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1、地铁工程监控量测技术,主要内容,1、监测什么?,2、怎样监测?,对象,方法、手段,3、测点、元件是怎么回事儿？,4、基准点、基准值的重要性！如何取得？,5、测试元件、仪器的选购及标定,6、数据处理、资料整理、报告编写,7、监控量测的实施过程,小结,1、监测什么?,(1).车站基坑监测,地面沉降,测斜管 土体,侧向位移,对象,墙顶水平位移,周边建筑物沉降,内支撑(轴力),围护结构(变形),(2).区间隧道,拱顶沉降,必测,水准仪,洞周收敛,衬砌应力,选测,锚杆拉力,收敛计,混凝土应变计,钢筋计,(3).周边环境监测,地表沉降,建(构)筑物沉降倾斜裂缝观测,沉降槽,全站仪,水位计,地下水(水位、渗
2、水压力)地下管线沉降、位移,2、怎样监测?方法、手段,(1)支撑轴力的监测：轴力计 钢筋计 混凝土应变计,钢筋计,轴力,轴力,支撑,钢筋计,钢筋计焊接方法,钢筋计连接杆与钢筋的焊接最好采用对焊，如果没有对焊条件，可以用绑焊，但是必须用两根短钢筋夹住接头以通长焊缝正反两面焊接。焊接时注意降温，用毛巾缠绕、淋水降温以使传感器部位温度不超过80，用手摸感觉到不烫即可。,错误焊法,混凝土应变计,安装方法,扎丝,应变计,主筋,箍筋,钢筋,导线,混凝土应变计,错误作法,大-黄区间用应变砖,振弦式传感器的工作原理及结构,1f=2l,3,g,4l 2=f Ec gL,4l Q=E gL,3,=Q(f f),0
3、,2,20,标定系数Q值的计算,=Q(f f),0,2,20,荷载(kN),0,100,200,300,0,100,200,300,累计比差(kN),频率读数(Hz),1500,1522,1543,1565,0,64365,122741,187106,300187106=1.60310-3,累计平方比差(Hz2),Q值(kN/Hz2),相对零点法计算测量值,2-f 2)(1).钢筋计：P=Q(f,0,2)(kN/Hz,2-f 2)(2).混凝土应变计：=Q(f,0,2)(/Hz,2-f 2)(3).轴力计：P=Q(f,0,2)(kN/Hz,f0初测值的受力状态(避开日照，水化热，混凝土强度),
4、测点埋设位置,避开变截面和端部的影响,电阻应变式传感器的工作原理及结构,直线比例关系：,混凝土应变计,R/R R/RK=L/L,钢筋计,电阻应变片,构件,惠斯登电桥,名 称,型 号,TC-21K,TC-31K,YJR-5,UCAM-1A,主 要 技 术 性 能,日本产单点手持应变仪，可采集、存储数据，且有通讯功能。,可实现多点测量，巡回扫描，一次存储13000个数据。,国产四位半数字应变仪，主机可测10点，分辨率1。,多点手持应变仪，可巡回扫描。,数字应变仪,(2)测斜,钻孔倾斜仪测试系统组成,数字记录仪,测斜管,探头,电缆,GK-603型倾斜仪系统,测斜仪监测连续墙变形,钻孔倾斜仪监测原理图
5、,测斜仪安装技术,(1).测孔布置 在可能发生滑移或侧向变形的地方布置测孔。,(2).钻孔 选定测孔部位后，钻直孔(倾斜不超过2)，孔径应大于测斜管外径50mm。,(3).测斜管安装与埋设 预接测斜管：测斜管应该在一平正的场地预先对接。下沉安装测斜管：将测斜管沉入钻孔，第一根测斜管底端要装上底盖，作好密封。每根测斜管的 对接在现场边下边接，测斜管在下沉过程中要使测斜管中的一对导 槽与岩体的滑动方向一致。测斜管的 埋设深度应大于岩体变形深度的35m。,(4).灌浆固结 灌浆材料可用水泥浆，固结后的浆体力学性能应与钻孔周围岩体相近。也可用粗砂 或米粒石。在灌浆时由下而上进行，为防止测斜管浮起，要在
6、测斜管内注入清水。,(5).洗管与作好孔口保护 灌浆完毕后，应用清水在管内进行清洗。洗孔完毕后应作好孔口保护，以防破坏。待浆料凝固后要量测测斜管导槽的方位，管口的坐标及高度，对安装埋设过程中发 生的问题要详细记录。,监测结果,位移值（mm）,0.0,0,2,4,10.0,20.0,30.0,40.0,50.0,0,2,4,0.0,8.0,位移值（mm）,16.0,24.0,32.0,40.0,深度（m）,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,深度（m）,6,6,8,10,12,重庆万州康家坡滑坡监测,8月28日9月01日9月07日9月21日9月25日10月08日10月
7、15日10月17日10月24日11月06日11月16日11月22日11月26日11月30日,9月18日9月21日10月2日10月8日10月17日10月27日11月07日11月12日11月16日11月22日11月26日11月30日,14,16,18,20,22,24,26,28,桩中测斜管,钢筋笼中测斜管,度量测斜管导槽方位角,预先连接测斜管,测斜中存在的问题,(1)测斜管埋深不够(2)测斜管与钻孔间回填不密实(3)安装测斜管导槽方向与临空面不垂直(应该在计 算中进行修正)(4)测斜管口没有保护措施(造成孔底基准不一致)(5)监测数据未进行和数校验(6)有的没有基准值数据(以零为基准是不对的)(
8、7)应该求得测斜管安装后的形状(8)应该在开挖前取得全部测孔基准值，然后随着开 挖进度逐步监测，以取得各工况下的量测值,没有保护盖,管口已破坏,孔内填充赃物,保护较好的测孔,A0方向不垂直,A0方向垂直,A0方向45,已加保护盖,TW02,位移值/mm,-30,-20,-10,0,10,20,30,0,基准值为零是不对的,基准值是管子的形状,3-274-275-256-16-86-156-226-236-246-256-276-297-67-137-207-27,5,埋深/m,10,15,孔底没有直线段部分,20,全站仪监测变形,(3)沉降、变形监测,反射膜片,反射棱镜,全站仪监测隧道变形,全
9、站仪监测地面变形,新型全站仪：徕卡TCA2003，测量机器人,分辨率：0.5 0.2mm,用全站仪进行变形监测的原理,采用预应力锚索+地梁和独立锚索进行边坡加固,基准点,为监测锚索：级坡3束；级坡6束；级坡11束；级坡10束。,为锚头位移测点：,2,3,5,5,全站仪,无名山边坡稳定性监测示意图,观测方法,(1)基准点及控制点观测,地铁工程一般位于繁华的市区，施工场地比较狭小，基准点观测采用导线法比较容易操作，使用高精度的测量仪器，容易达到监测精度要求。按国标“精密工程测量规范”的三级导线测量要求施测。,(2)监测点观测,监测点水平位移观测可采用监测控制点之间加密水平位移监测点的观测方案，考虑
10、到现场条件，一般采用测水平小角度法。水平位移监测的中误差m为：,m=M+M,2,2ij,=0.8mm,满足变形监测的精度要求。,也可采用极坐标法进行监测点观测，监测中误差为：,(3)沉降观测方法,m=2M,2ij,=0.8mm,基准网的观测按国家一等水准测量的技术要求进行观测，作业过程严格遵守规范要求，每次观测由固定的测量人员，采用固定仪器按相同的观测路线进行，观测记录至0.01mm，计算及结果至0.1mm。,沉降观测点的观测：按国家二等水准测量的技术要求施测。,水平位移基点及工作基点观测方法,导线测量法,测点,基坑基准点,基坑监测控制点（工作点）,基坑位移点,水平位移基点及工作基点组成闭合导
11、线,基坑基准点,基坑监测控制点（工作点）,基坑位移点,水平位移监测点观测方法,A极坐标法,A,A、B已知点，C、C点为待求坐标点 C,B,S,S,C,B小角度法,A,A、B已知观测墩，P、P1点为待求坐标点 P1,P,S,B,(4)区间隧道监测,拱顶沉降 水准仪边墙收敛 收敛计衬砌结构应力,(必测项目),水准仪、挂尺、伸缩杆 监测隧道拱顶沉降,收敛基线,拱顶下沉测点,边墙收敛监测,收敛计监测洞周收敛变形,收敛计是测量隧道净空收敛值的常用机械式仪表。SWJ型隧道收敛计,重量轻，体积小，携带、使用方便，采用LCD电子数字显示方式取代传统,的机械式百分表，示值更明确、易读。,SWJ-型隧道收敛计,现
12、场进行隧道净空收敛量测,XJG-21隧道收敛计,百分表,12,16,20,24,0,4,8,1996-11-1,mm,1996-11-11,1996-11-21,图-6,1996-12-1,1996-12-11,1996-12-21,1996-12-31,水平基线,倾斜基线,水平基线,1997-1-10,1997-1-20,1997-1-30,1997-2-9,线隧道DK69+265断面净空收敛时态曲线,1997-2-19,1997-3-1,1997-3-11,线隧道DK69+256断面净空收敛时态曲线,T,回归分析,DK69+265断面净空收敛量测数据回归分析表,函数类型,回归系数,水平基线
13、,倾斜基线,水平基线,A,0.9986,0.3750,0.9508,U=A+B*log(T+1),B,6.677,8.867,9.020,SD(mm),0.390,0.603,0.341,A,12.47,15.76,16.88,U=A*EXP(-B/T),B,3.700,4.153,4.234,SD(mm),1.285,1.602,1.280,A,表1-1,U=(A*X+B)/T,B,SD(mm),1.16,1.41,1.00,0.0785 0.4018,0.0615 0.3752,0.0566 0.3670,注：A、B 回归系数，U 收敛值（mm），T 时间（d），SD 回归精度（mm）,从
14、表1-1回归结果可明显看出：对数函数回归精度为0.3410.603mm；指数函数回归精度为1.281.602mm；双曲线函数回归精度1.01.41mm，由此可见对数函数回归精度最高，表明该断面收敛位移变化符合对数函数变化规律。,衬砌结构应力监测,振弦式土压力盒,混凝土应变计,-0.027,0.018,-0.019,0.007,蝴蝶形,-0.035,-0.098,单位：MPa,图4.4.6,1998年7月5日DK65+495断面围岩压力分布曲线,(5)地下水位监测,沿基坑边缘四周设水位观测孔。水位监测采用钻孔测水井中水位高程方法，先在设计点位钻孔（孔深约15m），然后用PVC管护壁，用标尺水位测
15、探仪定期测量孔内水位高程。,标尺水位计、渗水压力计、竖管式水位计,标尺水位计,渗水压力计,竖井工点,水位测孔SW1-1,水位孔距基坑太近,标尺水位计监测水位,土体测斜孔,(6)地下管线沉降及位移监测,根据管线部门的要求，为防止在车站施工中管线因地面发生沉降及位移而产生管线破损，在布置地表沉降点的同时，对管线所在覆盖土的正上方挖孔布置观测点，沿管线轴向以间距510m设置监测点。,图 2.6-7.1,管线沉降测点埋设示意图,管线沉降测点埋设示意图,3、测点、元件是怎么回事儿？,测点是工程结构上需要监测的点、断面、位置。元件是用来实施监测的传感器，配二次仪表使用。,话筒插头,钢筋计,空隙水压计,钢弦
16、频率读数仪,测点布置,全站仪监测地面变形需配用反射棱镜,全站仪,建筑物测点,反射棱镜,(1)测点埋设不符合要求：地面沉降点或建筑物立柱、台座沉降点没有 金属部件，表面不光滑。(2)测点标识不规范，字体潦草，大小不宜(过大)。,地表测点,原测点,现测点,无金属部件,较好的测点,不规范测点,塔吊基座,CX02#测 斜孔,测点设置不合理,25,挂钩,5,8 45,埋设杆,80,100,335,尺寸单位:mm。材料：A3钢。,235,20,图8 钩式测点,拱顶沉降测点,30 0,35,30,23 5,收敛测点,M12,2 0,尺寸单位:mm。材料：A3钢。,图7 卡槽式测点埋设杆,4、基准点、基准值的
17、重要性！如何取得？基坑开挖前,采用相对零点法监测,砼支撑,轴力监测：f0初测值的测读，是初始受力环境状态下的,频率读数！要辟开日照、水化热的影响，混凝土强度要达 到龄期。基准点的观测，是相对不动点，定期校核，如果基准点不 对，那么测得的结果就都是不可靠的！为了保证其可靠性，监测管理办法规定初始值测读两次，并报业主、监理审批备案。,基点观测墩,5、测试元件、仪器的选购及标定,基本概念：量程：传感器或仪表能够测量的最大范围。分辨率：传感器或仪表能够分辨的最小读数。精度：传感器或仪表测量结果的准确程度叫精度。传感器：包括所有把物理量变成电学量的部件。数据采集装置，振弦式：ZXY-1,ZXY-3。应变
18、式：TC-21K,UCAM-1A。测斜仪：CX系列,常用传感器,名,称,型,号,XYJ-2(单膜)XYJ-3(双膜),规 格 0.1 0.2 0.3 0.5 1.0(MPa)12 14 16 20 25 28(mm)10 20 40 60(MPa)0.1 0.2 0.3 0.5 1.0(MPa)60、80t 100300t4001000t,性 能 及 用 途单膜压力盒需与油囊配套使用。单双膜压力盒主要用于隧道及地下工程结构的接触压力量测。分辨率0.2%F.S，满量程输出500Hz。钢筋计主要用于量测钢筋混凝土结构中的钢筋应力，也可串联起来用于量测隧道及地下工程结构锚杆的应力分布。分辨率0.2%
19、F.S，满量程输出500Hz。埋入式混凝土应变计多埋设于混凝土中进行应变量的长期观测。分辨率0.2%F.S，满量程输出8001000()。,土压力盒,钢筋计,XJG-2,使用时注意焊接方法！,混凝土应变计,XYJ-2,空隙水压力计,XJS-2,空隙水压力计主要用于量测岩土中水压力的大小，以便从总土压力中分离出来。分辨率0.2%F.S，满量程输出500Hz。,XYJ型荷载传感器为三弦结构，主要用于量测缆索、锚索的应力。满量程输出350400Hz。,荷载传感器,XYJ,测斜管的选购,测斜管的尺寸：内径70mm，壁厚58mm，外径80 90 mm 材料：PVC管，铝管 特殊形状：内有十字型导槽，外有
20、连接用导槽 配件：连接短管，端头盖，螺钉 说明：预先钻孔用螺钉连接，保证十字型导槽对接 土体钻孔直径要适合(110 130 mm),元件仪器的标定,钢筋计、混凝土应变计等是生产厂家标定的，直接用其标 定系数计算即可。只要注意线性化和正确应用计算方法以 及钢筋混凝土结构原理。二次仪表要求读数稳定可靠。测斜仪探头需要定期检修、标定，保证监测系统的可靠性。曾经因为检修探头后没有标定而发生施工监测与第三方监 测数据不一致的问题。收敛计也要定期标定。,QGY-100型钢弦应变计,CTY-202型振弦测试仪,6、数据处理、资料整理、报告编写,(1)对监测获得的原始数据根据监测原理进行 计算，求得所需要的物
21、理量。如：振弦式元件按照非线性原理的线性化公式 及标定系数计算 电阻应变式元件按照线性公式直接计算或 进行必要的修正 钢筋混凝土结构内力按照结构原理计算应 力应变 位移、沉降、变形监测的高程、坐标值换 算为相应的位移、沉降、变形,(2)利用Excel表格的绘图功能或者其他软件进 行必要的图表制作和处理(3)对位移、沉降、变形监测结果进行回归分 析(4)结合工况对监测数据结果进行必要的分析 和处理(5)按照不同的需要和相应的内容编写监测日 报表、月报告、总报告(6)按要求反馈、上报、分送监测数据报告,7、监控量测的实施过程,(1)编制监测方案(2)确定测点布置图(3)测试元件、仪器的选购及标定(4)按测点布置图和技术要求进行测点的埋设和安装(5)在基坑开挖前测读初始读数(6)保证变形监测基准点设置在不动处(7)按照规定的监测频率实施正常的监测(8)当发生特殊情况或存在风险时加密观测(9)对监测数据进行整理、计算和分析、处理(10)对监测结果进行分析，绘制图表，编写报告(11)按照要求反馈和上报监测数据结果及报告,谢谢!,Thank you!,
