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1、地下工程施工监控量测技术,1.监测工作概述,1.1 监测的含义 地下工程施工过程中应用各种类型的仪表和设备，对地表、支护结构、围岩、衬砌的位移变化及力学行为进行观察和量测，并对其进行分析评价与预测，指导施工，统称为监测（监控量测）。,1.监测工作概述,1.2 监测的必要性 外力不明确：地下工程作为一种结构处在复杂多变的岩土体中，不同类型的岩土体、地下水状态对结构施加的作用力是不同的； 受力状态多变：地下工程施工过程中，自始至终存在着受力状态变化这一特性，地下工程开挖前，岩土体处在平衡状态中，开挖后平衡被打破，处在动态变化中，支护结构、周围土体一直处于变动之中。,1.监测工作概述,1.3 监测的
2、目的 1 掌握围岩、支护结构和周边环境的动态，利用监测结果为设计和施工提供参考依据。 2 监测数据经分析处理与必要的计算和判断后进行预测和反馈，以便为工程和环境安全提供可靠信息。 3 积累资料和经验，为今后的同类工程提供类比依据。,1.4 监测方案的编制 一监测方案的设计依据 1工程初步设计图和设计说明； 2国家和地方的规范及技术标准； 3工程环境条件； 4工程地质、水文地质条件。 二编制监测方案的步骤 1收集编制监测方案所需要的地质资料和工程周边环境资料； 2确定工程的监测目的； 3确定监测项目，并区分出必测项目和选测项目； 4确定各类监测项目的控制标准。,1.4 监测方案的编制 监测方案的
3、主要内容: 1工程概况； 2监测目的和意义； 3主要监测项目； 4测点布置平面图和剖面图； 5各类监测项目的实施方法：包括监测元件、仪器设备、测点布置、测量方法和监测周期以及监测频率等； 6各类监测项目的警戒值确定； 7监测数据的处理与信息反馈； 8监测工程数量和监测费用的预算； 9监控量测的管理体系、组织管理措施和技术保证措施。,1.5 地下工程工程施工主要监测项目 首先，选择的信息应能较直接地反映围岩和支护结构的力学性态； 其次，在技术上比较容易实施，具体是指：量测元件和仪器便于在开挖面附近设置，测试方法简单可靠并具有一定的精度；数据容易分析，量测结果比较容易实现反馈。 施工监测获得的信息
4、大致可以概括为位移信息和应力信息两大类。,（1）位移信息 位移信息主要有基坑围护结构的变形，隧道周边位移，围岩或地层内部位移，地表变形，建筑物或桥梁基础沉降与倾斜、管线变形等； （2）应力信息 围岩与支护结构之间的接触应力（压力），围岩内部应力，支护结构内部应力以及支撑体系的内部应力。锚杆或锚索的轴力等。 对于上述监测项目，位移量测是最值得推荐的测试项目，尤其是隧道、地下洞室的周边位移最能反映围岩与支护结构力学性态的变化，比较容易建立一些标准来判断所设计的支护结构和施工流程是否需要修改。,2.基坑监测,监测项目: (1)基坑开挖揭示的地质描述 (2)桩（墙）顶水平位移和垂直位移 (3)桩（墙）
5、体水平位移 必测项目 (4)水平支撑轴力 (5)基底隆起 (6)地层沉降 (10)建筑物变形 (11)管线变形 (7)围护结构内力 (8)围护结构受到的土压力 (9)地下水位 选测项目,2.基坑监测,围护桩桩身变形监测 监测方法：首先将铝合金测斜管或高强度PVC测斜管预埋入待测护坡桩内，然后使用测斜仪定期测读测斜管的位移量。,准备阶段,测斜管组装、连接、密封、分段挂入钢筋笼内,混凝土初凝阶段、连梁施工阶段、后期监测阶段,埋设阶段,保护阶段,监测阶段,吊起后分段连接、密封、管内注水保护,测斜仪探头沿测斜管的滑槽移动，测读其位移量,用点焊方式安装于钢支撑中部或端部两侧，确保两应变计在支撑两侧相对位
6、置。,钢支撑轴力,基坑监测信息反馈,在施工过程中，对现场测得所有观测数据，均实行信息化管理，由富有经验的专职人员根据不同的观测要求，绘制不同的数据曲线，并打印相应表格，定期以简报（日报、周报、月报）的形式汇报，根据实际工况。 一般情况下，下一次观测时应提供上一次的观测成果。 特殊情况必须随时向施工单位或监理书面报告（紧急情况可口头报告），提供技术资料，必要时提供阶段性报告。,3 隧道施工监测,（1）地质及支护状况观察 （2）地表沉降 （3）拱顶沉降 必测项目 （4）收敛位移 （5）周边环境变形监测 （6）地层分层沉降（或围岩深部位移） （7）地层分层水平位移 （8）支护结构内力 （9）支护结构
7、见接触应力 选测项目 （10）土压力 （11）地下水位 （12）孔隙水压力 （13）爆破震动,4 监测资料的整理分析与反馈 （1）监测资料的处理方法 1）对围岩及支护状态观测，详细记录洞内各项作业、时间与进尺，描绘每一开挖断面的工程地质断面和水文地质断面，记录描述支护厚度、质量等情况。每周绘制工程地质和水文地质纵向剖面图。 2）对洞内变形和支护格栅应力，记录填写日变化量和累计量的日报表，绘制累计变化量与时间、累计变化量与进尺关系散点图。 3）对于地表沉降观测，除对各断面最大沉降点进行如同洞内变形观测点一样绘制沉降与时间、沉降与进尺关系散点和回归分析外，尚需绘制各量测断面各测点的沉降关系即沉降槽
8、曲线，绘制最大沉降点沿暗涵纵向的沉降关系曲线。 4）对孔隙水压力和结构振动测试，记录填写日报表，绘制量测值与开挖进尺的关系曲线。,（2）量测数据的曲线拟合 由于量测误差等因素所造成的离散性，按实测数据所绘制的位移随时间变化的散点图上下波动，很不规则，难以用来进行分析，因此需要对量测数据进行处理，找出位移时态曲线，见下图。 将实测数据整理成实验曲线或经验公式的方法很多，数据拟合是根据实测的一系列数据，寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，找出位移或应力随时间变化的规律性，对量测数据一般采用统计学中的最小二乘法进行处理，具体步骤如下：,（1）在以时间为横坐标、位移为纵坐标的坐标系中，
9、标出由量测值确定的各对应的实测点，即可获得散点图； （2）根据实测点，描绘出相对比较光滑的实验曲线，它一般不可能通过所有实测点，但应注意使曲线尽量靠近所有实测点，并使实测点分布在实验曲线的两侧； （3）根据实验曲线形状选择回归函数，,根据最小二乘法原理，A、B应满足下面条件：,满足上式应有：,（3）监测数据的反馈 对施工的反馈作用： 1）最大允许位移值的控制 最大允许位移值与地质条件、结构埋深、断面大小、施工方法、支护结类型及参数等因素有关。施工经验证明：隧道拱顶下沉是控制稳定较直观和可靠的判断依据。对于地铁隧道，地表沉降也是一个重要的控制因素。地铁隧道施工允许的地表沉降一般为3050mm，
10、2）复合式衬砌二衬施作时间 二次衬砌应在初期支护变形基本稳定后施作，基本稳定的标志是外荷载不在明显增大，位移基本稳定，一般都以位移值作为控制指标。当隧道断面小于10m2 时，周边位移速率应小于0.1mm/d；当隧道断面大于10m2时，周边位移速率应小于0.2mm/d。如果满足上述指标，则认为初期支护变形基本稳定。当达不到基本稳定指标时，应对初期支护采取背后注浆等加强措施，或者立即施作二衬。,监测数据对设计的反馈： 由于地质条件的复杂性，使得地铁设计不得不采用信息化设计方法，即根据施工时监测到的围岩信息（主要指位移信息），采用反分析方法，反推围岩的力学参数。再采用正分析方法，求出围岩和支护结构中新的位移场和应力场，在此基础上检算设计的可靠性。,监测结果,位移是否超级管理,位移是否超级管理,位移是否超级管理,继续施工,综合判断,暂停施工,是,是,否,否,否,是,采 取 特 殊 措 施,不安全,监测资料反馈管理程序框图,
