監(jiān)控量測技術(shù)與案例分析

1、 提 綱1 監(jiān)控量測技術(shù)的一些基本知識2 監(jiān)控量測的主要方法、手段及有關(guān)技術(shù)3 自動化測試技術(shù)4 案例分析5 監(jiān)測報表及監(jiān)測報告的編寫1.1 工程結(jié)構(gòu)試驗的目的和任務(wù)工程結(jié)構(gòu)試驗的目的和任務(wù) 目的：為了解工程結(jié)構(gòu)物的工作狀態(tài) 檢驗工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工質(zhì)量 必須采用必要的測試手段 對工程結(jié)構(gòu)進行監(jiān)控量測 檢定試驗 施工監(jiān)測主要任務(wù) ：(1) 確定結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，判定其承載能力及運用條件；(2) 對大型工程進行竣工檢定試驗，以檢驗工程質(zhì)量及設(shè)計的預(yù)期效果； (3) 新型或復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行試驗以了解其技術(shù)性能，掌握其在荷載作用下的工作狀態(tài)；(4) 探索病害結(jié)構(gòu)的病害原因，掌握病害發(fā)展變化規(guī)律，提出養(yǎng)護措施

2、或整治意見；(5) 對正在施工過程中的結(jié)構(gòu)進行監(jiān)控量測以確保施工質(zhì)量，滿足設(shè)計要求；(6) 進行科學(xué)研究試驗，積累技術(shù)資料，以充實結(jié)構(gòu)設(shè)計計算理論和施工經(jīng)驗。1.2 地鐵工程進行監(jiān)控量測的主要內(nèi)容和意義地鐵工程進行監(jiān)控量測的主要內(nèi)容和意義 (1)車站基坑監(jiān)測雙層地鐵車站雙層地鐵車站車站基坑開挖車站基坑開挖連連續(xù)續(xù)墻墻圍圍護護結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及支支撐撐連續(xù)墻頂水平位移連續(xù)墻體變形墻外側(cè)土體位移支撐軸力 圍護結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐內(nèi)支撐基坑底基坑底拱頂沉降邊墻收斂 收斂計襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力 收斂基線拱頂下沉測點水準(zhǔn)儀、掛尺、伸縮桿監(jiān)測隧道拱頂沉降振弦式土壓力盒混凝土應(yīng)變計 暗挖法（礦山法）隧道施工幾種常用工法：臺

3、階法、中隔壁法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法A、地層加固：小導(dǎo)管注漿（大管棚、水平攪拌、水平旋噴）；B、上半斷面開挖（留核心土）；C、初期支護結(jié)構(gòu)： 架設(shè)鋼格柵； 鎖腳錨桿、徑向錨桿； 噴射混凝土、形成初期支護結(jié)構(gòu)；D、防水板敷設(shè)；E、二次襯砌；需監(jiān)測：錨桿拉力、各施工階段變形、需監(jiān)測：錨桿拉力、各施工階段變形、 初期支護及二次襯砌應(yīng)力初期支護及二次襯砌應(yīng)力DK69+265斷面凈空收斂量測數(shù)據(jù)回歸分析表 表1-1 函數(shù)類型U=A+B*log(T+1)U=A*EXP(-B/T)U=(A*X+B)/T回歸系數(shù)ABSD(mm)ABSD(mm)ABSD(mm)水平基線0.99866.6770.39012.473.70

4、01.2850.07850.40181.16傾斜基線0.37508.8670.60315.764.1531.6020.06150.37521.41水平基線0.95089.0200.34116.884.2341.2800.05660.36701.00注：A、B 回歸系數(shù)， U 收斂值（mm）， T 時間（d）， SD 回歸精度（mm） 從表1-1回歸結(jié)果可明顯看出：對數(shù)函數(shù)回歸精度為0.3410.603mm；指數(shù)函數(shù)回歸精度為1.281.602mm；雙曲線函數(shù)回歸精度1.01.41mm，由此可見對數(shù)函數(shù)回歸精度最高，表明該斷面收斂位移變化符合對數(shù)函數(shù)變化規(guī)律。 回歸分析監(jiān)測內(nèi)容：地面沉降建(構(gòu))

5、筑物沉降、傾斜裂縫觀測地下水(水位、水壓) 游游標(biāo)標(biāo)卡卡尺尺弓形應(yīng)變計 標(biāo)標(biāo)尺尺水水位位計計一，掌握圍巖、支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的動態(tài)，利用監(jiān)測結(jié)果為設(shè)計和施工提供參考依據(jù)；二，監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理與必要的計算和判斷后進行預(yù)測和反饋，以便為工程和環(huán)境安全提供可靠信息；三，積累資料和經(jīng)驗，為今后的同類工程提供類比依據(jù)。 維護結(jié)構(gòu)倒塌 施工處理不當(dāng) 支撐失效 (1)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工狀況及有關(guān)資料、規(guī)程編制監(jiān)測方案，其主要內(nèi)容包括： 監(jiān)測目的和監(jiān)測項目 監(jiān)測手段、方法，采用的元件、儀器 測點布置及元件埋設(shè)方法 取得基準(zhǔn)值，確定監(jiān)測頻率 監(jiān)測資料的分析整理方法(2)按照監(jiān)測方案定期實施監(jiān)測(3)監(jiān)測

6、資料的分析整理、數(shù)據(jù)反饋、監(jiān)測報告的編寫 (1)機械式監(jiān)測儀器 收斂計 (2)光學(xué)測試儀器 全站儀監(jiān)測隧道變形 反射膜片 反射棱鏡徠卡TCA2003全站儀，測量機器人 新型全站儀分辨率：0.5 LMS-Z420i三維激光掃描儀 快速獲取高精度三維立體圖像及空間模型的輕巧便攜式儀器 建立三維數(shù)字城市 用于周邊環(huán)境監(jiān)測 5點位移計標(biāo)定裝置數(shù)字測量儀 差動變壓器式位移傳感器振弦式 鋼筋計 混凝土應(yīng)變計 土壓力盒 0.013-0.0190.007-0.027-0.035-0.0980.018圖4.4.6 1998年7月5日DK65+495斷面圍巖壓力分布曲線單位：MPa蝴蝶形(1)裂縫監(jiān)測(2)水位監(jiān)

7、測弓形應(yīng)變計 LeLog水位記錄儀 磁感應(yīng)分層沉降儀全套系統(tǒng) (3)地面、周邊建筑物沉降監(jiān)測全站儀(大地測量方法)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理軟件系統(tǒng)7.0 振弦式傳感器的工作原理標(biāo)定系數(shù)Q值的計算 誤差平均法glf21)(2020ffQ荷載(kN)累計比差(kN)頻率讀數(shù)(Hz)累計平方比差(Hz2)Q值(kN/Hz2)01500 100015220 200100154364365 3002001565122741 300187106300187106=1.60310-3非線形二次曲線 鋼筋計：P=Q(f2-f02) (kN/Hz2) 錨索測力計：P=Q(f2-f02) (kN/Hz2) 應(yīng)變計：=Q(

8、f2-f02) (MPa/Hz2) 多點位移計：W=Q(f2-f02) (mm/Hz2)(1)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)類型、監(jiān)測項目選擇需要的元件、儀器 橋梁結(jié)構(gòu)的鑒定試驗一般采用電阻應(yīng)變式原理制作的電測元件、儀器； 隧道及地下結(jié)構(gòu)等巖土工程的施工監(jiān)測多采用振弦式原理制作的電測元件、儀器； 變形監(jiān)測多采用光學(xué)儀器或者機械式元件、儀器。(2)根據(jù)元件、儀器的量程和分辨率選擇合適的、滿足要求的儀器 儀器的量程和分辨率是一對矛盾體，一般在滿足量程需要的情況下盡量采用分辨率(即靈敏度)較高的元件、儀器。(3)根據(jù)工程監(jiān)測經(jīng)費多少選擇價格合適的、測點數(shù)量恰當(dāng)?shù)摹⒓冉?jīng)濟合理又能滿足測量需要的元件、儀器。 3530 D

9、 ORIN數(shù)據(jù)采集器 土建主體結(jié)構(gòu)：地下連續(xù)墻外井圈和鋼筋混凝土內(nèi)襯墻、底板及多層頂板構(gòu)成的井筒，其內(nèi)徑58m，凈高19.6m。地下連續(xù)墻的平面形狀是一個直徑為60m的正91邊形，深38.2m，厚1.2m。 鋼筋應(yīng)變測點布置 平面測點布置 自動化監(jiān)控量測系統(tǒng) VW土壓力盒，66個VW鋼筋計，96只WC-1無觸點分線盒，8個ZXY-1振弦傳感器巡檢儀（64點）筆記本計算機（監(jiān)控量測，通訊，數(shù)據(jù)處理）顯示：頂進過程，受力狀態(tài)打印：日報表，技術(shù)報告圖3-7 監(jiān)控量測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖715m30mRS-232串口 (1)硬件結(jié)構(gòu)框圖 地道橋施工工況動畫顯示 自動化監(jiān)控量測系統(tǒng)主頁 鋼筋應(yīng)力分布 實時顯

10、示量測結(jié)果 (3)用戶圖形界面 16m7m7m34245678910斷面頂板土壓力分布曲線頂板土壓力分布曲線(單位：MPa，2001.3.15，頂進入高速路5.75m)0.0490.0460.0420.0360.0350.0360.0270.0130.00880.164.4181.24-36.275.03-34.3-46.4254.79-42.124.5頂、底板鋼筋應(yīng)力分布圖（單位：N/mm2）振弦式傳感器：壓力盒、鋼筋計等電感位移計、水位計、測溫計VWC32F采集器、DGW多通道位移測試儀、電位差計CTY-201數(shù)據(jù)采集控制器（96512點）筆記本計算機（監(jiān)控量測，數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)處理及分析）

11、動畫顯示工況；實時顯示變化曲線；歷史再現(xiàn)安全預(yù)警、預(yù)報城市地鐵隧道自動化監(jiān)控量測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖715m2km(雙交線電纜)總線、RS-485串口 斷面斷面監(jiān)測站計算機C T Y -201斷面斷面VWC32F-2VWC32F-3VWC32F-4VWC32F-1地鐵隧道城市地鐵隧道自動化監(jiān)測系統(tǒng)縱斷面布置圖VWC32F振弦式傳感器數(shù)據(jù)采集器 城市地鐵隧道橫斷面測點布置示意圖拱頂沉降壓力盒鋼筋計地中位移440cm550cmVWC32F采集器地下水位地下水位-10010203040506070802015105023456789101112131415161718192021222324252627

12、282930313233343536373839404142BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAAABACADAEAFAGAHAIAJAKALAMANAOAPbcdefghijklmnopqrstuvwxyzaaabacadaeafagahaiajakalamanaoap 深度/m 4-27 5-2 6-1 6-8 6-15 6-22 6-25 6-27 6-29 7-2 7-4 7-6 7-9 7-11 7-13 7-201 7-27A 8-3a 8-10位移/mmTW04-30-20-100102030405020151050 埋深/m 6-29 7-6 7-30 8-1

13、8-10 8-17 8-27 8-29 8-31位移量/mm16軸開挖10m開挖17m，三道支撐拆除三道支撐，結(jié)構(gòu)7m拆除三道支撐，結(jié)構(gòu)7m，8-13軸開挖，10-16軸開挖。TW54明挖施工地下連續(xù)墻變形檢驗 基坑開挖引起支護結(jié)構(gòu)側(cè)移和地表沉降地表沉降實用技術(shù)：注漿回填技術(shù)、測斜管扭轉(zhuǎn)修正、監(jiān)測中進行和數(shù)校驗 、DMM軟件二次開發(fā)(1)上海某地鐵線險情情況 音像樓發(fā)生明顯變形 地面開始出現(xiàn)裂縫、沉降 音像樓裙房二次突沉、部分坍塌 地面沉陷并逐步形成沉陷漏斗 三幢房屋傾斜、下沉 浦江大堤斷裂、沉降、江水倒流 事故原因：施工方改變豎井與橫通道開挖順序； 凍結(jié)法施工的冷凍設(shè)備斷電故障導(dǎo)致溫度 回升； 地下承壓水導(dǎo)致噴沙。豎井區(qū)間隧道方涵圖1 豎井和方涵關(guān)系圖隧 道方涵1-1地下管線發(fā)生問題 熱電廠泄洪管棚鉆進施作鋼管出污水淺埋暗