(jìn)展評價。?！?〕修正設(shè)計：用現(xiàn)場實測的結(jié)果彌補理論分析過程中存在的缺乏，并把監(jiān)測結(jié)果反響設(shè)計，調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計支護參數(shù)；〔4〕積累資料：通過監(jiān)控量測，收集數(shù)據(jù)，為以后的工程設(shè)計、施工及標(biāo)準(zhǔn)修改提供參考和積累經(jīng)歷。施工過程中進(jìn)展的監(jiān)控量測是信息化施工的根基，具有重要作用，在地下工程施工過程中進(jìn)展現(xiàn)場監(jiān)控量測，及時獲取圍巖變位與地下工程支護構(gòu)造的動態(tài)信息，并反響于修正支護參數(shù)與施工措施，以期到達(dá)安全與經(jīng)濟合理的目的，這是信息化施工的實質(zhì)。4主要監(jiān)測工程及其確定原那么4.1確定監(jiān)測工程的原那么監(jiān)控量測的工程主要根據(jù)隧道工程的地質(zhì)條件、圍巖類別、跨度、埋深、開挖方法和支護類型等綜合確定。而且，在隧道工程中進(jìn)展量測，絕不是單純地為了獲取信息，而是把它作為施工管理的一個積極有效的手段，因此量測信息應(yīng)能：〔1〕、確切地預(yù)報破壞和變形等未來的動態(tài)，對設(shè)計參數(shù)和施工流程加以監(jiān)控，以便及時掌握圍巖動態(tài)而采取適當(dāng)?shù)拇胧踩珙A(yù)估最終位移值、根據(jù)監(jiān)控基準(zhǔn)調(diào)整、修改開挖和支護的順序和時機等〕?！?〕、滿足作為設(shè)計變更的重要信息和各項要求，如提供設(shè)計、施工所需的重要參數(shù)〔初始位移速度、作用荷載等〕。施工監(jiān)測是一項系統(tǒng)工程，監(jiān)測工作的成敗與選用監(jiān)測方法的選取及測點的布置直接相關(guān)。根據(jù)監(jiān)測工作的經(jīng)歷，歸納以下5條原那么。=1\*GB2⑴、可靠性原那么：可靠性原那么是監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中所考慮的最重要的原那么。為了確保其可靠性，必須做到：第一，系統(tǒng)需要采用可靠的儀器。第二，應(yīng)在監(jiān)測期間保護好測點。=2\*GB2⑵、多層次監(jiān)測原那么：多層次監(jiān)測原那么的具體含義有四點：a、在監(jiān)測對象上以位移為主，兼顧其它監(jiān)測工程。b、在監(jiān)測方法上以儀器監(jiān)測為主，并輔以巡檢的方法。c、在監(jiān)測儀器選擇上以機測儀器為主，輔以電測儀器。d、考慮分別在地表、及臨近建筑物與地下管線上布點以形成具有一定測點覆蓋率的監(jiān)測網(wǎng)。=3\*GB2⑶、重點監(jiān)測關(guān)鍵區(qū)的原那么：在具有不同地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件、周圍建筑物及地下管線段，其穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是不同的。穩(wěn)定性差的地段應(yīng)重點進(jìn)展監(jiān)測，以保證建筑物及地下管線的安全。=4\*GB2⑷、方便實用原那么：為減少監(jiān)測與施工之間的干擾，監(jiān)測系統(tǒng)的安裝和測量應(yīng)盡量做到方便實用。=5\*GB2⑸、經(jīng)濟合理原那么：系統(tǒng)設(shè)計時考慮實用的儀器，不必過分追求儀器的先進(jìn)性，以降低監(jiān)測費用。4.2地下工程的主要監(jiān)測工程根據(jù)以上原那么，考慮地下工程構(gòu)造穩(wěn)定及施工對環(huán)境影響急待解決的問題，地下開挖施工引起的地面及土體沉降及變形；地面建〔構(gòu)〕筑物沉降標(biāo)準(zhǔn)與保護等級的劃分；支護〔圍護〕構(gòu)造變形。從總體來講，監(jiān)測工程可以分成三類：一、構(gòu)造變形和應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測，二、構(gòu)造與周圍地層〔圍巖與構(gòu)造〕相互作用，三、與構(gòu)造相鄰的周邊環(huán)境安全監(jiān)測。目前，城市地下工程施工多數(shù)采用新奧法、明挖法、盾構(gòu)法這三類方法，采用不同的施工方法修建對需要反響的內(nèi)容有不同的要求。監(jiān)測工程應(yīng)根據(jù)具體工程的特點來確定，主要取決于工程的規(guī)模、重要性程度；地下工程的形狀、尺、寸、工程構(gòu)造和支護特點；地應(yīng)力大小和方向；工程地質(zhì)條件；施工工序和方法；在盡量減少施工干擾的情況下，要能監(jiān)控整個工程的主要部位的位移，包括各種不同地質(zhì)單元和地下工程構(gòu)造復(fù)雜部位。位移監(jiān)測是最直接易行，因而應(yīng)作為監(jiān)控量測的重要工程。但在完整堅硬的巖體中位移值往往較小，故要配合應(yīng)力和壓力測量，對于淺埋地下工程，地表沉降和拱頂沉降監(jiān)測是極其重要的。我國?城市地鐵施工與驗收標(biāo)準(zhǔn)?中將新奧法隧道的監(jiān)測工程分為應(yīng)測工程和選測工程〔表2〕，其中應(yīng)測工程是必須進(jìn)展的監(jiān)測工程，選測工程是根據(jù)情況選用的監(jiān)測工程。新奧法監(jiān)測工程表2類別監(jiān)測工程監(jiān)測儀器測點布置監(jiān)測精度監(jiān)測頻率應(yīng)測項目圍巖與構(gòu)造與支護狀態(tài)地質(zhì)素描及拱架支護狀態(tài)觀察每一開挖環(huán)開挖面距監(jiān)測斷面前后＜2B時1～2次/d開挖面距監(jiān)測斷面前后2～5B時1次/2～3d開挖面距監(jiān)測斷面前后＞5B時1次/周地表、地面建筑、地下管線及構(gòu)造物水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺每10～50m一個斷面，每斷面7～11測點0.1mm拱頂下沉水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺計每5～30m一個斷面，每斷面1～3測點0.1mm周邊凈空收斂收斂計每5～100m一個斷面，每斷面2～3測點0.1mm選測項目圍巖與構(gòu)造內(nèi)部位移多點位移計、測斜儀等取代表性地段設(shè)一斷面，每斷面2～3個測孔0.1mm開挖面距監(jiān)測斷面前后＜2B時1～2次/d開挖面距監(jiān)測斷面前后2～5B時1次/2～3d開挖面距監(jiān)測斷面前后＞5B時1次/周圍巖與構(gòu)造壓力及支護間應(yīng)力壓力傳感器每取代表性地段設(shè)一斷面，每斷面10～20個測點≤0.5%F.S鋼筋格柵拱架內(nèi)力支柱壓力或其他測力計每10～30榀鋼拱架設(shè)一對測力計拉伸,0.5%F.S.壓縮,1.0%F.S.初期支護、二次襯砌內(nèi)力及外表應(yīng)力混凝土內(nèi)的應(yīng)變計或應(yīng)力計每取代表性地段設(shè)一斷面，每斷面11個測點±0.1%F.S.錨桿內(nèi)力、抗拔力錨桿測力計及拉拔器必要時進(jìn)展拉伸,0.5%F.S.，壓縮,1.0%F.S.孔隙水壓力水壓計每取代表性地段設(shè)一斷面，每斷面5～7個測點≤0.5%F.S5主要監(jiān)測工程實施方法5.1地表沉降監(jiān)測地表沉降監(jiān)測是淺埋暗挖地下工程監(jiān)測中最主要的監(jiān)測工程。在地層加固、基坑開挖、新奧法地下工程開挖、盾構(gòu)掘進(jìn)等工程的施工過程中都要進(jìn)展地表沉降監(jiān)測。分析隧道施工引起的縱橫沉降槽曲線及最大沉降坡度、最小曲率半徑和沉降速率等，以評估隧道施工對周圍環(huán)境的影響程度，為合理確定和調(diào)整施工參數(shù)提供反響信息。●布點要求地表沉降測點應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)。地表沉降測點和隧道內(nèi)測點原那么上應(yīng)布置在同一里程。一般條件下，地表沉降測點縱向間距應(yīng)按表7.3的要求布置。表7.3地表沉降測點縱向間距隧道埋深與開挖寬度縱向測點間距(m)2B<Ho<2.5B20～50B<Ho≤2B10～20Ho≤B5～10注:H。為隧道埋深，B為隧道開挖寬度。根據(jù)地層條件，一般間隔30～50m布設(shè)一組地表橫向沉陷槽測點，地表沉降測點橫向間距為2～5m。在隧道中線附近測點應(yīng)適當(dāng)加密，隧道中線兩側(cè)量測范圍不應(yīng)小于H0+B，地表有控制性建(構(gòu))筑物時，量測范圍應(yīng)適當(dāng)加寬。根據(jù)有關(guān)資料，地表沉降槽呈正態(tài)曲線分布，其隧道上方沉降量大，向兩側(cè)逐漸減小，因此測點布置為中間間距小，向兩側(cè)逐漸增大間距，以便比較準(zhǔn)確測出沉降槽曲線，其測點布置如圖7.2所示。圖7.2南京某隧道地表沉降橫向測點布置示意圖●測點埋設(shè)水準(zhǔn)點圖3-3-1基點埋設(shè)方法示意圖設(shè)置圖3-3-1基點埋設(shè)方法示意圖當(dāng)工程中出現(xiàn)意外情況，需對突發(fā)的急劇沉降的目標(biāo)進(jìn)展監(jiān)測時，假設(shè)設(shè)置上述水準(zhǔn)點己來不及，可在已有房屋或構(gòu)筑物上設(shè)置標(biāo)志作為臨時水準(zhǔn)點，但這些房屋或構(gòu)筑物的沉降必須己趨于穩(wěn)定。埋設(shè)水準(zhǔn)點應(yīng)考慮以下因素：〔1〕水準(zhǔn)點應(yīng)布設(shè)在監(jiān)測對象的沉降影響范圍〔包括埋深〕以外，保證其穩(wěn)固穩(wěn)定；〔2〕盡量遠(yuǎn)離道路、鐵路、空壓機房等，以防受到碾壓和振動的影響；〔3〕力求通視良好，與觀測點接近，其距離不宜超過l00m，以保證監(jiān)測精度；〔4〕防止將水準(zhǔn)點埋設(shè)在低洼易積水處。同時為防止土層凍脹的影響，水準(zhǔn)點的埋設(shè)深度至少要在冰凍線以下0.5m。測點埋設(shè)方法：地表沉降監(jiān)測點的埋設(shè)首先用鉆機鉆透硬化路面，然后用洛陽鏟進(jìn)展探挖，以免破壞地下管線，開挖成孔以后放入鋼筋，放入鋼套筒隔離鋼筋與周邊土體，上部回填砂土和木屑。測點上部安設(shè)保護蓋，做好標(biāo)記。如圖3-4所示。圖3－4地表沉降測點大樣圖●測試儀器及精度要求測量精度對沉降監(jiān)測資料的分析質(zhì)量起著重要的作用，同時也關(guān)系到測量效率、工作量以及監(jiān)測費用。應(yīng)根據(jù)給定的監(jiān)測對象性質(zhì)、允許沉降值、沉降速率、儀器設(shè)備等因素進(jìn)展綜合分析后確定。一般可分為高精度和中等精度兩類?！?〕 高精度用于要求嚴(yán)格控制不均勻沉降的地下工程。使用的精細(xì)水準(zhǔn)儀通常帶有光學(xué)測微器，放大倍率不小于40倍，如蘇光DS6、WILDN3和LeicaNA3000等儀器。使用時，i角控制在±15″，視線長度不大于50m，閉合差應(yīng)小于±0.5mm，測量數(shù)據(jù)保存至0.1mm。水準(zhǔn)尺均需采用線條式銦鋼尺?！?〕 中等精度用于要求一般控制不均勻沉降的地下工程。所使用的水準(zhǔn)儀的精度等級應(yīng)不低于國產(chǎn)S3水平，最好帶有傾斜螺旋和符合水準(zhǔn)器，放大率在30倍左右，如國產(chǎn)的NS3－1型、DZ2型帶測微器、WiLDN2和LeicaNA3000等。儀器使用時，i角控制在±20″，視線長度不大于75m，閉合差應(yīng)小于±1.0rnrn，測量數(shù)據(jù)保存至1.0mm水準(zhǔn)尺必須用紅、黑雙面木尺〔帶圓水準(zhǔn)器?！竦乇沓两档幕疽蟆?〕 觀測前對所用的水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺按有關(guān)規(guī)定進(jìn)展校驗，并作好記錄，在使用過程中不隨意更換；〔2〕 首次進(jìn)展觀測，應(yīng)適當(dāng)增加測回數(shù)，一般取2~3次的數(shù)據(jù)作為初始值；〔3〕 固定觀測人員、觀測線路和觀測方式；〔4〕 定期進(jìn)展水準(zhǔn)點校核、測點檢查和儀器的校驗，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性；〔5〕 記錄每次測量時的氣象情況、施工進(jìn)度和現(xiàn)場工況，以供監(jiān)測數(shù)據(jù)分析時參考?！駭?shù)據(jù)分析與處理根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制時間位移曲線散點圖和距離位移曲線散點圖，根據(jù)沉降規(guī)律判斷圍巖穩(wěn)定狀態(tài)和施工措施的有效性。當(dāng)位移——時間曲線趨于平緩時，可選取適宜的函數(shù)進(jìn)展回歸分析，預(yù)測最大沉降量。繪制橫斷面和縱斷面沉降槽曲線，判斷施工影響范圍、最大沉降坡度、最小曲率半徑、地層體積損失等?！癯两当O(jiān)測實例以廣州地鐵二號線[越~三]盾構(gòu)區(qū)間工程地表沉降為例。圖3-3-1地表沉降歷時曲線R35為右線地表沉降測點，處于走馬山崗斷裂破碎帶，地層軟弱，且富含地下水。其沉降歷時曲線如圖3－3－1。右線地下工程施工時，采用土壓平衡模式，引起的地表沉降在10mm左右；后因受左線隧道施工影響，且由于地下水大量流失，造成右線地表再次沉降，最后左、右線隧道施工引起的沉降疊加達(dá)圖3-3-1地表沉降歷時曲線5.2地下管線監(jiān)測●管線監(jiān)測目的城市淺埋暗挖施工區(qū)段一般地下管線眾多，主要有上、下水管、煤氣管道、電力管道、通訊管道等，由于淺埋暗挖施工不可防止地要對土體產(chǎn)生擾動，因而埋設(shè)在土層中的地下管線隨土體變形，產(chǎn)生垂直位移和水平位移由，可能會引起地下管線的斷裂而直接危及其正常使用，甚至引發(fā)災(zāi)難性事故，其后果是極其嚴(yán)重的，必須進(jìn)展嚴(yán)密監(jiān)測。地下管線變形監(jiān)測的目的在于：根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，掌握地下管線的位移量和變化速率，及時調(diào)整施工方案，采取有效防范措施，保證地下管線的安 全和正常使用，確?；拥捻樌┕ぁ！窆芫€資料調(diào)查在制定測點布置方案和確定監(jiān)測方法、頻率前，首先應(yīng)調(diào)查與管線監(jiān)測有關(guān)的根基資料，內(nèi)容包括：管線的用途、材料和規(guī)格，以便選擇重要管線進(jìn)展監(jiān)測；管線的平面位置、埋深和埋設(shè)年代；管線的接頭型式和對位移的敏感程度，以便確定位移控制值；管線所在道路的人流和交通的情況，以便確定測點埋設(shè)方式；采用土力學(xué)與地基根基有關(guān)公式估算的地下管線最大位移值；城市管理部門對于地下管線的沉降允許值。獲取上述資料的途徑主要是通過工程建設(shè)單位，前往有關(guān)管線單位進(jìn)展調(diào)研，購置管線圖。在缺乏圖紙資料時，可采用管線探測儀進(jìn)展現(xiàn)場勘查，向附近的管線用戶進(jìn)展詢查。●管線測點埋設(shè)原那么管線測點在受施工影響的管線位置上設(shè)置，布置的原那么為：1〕原那么上地下管線監(jiān)測點重點布設(shè)在煤氣管線、給水管線、污水管線、大型的雨水管線上，測點布置時要考慮地下管線與洞室的相對位置關(guān)系；2〕測點一般間距10～30m，宜布置在管線的接頭處和拐角處，或者對位移變化敏感的部位；3〕根據(jù)設(shè)計圖紙要求，有特殊要求的管線布置管線管頂點，無特殊要求的布置在管線上方對應(yīng)地表?！窆芫€埋設(shè)方式1〕基點埋設(shè)同地表沉降埋設(shè)方法。2〕測點埋設(shè)地下管線測點主要有以下三種設(shè)置方法：①直接式有檢查井的管線，直接翻開檢查井直接將監(jiān)測點布設(shè)到管線上或者管線承載體上，如圖3-8；管線埋設(shè)淺開挖不影響周邊交通的，用敞開式開挖和鉆孔取土的方法挖至管頂外表，管頂埋設(shè)測桿作為測點。如圖3-9。直接式測點主要用于沉降監(jiān)測，其特點是開挖量小，施工便捷，但假設(shè)管子埋深較大，易受地下水位或地面積水的影響，立尺困難，影響測量精度。直接式測點適用于埋深淺、管徑較大的地下管線。②抱箍式〔如圖3-10〕管線埋設(shè)淺開挖不影響周邊交通的，采用直接開挖暴露出管線抱箍形式，由扁鐵做成抱箍固定在管線上，抱箍上焊一測桿，測桿頂端不應(yīng)高出地面，路面處布置陰井，既用于測點保護，又便于道路交通正常通行。抱箍式測點的特點是監(jiān)測精度高，能如實反映管線的位移情況，但埋設(shè)時必須進(jìn)展開挖，且要挖至管底，對于交通繁忙的路段影響甚大。抱箍式測點主要用于一些次要的干道和十分重要的管道，如高壓煤氣管、壓力水管等。③模擬式〔如圖3-11〕對于地下管線排列密集且管底標(biāo)高相差不大，或因種種原因無法開挖的情況，可采用模擬式測點，方法是選有代表性的管線，在其鄰近打一φ100rnrn的鉆孔，如外表有硬質(zhì)路面應(yīng)先將其穿透〔孔徑大于50mrn即可〕，孔深至管底標(biāo)高，取出浮土后用砂鋪平孔底，先放入不小于如50mm的鋼板一片，以增大接觸面積，然后放入￠20mm的鋼筋一根作為測桿，周圍用凈砂填實。模擬式測點的特點是簡便易行，防止了道路開挖對交通的影響，但因測得的是管底地層的位移，模擬性強，精度較低。圖3-8有檢查井管線測點埋設(shè)圖圖3-9無檢查井管線測點埋設(shè)圖圖3-10抱箍管線測點埋設(shè)圖圖3-11地表測點模擬管線沉降測點埋設(shè)示意圖管線沉降監(jiān)測測點埋設(shè)時應(yīng)注意準(zhǔn)確調(diào)查核實管線的埋設(shè)深度、位置，確保測點能夠準(zhǔn)確的反響管線變形，采用鉆孔埋設(shè)方式測點埋設(shè)前應(yīng)探明有無其他管線，確保埋設(shè)安全?！癖O(jiān)測精度及本卷須知〔1〕 在管線位移監(jiān)測中，由于允許位移量比較小，一般在10~20mm左右，故應(yīng)使用精度較高的儀器和測量方法，如采用精細(xì)水準(zhǔn)儀和錮鋼尺測量垂直位移。測量水平位移用的經(jīng)緯儀應(yīng)有光學(xué)對中裝置?！?〕 計算位移值時應(yīng)準(zhǔn)確至0.1mm，同時應(yīng)將同一點上的垂直位移值和水平位移值進(jìn)展矢量和的疊加，求出最大值，與允許值進(jìn)展比較。〔3〕 當(dāng)最大位移值超出控制值時應(yīng)及時報警，并會同有關(guān)方面研究對策，同時加密測量頻率，防止意外突發(fā)事故，直至采取有效措施?！駭?shù)據(jù)分析與處理以廣州地鐵二號線某區(qū)間工程管線沉降監(jiān)測為例。繪制時間——位移曲線散點圖，位移——時間曲線趨于平緩時，可選取適宜的函數(shù)進(jìn)展回歸分析。預(yù)測管線的最大沉降量，如圖3－3－28；沿管線面沉降槽曲線，如圖3－3－29，判斷施工影響范圍、最大沉降坡度、最小曲率半徑等。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，檢算管線的安全性。圖圖4-3-28管線沉降測點G7沉降歷時曲線圖圖4-3-29管線沉降槽曲線5.3拱頂下沉和凈空收斂監(jiān)測●監(jiān)測目的拱頂下沉和收斂量測值是反映隧道安全和穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù),是圍巖和支護系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的的反映，易于實現(xiàn)量測信息的反響。●測點布設(shè)間距及要求拱頂下沉測點和凈空變化測點應(yīng)布置在同一斷面上。監(jiān)控量測斷面按表7.4的要求布置。表7.4量測斷面間距圍巖級別斷面間距(m)Ⅳ～Ⅴ5～10Ⅲ10～30Ⅰ～Ⅱ30～50注:Ⅱ級圍巖視具體情況確定間距。拱頂下沉測點原那么上設(shè)置在拱頂軸線附近。當(dāng)隧道跨度較大時，應(yīng)結(jié)合施工方法在拱部增設(shè)測點，拱頂下沉和收斂測點參照圖7.2布置。(a)(b)圖7.2拱頂下沉量測和凈空變化量測的測線布置示意圖〔a〕拱頂測點和1條水平線例如；〔b〕拱頂測點和2條水平線、2條斜測線例如；〔c〕CD或CRD法拱頂測點和測線例如；〔d〕雙側(cè)壁導(dǎo)坑法拱頂測點和測線例如測點埋設(shè)在開挖后及時進(jìn)展，并在開挖后12h內(nèi)測得初讀數(shù)，最遲不得超過24h。測點盡量埋設(shè)在巖土體內(nèi)，埋設(shè)時在巖體內(nèi)鉆孔，放入測點，用水泥砂漿錨固結(jié)實，在Ⅴ級軟巖段測點可焊接在初支鋼支撐上，施工過程中要注意保護測點，盡量使量測數(shù)據(jù)不中斷?！癖O(jiān)測儀器及精度拱頂下沉采用精細(xì)水準(zhǔn)儀附加鋼掛尺進(jìn)展量測，精度控制在0.1mm。收斂采用數(shù)顯式收斂計，精度0.1mm。以廣州地鐵二號線越秀公園站暗挖區(qū)間工程拱頂下沉監(jiān)測為例。根據(jù)測量值繪制沉降歷時曲線，如圖3－3－30所示，由圖分析：圖3-3-30圖3-3-30拱頂下沉歷時曲線圖5.4建筑物監(jiān)測在城市地區(qū)修建隧道，往往地表周圍有建筑物。為了保證建筑物的安全，在施工過程中進(jìn)展建筑物監(jiān)測，目的是掌握工程施工期間建筑物的變化情況，以便當(dāng)建筑物的某一部位或構(gòu)件變形過大，及時采取有效的保護加固措施，確保建筑物安全與正常使用?！窠ㄖ镎{(diào)查在地下工程施工前，應(yīng)對施工現(xiàn)場周邊的建筑物進(jìn)展調(diào)查，根據(jù)建筑物的歷史年限、使用要求以及受施工影響程度，確定具體的監(jiān)測對象。然后，根據(jù)所確定的擬要監(jiān)測的對象一一進(jìn)展詳查，以確定監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測方法。建筑物調(diào)查的工程與內(nèi)容有：建筑物概況〔建筑物名稱、所在地、用途、竣工時間、設(shè)計者、施工監(jiān)視、施工者〕；建筑物規(guī)?！岔攲訑?shù)、地上層數(shù)、地下層數(shù)、主體構(gòu)造、檐高、根基形式、標(biāo)準(zhǔn)層的高度和形式〕；圖紙與資料〔設(shè)計書、設(shè)計變夏、土質(zhì)鉆孔柱狀圖、施工記錄、施工圖、竣工圖、過去的調(diào)查資料、有關(guān)的法規(guī)〕建筑物歷史變遷〔用途變更、改擴建、有無修補、設(shè)計用途與實際用途有無不同、有無受災(zāi)〕；建筑物內(nèi)外環(huán)境〔振動鑒定建筑物的主要動機及經(jīng)過〕；有關(guān)人員的意見〔管理人員、使用人員、官方機構(gòu)〕；使用狀況：使用歷史〔設(shè)備更新情況、改擴建、火災(zāi)及其他災(zāi)害、使用年限、荷載變化〕；荷載〔靜荷載、沖擊荷載、振動、重復(fù)荷載、熱荷載〕；環(huán)境〔藥劑、氣體、氣象條件、凍結(jié)、放射能〕、大氣污染；根基與地基：根基和樁：〔根基不均勻沉降、木樁鋼樁的腐蝕、樁的變形、樁的負(fù)摩擦〕；地基〔土質(zhì)鉆孔資料、地基的變形、地基加固、土壓力、水壓、土壤的腐蝕、振動特性、地下水〔地下水的變動及水質(zhì)〕。材料：混凝土〔外表狀態(tài)、強度、碳化深度、質(zhì)量、鋼筋銹蝕〕；鋼材〔材質(zhì)、力學(xué)性能、鋼構(gòu)造銹蝕、疲勞、耐火防護層〕；圍護材料〔屋面防水、地下防水、外墻裝飾層〕；木材〔外表狀態(tài)、力學(xué)性能、蟲蛀腐朽〕。構(gòu)造尺寸：〔構(gòu)件尺寸、構(gòu)件斷面尺寸、配筋、鋼構(gòu)造尺寸〕耐震強度；變形〔樓板變位、梁的變位、建筑物整體變形〕；構(gòu)造裂縫〔樓板和小梁的裂縫、梁的裂縫、柱和承重墻的裂縫〕；構(gòu)件損傷〔混凝土柱、梁、樓板、承重墻及鋼構(gòu)造柱、鋼支撐〉；連接〔連接形式、鉚釘、螺栓、高強螺栓、焊接〉；構(gòu)件的剛度和承載力〔樓板、梁〕；振動特性〔固有周期、固有形式、衰減〕；●建筑物沉降監(jiān)測水準(zhǔn)點水準(zhǔn)點的構(gòu)造、形式以及埋設(shè)方法可參照前述內(nèi)容。水準(zhǔn)點離監(jiān)測建筑物的最近允許距離見表3－3－13。表3－3－13根據(jù)建筑物性質(zhì)、層次和用途確定水準(zhǔn)點的位置〔1〕沉降觀測點觀測點的位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑物的體形特征、根基形式、構(gòu)造種類及地質(zhì)條件等因素綜合考慮。為了反映沉降特征和便于分析，測點應(yīng)埋設(shè)在沉降差異較大的地方，同時考慮施工便利和不易損壞。一般可設(shè)置在建筑物的四角〔拐角〕上，上下懸殊或新舊建筑物連接處，伸縮縫、沉降縫和不同埋深根基的兩側(cè)，框架〔排架〕構(gòu)造的主要柱基或縱橫軸線上。對于煙囪、水塔、油罐等高聳構(gòu)筑物，應(yīng)沿周邊在其根基軸線上的對稱位置布點?！?〕建〔構(gòu)〕筑物沉降測點埋設(shè)主要分為兩種情況，一是混凝土或這磚混構(gòu)造的建〔構(gòu)〕筑物，采用直接在建〔構(gòu)〕筑物上直接鉆孔，埋入“L〞形鋼筋，埋入端用混凝土與建〔構(gòu)〕筑物澆筑連成一個整體〔如圖3-5〕，另一端打磨成半圓形，監(jiān)測是放置銦鋼尺保證測量的準(zhǔn)確性。二是鋼構(gòu)造形式的建〔構(gòu)〕筑物，無法在上面鉆孔埋設(shè)，采用焊接的形式，使得測點和構(gòu)造連成整體。如圖3-6。圖3-5建筑物沉降測點大樣圖圖3-6鋼架構(gòu)造沉降測點大樣圖〔3〕監(jiān)測儀器和方法監(jiān)測方法同道路及地表沉降?！?〕沉降監(jiān)測本卷須知1〕觀測時儀器應(yīng)防止安置在空壓機、攪拌機、卷揚機等振動影響范圍之內(nèi)，塔吊和露天電梯附近亦不宜設(shè)站；2〕觀測應(yīng)在水準(zhǔn)尺成像清晰時進(jìn)展，應(yīng)防止視線穿過玻璃、煙霧和熱源上空；3〕前后視觀測最好使用同一根水準(zhǔn)尺，前后視距應(yīng)盡可能相等，視距一般不應(yīng)超過50m，前視各點觀測完畢后，回測后視點，最后應(yīng)閉合于水準(zhǔn)點上?！窠ㄖ锼轿灰票O(jiān)測當(dāng)建筑物產(chǎn)生水平位移時，應(yīng)在其縱橫方向上設(shè)置觀測點及控制點。如在可判斷其位移方向的情況下，那么可只觀測此方向上的位移。每次觀測時，儀器必須嚴(yán)格對中，平面觀測測點可用紅漆畫在墻〔柱〕上，亦可利用沉降觀測點，但要鑿出中心點或刻出十字線，并對所使用的控制點進(jìn)展檢查，以防止其變化。水平位移的監(jiān)測主要使用全站儀或經(jīng)緯儀及覘牌，或是帶有讀數(shù)的覘牌，基座都應(yīng)有光學(xué)對中器，以提高對中精度。測量中配合使用的還有帶圓水準(zhǔn)器的T型尺和鋼卷尺。儀器上的光學(xué)對中器、水準(zhǔn)器等應(yīng)定期檢查，發(fā)現(xiàn)誤差，及時校正。所用的覘牌最好與測點對號使用，以消除誤差。水平位移觀測可根據(jù)現(xiàn)場通視條件，采用視準(zhǔn)線法或小角度法，●建筑物傾斜監(jiān)測建筑物傾斜是指建筑物或獨立構(gòu)筑物頂部相對底部、或某一段高度范圍內(nèi)上下兩點的相對水平位移的投影與高度之比，傾斜監(jiān)測就是對建筑物的傾斜度、傾斜方向和傾斜速率進(jìn)展測量。〔1〕傾斜監(jiān)測原理在進(jìn)展觀測前，首先要在被監(jiān)測的建〔構(gòu)〕筑物上設(shè)置上、下兩標(biāo)志點M、N，作為觀測點。觀測時，在離建〔構(gòu)〕筑物大于其高度的距離外安置經(jīng)緯儀、全站儀等，以下部標(biāo)志為基準(zhǔn)點，測出上部標(biāo)志的高度H以及水平位移的投影值a，那么傾斜度i為：〔3－41〕如傾斜觀測的方向不在其最大傾斜方向時，應(yīng)采用同樣方法在與其垂直的方向測出水平位移b，計算其矢量和c?！?－42〕那么建筑物的傾斜度為：〔3－43〕〔2〕基準(zhǔn)點埋設(shè)基準(zhǔn)點布置在施工影響范圍外穩(wěn)固區(qū)域；基準(zhǔn)點之間以及與觀測點之間要求相互通視狀況良好；基線與觀測點組成最正確構(gòu)形交會角在60°～120°之間；基準(zhǔn)點埋設(shè)可選擇在地表埋設(shè)或埋設(shè)在后期沉降已完畢的穩(wěn)固建筑物上，地表基準(zhǔn)點埋設(shè)應(yīng)鉆深度大于1m的鉆孔，孔內(nèi)灌注C20以上混凝土，插入中嵌銅芯〔直徑1mm〕的鋼筋標(biāo)示〔長度大于1m〕，標(biāo)示露出混凝土面1～2cm；上部加裝保護蓋。〔3〕測點布設(shè)測點采用8cm×8cm的反射膜片，埋設(shè)時將基面處理干凈，將膜片結(jié)實貼在基面上。測點埋設(shè)在建〔構(gòu)〕物主體豎軸線的頂部及底部相對應(yīng)位置。測點與基準(zhǔn)點間應(yīng)通視良好，旁邊無遮擋物和反光物。圖3-7傾斜觀測點埋設(shè)示意圖〔4〕觀測方法傾斜觀測采用前方交會法觀測，按照?工程測量標(biāo)準(zhǔn)?GB50026-2007二等水平位移監(jiān)測網(wǎng)技術(shù)要求觀測。采用LeicaTCA1800全站儀進(jìn)展觀測，水平角觀測采用方向法，邊長采用全站儀測距，交會邊長一般不超過100m，位移測定中誤差不超過±1mm。觀測時注意以下事項：〔1〕觀測開場前對使用的全站儀、棱鏡進(jìn)展標(biāo)定或鑒定，到達(dá)要求后才能進(jìn)展工作，醒目進(jìn)展中也應(yīng)定期進(jìn)展檢驗，尤其對照準(zhǔn)部位水準(zhǔn)管及電子氣泡補償器的檢驗與較正；〔2〕觀測應(yīng)做到三固定，即固定人員、固定儀器、固定測站；〔3〕儀器、棱鏡應(yīng)安置穩(wěn)固嚴(yán)格對中整平；〔4〕在目標(biāo)成像清晰穩(wěn)定的條件下進(jìn)展觀測；〔5〕儀器溫度與外界溫度一致時才能開場觀測；〔6〕盡量防止受外界干擾影響觀測精度，嚴(yán)格按照精度要求控制各項限差。圖3-3-26圖3-3-26建筑物傾斜計算示意圖在建筑物沉降值確定后，進(jìn)展傾斜計算〔一般采用差異沉降法〕，如圖3－3－26所示：tgθ=△s/b=SH2/HfSH2=Hf×△s/bSH2——為所求建筑物水平位移θ——為所求建筑物水位移產(chǎn)生的傾斜角5.5深層土體水平位移監(jiān)測在重點工程和軟土地層，根據(jù)工程的需要和科研的要求，通常在具有代表性的典型地段布置2～3組監(jiān)測主斷面，在監(jiān)測主斷面內(nèi)布設(shè)一些選測工程?！駵y孔布設(shè)水平位移測斜孔在監(jiān)測主斷面上布設(shè)，在隧道兩側(cè)各布設(shè)測孔1個，見“圖6監(jiān)測主斷面測點布置圖〞。采用測斜儀測試。圖6監(jiān)測主斷面測點布置圖●測斜管埋設(shè)方法測斜管埋設(shè)方法如圖3－3－18所示。首先在地層中鉆孔，孔徑略大于所選用的測斜管的外徑，孔徑應(yīng)等于或大于89mm。然后將測斜管封好底蓋逐節(jié)放入孔內(nèi)，測斜管應(yīng)豎直，圖3-3-18測斜管埋設(shè)示意圖并同時在測斜管內(nèi)灌瞞清水，直至放到預(yù)定的標(biāo)高，圖3-3-18測斜管埋設(shè)示意圖埋設(shè)過程中應(yīng)注意防止測斜管縱向旋轉(zhuǎn)，管節(jié)連接時必須將上、下管節(jié)的滑槽嚴(yán)格對準(zhǔn)，以防止導(dǎo)槽不通暢。埋設(shè)時檢查測斜管內(nèi)的一對導(dǎo)槽，管內(nèi)其中一溝槽位置應(yīng)與隧道軸線垂直及時修正。埋設(shè)好測斜管后，需測監(jiān)測斜管導(dǎo)槽的方向、管口位置及高程，并做好保護工作，在測斜管上部設(shè)置金屬保護套，在測斜管管口處澆注混凝土窖井，并加蓋進(jìn)展保護?！駵y斜資料的整理〔1〕測斜原理。通常使用的活動式測斜儀采用帶導(dǎo)輪的測斜探頭，再將測斜管分成n個測段，見圖3－3－15，每個測段的長度為Li〔一般為500~1000mm〕，在某一深度位置上所測得的是兩對導(dǎo)輪〔500mm〕之間的傾角值，通過計算可得到這一區(qū)段的變位△i，計算公式為：〔3－34〕某一深度的水平變位值&可通過區(qū)段變位△i的累計得出，即：設(shè)初次現(xiàn)量的變位計算結(jié)果為，那么在進(jìn)展第j次測量時，所得的某一深度上相對前一次測量時的位移值△xi即為：〔3－35〕相對初次測量時的總位移值為：〔3－36〕〔2〕△i的計算。局部儀器直接測讀到的并非△i值，而是其它物理量，如應(yīng)變ε。因為每一次測斜，總要進(jìn)展二次測量〔即探頭旋轉(zhuǎn)180度后再測一次〕，所以能得到ε+和ε一兩個值，取平均值〔3－37〕另外，對同一根測斜管來說，測量時Li總為定值〔500mm~1000mm〕。所以只要將εi乘上一個儀器常數(shù)α，就可得某一區(qū)段的變位值△i，△i可能是正的，也可能是負(fù)的，其正負(fù)方向視的計算方法而定。，圖3-3-16圍護構(gòu)造水平位移實測曲線圖〔3〕的計算。是某一深度上測斜管的累計變位值，其累計時應(yīng)從測斜管的基準(zhǔn)點〔不動點〕開場?；鶞?zhǔn)點位置的設(shè)定分管底和管頂兩種情況。對于無支撐的自立式圍護構(gòu)造，一般人土深度較大，假設(shè)測斜管埋設(shè)到底，那么可將管底作為基準(zhǔn)點，由下而上累計計算某一深度的變位值，直至管頂。對于單支撐或多支撐的圍護構(gòu)造，在進(jìn)展支撐施做〔或未到達(dá)設(shè)計強度〕前的挖土?xí)r，支護構(gòu)造的變形類似于自立式圍護，仍可將管底作為基準(zhǔn)點。當(dāng)頂層支撐施做后，情況就發(fā)生了變化，此時管頂變位受到了限制，而原先作為基準(zhǔn)點的管底隨開挖深度的加大，將發(fā)生變位，因而應(yīng)將基準(zhǔn)點轉(zhuǎn)至管頂，由上向下累計某一深度的變位值，直至開挖完畢。。圖3-3-16圍護構(gòu)造水平位移實測曲線圖〔4〕測斜曲線。將同一測斜管的不同深度處所測得的變位值禮，點在坐標(biāo)紙上連接起來，便可得到原始變位〔H~ω〕曲線。這一曲線反映了測量時刻地層在隧道施工中的實際狀態(tài)。其沿深度方向各點的水平位移值、撓曲線的形狀能夠一目了然，如圖3－3－16。5.6深層土體垂直位移監(jiān)測測孔一般布置在監(jiān)測主斷面內(nèi)隧道軸線處，孔底一般距拱頂1～2m?！穹謱映两禈?biāo)的埋設(shè)一般采用磁環(huán)式。磁環(huán)式標(biāo)志的埋設(shè)方法之一是用鉆機在預(yù)定孔位上鉆孔，孔深由沉降管長度而定，孔徑以能恰好放入磁環(huán)為佳。然后放入沉降管，沉降管聯(lián)接時要用內(nèi)接頭或套接式螺紋，使外殼光滑，不影響磁環(huán)的上、下移動。在沉降管和孔壁間用膨潤土球充填井搗實，至底部第一個磁環(huán)的標(biāo)高，再用專用工具將磁環(huán)套在沉降管外送至填充的粘土面上，給予一定壓力，使磁環(huán)上的三個鐵爪插入土中，然后再用膨潤土球充填并搗實至第二個磁環(huán)的標(biāo)高，按上述方法安裝第二個磁環(huán)，直至完成整個鉆孔中的磁環(huán)埋設(shè)；埋設(shè)磁環(huán)的方法之二是在沉降管下孔前將磁環(huán)按設(shè)計距離套深層標(biāo)的埋設(shè)在導(dǎo)管上，磁環(huán)之間可利用沉降管外接頭進(jìn)展隔離，成孔后將帶磁環(huán)的沉降管插入孔內(nèi)，磁環(huán)在接頭處遇阻后被迫隨導(dǎo)管送至設(shè)計標(biāo)高，然后將沉降管向上拔起1m，這樣可使磁環(huán)在上、下各1m范圍內(nèi)移動時不受阻，然后用細(xì)砂在導(dǎo)管和孔壁之間進(jìn)展填充至管口標(biāo)高?！翊怒h(huán)式分層測量磁環(huán)式分層標(biāo)測量時應(yīng)先用水準(zhǔn)儀測出沉降管的管口高程，然后將分層沉降儀的探頭緩緩放入沉降管中，當(dāng)接收儀發(fā)生蜂鳴或指針偏轉(zhuǎn)最大時，就是磁環(huán)的位置，自上而下依次逐點測出孔內(nèi)各磁環(huán)至管口的距離，換算出各點的沉降量，見圖3－3－21。。深層土體垂直位移的初始值應(yīng)在分層標(biāo)埋設(shè)穩(wěn)定后進(jìn)展，一般不少于一周。每次測量應(yīng)重復(fù)進(jìn)展兩次，兩次誤差值不大于±1.0mrn。對于同一個工程，應(yīng)固定測量儀器和人員，以保證測量精度。圖3－3－21分層沉降測試5.7地下水位觀測●水位監(jiān)測的目的和作用1〕檢驗降水方案的實際效果，如降水速率和降水深度；2〕控制地下工程開挖降水對周圍地下水位下降的影響范圍和程度；3〕檢查構(gòu)造的抗?jié)B漏能力，以便一旦發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施；4〕防止地下工程施工中的水土流失?！袼豢椎牟荚O(shè)根據(jù)不同的目的布設(shè)水位孔，檢驗降水效果的水位孔布置在降水區(qū)內(nèi)，采用輕型井點管的可布置在總管的兩側(cè)，采用深井降水的應(yīng)布置在幾口深井之間，水位孔的深度應(yīng)在最低設(shè)計水位之下。保護周圍環(huán)境的水位孔應(yīng)圍繞圍護構(gòu)造和被保護對象〔如建筑物、地下管線等〕或在兩者之間進(jìn)展布置，其深度應(yīng)在允許最低地下水位之下或根據(jù)不透水層的位置而定。驗證隧道水土壓力的水位孔一般與水平位移相應(yīng)埋設(shè)于主斷面上，在隧道兩側(cè)影響范圍內(nèi)水文地質(zhì)條件在施工過程中可能有變化的區(qū)域布設(shè)測孔各1個，見“圖6監(jiān)測主斷面測點布置圖〞。●測點埋設(shè)水位孔一般用小型鉆機成孔，孔徑應(yīng)略大于水位管的直徑。當(dāng)水位管采用如60mm時，可取孔徑為￠l00mm?？讖竭^小會導(dǎo)致下管困難，孔徑過大會使觀測產(chǎn)生一定的滯后效應(yīng)。成孔至設(shè)計標(biāo)高后，放入裹有濾網(wǎng)的水位管，管壁與孔壁之間用凈砂回填至離地表0.5m處，再用粘土進(jìn)展封填，以防地表水流人。●監(jiān)測本卷須知1〕由于地下水位變化除受地下工程施工影響外，還受自然氣候等諸多因素的影響，為了排除非工程因素的干擾，可在工程施工影響范圍之外再布置1~2個水位孔，以便進(jìn)展比照分析、研究；2〕在觀測了一段時間后，應(yīng)對水位孔逐個進(jìn)展抽水或灌水試驗，看其恢復(fù)至原來水位所需的時間，以判斷其工作的可靠性；3〕水位孔用于滲透系數(shù)大于10－4cm/s的土層中效果良好，用于滲透系數(shù)在10－4cm/s~10－6cm/s之間的土層中，要考慮滯后效應(yīng)的作用，用于滲透系數(shù)小于10－6cm4〕水位管的管口應(yīng)高出地面，并加蓋保護，以防雨水和雜物進(jìn)人管內(nèi)。水位管處應(yīng)有醒目標(biāo)志，防止施工損壞。以廣州地鐵二號線[越～三]盾構(gòu)隧道工程地下水位監(jiān)測為例進(jìn)展說明。圖3-3-13圖3-3-13水位變化曲線圖圖3－3－13所示，左線施工時，由于局部地段采用了敞開模式開挖，造成地下水位大幅下降，最大下降達(dá)13m之多，是地表發(fā)生大面積沉降的主要原因。5.8圍巖壓力、初支和二襯間接觸應(yīng)力地下水土壓力是直接作用在支護體系上的荷載，是支護構(gòu)造的設(shè)計依據(jù)。同時地下工程的施工，如基坑、隧道開挖、盾構(gòu)掘進(jìn)和打樁等，又會引起周圍水土壓力變化和地層的變形。目前，計算地下水土壓力的方法很多，但各種方法都有其特定的條件，加之施工情況的多變性，因此，要準(zhǔn)確地計算作用在支護構(gòu)造上的水土壓力和定量地計算地下工程施工所引起的地層變形是十分困難的。所以，對于重要的地下工程，在較完善的理論計算根基上，把加強對地下環(huán)境的監(jiān)測作為確保地下工程施工安全的有效手段是十分必要的?！癖O(jiān)測目的1〕了解施工過程中施加于初期支護構(gòu)造上的圍巖松動荷載大小或圍巖初始地應(yīng)力作用于隧道構(gòu)造上分力的大小，分析評估此力作用于初支構(gòu)造和二襯構(gòu)造的安全度。2〕尋找由于地下工程施工引起的不同距離和位置上地層土壓力的變化規(guī)律，確保周圍環(huán)境的安全；3〕探索各種條件下的靜止、主動、被動土壓力規(guī)律，驗算隧道構(gòu)造的土壓力理論分析值及分布規(guī)律，為提高理論分析水平積累資料?！駭嗝媛裨O(shè)在具有代表性的隧道監(jiān)測主斷面的關(guān)鍵部位上埋設(shè)，壓力盒埋設(shè)于初支與圍巖之間及二襯與初支之間。每斷面埋設(shè)7～11個測點，分別在拱頂、拱腰、拱腳、邊墻中，仰拱中、仰拱腰等等對稱布設(shè)。參見圖7～圖8。圖7太行山隧道試驗段初支主監(jiān)測斷面元器件布設(shè)圖圖8太行山隧道試驗段二襯主監(jiān)測斷面元器件布設(shè)圖●土壓力盒的埋設(shè)首先對各測點逐一進(jìn)展編號。壓力盒埋設(shè)，要使壓力盒的受壓面向著圍巖。先用水泥砂漿將壓力盒處的圍巖〔或噴層〕抹平，再用水泥砂漿或石膏、支架等把壓力盒固定在巖面〔或噴層〕上，再慎重施作噴射混凝土層〔或模筑砼〕覆蓋，保證圍巖〔或噴層〕與壓力盒受壓面密貼，不要使噴混凝土與壓力盒之間有間隙，壓力膜應(yīng)與所測土壓力的方向?qū)?yīng)。埋設(shè)時應(yīng)注意盡量減少對原有土體的擾動，土壓力盒周圍回填土的性狀要與附近土體一致，否那么會引起應(yīng)力重分布?！癖O(jiān)測本卷須知1〕根據(jù)土壓力變化幅度確定壓力盒量程，土壓力盒的量程與精度土壓力盒的量程應(yīng)滿足下式要求：P=Po+Pg〔或Pp〕+Ps〔3－30〕式中P一一選擇的土壓力盒量程；Po一一理論靜止土壓力；Pg一一打〔壓〕入或夯土填實引起的擠壓力；Pp一一隧道構(gòu)造位移引起的被動土壓力增量；Ps一一施工工藝引起的附加應(yīng)力增量。士壓力盒精度應(yīng)小于0.5%F.S。2〕土壓力盒的選用選用構(gòu)造合理的土壓力盒。即受壓板直徑D與板中心變形S之比要大，以減小應(yīng)力集中的影響。根據(jù)研究：D/δ的下限，對土中土壓力盒為2000，對接觸式土壓力盒為1000。測量土中土壓力，應(yīng)采用直徑與厚度之比較大的雙膜土壓力盒；測量接觸面土壓力，可采用直徑與厚度之比較小的單膜土壓力盒?！駭?shù)據(jù)處理與分析根據(jù)壓力值繪制壓應(yīng)力～時間曲線圖，在隧道橫斷面圖上按不同的施工階段，以一定的比例把壓力值點畫在各壓力盒分布位置，并以連線的形式將各點連接起來，成為隧道圍巖壓力分布形態(tài)圖。以廣州地鐵二號線越秀公園站暗挖圍巖壓力監(jiān)測為例說明壓力盒監(jiān)測的一般要求。圖圖3-3-11圍巖壓力分布形態(tài)圖5.9初支構(gòu)造鋼筋應(yīng)力監(jiān)測●測試目的主要采用鋼筋計測量鋼筋的應(yīng)力，然后通過鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件反算支撐或支護構(gòu)造的軸力；對于淺埋暗挖隧道工程，通過測量初期支護鋼拱架或二襯鋼筋應(yīng)力，計算其所受軸力和彎矩，了解掌握施工過程中初支和二襯構(gòu)造內(nèi)力情況，從而判斷、評估支護構(gòu)造的安全性及穩(wěn)定性，以便修改施工參數(shù)、完善施工措施?！駭嗝媛裨O(shè)同圍巖壓力監(jiān)測一樣，在具有代表性的隧道監(jiān)測主斷面的關(guān)鍵部位上埋設(shè)，鋼筋應(yīng)力測點應(yīng)與其它監(jiān)測工程如測斜、支護內(nèi)力測試部位相匹配，以便進(jìn)展綜合分析。參見圖7～圖8。●鋼筋計的布置⑴鋼筋計主要有鋼弦式和電阻應(yīng)變式二種，鋼弦式鋼筋計應(yīng)與支撐主筋串聯(lián)焊接；應(yīng)變式鋼筋計可與主筋串接，也可與主筋保持平行，綁扎或點焊在箍筋上，但傳感器兩邊的鋼筋長度應(yīng)不小于35d〔d為鋼筋計鋼筋的直徑〕，以備有足夠的錨固長度來傳遞粘接應(yīng)力。⑵鋼筋計應(yīng)成對布置在支護構(gòu)造的兩側(cè)，上下、左右不得偏移。⑶鋼筋計一般在拱架加工完成后和二襯綁扎鋼筋完成后進(jìn)展焊接，焊接時應(yīng)采取降溫措施，以防止鋼筋傳熱引起鋼筋計技術(shù)參數(shù)的變化。⑷按鋼筋計的設(shè)計圖紙位置布設(shè)測點，在初支架設(shè)前和澆筑二襯混凝土前應(yīng)對鋼筋計逐一進(jìn)展測量檢查，并位置核定、測點編號，⑸噴射砼和混凝土澆筑完畢初凝后，即開場測試初讀數(shù)?！裼嬎愎健?〕鋼筋計的測量應(yīng)力鋼弦式：〔3－20〕應(yīng)變式：〔3－21〕式中σi一一第i個鋼筋計的監(jiān)測應(yīng)力；k1i——鋼弦式鋼筋計的常數(shù)；k2i——應(yīng)變式鋼筋計系數(shù)；f0一一鋼筋計埋設(shè)后的初始自振頻率；f——鋼筋計的測量自振頻率；ε0——鋼筋計埋設(shè)后的初始應(yīng)變值；ε一一鋼筋計的測量應(yīng)變值?！?〕彎矩計算公式〔近似公式〕〔3－22〕M——支護構(gòu)造監(jiān)測斷面處計算彎矩，地下工程襯砌以每延米計；d一一一對鋼筋計之間的中心距離；σ1、σ2——對鋼筋計的應(yīng)力計算值，以拉為正、壓為負(fù)；Ec、Es一一混凝土、鋼筋計的彈性模量；Ic——監(jiān)測斷面的慣性距?！?〕軸力計算公式〔3—23〕NC——支護構(gòu)造監(jiān)測斷面處計算軸力，以每延米計；σs——鋼筋計的平均應(yīng)力值；Ec、Es一一混凝土和鋼筋的彈性模量；Ac、As一一支護構(gòu)造混凝土面積和鋼筋的截面面積；●安全判別條件〔1〕彎矩安全判別條件：σi≤fy〔f′y〕〔3－24〕Mc≤[M]〔3－25〕fy、f′y；鋼筋的抗拉、抗壓強度設(shè)計值；[M]一一構(gòu)造的彎矩設(shè)計值?！?〕軸力安全判別條件：σi≤fy〔f′y〕〔3－26〕Nc≤[N]〔3－27〕fy、f′y；鋼筋的抗拉、抗壓強度設(shè)計值；[N]——構(gòu)造的軸力設(shè)計值?！癖O(jiān)測本卷須知〔1〕無論哪一種監(jiān)測傳感器，在埋設(shè)前都應(yīng)進(jìn)展嚴(yán)格標(biāo)定，并觀察其從埋設(shè)后至開挖前的穩(wěn)定性，一般以開挖前的測量值作為初始值?！?〕聯(lián)接測量傳感器的信號線需用金屬屏蔽線，減少外界因素對信號的干擾?！?〕由于地下工程的特殊性，選擇監(jiān)測傳感器的量程時應(yīng)比最大設(shè)計值大50%~100%。圖3-3-9隧道鋼筋應(yīng)力分布形態(tài)圖〔4〕直接根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算出來的軸力值和彎矩值，有時不能完全反映實際支護構(gòu)造的受力狀態(tài)圖3-3-9隧道鋼筋應(yīng)力分布形態(tài)圖●鋼筋應(yīng)力監(jiān)測實例以廣州地鐵二號線越秀公園站暗挖工程鋼筋軸力監(jiān)測為例說明。繪制隧道鋼筋應(yīng)力分布形態(tài)圖，如圖3－3－9所示，外緣鋼筋除左右兩個拱腳外均受壓，而內(nèi)緣鋼筋除拱頂和左側(cè)邊墻外均受壓。構(gòu)造明顯處于受壓區(qū)域。其中最大拉應(yīng)力為15.24KN，發(fā)生在內(nèi)緣鋼筋左拱頂處。最大壓應(yīng)力為48.56KN，發(fā)生在外緣鋼筋底部。5.10二襯混凝土應(yīng)變監(jiān)測●測試目的了解二襯鋼筋砼構(gòu)造在施工過程中所受應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，從而判斷、評估二襯構(gòu)造的安全性及穩(wěn)定性，并與二襯鋼筋應(yīng)力的測試結(jié)果相互驗證?！駭嗝娌贾脺y試斷面同鋼筋應(yīng)力，應(yīng)變計布置在襯砌構(gòu)造的內(nèi)外兩側(cè)，參見圖7～圖8。●測點埋設(shè)混凝土應(yīng)變計主要有埋入式和外表式二種類型，。埋入式應(yīng)變計是在混凝土澆筑前埋設(shè)的，通常對稱放置在鋼筋內(nèi)側(cè)，以保證足夠的混凝土保護層厚度。應(yīng)變計應(yīng)保持與環(huán)向鋼筋軸線平行，為防止混凝土振搗時的振動使應(yīng)變計轉(zhuǎn)向、位移，應(yīng)變計一般綁扎固定在內(nèi)外側(cè)鋼筋上，對于在混凝土振搗完畢后可以進(jìn)展手工埋設(shè)的也可以手工埋設(shè)。外表式應(yīng)變計主要用于二襯施工時來不及埋設(shè)或后來又新增的監(jiān)測斷面上，一般應(yīng)在設(shè)計的測量斷面上設(shè)置預(yù)埋件，來不及設(shè)置預(yù)埋件的，可用沖擊鉆即時安裝基座，布設(shè)應(yīng)變計。由于外表式應(yīng)變計完全暴露在外，極易受到損壞。因而，在設(shè)置外表式應(yīng)變計的部位應(yīng)豎立醒目標(biāo)志，并采取保護措施。?！駪?yīng)變計的測量應(yīng)變值〔3－28〕式中：εi一一第個應(yīng)變計的測量應(yīng)變；Ki一一第i個應(yīng)變計的標(biāo)定系數(shù)；f0一一應(yīng)變計埋設(shè)后的初始自振頻率；f——應(yīng)變計的測量自振頻率；5.11孔隙水壓力監(jiān)測●測試目的孔隙水壓力監(jiān)測在隧道開挖導(dǎo)致的地表沉降等方面起著十分重要的作用，其原因在于飽和軟粘土受荷后首先產(chǎn)生的是孔隙水壓力的變化或遷移，隨后才是顆粒的固結(jié)變形，孔隙水壓力的變化是土體運動的前兆。通過監(jiān)測孔隙水壓力在施工過程中的變化情況，及時為控制開挖引起的變形等提供可靠依據(jù)，從而到達(dá)為施工服務(wù)的目的。同時結(jié)合土壓力監(jiān)測，可以進(jìn)展土體有效應(yīng)力分析，作為土體穩(wěn)定計算的依據(jù)。●孔隙水壓計的埋設(shè)應(yīng)把測點布設(shè)在具有代表性的隧道斷面的關(guān)鍵部位上〔如拱頂、拱腰、拱腳、邊墻仰拱等〕。每一斷面宜布置3～5個測點，并對各測點逐一進(jìn)展編號。孔隙水壓計的埋設(shè)方法與土力盒基本一樣，可采用掛布法、頂入法、彈入法、埋置法和鉆孔法。下面就其與土壓力盒埋設(shè)的不同之處進(jìn)展介紹。1〕在確定孔隙水壓計量程時，除了按孔深計算孔隙水壓力的變化幅度外，還要考慮大氣降水、井點降水等影響因素，以免造成孔隙水壓力超出量程，或者量程選用過大，影響測量精度。2〕采用鉆孔法施工時，原那么上不得采用泥漿護壁工藝成孔。如因地質(zhì)條件差，不得不采用泥漿護壁時，在鉆孔完成之后，需用清水洗孔，直至泥漿全部去除為止。接著，在孔底填入局部凈砂后，將孔隙水壓計送至設(shè)計標(biāo)高，再在周圍填上約0.5m高的凈砂作為慮層。3〕封口是孔隙水壓計埋設(shè)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵工序。封口材料宜使用直徑為1~2cm、塑性指數(shù)Ip不小于17的枯燥粘土球，最好采用膨潤土。封口時應(yīng)從濾層頂一直封至孔口，如在同一鉆孔中埋設(shè)多個探頭，那么封至上一個孔隙水壓計的深度。一般來說，為保證封口，孔隙水壓計之間的間距應(yīng)大于1m，以免水壓力貫穿。在地層的分界處附近埋設(shè)孔隙水壓計時應(yīng)十分慎重，濾層不得穿過濾水層，防止上下層水壓力的貫穿。4〕如果所測地層土質(zhì)較軟，那么可用壓入法進(jìn)展埋設(shè)。用外力將孔隙水壓力計緩緩壓人土中至設(shè)計埋設(shè)標(biāo)高。如土質(zhì)稍硬，那么可先用鉆孔法鉆入一定深度后，再用壓入法將探頭送至標(biāo)高，此法的優(yōu)點在于可節(jié)省鉆孔的時間和費用。5〕無論采用哪一種方法埋設(shè)，都要擾動地層，使初始孔隙水壓力發(fā)生變化。為使這一變化對后期測量數(shù)據(jù)的影響減小到最低限度，一般應(yīng)在正式測量開場前一個月進(jìn)展埋設(shè)。●監(jiān)測實例以廣州地鐵二號線越秀公園站工程暗挖段滲水壓力監(jiān)測為例說明。圖圖3-3-12孔隙水壓力歷時曲線由圖3－3－12孔隙水壓力歷時曲線分析，當(dāng)開挖面經(jīng)過測點時，孔隙水壓力下降，隨著時間推移，孔隙水壓力逐漸恢復(fù)，大小在0.012MPa左右變化。5.12地質(zhì)素描和支護狀態(tài)觀察〔補充直徑線巡視圖〕●監(jiān)測目的通過觀察和地質(zhì)羅盤準(zhǔn)確了解施工過程中實際地質(zhì)情況，如圍巖類別、斷層、節(jié)理裂隙情況，地下水的狀態(tài)等，為施工和優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。●監(jiān)測實施開挖后沒有支護的圍巖的目測內(nèi)容包括：〔1〕巖質(zhì)種類和分布狀態(tài)，境界面位置和狀態(tài)，節(jié)理裂隙發(fā)育程度和方向性，節(jié)理裂隙的填充物的性質(zhì)和狀態(tài)等；〔2〕開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，頂板有無剝落現(xiàn)象；〔3〕是否有涌水，涌水量大小，涌水位置，涌水壓力等?！穹治雠c處理〔1〕繪制地質(zhì)素描圖，據(jù)以判定實際圍巖類別?！?〕根據(jù)判定實際圍巖類別，分析支護設(shè)計是否合理，為變更設(shè)計提供參考。5.13爆破震動監(jiān)測●監(jiān)測目的鉆爆法是開挖巖石地下工程最常用的施工方法。在距離地表只有數(shù)米或數(shù)十米深的地下作業(yè)，爆破所產(chǎn)生的地震波對地表各種不同的建筑構(gòu)造將產(chǎn)生不同程度的振動影響，甚至出現(xiàn)構(gòu)造破壞的后果。為了確保建筑物的安全，在爆破施工中需進(jìn)展爆破振動監(jiān)測。其目的有：(1)通過現(xiàn)場監(jiān)測，了解爆破振動的速度〔加速度〕大小分布規(guī)律，判斷爆破振動對構(gòu)造和周邊建筑物的振動影響；(2)通過振動速度監(jiān)測，及時調(diào)整爆破參數(shù)，為優(yōu)化爆破設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)?！癫键c一般在地表及建筑物上布設(shè)單向、雙向測點：地表上測點盡量以等間距5m布設(shè)在隧道中軸線上方，每次均監(jiān)測掌子面上方相鄰3～5個測點，組成一條測線；建筑物上測點那么布設(shè)在承重柱上，一般設(shè)雙向測點，即垂直向、水平向，并在條件許可時，隨不同樓層布設(shè)?！癖普饎颖O(jiān)測應(yīng)具備的條件(1)傳感器頻率要求爆破產(chǎn)生的振動頻率要比自然地震的振動頻率高很多倍，隨著距爆源距離的增加，振動頻率有逐漸降低的特性，一般情況下爆破震振率范圍在30～300Hz。市場可供選擇的振動速度傳感器頻率范圍一般在1～500Hz，基本能滿足要求。另外在監(jiān)測爆源近區(qū)和堅硬巖體中的爆破振動時，應(yīng)選擇更高頻率范圍的傳感器〔頻率范范圍在1000Hz以上〕，假設(shè)傳感器的頻率范圍不能滿足要求，可改為加速度傳感器，將加速度波形積分可得速度波形，一般加速度傳感器頻率范圍很大，可達(dá)10kHz以上，足以滿足高頻率振動監(jiān)測要求。(2)傳感器的安裝一般的地表振動監(jiān)測，因振動幅值不大，頻率不很高，只需將傳感器直接置于地表，周圍用石膏粘附即可。在地下工程內(nèi)墻壁上監(jiān)測強烈爆破振動時。需用鋼釬嵌入巖體中，將傳感器固定在鋼釬上。而一般巖體外表盡可能直接安裝傳感器，不要通過釬桿安裝傳感器，它可能使振動波形失真。現(xiàn)在有些傳感器有安裝磁座，比較方便、可靠。這種情況下，可在地表下埋入〔膠結(jié)〕一塊小鐵板，將傳感器座直接吸附固定在鐵板上。(3)傳感器的其它要求傳感器有豎向和橫向之分，在監(jiān)測三向振動分量時，應(yīng)注意傳感器的方向性?，F(xiàn)國外已研究出三向速度或加速度傳感器，一個傳感器同時監(jiān)測出X、Y、Z三個方向的振動分量，能方便準(zhǔn)確地求出合速度，這種傳感器是今后爆破振動測試的開展方向，目前因價格高且標(biāo)定困難，不易推廣，但爆破振動監(jiān)測應(yīng)以三向監(jiān)測為主，三向合速度更能反映振動強度大小。(4)記錄儀的要求爆破振動自記儀應(yīng)具有以下要求：1.自觸發(fā)設(shè)置要可靠。野外測振自動記錄儀一般放置在傳感器附近，這樣可省去了放長線。因此自記儀的觸發(fā)方式一般選擇自動內(nèi)觸發(fā)，假設(shè)內(nèi)觸發(fā)有誤將導(dǎo)致監(jiān)測失敗。2.記錄應(yīng)有負(fù)延時記錄。假設(shè)由自觸發(fā)啟動記錄存儲，沒有負(fù)延時設(shè)置，有可能喪失振動波頭的記錄，波頭信號往往比較重要。一般負(fù)延時記錄應(yīng)到達(dá)0.25s左右。3.一臺記錄儀至少應(yīng)有三個通道。通常為監(jiān)測某點三個方向的振動分量，需要三個傳感器接入同一臺記錄儀，它可保證三個方向同步記錄，便于求合速度。4.記錄儀的內(nèi)存可適當(dāng)加大，可增加記錄波形的數(shù)據(jù)容量，方便野外屢次監(jiān)測記錄。●爆破振動效應(yīng)安全判據(jù)分析描述爆破振動效應(yīng)的參數(shù)較多，如振動速度、加速度、位移、頻率等，用哪種參數(shù)作為評價爆破振動效應(yīng)的判據(jù)，尚無統(tǒng)一意見。在我國普遍認(rèn)同以振動速度為判據(jù)較可靠穩(wěn)定。但國外評價標(biāo)準(zhǔn)已開展到采用多參數(shù)作為判據(jù)。現(xiàn)在大多技術(shù)人員認(rèn)為振速和頻率兩項判據(jù)是必要的，幅值和頻率是描述振動效應(yīng)的最基本物理量?！癖普駝影踩u價應(yīng)注意的問題在應(yīng)用規(guī)程中的安全震動速度標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)注意如下問題：(1)振動安全評價方面，不僅要考慮建筑物構(gòu)造形式，更要考慮地基根基。應(yīng)該說大局部振動破壞都不是建筑構(gòu)造直接振裂的破壞，而是地基根基的振動變形和位移導(dǎo)致構(gòu)造破壞，因此除考慮不同構(gòu)造類型的振速標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)考慮不同地基類型的振動標(biāo)準(zhǔn)。如瑞典的“標(biāo)準(zhǔn)〞規(guī)定：散松的冰磧、砂、卵、粘土層：嚴(yán)密冰磧層、砂巖、軟弱灰?guī)r：花崗巖、片麻巖、石灰?guī)r、石英砂巖：圖3-3-31爆破震速波形圖圖3-3-31爆破震速波形圖(3)爆源50m范圍以內(nèi)有保護目標(biāo)時，應(yīng)作振動監(jiān)測。因爆源近區(qū)振動危害較大，振動衰減規(guī)律變化較大，只有通過監(jiān)測結(jié)果隨時調(diào)整爆破設(shè)計方案，才能確保振動安全，同時也可防止一些不必要的糾紛。6監(jiān)測控制基準(zhǔn)監(jiān)控量測控制標(biāo)準(zhǔn)包括隧道內(nèi)位移、地表沉降、建筑物沉降等內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道施工安全性、隧道構(gòu)造的長期穩(wěn)定性，以及周圍建(構(gòu))筑物特點和重要性等因素制定。6.1控制基準(zhǔn)確定的基本原那么監(jiān)測控制基準(zhǔn)值是監(jiān)測工作實施前提，是為確保被監(jiān)測對象安全而確定的允許的最大值。在監(jiān)測過程中，一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)超過控制基準(zhǔn)值，測監(jiān)部門應(yīng)在報表中醒目地標(biāo)注出，予以報警?？刂苹鶞?zhǔn)確定一般參照以下原那么：(1)監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)在監(jiān)測工作實施前，由建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工、市政、監(jiān)測等相關(guān)部門共同確定，列入監(jiān)測方案。(2)有關(guān)構(gòu)造安全的監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)滿足設(shè)計計算中對強度和剛度的要求，一般應(yīng)小于或等于設(shè)計值；并保證其安全和正常使用。(3)有關(guān)周邊環(huán)境保護的控制基準(zhǔn)值，應(yīng)考慮被保護對象〔如建筑物、地下工程、管線等〕主管部門所提出的要求。(4)監(jiān)測控制基準(zhǔn)值確實定應(yīng)具有工程施工可行性，在滿足安全的前提下，應(yīng)考慮提高施工速度和減少施工費用。(5)監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)滿足現(xiàn)行的相關(guān)設(shè)計、施工法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的要求；(6)設(shè)計文件規(guī)定的隧道監(jiān)控量測管理標(biāo)準(zhǔn)，可作為施工初期階段量測管理標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)施工的進(jìn)展，根據(jù)監(jiān)測取得的數(shù)據(jù)及地層的穩(wěn)定性、盾構(gòu)掘進(jìn)效果的判斷，適當(dāng)修正調(diào)整。(7)對一些目前尚未明確規(guī)定控制基準(zhǔn)值的監(jiān)測工程，可參照國內(nèi)外類似工程的監(jiān)測資料確定。在監(jiān)測實施過程中，當(dāng)某一監(jiān)測值超過控制基準(zhǔn)值時，除了及時報警外，還應(yīng)與有關(guān)部門共同研究分析，必要時可對控制基準(zhǔn)值進(jìn)展調(diào)整。6.2地表沉降控制基準(zhǔn)地表沉降控制基準(zhǔn)值應(yīng)綜合考慮地表建筑物、地下管線及地層和構(gòu)造穩(wěn)定等因素，分別確定其允許地表沉降值，并取其中最小值作為控制基準(zhǔn)值?！?〕按環(huán)境保護要求確定最大允許地表沉降值：①從考慮地表建筑物安全角度確定最大允許地表沉降值②從考慮地下管線的安全角度確定最大允許地表沉降值〔2〕從考慮地層及支護構(gòu)造穩(wěn)定角度確定最大允許地表沉降值根據(jù)國內(nèi)研究資料分析，按理論要求應(yīng)提出+20mm、-50mm的標(biāo)準(zhǔn)。但考慮到制定標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)肅性，我國?城市地下工程施工標(biāo)準(zhǔn)?標(biāo)準(zhǔn)地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)最后確定為+10mm、-30mm。工程實踐證明，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是不妥的，應(yīng)按不同地區(qū)，不同建筑物區(qū)別對待，以確定經(jīng)濟、合理的控制基準(zhǔn)6.3建筑物控制基準(zhǔn)施工前應(yīng)根據(jù)前面介紹的基本原那么，參考國內(nèi)的成功應(yīng)驗確定?！?〕建筑物沉降控制標(biāo)準(zhǔn)樁根基建筑物允許最大沉降值不應(yīng)大于10mm。天然地基建筑物允許最大沉降值不應(yīng)大于30mm?！?〕建筑物傾斜控制標(biāo)準(zhǔn)建筑物允許沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)如表4-7-3所示，多層和高層建筑物的地基傾斜變形允許值如表4-7-4所示。表4-7-3建筑物允許沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)變形特征地基變形允許值中、低壓縮性土高壓縮性土砌體承重構(gòu)造根基的局部傾斜0.002L0.003L工民建柱間沉降差：1．框架構(gòu)造2．磚石墻填充的邊排柱0.002L0.00.003L0.0表4-7-4多層和高層建筑物的地基傾斜變形允許值變形特征變形允許值多層和高層建筑根基的傾斜：H≤2424<H≤6064<H≤100H>1000.0040H0.0030H0.0020H0.0015H注：H為建筑物高度，單位：米。6.4隧道位移控制標(biāo)準(zhǔn)對于跨度大于12m的鐵路隧道，目前還沒有統(tǒng)一的位移判定基準(zhǔn)。表4.3取自?錨桿噴混凝土支護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?(GB50086-2001)對隧道周邊允許位移相對值的規(guī)定。表4.3隧道周邊允許位移相對值〔%〕圍巖級別隧道埋深h(m)h≤5050<h≤300300<h≤500Ⅲ0.10～0.300.20～0.500.40～1.20Ⅳ0.15～0.500.40～1.200.80～2.00V0.20～0.800.60～1.601.00～3.006.5控制基準(zhǔn)的管理〔1〕位移控制基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)測點距開挖面的距離，按表4.4要求確定。表4.4位移控制基準(zhǔn)類別距開挖面1B(U1B)距開挖面2BU2B)距開挖面較遠(yuǎn)允許值65%Uo90%Uo100%Uo注:B為隧道開挖寬度，U。為極限相對位移值?！?〕根據(jù)位移控制基準(zhǔn)，可按表4.5分為三個管理等級。表4.5位移管理等級管理等級距開挖面1B距開挖面2B施工狀態(tài)ⅢU＜U1B/3U＜U2B/3可正常施工ⅡU1B/3≤U＜2U1B/3U2B/3≤U＜U2B/3應(yīng)注意，并加強監(jiān)測ⅠU＞2U1B/3U＞2U2B/3應(yīng)采取加強支護等措施注:U為實測位移值?！?〕采用分部開挖法施工的隧道應(yīng)每分局部別建設(shè)位移控制基準(zhǔn)，同時應(yīng)考慮各分部的相互影響。〔4〕與位移相比，位移速率控制指標(biāo)有明確的物理意義，它反映了地層隨時間變化的流變效應(yīng)，在位移V=0條件下，洞室圍巖趨于穩(wěn)定，反之，V=C〔常數(shù)〕或不斷增大，那么說明地層處于等速或加速流變狀態(tài)，洞室是不穩(wěn)定的，因此位移速率控制指標(biāo)是洞室失穩(wěn)的充分條件，在安全預(yù)報中，較位移指標(biāo)有更直觀和明確的控制意義。根據(jù)以往的經(jīng)歷，位移速率控制值一般為3～5mm/d，穩(wěn)定臨界值為0.1～0.2mm/d。7特殊隧道容許位移量確實定允許位移量確實定，實際涉及到一個重要的概念，就是支護構(gòu)造的破壞模式和是否穩(wěn)定的判斷標(biāo)準(zhǔn)問題，由于在新奧法的概念下，支護構(gòu)造不是承載構(gòu)造，其安全度或者破壞的標(biāo)準(zhǔn)，直到今天仍沒有一個明確的結(jié)論。我國?錨桿噴射混凝土支護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?與“鐵路隧道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)〞中都提出了鐵路隧道初期支護極限相對位移。在圍巖較好時，兩標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值差不多，圍巖較差時，兩者數(shù)值有較大差異，當(dāng)埋深較大時，計算數(shù)值與實際相差較大。7.1容許位移確定方法目前，國際上有對支護構(gòu)造的設(shè)計進(jìn)展定量化的趨勢，就像對普通混凝土構(gòu)造那樣，有明確的指標(biāo)和方法對支護構(gòu)造進(jìn)展設(shè)計。而這些方法中，從目前的文獻(xiàn)看，也是借用普通混凝土的方法，用其內(nèi)力值與允許應(yīng)力進(jìn)展比較來衡量和判斷支護構(gòu)造的安全程度。圖1允許位移～支護壓力～支護內(nèi)力之間的關(guān)系從三者之間的關(guān)系可以充分認(rèn)識到，隧道變形是其支護構(gòu)造受力后，是其剛度和所受荷載的綜合反響的結(jié)果。所謂允許變形量，實際是指構(gòu)造到達(dá)極限承載力時的變形，結(jié)合考慮安全系數(shù)得到一個量值。所以要想知道構(gòu)造的允許變形量，必須知道支護構(gòu)造的承載力，也就是支護構(gòu)造破壞時，所表現(xiàn)出來的變形。通過利用隧道監(jiān)測資料，建設(shè)支護構(gòu)造內(nèi)力—安全系數(shù)--位移這三者之間的關(guān)系，根據(jù)這個關(guān)系和經(jīng)歷性的安全系數(shù)，計算得到允許位移。特別是對于大跨度、特殊地質(zhì)條件下，在標(biāo)準(zhǔn)還未能給出隧道允許位移量的情況下，不失為一種好的方法。7.2容許位移確定法在太行山隧道特殊性地層中的應(yīng)用由實測支護構(gòu)造內(nèi)力計算得到的安全系數(shù)匯總于表3。表3中安全系數(shù)為允許應(yīng)力與其實測型鋼內(nèi)力的比值。表3支護構(gòu)造截面安全系數(shù)計算匯總表ZK88+583ZK88+538ZK88+525位置：外緣內(nèi)緣外緣內(nèi)緣外緣內(nèi)緣1拱頂1.82.13.22.13.52右拱腰上1.92.13.33.43.74.03右拱腰2.32.06.29.77.94右拱腳上2.62.52.62.67.55右拱腳2.12.44.52.513.96右墻腰3.58.22.23.28.28.87右墻腳18.120.34.814.26.19.12左拱腰上2.42.04.16.15.83.73左拱腰3.42.68.43.65.34左拱腳上4.42.14.78.06.25.35左拱腳4.12.36.114.56左墻腰3.83.37.57.815.77左墻腳8.25.17.27.112.510.2除去個別截面外，各斷面主要控制截面的安全系數(shù)分別為：2.0、2.5、3.5。根據(jù)這些安全系數(shù)和對應(yīng)的實測位移，由公式〔1〕計算得到安全系數(shù)與實測位移的對應(yīng)關(guān)系及允許位移見表4。Pn*Vn=P0*V0〔1〕式中：Pn—由實測支護構(gòu)造內(nèi)力計算得出的安全系數(shù)，Vn—實測位移，V0—允許位移，P0—經(jīng)歷安全系數(shù)，一般取初支構(gòu)造經(jīng)歷安全系數(shù)為1.2～1.3，由此計算出的允許位移結(jié)果見表4。表4支護構(gòu)造截面安全系數(shù)與位移的關(guān)系安全系數(shù)實測拱頂下沉(mm)允許拱頂下沉實測收斂(mm)允許收斂ZK88+5832.058.790～973960～65ZK88+5382.550.396～1043873～79ZK88+5253.543.7117～1273594～102計算1.2～1.3100～11075～808監(jiān)控量測組織與實施8.1監(jiān)測方案編制監(jiān)測方案是指導(dǎo)監(jiān)控量測的主要技術(shù)文件。主要包括監(jiān)測目的和監(jiān)測工程、監(jiān)測儀器布置及安裝、數(shù)據(jù)采集方法、數(shù)據(jù)分析及施工信息反響。監(jiān)測方案的編制應(yīng)按一下要求進(jìn)展?！?〕監(jiān)測方案的設(shè)計原那么〔2〕監(jiān)測工程確實定〔3〕監(jiān)測方案的編制〔4〕監(jiān)測方案的主要內(nèi)容〔5〕編制監(jiān)測方案的根基資料8.1.1監(jiān)測方案的設(shè)計原那么監(jiān)測方案設(shè)計的編制符合國家、行業(yè)現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定。監(jiān)測方案設(shè)計一般遵循以下原那么：〔1〕 監(jiān)測方案應(yīng)以安全監(jiān)測為目的，根據(jù)不同的工程工程和不同的施工方法確定監(jiān)測對象〔基坑、建筑物、管線、地下工程等〕，針對監(jiān)測對象安全穩(wěn)定的主要指標(biāo)進(jìn)展方案設(shè)計?！?〕 根據(jù)監(jiān)測對象的重要性確定監(jiān)測規(guī)模和內(nèi)容，監(jiān)測工程和測點的布置能夠比較全面地反映監(jiān)測對象的工作狀態(tài)。〔3〕 應(yīng)盡量采用先進(jìn)的測試技術(shù)，如計算機技術(shù)、遙測技術(shù)，積極選用或研制效率高、可靠性強的先進(jìn)儀器和設(shè)備，以確保監(jiān)測效率與精度?！?〕 為確保提供可靠、連續(xù)的監(jiān)測資料，各監(jiān)測工程應(yīng)能相互校驗?！?〕 方案在滿足監(jiān)測性能和精度要求的前提下，力求減少監(jiān)測傳感器的數(shù)量和電纜長度，減低監(jiān)測頻率，以降低監(jiān)測費用?！?〕根據(jù)設(shè)計要求及周邊環(huán)境條件，確定各監(jiān)測工程的控制基準(zhǔn)值。8.1.2監(jiān)測工程確實定〔略〕地下工程監(jiān)測工程的選擇應(yīng)考慮以下因素?！?〕工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件；〔2〕工程規(guī)模與施工技術(shù)難點；包括設(shè)計構(gòu)造型式、施工方法、埋深等；〔3〕工程的周邊環(huán)境條件。主要是所處位置、周圍建〔構(gòu)〕筑物的構(gòu)造型式、形狀尺寸及與地下工程之間的關(guān)系。8.1.3編制監(jiān)測方案的步驟監(jiān)測方案編制步驟如下：〔1〕收集編制監(jiān)測方案所需的根基資料；〔2〕現(xiàn)場踏勘，了解周圍環(huán)境；〔3〕編制監(jiān)測方案初稿；〔4〕會同有關(guān)部門確定各類監(jiān)測工程的控制基準(zhǔn)值；〔5〕完善監(jiān)測方案；〔6〕監(jiān)測方案報批。8.1.4監(jiān)測方案的主要內(nèi)容監(jiān)測方案的是指導(dǎo)監(jiān)測工作的主要技術(shù)文件，應(yīng)包括的主要內(nèi)容有：〔1〕 工程概況；〔2〕 監(jiān)測目的與意義；〔3〕 監(jiān)測內(nèi)容和測點數(shù)量；〔4〕 各類測點布置平、剖面圖；〔5〕 監(jiān)測周期和頻率確實定；〔6〕 監(jiān)測儀器設(shè)備的選用、監(jiān)測人員的配備；〔7〕 監(jiān)測人員的配備；〔8〕 各類監(jiān)測工程控制基準(zhǔn)值確實定；〔9〕 監(jiān)測報告送達(dá)對象和時限；〔10〕 監(jiān)測本卷須知。8.1.5編制監(jiān)控量測方案的根基資料根基資料是進(jìn)展施工條件分析，編制監(jiān)測方案的主要依據(jù)。為了選擇最優(yōu)的技術(shù)方案，采用科學(xué)的監(jiān)測方法，做好監(jiān)測的準(zhǔn)備，必須對根基資料進(jìn)展詳細(xì)的綜合分析研究和處理。在編制監(jiān)測方案前，應(yīng)熟悉的根基資料主要包括以下內(nèi)容：設(shè)計圖；地質(zhì)勘察報告；施工方案；地面建筑物平面；管線平面圖；保護對象的建筑構(gòu)造圖；地下主體構(gòu)造圖；圍護構(gòu)造和主體構(gòu)造施工方案；最新監(jiān)測傳感器和設(shè)備信息；國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)、合同協(xié)議等；類型相似或相近工程的經(jīng)歷資料。8.2監(jiān)控量測的組織與實施監(jiān)控量測應(yīng)作為重要工序納入施工組織中，為確保監(jiān)測方案的實施，組織專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)監(jiān)控量測的組織與實施。8.2.1監(jiān)測的前期準(zhǔn)備工作包括：根基資料調(diào)查分析、監(jiān)測設(shè)備準(zhǔn)備、監(jiān)測傳感器及材料的準(zhǔn)備、人員組織準(zhǔn)備、現(xiàn)場監(jiān)測控制網(wǎng)點設(shè)立、做好擬保護建筑物、構(gòu)筑物的調(diào)查鑒定工作等等8.2.5監(jiān)控量測實施階段監(jiān)控量測實施一般可分三階段進(jìn)展，即測點布設(shè)階段、監(jiān)測階段和資料分析和整理階段?！癖O(jiān)測傳感器的檢驗和率定主常用的監(jiān)測傳感器主要有土壓力盒、鋼筋應(yīng)力計、混凝土應(yīng)變計、應(yīng)力計、軸力計、孔隙水壓計、滲水壓計、多點位移計等，無論是哪種類型的傳感器，在埋設(shè)前都應(yīng)從以下幾方面進(jìn)展檢驗和率定?！?〕外觀檢驗：監(jiān)測傳感器的工廠生產(chǎn)至現(xiàn)場使用一般要經(jīng)過裝卸、運輸、存放等環(huán)節(jié)，由于環(huán)境條件變化，因此在使用前