地下工程監(jiān)測與信息反饋技術(shù)培訓(xùn)課件

地下工程監(jiān)測與信息反饋技術(shù)中鐵隧道集團(tuán)有限公司劉招偉

地下工程監(jiān)測與信息反饋技術(shù)中鐵隧道集團(tuán)有限公司1一.地下工程主要特點(diǎn)與施工方法二.施工監(jiān)測的意義與的目三.主要監(jiān)測項(xiàng)目四.控制基準(zhǔn)的確定五.施工監(jiān)測組織與實(shí)施六.主要監(jiān)測項(xiàng)目實(shí)施方法七.信息反饋技術(shù)八.控制過大變形的工程技術(shù)措施九.現(xiàn)代化自動監(jiān)測內(nèi)容十.監(jiān)測工程實(shí)例主要內(nèi)容一.地下工程主要特點(diǎn)與施工方法2一、地下工程主要特點(diǎn)與施工方法1.(城市）地下工程的主要特點(diǎn)地質(zhì)條件差（多為軟弱圍巖、軟弱不均、地下水）周邊環(huán)境復(fù)雜（建筑物、地下管線等）結(jié)構(gòu)埋深淺、與臨近結(jié)構(gòu)相互影響荷載的不確定性圍巖和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性難于判斷

一、地下工程主要特點(diǎn)與施工方法1.(城市）地下工程的主要特點(diǎn)32.地下工程的主要施工方法隨著施工技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，地下工程開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(jī)械設(shè)備配備等情況，城市地下工程施工方法一般可分為三大類，即：明挖、暗挖及沉管法。2.地下工程的主要施工方法4二、施工監(jiān)測的意義與目的1.監(jiān)測的意義在巖土中修建地下工程，由于對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行理論分析牽涉問題很多，比較困難，其主要原因是：(1)巖土的復(fù)雜性，(2)施工方法難以模擬性，(3)圍巖與支護(hù)（圍護(hù)）結(jié)構(gòu)相互作用的復(fù)雜性。(4)周邊環(huán)境的復(fù)雜性因此有必要進(jìn)行信息化施工（反分析法），通過施工過程中對圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建（構(gòu)）筑物的位移和應(yīng)力監(jiān)測，并及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)與施工中去，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)及施工方法，以確保地下工程施工和周圍建（構(gòu)）筑物的安全。作為信息化施工的最基礎(chǔ)工作，監(jiān)測工作非常重要。二、施工監(jiān)測的意義與目的1.監(jiān)測的意義52.地下工程監(jiān)測的主要目的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)。了解支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建（構(gòu)）筑物的變形及受力狀況，并對其安全穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。了解施工方法的實(shí)際效果，并對其進(jìn)行適用性評價(jià)。及時(shí)反饋信息，調(diào)整相應(yīng)的開挖、支護(hù)參數(shù)；收集數(shù)據(jù)，為以后的工程設(shè)計(jì)、施工及規(guī)范修改訂提供參考和積累經(jīng)驗(yàn)。2.地下工程監(jiān)測的主要目的63、監(jiān)測工作現(xiàn)狀、存在的問題及解決辦法1）現(xiàn)狀（1）各建設(shè)、施工單位水平對監(jiān)測工作的認(rèn)識不統(tǒng)一，造成對其認(rèn)識不同；（2）施工單位對監(jiān)測與信息反饋工作的實(shí)施方法不同，效果不同。2）存在的問題（1）未把監(jiān)測與信息反饋?zhàn)鳛楣ば蚓幦胧┕そM織設(shè)計(jì)，有的雖然作為工序編入，但實(shí)施不規(guī)范，不徹底，應(yīng)用效果較差；（2）實(shí)施過程中缺少專業(yè)技術(shù)人員，特別是信息反饋方面的人員，很少能結(jié)合施工情況，對監(jiān)測信息進(jìn)行有效分析，未能對工程設(shè)計(jì)和施工起指導(dǎo)作用；（3）缺乏周邊環(huán)境的安全評估標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測控制基準(zhǔn)；3）解決辦法（1）就地下工程施工對周圍環(huán)境影響的評估程序、評估方法以及控制基準(zhǔn)進(jìn)行研究；（2）在規(guī)范施工方監(jiān)測的基礎(chǔ)上，引入第三方監(jiān)測（都必須具備監(jiān)測資質(zhì)），對促進(jìn)監(jiān)測技術(shù)健康發(fā)展具有積極意義。3、監(jiān)測工作現(xiàn)狀、存在的問題及解決辦法1）現(xiàn)狀74、監(jiān)測與信息反饋的內(nèi)容監(jiān)測項(xiàng)目的確定監(jiān)測方法、儀器監(jiān)測的實(shí)施監(jiān)測結(jié)果的應(yīng)用（數(shù)據(jù)處理、控制基準(zhǔn)、安全評價(jià)等）反饋的內(nèi)容（優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工方法，控制措施）反饋程序4、監(jiān)測與信息反饋的內(nèi)容監(jiān)測項(xiàng)目的確定8三、主要監(jiān)測項(xiàng)目1.監(jiān)測項(xiàng)目分類（1）從考慮地下工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及施工對環(huán)境影響出發(fā)，地下監(jiān)測項(xiàng)目可以分成三類：第一類是支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測（判斷地下工程本身的穩(wěn)定性）；第二類是支護(hù)結(jié)構(gòu)與周圍地層（圍巖與結(jié)構(gòu)）相互作用監(jiān)測（確定作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載）；第三類是與結(jié)構(gòu)相鄰的周邊環(huán)境的位移監(jiān)測（判斷施工對周邊環(huán)境的安全穩(wěn)定性）。（2）根據(jù)監(jiān)測項(xiàng)目對工程的重要程度可分為“必測項(xiàng)目(A)”和“選測項(xiàng)目(B)”兩類。必測項(xiàng)目(A)是確保施工安全必須進(jìn)行的位移監(jiān)測項(xiàng)目；選測項(xiàng)目(B)一般是配合科研項(xiàng)目進(jìn)行的應(yīng)力、應(yīng)變等監(jiān)測項(xiàng)目。地下工程施工多數(shù)采用淺埋暗挖法、明挖法、盾構(gòu)法這三類方法,其監(jiān)測內(nèi)容見下表。三、主要監(jiān)測項(xiàng)目1.監(jiān)測項(xiàng)目分類9淺埋暗挖法施工主要監(jiān)測項(xiàng)目類別監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器測點(diǎn)布置監(jiān)測頻率必測項(xiàng)目圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)地質(zhì)素描及拱架支護(hù)狀態(tài)觀察每一開挖環(huán)開挖面距監(jiān)測斷面前后＜2D時(shí)1～2次/d開挖面距監(jiān)測斷面前后＜5D時(shí)1次/2d開挖面距監(jiān)測斷面前后＞5D時(shí)1次/周地表、地表建筑、地下管線及結(jié)構(gòu)物沉降水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺每10～50m一個(gè)斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂下沉水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺計(jì)每5～30m一個(gè)斷面，每斷面1～3對測點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊凈空收斂收斂計(jì)（全站儀）每5～100m一個(gè)斷面，每斷面2～3測點(diǎn)爆破振動速度和噪聲聲波儀及測振儀振動速度根據(jù)結(jié)構(gòu)要求設(shè)點(diǎn)，噪聲根據(jù)規(guī)定的測距設(shè)置隨爆破隨時(shí)進(jìn)行選測項(xiàng)目圍巖與結(jié)構(gòu)內(nèi)部位移多點(diǎn)位移計(jì)、測斜儀等選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面，每斷面2～3個(gè)測孔開挖面距監(jiān)測斷面前后＜2D時(shí)1～2次/d開挖面距監(jiān)測斷面前后＜5D時(shí)1次/2d開挖面距監(jiān)測斷面前后＞5D時(shí)1次/周圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間壓力壓力傳感器選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面，每斷面10～20個(gè)測點(diǎn)鋼筋格柵拱架內(nèi)力支柱壓力或其他測力計(jì)選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面，每斷面10～20個(gè)測點(diǎn)。初期支護(hù)、二次襯砌內(nèi)力及表面應(yīng)力混凝土內(nèi)的應(yīng)變計(jì)或應(yīng)力計(jì)每取代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面，每斷面10～20個(gè)測點(diǎn)錨桿內(nèi)力、抗拔力及表面應(yīng)力錨桿測力計(jì)及拉拔器必要時(shí)進(jìn)行淺埋暗挖法施工主要監(jiān)測項(xiàng)目類別監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測10盾構(gòu)法工程主要監(jiān)測項(xiàng)目

類別監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器測點(diǎn)布置監(jiān)測頻率必測項(xiàng)目地表隆沉水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺每30m一個(gè)斷面，必要時(shí)加密開挖面距監(jiān)測斷面前后＜20m時(shí)1～2次/d開挖面距監(jiān)測斷面前后＜50m時(shí)1次/2d開挖面距監(jiān)測斷面前后＞50m時(shí)1次/周隧道隆沉每5～10m一個(gè)斷面選測項(xiàng)目土體內(nèi)部位移（垂直和水平位移）水準(zhǔn)儀、測斜儀、分層沉降儀選擇代表地段設(shè)監(jiān)測斷面襯砌環(huán)內(nèi)力與變形壓力計(jì)和應(yīng)變傳感器選擇代表地段設(shè)監(jiān)測斷面土層應(yīng)力壓力計(jì)和傳感器選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面盾構(gòu)法工程主要監(jiān)測項(xiàng)目類別監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器測11明挖法施工主要監(jiān)測項(xiàng)目

（△--必測

☆--選測）

序號監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測目的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工基坑開挖水泥土圍護(hù)墻板式支護(hù)體系放坡開挖1圍護(hù)結(jié)構(gòu)（邊坡）頂水平位移了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移量，必要時(shí)調(diào)整基坑開挖順序和速度，確保基坑和周圍環(huán)境的安全；△△△2圍護(hù)結(jié)構(gòu)（邊坡）頂沉降了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大沉降量，必要時(shí)調(diào)整基坑開挖順序和速度，確?；雍椭車h(huán)境的安全；△△△3立柱（格構(gòu)柱）沉降△4圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移量，必要時(shí)調(diào)整基坑開挖順序和速度，確?；雍椭車h(huán)境的安全；☆△5土體深層側(cè)向位移☆☆☆6支撐或錨桿軸力了解支撐或錨桿軸力情況，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)受力安全狀況△7基坑內(nèi)外地下水位隧道開挖降水對周圍地下水位下降的影響范圍和程度△△△8孔隙水壓力通過監(jiān)測孔隙水壓力在施工過程中的變化情況，及時(shí)為開挖、掘進(jìn)速度等提供可靠依據(jù)☆☆☆9圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)土壓力監(jiān)測擋士結(jié)構(gòu)在各種施工工況下的不穩(wěn)定因素，以便及時(shí)采取相應(yīng)的措施保證施工安全☆10坑底隆起（回彈）優(yōu)化施工方案（如挖土速率、底板澆筑時(shí)間等）；確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的安全☆11裂縫監(jiān)測鄰近建筑物了解施工過程中地表、地下管線、建筑物沉降與傾斜情況，評估周邊環(huán)境是否安全☆☆△☆12鄰近地表☆☆☆☆13鄰近建筑物沉降△△△△14鄰近地下管線水平、豎向位移△△△△明挖法施工主要監(jiān)測項(xiàng)目（△--必測☆--選測）12四、監(jiān)測控制基準(zhǔn)的確定1.控制基準(zhǔn)確定原則（1）監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)在監(jiān)測工作實(shí)施前，由建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、監(jiān)測等相關(guān)部門共同確定，列入監(jiān)測方案；（2）有關(guān)結(jié)構(gòu)安全的監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)滿足設(shè)計(jì)計(jì)算中對強(qiáng)度和剛度的要求，一般應(yīng)小于或等于設(shè)計(jì)值；（3）有關(guān)環(huán)境保護(hù)的控制基準(zhǔn)值，應(yīng)考慮被保護(hù)對象（如建筑物、地下工程、管線等）主管部門所提出的確保其安全和正常使用的要求；（4）監(jiān)測控制基準(zhǔn)值的確定應(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(fèi)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(jì)、施工法規(guī)、規(guī)范和規(guī)程的要求；（6）對一些目前尚未明確規(guī)定控制基準(zhǔn)值的監(jiān)測項(xiàng)目，可參照國內(nèi)外類似工程的監(jiān)測資料確定；在監(jiān)測實(shí)施過程中，當(dāng)某一監(jiān)測值未超過控制基準(zhǔn)值而出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，除及時(shí)報(bào)警外，還應(yīng)與有關(guān)部門共同研究分析，及時(shí)調(diào)整控制基準(zhǔn)值。四、監(jiān)測控制基準(zhǔn)的確定1.控制基準(zhǔn)確定原則132.地表沉降控制基準(zhǔn)確定方法通常地表沉降控制基準(zhǔn)值應(yīng)綜合考慮地表建筑物、地下管線及地層和結(jié)構(gòu)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。1）從考慮地表建筑物安全角度確定最大允許地表沉降值地下工程施工引起地層的差異沉降所引發(fā)的建筑物傾斜，是判斷建筑物是否安全的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)地層差異沉降與建筑物的反應(yīng)見右表。建筑物結(jié)構(gòu)類型δ/L（L為建筑物長度，δ為差異沉降）建筑物反映一般磚墻承重結(jié)構(gòu)，包括有內(nèi)框架及建筑物長與高之比小于10，有圈梁，有基礎(chǔ)1/150分隔墻和承重墻出現(xiàn)相當(dāng)多的裂縫，可能發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞一般鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)1/150發(fā)生嚴(yán)重變形1/500開始出現(xiàn)裂縫高層剛性建筑（箱型基礎(chǔ)、樁基）1/250可觀察到建筑物傾斜有橋式行車的單層排架結(jié)構(gòu)的廠房，淺基礎(chǔ)或樁基1/300橋式行車運(yùn)轉(zhuǎn)困難，若不調(diào)整軌面水平方向，行車難以運(yùn)行，分隔墻有裂縫有斜撐的框架結(jié)構(gòu)1/600處于安全極限狀態(tài)對差異沉降反應(yīng)敏感的機(jī)器基礎(chǔ)1/850機(jī)器使用可能發(fā)生困難，處于可運(yùn)行的極限狀態(tài)建筑物結(jié)構(gòu)類型δ/L（L為建筑物長度，δ為差異沉降）建筑物反14地表建筑物基礎(chǔ)位于沉降槽一側(cè)如右圖所示，一般來說，淺埋地下工程施工時(shí)，在其兩側(cè)存在著潛在的破裂面，如果破裂面與地表交點(diǎn)位于建筑內(nèi)，則應(yīng)考慮不均勻沉降對建筑物的影響。假設(shè)破裂面與地表的交點(diǎn)為地表建筑物沉降的不動點(diǎn)，則有：式中，H-工程覆土厚度，h1-開挖高度，D為開挖直徑，A-受影響的橫截面寬度。不均勻沉降由Peck公式求得：

地表建筑物基礎(chǔ)位于沉降槽一側(cè)15如果令△u等于建筑物的最大允許地表沉降值，而i通常位于邊墻所在的鉛垂線上（i＝D/2），則最大允許地表沉降值為：即與L1對應(yīng)的點(diǎn)為建筑物由于地表沉降而傾斜的最大斜率點(diǎn)，由Peek公式推導(dǎo)的該點(diǎn)的傾斜率計(jì)算公式為：

令△u為建筑物的容許傾斜§則得到的最大允許地表沉降值為：如果令△u等于建筑物的最大允許地表沉降值，而i通常位16地表建筑物基礎(chǔ)位于沉降槽中間建筑物相鄰柱基L小于（等于）沉降槽拐點(diǎn)位置i

由沉降槽曲線可知，在拐點(diǎn)i處，曲線斜率最大，當(dāng)建筑物位于如圖所示時(shí)，差異沉降達(dá)到最大，故以此極限條件下的坡度值--極限坡度小于相應(yīng)建筑物允許傾斜值作為限制條件。即：

式中：L一一建筑物相鄰柱基礎(chǔ)間距[f]一一建筑物的允許傾斜率△S——差異沉降值由極限條件得允許最大沉降差：△S≤[f]i，同時(shí)，由peck曲線可知，當(dāng)x=i時(shí)，可得出地表下沉的最大斜率：

假定建筑物最大允許傾斜與Qmax相等，此時(shí)，地表最大允許沉降量：

地表建筑物基礎(chǔ)位于沉降槽中間17建筑物相鄰柱基L大于（等于）沉降槽拐點(diǎn)位置2i

這種情況下，沉降對建筑物的影響既引起傾斜，同時(shí)基礎(chǔ)受彎。當(dāng)建筑物處于受彎最不利位置，沉降量過大時(shí)，可能導(dǎo)至建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的斷裂及上部結(jié)構(gòu)壓性裂縫的產(chǎn)生。影響基礎(chǔ)變形的因素，如受力條件、荷載分布、建筑物等級不盡相同，難以進(jìn)行分析，這里僅根據(jù)建筑物基礎(chǔ)的極限應(yīng)變采用下式計(jì)算最大允許沉降值。地下工程監(jiān)測與信息反饋技術(shù)培訓(xùn)課件18（2）從考慮地下管線的安全角度確定最大允許地表沉降值管線與隧道的位置關(guān)系比較復(fù)雜，僅以管線與隧道軸線垂直為例進(jìn)行說明。沉降槽上方的管線變形類似于建筑物地基梁L>2i的情況，隨著地層的沉降，其受力條件發(fā)生轉(zhuǎn)化，這時(shí)可視為受垂直均布荷載的梁來考慮。根據(jù)結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)受到的應(yīng)力應(yīng)小于其允許的設(shè)計(jì)應(yīng)力這一標(biāo)準(zhǔn)：由：[ε]=[σ]/E式中：[ε]——允許拉應(yīng)變；[σ]——允許拉應(yīng)力；E——材料彈性模量；可知，管線在地層沉降時(shí)產(chǎn)生的變形應(yīng)小于（或等于）其允許應(yīng)力的相應(yīng)變形范圍。即可按下式計(jì)算沉降允許值。

式中：m——計(jì)算長度。當(dāng)管線走向垂直于地下工程縱向時(shí)，m=i，[S]值最小，此時(shí)，上式可簡化為如下式。

（2）從考慮地下管線的安全角度確定最大允許地表沉降值19（3）從考慮地層及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定角度確定最大允許地表沉降值

以地下工程側(cè)壁正上方土體不發(fā)生坍塌時(shí)允許產(chǎn)生的最大地表沉降值作為控制基準(zhǔn)，這時(shí)采用“地層梁理論”，誘導(dǎo)出剪應(yīng)變的方法來確定最大允許地表沉降值。經(jīng)驗(yàn)表明，軟弱地層淺埋地下工程典型的地表沉降曲線可用Peck公式描述：

對Peck公式求導(dǎo)可得沉降曲線的最大斜率計(jì)算公式如下（發(fā)生在x=i處）：

如設(shè)定地層的極限剪應(yīng)變Yp與η相等，則：

即從地下工程施工本身的安全穩(wěn)定性推求的最大允許地表沉降值為：

式中：[τ]——地層抗剪強(qiáng)度，G——地層剪切摸量。Smax一一最大允許地表沉降值；i一一曲線拐點(diǎn)到中心的距離，可通過回歸求得；地表沉降控制基準(zhǔn)值隨工程條件，尤其是周邊環(huán)境條件而變，目前多數(shù)招標(biāo)文件中籠統(tǒng)的要求地表沉值小于某一數(shù)值是不適宜的，應(yīng)針對具體工程，通過類比和計(jì)算相結(jié)合的辦法找出相應(yīng)的控制基準(zhǔn)值。（3）從考慮地層及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定角度確定最大允許地表沉降值203.支護(hù)結(jié)構(gòu)（圍巖）穩(wěn)定性控制基準(zhǔn)的確定方法（1）根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性確定

繪制圍巖位移——支護(hù)剛度曲線，并在圖上繪制u=[u]（直線C），從圖中可看：圍巖位移——支護(hù)剛度曲線存在一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)、安全的角度考慮，C與A、B相交在拐點(diǎn)附近最合理，交點(diǎn)對應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)（圍巖）位移作為變形的控制值[u]。3.支護(hù)結(jié)構(gòu)（圍巖）穩(wěn)定性控制基準(zhǔn)的確定方法21（2）根據(jù)地表沉降控制要求確定

城市地下工程多為軟弱地層，且埋置深度淺，因此確定支護(hù)結(jié)構(gòu)（圍巖）允許位移基準(zhǔn)值時(shí)還必須考慮周邊環(huán)境安全，即要考慮地表沉降要求的影響。a.城市地下工程通過城市建筑群要求地表沉降控制嚴(yán)格時(shí)，位移基準(zhǔn)值應(yīng)當(dāng)控制得盡量小些。b.山嶺隧道對地表沉降沒有嚴(yán)格要求時(shí)，位移基準(zhǔn)值可以適當(dāng)定大些。

（3）利用現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果對預(yù)先確定的位移值進(jìn)行修正

應(yīng)根據(jù)具體工程的現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)，分析圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)及周邊環(huán)境的安全狀況。對預(yù)先確定位移允許值進(jìn)行修正，以確保最終確定的位移基準(zhǔn)值是安全、經(jīng)濟(jì)、合理的。（2）根據(jù)地表沉降控制要求確定224.主要監(jiān)測項(xiàng)目的國內(nèi)外控制基準(zhǔn)參考值（1）暗挖隧道主要監(jiān)測項(xiàng)目控制基準(zhǔn)參考值

我國鐵路隧道采用允許相對位移值的方法確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的控制基準(zhǔn)。隧道周邊任意點(diǎn)的實(shí)測相對位移值或用回歸分析推算的最終位移值均應(yīng)小于《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）規(guī)定值。覆土厚度（m）圍巖級別<5050～300>300Ⅱ0.1～0.30.2～0.50.4～1.2Ⅲ0.15～0.50.4～1.20.8～2.0Ⅳ0.2～0.80.6～1.61.0～3.04.主要監(jiān)測項(xiàng)目的國內(nèi)外控制基準(zhǔn)參考值23

法國工業(yè)部制定的隧道位移基準(zhǔn)值(絕對允許值）如下表（隧道斷面50～100m2），可作為初選位移基準(zhǔn)的參考值。隧道埋深（m）洞內(nèi)拱頂容許下沉（mm）地表容許下沉（mm）硬巖軟巖硬巖軟巖10～5010～2020～5010～2020～5050～10020～60100～20020～60150～300100～50050～10050～100200～400500～75040～120200～40040～120300～600法國工業(yè)部制定的隧道位移基準(zhǔn)值(絕對允許值24

日本“NATM設(shè)計(jì)施工指南”提出按測得的總位移量值（絕對允許值），或根據(jù)已測值預(yù)計(jì)的最終位移值，判斷圍巖的類別，然后確定與圍巖相應(yīng)的支護(hù)系統(tǒng)。圍巖類別凈空變化值（mm）單線雙線Ⅰ～Ⅱ>75>150Ⅱ～Ⅲ25～7550～150Ⅲ～Ⅴ<25<50日本“NATM設(shè)計(jì)施工指南”提出按測得的總位移25

我國北京地鐵工程施工相應(yīng)的監(jiān)測控制基準(zhǔn)（絕對位移值）如下：北京地鐵淺埋暗挖法施工監(jiān)測控制基準(zhǔn)值監(jiān)測項(xiàng)目基準(zhǔn)值位移平均和最大速度控制值（mm/d）地表沉降區(qū)間30平均：2最大：5車站30拱底隆起區(qū)間10車站10拱頂下沉區(qū)間50平均：2最大：5車站60水平收斂區(qū)間20平均：1最大：3我國北京地鐵工程施工相應(yīng)的監(jiān)測控制基準(zhǔn)（絕對位移值）如26北京地鐵盾構(gòu)法施工監(jiān)測控制基準(zhǔn)值監(jiān)測項(xiàng)目基準(zhǔn)值位移平均和最大速度控制值（mm/d）地表沉降30平均：1最大：3拱頂下沉30平均：1最大：3北京地鐵盾構(gòu)法施工監(jiān)測控制基準(zhǔn)值監(jiān)測項(xiàng)目基準(zhǔn)值位移平均和最27（2）明挖基坑工程變形控制基準(zhǔn)參考值

我國的基坑設(shè)計(jì)規(guī)程將基坑工程按破壞后果和工程復(fù)雜程度區(qū)分為三個(gè)等級，各級基坑變形的設(shè)計(jì)和控制值見下表基坑工程等級劃分及變形制控基準(zhǔn)值

工程復(fù)雜一級二級三級很嚴(yán)重嚴(yán)重不嚴(yán)重基坑深度（m）＞149～14＜9地下水埋深（m）＜22～5＞5軟土層厚度（m）＞52～5＜2基坑邊緣與鄰近已有建筑淺基礎(chǔ)或重要管線邊緣凈距（m）＜0.5h0.5～1.Oh＜1.Oh監(jiān)控值設(shè)計(jì)值監(jiān)控值設(shè)計(jì)值上海市墻頂位移（mm）305060100宜按二級基坑的標(biāo)準(zhǔn)控制，當(dāng)環(huán)境條件許可時(shí)可適當(dāng)放寬墻體最大位移（mm）608090120地表最大沉降（mm）305060100最大差異沉降6/100012/1000深圳市墻體最大水平排樁、地下連續(xù)墻、土釘墻0.0025H0.0050H0.0100H位移（m）鋼板樁、深層攪拌樁一0.0100H0.0200H（2）明挖基坑工程變形控制基準(zhǔn)參考值基坑工程等級劃分及變形制28五、監(jiān)測組織與實(shí)施1.監(jiān)測方案編制監(jiān)測方案是指導(dǎo)監(jiān)測實(shí)施的主要技術(shù)文件，主要包括：

1、監(jiān)測目的和監(jiān)測項(xiàng)目

2、監(jiān)測儀器及安裝

3、數(shù)據(jù)采集方法、數(shù)據(jù)分析及處理

4、信息反饋2.監(jiān)測的組織與實(shí)施1、監(jiān)測的前期準(zhǔn)備2、人員組織準(zhǔn)備3、設(shè)備及物資準(zhǔn)備4、現(xiàn)場準(zhǔn)備五、監(jiān)測組織與實(shí)施1.監(jiān)測方案編制293.監(jiān)測的實(shí)施

監(jiān)測實(shí)施應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

1、測點(diǎn)布設(shè)2、傳感器和儀器的選用、傳感器的檢驗(yàn)和率定3、監(jiān)測系統(tǒng)的選擇、調(diào)試和管理4、監(jiān)測控制值的確定5、資料的整理與分析6、監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋3.監(jiān)測的實(shí)施304.監(jiān)測資料的整理與分析（1）監(jiān)測資料的種類

監(jiān)測方案

監(jiān)測方案是貫徹監(jiān)測工作始終的指導(dǎo)性文件，因而是重要的監(jiān)測資料之一。工程竣工后，根據(jù)監(jiān)測方案實(shí)際施作情況，對原監(jiān)測方案進(jìn)行補(bǔ)充和修改。監(jiān)測日記監(jiān)測日記記載監(jiān)測實(shí)施階段每日的氣象情況、完成的測試項(xiàng)目、現(xiàn)場異常情況、文件收發(fā)紀(jì)錄等。監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)是監(jiān)測資料中最基礎(chǔ)、最原始的資料，它是日后進(jìn)行制表、制圖、計(jì)算分析、編制報(bào)表、撰寫報(bào)告的重要依據(jù)。4.監(jiān)測資料的整理與分析31監(jiān)測報(bào)表每次測試完成后向委托單位提供的圖表，按日期和項(xiàng)目內(nèi)容編排、裝訂成冊，包括監(jiān)測日報(bào)表，周表報(bào)及月報(bào)表。監(jiān)測報(bào)告監(jiān)測報(bào)告系指對某段時(shí)間內(nèi)或某一監(jiān)測項(xiàng)目的實(shí)施情況的總結(jié)，找出某些變化規(guī)律，提出建議和措施。每一監(jiān)測工程都有一個(gè)監(jiān)測總報(bào)告，根據(jù)工程規(guī)模和時(shí)間，也可以出中期報(bào)告、分報(bào)告。監(jiān)測工程聯(lián)系單

聯(lián)系單是監(jiān)測部門就監(jiān)測過程中遇到的技術(shù)問題、特殊情況或測試內(nèi)容、時(shí)間變更等，與委托方進(jìn)行聯(lián)系或達(dá)成協(xié)議的書面記載。監(jiān)測會議記要包括監(jiān)測方案評審會、現(xiàn)場監(jiān)測工作例會、定期或不定期的專家顧問會議、施工協(xié)調(diào)會等涉及監(jiān)測內(nèi)容的會議記錄。監(jiān)測報(bào)表32（2）誤差產(chǎn)生的原因和檢驗(yàn)方法1）系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是因監(jiān)測方法不正確或限于現(xiàn)場測試環(huán)境條件無法消除的因素而造成的。常見的系統(tǒng)誤差有固定的和變化的兩類。固定的系統(tǒng)誤差是在整個(gè)監(jiān)測數(shù)據(jù)中始終存在著一個(gè)符號不變的固定的數(shù)字偏差，或?qū)σ粋€(gè)數(shù)據(jù)多次測量中算出平均值之差的偏差，如零點(diǎn)漂移、儀器調(diào)試偏差等。如果監(jiān)測數(shù)據(jù)的偏差是變化的，就是變化的系統(tǒng)誤差，它們可能是有規(guī)律的累進(jìn)變化、周期變化或按其它復(fù)雜的規(guī)律變化，如溫度、濕度等環(huán)境條件的變化引起的系統(tǒng)誤差。2）過失誤差主要由于測試人員的工作過失所引起的誤差，如讀錯儀表刻度（位數(shù)、正負(fù)號）、測點(diǎn)與測讀數(shù)據(jù)混淆、記錄錯誤等，造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不可允許的錯誤。此類誤差數(shù)值很大，使測試結(jié)果與事實(shí)顯然不符，必需從測量數(shù)據(jù)中剔除。（2）誤差產(chǎn)生的原因和檢驗(yàn)方法333）偶然誤差在測量數(shù)據(jù)中剔除了過失誤差并盡可能地消除和修正了系統(tǒng)誤差之后，剩下的主要是偶然誤差。引起偶然誤差的主要原因有偶然因素，如電源電壓波動，對儀表末位讀數(shù)估讀不準(zhǔn)確以及環(huán)境因素的干擾等。偶然誤差帶有隨機(jī)性質(zhì)，無法從試驗(yàn)方法上加以防止，它們服從正態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此又稱隨機(jī)誤差。（3）檢驗(yàn)誤差的方法查找錯誤數(shù)據(jù)和分析誤差，主要是根據(jù)系統(tǒng)誤差、過失誤差和偶然誤差在不同類型監(jiān)測數(shù)據(jù)中的分布規(guī)律來判斷。通常采用人工判斷和計(jì)算機(jī)分析相結(jié)合的方法，通過下述兩種方法相結(jié)合進(jìn)行檢驗(yàn)：3）偶然誤差34A、對比檢驗(yàn)方法

對比檢驗(yàn)方法是以儀器監(jiān)測值的相互關(guān)系為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)邏輯分析方法。包括以下兩種分析方法。一致性分析一致性分析是從時(shí)間角度檢驗(yàn)分析同一測點(diǎn)本次實(shí)測值與前次觀測值的關(guān)系。相關(guān)性分析相關(guān)性分析是從空間的角度檢驗(yàn)分析，同一測次中該點(diǎn)與前、后、左、右、上、下鄰近測點(diǎn)觀測值進(jìn)行對比，然后使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對數(shù)據(jù)的誤差類型作檢驗(yàn)，并進(jìn)行誤差分析處理A、對比檢驗(yàn)方法35B、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法和步驟數(shù)據(jù)整理：把原始數(shù)據(jù)通過一定的方法，如按大小的排序，用頻率分布的形式把一組數(shù)據(jù)的分布情況顯示出來，進(jìn)行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征計(jì)算，離群數(shù)據(jù)的取舍。數(shù)據(jù)的方差分析：被測物理量按隨機(jī)規(guī)律受到一種或幾種不同因素的影響，通過方差分析的方法處理數(shù)據(jù)，確定哪些因素或哪種因素對被測物理量的影響最顯著。數(shù)據(jù)的曲線擬合：數(shù)據(jù)擬合是根據(jù)實(shí)測的一系列數(shù)據(jù)，尋找一種能夠較好反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律和趨勢的函數(shù)關(guān)系式，通常使用最小二乘法進(jìn)行擬合。B、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法和步驟36C、避免人為誤差由于測試人員的工作過失所引起的誤差，如讀錯儀表刻度（位數(shù)、正負(fù)號）、測點(diǎn)與測讀數(shù)據(jù)混淆、記錄錯誤等，造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不可允許的錯誤。避免人為誤差措施主要有加強(qiáng)監(jiān)測管理，規(guī)范監(jiān)測工作，加強(qiáng)人員培訓(xùn)提高人員素質(zhì)。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，此類誤差數(shù)值一般很大，必需從測量數(shù)據(jù)中剔除。D、不完整（或缺損）數(shù)據(jù)的處理在監(jiān)測實(shí)施過程中，由于監(jiān)測儀器被破壞、測點(diǎn)埋設(shè)不及時(shí)、受施工干擾部分時(shí)間段數(shù)據(jù)沒有采集等原因，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整，以及如拱頂下沉、結(jié)構(gòu)收斂等監(jiān)測項(xiàng)目在監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)之前部分位移已經(jīng)發(fā)生。避免出現(xiàn)這類情況產(chǎn)生的主要措施：及時(shí)埋設(shè)測點(diǎn)，加強(qiáng)測點(diǎn)保護(hù)，加強(qiáng)監(jiān)測組織管理，協(xié)調(diào)好監(jiān)測與施工之間關(guān)系。對不完整數(shù)據(jù)的處理分析方法，一般有回歸分析法和類比法。C、避免人為誤差37（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理要求1）數(shù)據(jù)采集

資料采集應(yīng)嚴(yán)格按照監(jiān)測傳感器和儀表的原理及監(jiān)測方案規(guī)定的測試方法，堅(jiān)持長期、連續(xù)、定人、定時(shí)、定儀器地進(jìn)行采集，采用專用表格做好數(shù)據(jù)記錄和整理，保留原始資料。每次資料匯總前，測量人、記錄人、審核人、整理人簽名應(yīng)齊全，以便各司其職，提高監(jiān)測人員的責(zé)任心。特別是在發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行復(fù)測，并加密觀測的次數(shù)，防止對可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況先兆的誤報(bào)和漏報(bào)。當(dāng)測量數(shù)據(jù)用人工錄入計(jì)算機(jī)時(shí)，更應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次校核，以確保打印出的曲線圖表準(zhǔn)確無誤。（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理要求382）數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制

根據(jù)不同原理的儀器和不同的采集方法，采用相應(yīng)的檢查和鑒定手段，包括嚴(yán)格遵守操作規(guī)程、定期檢查維修監(jiān)測系統(tǒng)、加強(qiáng)對上崗人員的培訓(xùn)工作等方面的內(nèi)容。對儀器質(zhì)量和數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的控制可從以下方面著手：確定監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性；定期檢驗(yàn)儀器設(shè)備；保護(hù)好現(xiàn)場測點(diǎn)；嚴(yán)守操作規(guī)程；做好誤差分析工作。2）數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制395.監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋分析

根據(jù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的時(shí)間安排可分為以下三類：

實(shí)時(shí)分析：每天根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析施工對結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)采取措施；實(shí)時(shí)分析一般采用日報(bào)表型式。階段分析：經(jīng)過一段時(shí)間后，根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及相關(guān)資料等進(jìn)行綜合分析，總結(jié)施工對周圍地層影響的一般規(guī)律，指導(dǎo)下一階段施工。階段分析一般采用周報(bào)、月報(bào)形式，或根據(jù)工程施工需要不定期進(jìn)行，提出指導(dǎo)施工和優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議。工程竣工后，提交施工總結(jié)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，分析工程實(shí)際變形或應(yīng)變規(guī)律，總結(jié)工程施工的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，為以后的工程設(shè)計(jì)、施工及規(guī)范修改提供參考和積累經(jīng)驗(yàn)。并可以和計(jì)算結(jié)果比較，完善計(jì)算理論。

5.監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋分析40六、主要監(jiān)測項(xiàng)目實(shí)施方法1.地表沉降沉降監(jiān)測是地下工程監(jiān)測中最主要的監(jiān)測項(xiàng)目。在地基加固、基坑、淺埋暗挖法隧道、盾構(gòu)法隧道等工程的施工過程中都要進(jìn)行地表沉降監(jiān)測。（1）監(jiān)測目的主要是測定施工引起的地表沉降值，確保結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全，同時(shí)分析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，以評估施工過程中圍巖變形狀態(tài)及施工對周圍環(huán)境的影響程度。（2）監(jiān)測儀器一般采用自動或人工水準(zhǔn)測量儀器。如果需要進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，可采用靜力水準(zhǔn)儀系統(tǒng)。

六、主要監(jiān)測項(xiàng)目實(shí)施方法1.地表沉降41（3）監(jiān)測方法

1）水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置

可以利用城市中的永久水準(zhǔn)點(diǎn)或工程施工時(shí)使用的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，作為基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)。如果附近沒有這樣的水準(zhǔn)點(diǎn)，則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體條件和沉降監(jiān)測的時(shí)間要求埋設(shè)專用水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)的型式和埋設(shè)可參照三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)的要求進(jìn)行（如圖），其數(shù)目不少于三個(gè)，以便組成水準(zhǔn)控制網(wǎng)，對水準(zhǔn)點(diǎn)定期進(jìn)行校核，防止其本身發(fā)生變化，以保證沉降監(jiān)測結(jié)果的正確性。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)在沉降監(jiān)測的初次觀測之前一個(gè)月埋設(shè)好。埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)考慮下列因素：

（1）水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在監(jiān)測對象的沉降影響范圍（包括埋深）以外，保證其堅(jiān)固穩(wěn)定；

（2）盡量遠(yuǎn)離道路、鐵路、空壓機(jī)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(diǎn)接近，其距離不宜超過l00m，以保證監(jiān)測精度；

（4）避免將水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在低洼易積水處。同時(shí)為防止土層凍脹的影響，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)深度至少要在冰凍線以下0.5m。（3）監(jiān)測方法422）地表沉降測點(diǎn)埋設(shè)用沖擊鉆在地表鉆孔，然后放入長200～300mm，直徑20～30mm的圓頭鋼筋，四周用水泥砂漿填實(shí)。3）地表沉降計(jì)算在條件許可的情況下，盡可能布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，以便進(jìn)行平差處理，提高觀測精度。施工前，由基點(diǎn)通過水準(zhǔn)測點(diǎn)監(jiān)測出地表沉降觀測點(diǎn)的初始高程H0，在施工過程中測出的高程為Hn。則高差△Ｈ＝Hn-H0即為地表沉降值。4）地表沉降分析包括地表沉降歷時(shí)規(guī)律（如下圖所示）、地表沉降歷程規(guī)律、縱向地表沉降規(guī)律、橫向地表沉降規(guī)律等。分析施工對周邊環(huán)境的影響程度及影響范圍，及與時(shí)間及開挖面之間的關(guān)系，預(yù)測最終地表沉降。2）地表沉降測點(diǎn)埋設(shè)432.建筑物監(jiān)測

建筑物監(jiān)測包括建筑物沉降監(jiān)測、建筑物傾斜、建筑物水平位移監(jiān)測及建筑裂縫監(jiān)測等。（1）監(jiān)測目的為確保周邊建筑物的安全，在施工過程中需進(jìn)行建筑物監(jiān)測，當(dāng)建筑物變形過大，及時(shí)采取有效的保護(hù)加固措施，確保建筑物安全。（2）監(jiān)測儀器沉降監(jiān)測可用水準(zhǔn)儀、全站儀、靜力水準(zhǔn)儀等；傾斜監(jiān)測可用水準(zhǔn)儀（差異沉降法）、全站儀，垂線坐標(biāo)儀等；水平位移監(jiān)測可用全站儀、經(jīng)緯儀等；裂縫監(jiān)測可用簡易方法進(jìn)行，如貼石膏法、金屬片固定法等，如果監(jiān)測精度要求較高可采用測縫計(jì)或手持應(yīng)變計(jì)等。2.建筑物監(jiān)測44（3）監(jiān)測方法目前，對于建筑物監(jiān)測項(xiàng)目主要是沉降與傾斜（通常采用差異沉降法）。下面僅介紹建筑物沉降及采用差異沉降法進(jìn)行傾斜監(jiān)測。1）水準(zhǔn)基點(diǎn)埋設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)的構(gòu)造、形式以及埋設(shè)方法同地表沉降。水準(zhǔn)基點(diǎn)離監(jiān)測建筑物的最近允許距離見下表。

建筑物性質(zhì)層次水準(zhǔn)基點(diǎn)離觀測建筑物的最近容許距離（m）建筑物性質(zhì)層次水準(zhǔn)基點(diǎn)離觀測建筑物的最近容許距離（m）民用建筑6層以下≥40～30工業(yè)廠房單層廠房≥4010≥50單層廠房≥5020≥60（有吊車者）30≥70單層廠房≥6040≥80（有震動基礎(chǔ)）（3）監(jiān)測方法建筑物層次水準(zhǔn)基點(diǎn)離觀測建筑物的最近容許距離（452）沉降監(jiān)測點(diǎn)布置

一般可設(shè)置在建筑物的四角（拐角）上，高低懸殊或新舊建筑物連接處，伸縮縫、沉降縫和不同埋深基礎(chǔ)的兩側(cè)，框架（排架）結(jié)構(gòu)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)沿周邊在其基礎(chǔ)軸線上的對稱位置布點(diǎn)。測點(diǎn)埋設(shè)示意如下圖，監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)完畢后，應(yīng)待其穩(wěn)固后方能使用。特殊情況下，也可采用射釘槍、沖擊鉆將射釘或膨脹螺絲固定在建筑物的表面，沉降監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)時(shí)應(yīng)特別注意要保證能在點(diǎn)上垂直置尺和良好的通視條件。2）沉降監(jiān)測點(diǎn)布置463）沉降計(jì)算

施工前，由監(jiān)測基點(diǎn)通過水準(zhǔn)測量監(jiān)測出建筑物沉降監(jiān)測點(diǎn)的初始高程H0，在施工過程中測出的高程為Hn。則高差△H＝Hn-H0即為建筑物沉降值。4）傾斜計(jì)算根據(jù)建筑物相臨兩點(diǎn)的沉降值，在計(jì)算建筑物沉降差△s，按公式tgθ=△s/b進(jìn)行傾斜計(jì)算（一般采用差異沉降法），如圖所示，頂部水平位移采用公式SH2=Hg×△s/b計(jì)算。

式中：θ——為所求建筑物水位移產(chǎn)生的傾斜角；b——建筑物寬度；△s——建筑物的差異沉降；3）沉降計(jì)算475）變形規(guī)律分析繪制變形歷時(shí)曲線，下圖為某工程建筑物沉降歷時(shí)曲線圖，預(yù)測最大變形值，判斷建筑物的安全。6＃建筑物沉降歷時(shí)曲線圖右線盾構(gòu)到達(dá)前右線盾構(gòu)通過后左線盾構(gòu)到達(dá)后期沉降5）變形規(guī)律分析6＃建筑物沉降歷時(shí)曲線圖右線盾構(gòu)到達(dá)前右線盾483.地下管線變形監(jiān)測（1）監(jiān)測目的在管線周圍設(shè)置測點(diǎn)，監(jiān)測施工過程中地下管線沉降情況，據(jù)以判定地下管線的安全性，以及采用的工程保護(hù)措施的可靠性。（2）監(jiān)測儀器同地表沉降監(jiān)測。（3）測點(diǎn)埋設(shè)目前地下管線測點(diǎn)主要有以下三種設(shè)置方法：a.抱箍式，b.直接式，c.模擬式其中模擬式，簡便易行，避免了道路開挖對交通的影響，但因測得的是管頂?shù)貙拥淖冃?，模擬性差，精度較低。上述三種形式的測點(diǎn)均可用于管線沉降監(jiān)測。抱箍式和直接式亦可用于水平位移的監(jiān)測，但應(yīng)注意抱箍式測點(diǎn)的測桿周圍不得回填，否則會引起監(jiān)測誤差。3.地下管線變形監(jiān)測493）沉降值計(jì)算沉降值計(jì)算同地表沉降監(jiān)測。4）沉降分析繪制沉降歷時(shí)曲線，預(yù)測最大沉降值，判斷管線的安全。4.凈空收斂監(jiān)測（1）監(jiān)測目的凈空收斂也是圍巖與結(jié)構(gòu)和支護(hù)力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的反映參數(shù)，通過監(jiān)測可了解圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)。（2）監(jiān)測儀器通常采用收斂計(jì)，收斂計(jì)是用于測量和監(jiān)控隧道周邊收斂（變形）的主要儀器，由連接、測力、測距三部分組成，如右圖所示。近年來發(fā)展的無尺非接觸量測系統(tǒng)，可采用全站儀進(jìn)行收斂變形監(jiān)測。（3）監(jiān)測實(shí)施1）測點(diǎn)布設(shè)原則

3）沉降值計(jì)算50與結(jié)構(gòu)拱頂下沉測點(diǎn)布置在同一個(gè)斷面上。在同一斷面內(nèi)，收斂基線的布設(shè)，應(yīng)根據(jù)斷面大小選擇不同的布置型式，通常情況下可以采用，安裝測點(diǎn)時(shí)，在被測結(jié)構(gòu)面用鑿巖機(jī)或人工挖孔徑為40～80mm深20cm的孔，在孔中填塞水泥沙漿后插入收斂預(yù)埋件，盡量使兩預(yù)埋件軸線在基線方向上并使銷孔軸線處于垂直位置，上好保護(hù)帽，待沙漿凝固后即可進(jìn)行監(jiān)測。ac----單線隧道，bd----雙線隧道與結(jié)構(gòu)拱頂下沉測點(diǎn)布置在同一個(gè)斷面上。在同一斷面內(nèi)，512）收斂測量與計(jì)算按下式計(jì)算凈空變化值。Un=Rn-Rn-1Un——第n次監(jiān)測的凈空變形值Rn——第n次監(jiān)測時(shí)的凈空變形值Rn-1——第n-1次監(jiān)測時(shí)凈空變形值3）變形分析繪制收斂歷時(shí)曲線及歷程曲線，預(yù)測最大收斂變形值，判斷初支結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況。2）收斂測量與計(jì)算525.拱頂下沉監(jiān)測（注意分部開挖時(shí)測點(diǎn)布設(shè)）（1）監(jiān)測目的

拱頂下沉監(jiān)測值是反映地下工程結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù)，是圍巖與支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的的反映。通過監(jiān)測了解初支結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況。（2）監(jiān)測儀器水準(zhǔn)儀、鋼掛尺或全站儀。（3）監(jiān)測實(shí)施1）沉降點(diǎn)埋設(shè)沉降點(diǎn)埋設(shè)應(yīng)盡量與地表沉降測點(diǎn)相對應(yīng)，以利于對比分析。拱頂下沉的水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)在洞內(nèi)和洞外均可，應(yīng)布設(shè)在沉降范圍以外。2）數(shù)據(jù)計(jì)算與分析對同一測點(diǎn)而言，拱頂沉降計(jì)算如下式。U=Ui-Ui-1式中：Ui——第i次監(jiān)測高程；Ui-1——第i-1次監(jiān)測高程；U——第i次沉降值；數(shù)據(jù)分析與處理同地表沉降，5.拱頂下沉監(jiān)測（注意分部開挖時(shí)測點(diǎn)布設(shè)）536.圍護(hù)結(jié)構(gòu)及土體水平位移監(jiān)測（1）監(jiān)測目的了解施工過程中基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)及土體的水平變形情況，確保施工安全。（2）監(jiān)測儀器測斜儀，測斜管。（3）監(jiān)測實(shí)施方法1）測點(diǎn)布置布置在基坑平面上撓曲計(jì)算值最大的位置，如懸臂式結(jié)構(gòu)的長邊中心，設(shè)置水平支撐結(jié)構(gòu)的兩道支撐之間；基坑周圍有重點(diǎn)監(jiān)護(hù)對象（如建筑物、地下管線）時(shí)，離其最近的圍護(hù)段；基坑局部挖深加大或基坑開挖時(shí)圍護(hù)暴露最早、得到監(jiān)測結(jié)果后可指導(dǎo)后繼施工的區(qū)段；測斜管中有一對槽口應(yīng)自上而下始終垂直于基坑邊線，以保證測得圍護(hù)結(jié)構(gòu)撓曲的最大值；淺埋暗挖法或盾構(gòu)法施工的隧道土體測斜孔布置在地質(zhì)條件比較典型地段；6.圍護(hù)結(jié)構(gòu)及土體水平位移監(jiān)測542）測量監(jiān)測開始前，測斜儀應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定，以后根據(jù)使用情況，每隔三個(gè)月至半年標(biāo)定一次。測斜管應(yīng)在工程開挖2～4星期前埋設(shè)完畢，在開挖前的3～5日內(nèi)重復(fù)監(jiān)測2～3次，待判明測斜管己處于穩(wěn)定狀態(tài)后，將其作為初始值，開始正式測試工作。每次監(jiān)測時(shí)，將探頭導(dǎo)輪對準(zhǔn)與所測位移方向一致的槽口，緩緩放至管底，待探頭與管內(nèi)溫度基本一致、顯示儀讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測。一般以管口作為起算點(diǎn)，按探頭電纜上的刻度分劃，均速提升，每隔一定距離（500mm或1000mm）進(jìn)行儀表讀數(shù)，并作紀(jì)錄。待探頭提升至管口處，旋轉(zhuǎn)180。后，再按上述方法測量一次，以消除測斜儀自身的誤差。2）測量553）數(shù)據(jù)計(jì)算測試時(shí)沿預(yù)先埋好的測斜管沿垂直于隧道軸線方向（A向）導(dǎo)槽（自下而上每隔1m測讀一次直至孔口，得各測點(diǎn)位置上讀數(shù)Ai（+）、Ai（-）。其中“+”向與“-”向?yàn)樘筋^繞導(dǎo)管軸旋轉(zhuǎn)180°位置。水平位移值計(jì)算：第i次監(jiān)測值=Ai（+）-Ai（-）；變量δ=本次監(jiān)測值-上次監(jiān)測值；本次位移△S=K×δ（K=0.02）單位以mm計(jì)；第i點(diǎn)的絕對位移=各測點(diǎn)相對于孔底測點(diǎn)的位移。4）數(shù)據(jù)分析繪制水平位移曲線圖（如右圖所示），分析施工對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，判斷結(jié)構(gòu)的安全。3）數(shù)據(jù)計(jì)算567.深層土體分層沉降監(jiān)測

（1）監(jiān)測目的了解施工過程中對周圍地層擾動情況，研究不同深度的土體垂直位移變化規(guī)律，確保施工及周邊環(huán)境安全。（2）監(jiān)測儀器分層沉降儀，磁環(huán)、沉降導(dǎo)管（如右圖所示）、水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺（磁環(huán)沉降標(biāo)）/磁錘、水準(zhǔn)儀、測桿（磁錘沉降標(biāo)）。（3）監(jiān)測實(shí)施方法

1）測點(diǎn)埋設(shè)磁錘式（測桿式）標(biāo)志的埋設(shè)方法是用鉆機(jī)在預(yù)定位置鉆孔至欲測土層的標(biāo)高后，將護(hù)筒放入孔內(nèi)，以防孔壁坍塌，再將標(biāo)頭放入孔底，壓入土層內(nèi)，隨后放入測桿（僅測桿式用），并使其底面與標(biāo)志頂部緊密接觸，上部的水準(zhǔn)氣泡居中，最后用三個(gè)定位螺絲將測桿在護(hù)筒中定位，見圖右圖所示。

7.深層土體分層沉降監(jiān)測1）測點(diǎn)埋設(shè)57

磁環(huán)式標(biāo)志的埋設(shè)方法之一是用鉆機(jī)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(shí)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。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(jì)距離埋設(shè)在導(dǎo)管上，磁環(huán)之間可利用沉降管外接頭進(jìn)行隔離，成孔后將帶磁環(huán)的沉降管插入孔內(nèi)，然后用細(xì)砂在導(dǎo)管和孔壁之間進(jìn)行填充至管口標(biāo)高。磁環(huán)式標(biāo)志的埋設(shè)方法之一是用鉆機(jī)在預(yù)定孔位上582）測量磁錘式分層標(biāo)是通過鋼尺和水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測，見下圖。孔內(nèi)重錘靠底部磁塊的吸力與標(biāo)頭緊密接觸，孔外重錘利用自重通過滑輪將鋼尺拉直，用水準(zhǔn)儀監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)與分層標(biāo)之間的高差，計(jì)算出深層土體的沉降值。磁環(huán)式分層標(biāo)監(jiān)測時(shí)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(shí)，就是磁環(huán)的位置，自上而下依次逐點(diǎn)測出孔內(nèi)各磁環(huán)至管口的距離，換算出各點(diǎn)的沉降量，如下圖所示。磁錘式磁環(huán)式2）測量磁錘式磁環(huán)式593）沉降計(jì)算

本次位移值=本次監(jiān)測平均值-上次監(jiān)測平均值累計(jì)位移值=Σ各次監(jiān)測位移值各測點(diǎn)絕對位移=相對位移值+孔口標(biāo)志點(diǎn)（基點(diǎn)）位移4）數(shù)據(jù)處理與分析每次監(jiān)測后應(yīng)繪制孔深――沉降對應(yīng)關(guān)系曲線及沉降歷時(shí)曲線。不同深度地層的沉降值3）沉降計(jì)算不同深度地層的沉降值608.孔隙水壓力監(jiān)測（1）監(jiān)測目的孔隙水壓力變化是土體運(yùn)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(shí)為控制沉樁速率和開挖、掘進(jìn)速度等提供可靠依據(jù)，同時(shí)結(jié)合土壓力監(jiān)測，可以進(jìn)行土體有效應(yīng)力分析，作為土體穩(wěn)定計(jì)算的依據(jù)。（2）監(jiān)測儀器孔隙水壓計(jì)及頻率接收儀（如右圖所示）。（3）監(jiān)測實(shí)施1）測點(diǎn)埋設(shè)其埋設(shè)方法采用掛布法、頂入法、彈入法、埋置法和鉆孔法。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)在正式測量開始前一個(gè)月進(jìn)行埋設(shè)。8.孔隙水壓力監(jiān)測612）監(jiān)測計(jì)算根據(jù)每次所測得的各測點(diǎn)頻率，可依據(jù)孔隙水壓計(jì)的頻率-壓力標(biāo)定曲線直接換算出相應(yīng)的壓力值。3）數(shù)據(jù)分析根據(jù)孔隙水壓力值繪制壓力-時(shí)間曲線圖（如下圖所示）?？紫端畨毫v時(shí)曲線開挖面到達(dá)測點(diǎn)2）監(jiān)測計(jì)算孔隙水壓力歷時(shí)曲線開挖面到達(dá)測點(diǎn)629.巖土壓力（接觸應(yīng)力）監(jiān)測（1）監(jiān)測的目的1）監(jiān)測擋土或支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況，確保施工安全；2）找出施工引起的地層土壓力的變化規(guī)律；為理論計(jì)算、分析積累資料。（2）監(jiān)測儀器壓力盒及接收儀。（3）監(jiān)測實(shí)施1）測點(diǎn)埋設(shè)土壓力盒應(yīng)緊貼監(jiān)測對象布置，監(jiān)測擋土結(jié)構(gòu)接觸面土壓力時(shí)，可選擇在支撐處和圍檁的中點(diǎn)，以及水平位移最大處；初期支護(hù)土壓力盒布置應(yīng)使壓力盒的受壓面向著圍巖；采用鉆孔法埋設(shè)的土壓力盒，應(yīng)向孔內(nèi)回填細(xì)砂堆至孔口；監(jiān)測基底反力或地下室側(cè)墻的回填土壓力可先將其埋設(shè)在預(yù)制的混凝土塊內(nèi)，并將預(yù)制塊澆筑在基底內(nèi)；在結(jié)構(gòu)物側(cè)面安裝土壓力盒時(shí)，應(yīng)在混凝土澆筑到預(yù)定標(biāo)高處，將土壓力盒固定到測量位置上，壓力膜必需與結(jié)構(gòu)外表面平齊；采用埋置法施工時(shí)，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，否則會引起應(yīng)力重分布。9.巖土壓力（接觸應(yīng)力）監(jiān)測632）測量與計(jì)算根據(jù)每次所測得的各測點(diǎn)頻率，可依據(jù)壓力盒的頻率——壓力標(biāo)定曲線來直接換算出相應(yīng)的壓力值。3）數(shù)據(jù)分析在監(jiān)測橫斷面圖上按不同的施工階段，繪制結(jié)構(gòu)--圍巖壓力分布形態(tài)圖，下圖為某隧道圍巖壓力分布圖。同時(shí)還可以繪制壓力歷曲線圖，分析其變化規(guī)律。圍巖壓力分布形態(tài)圖2）測量與計(jì)算圍巖壓力分布形態(tài)圖6410.鋼筋軸力（1）監(jiān)測目的了解圍護(hù)（支護(hù)）結(jié)構(gòu)的軸力與彎距。檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)是否安全及設(shè)計(jì)是否合理（2）監(jiān)測儀器鋼筋計(jì)及接受儀（鋼筋計(jì)主要鋼弦式和電阻應(yīng)變式二種）。鋼弦式鋼筋計(jì)應(yīng)與支撐主筋串聯(lián)焊接；應(yīng)變式鋼筋計(jì)可與主筋串接，也可與主筋保持平行，綁扎或點(diǎn)焊在箍筋上）。（3）監(jiān)測實(shí)施1）測點(diǎn)埋設(shè)監(jiān)測斷面應(yīng)選在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)彎矩極值的部位。在平面上，可選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于兩支撐的跨中部位、開挖深度較大以及水土壓力或地表超載較大的地方；在立面上，可選擇支撐處和每層支撐的中間，鋼筋計(jì)一般在綁扎鋼筋籠的同時(shí)進(jìn)行焊接，焊接時(shí)應(yīng)采取降溫措施，并注意測點(diǎn)保護(hù)。10.鋼筋軸力652）鋼筋應(yīng)力計(jì)算鋼筋計(jì)的監(jiān)測應(yīng)力鋼筋計(jì)應(yīng)力計(jì)算公式為：。鋼弦式：應(yīng)變式：式中σi一一第i個(gè)鋼筋計(jì)的監(jiān)測應(yīng)力；k1i——鋼弦式鋼筋計(jì)的常數(shù)；k2i——應(yīng)變式鋼筋計(jì)系數(shù)；f0一一鋼筋計(jì)埋設(shè)后的初始自振頻率；f——鋼筋計(jì)的監(jiān)測自振頻率；ε0——鋼筋計(jì)埋設(shè)后的初始應(yīng)變值；ε一一鋼筋計(jì)的監(jiān)測應(yīng)變值。2）鋼筋應(yīng)力計(jì)算66換算成彎矩（近似公式）根據(jù)監(jiān)測應(yīng)力按下式近似計(jì)算構(gòu)件的彎矩。

M——圍護(hù)（支護(hù)）結(jié)構(gòu)監(jiān)測斷面處計(jì)算彎矩，連續(xù)墻或地下工程襯砌以每延m計(jì)，灌注樁以單樁計(jì)；d一一一每對鋼筋計(jì)之間的中心距離；σ1、σ2——每對鋼筋計(jì)的應(yīng)力計(jì)算值，以拉為正、壓為負(fù)；Ec、Es一一混凝土、鋼筋計(jì)的彈性模量；Ic——監(jiān)測斷面的慣性距。換算成軸力一般按下式計(jì)算軸力。

NC——圍護(hù)（支護(hù)）結(jié)構(gòu)監(jiān)測斷面處計(jì)算軸力，連續(xù)墻或地下工程襯砌以每延m計(jì)，灌注樁以單樁計(jì)；σs——每對鋼筋計(jì)的平均應(yīng)力值；Ec、Es一一混凝土和鋼筋的彈性模量；Ac、As一一支撐（支護(hù)）結(jié)構(gòu)混凝土面積和鋼筋的截面面積；換算成彎矩（近似公式）673）數(shù)據(jù)分析繪制支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力（彎距）分布形態(tài)圖，下圖為某隧道初期支護(hù)外緣鋼筋除左右兩個(gè)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。結(jié)構(gòu)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53.24KN，發(fā)生在外緣鋼筋底部。隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力分布形態(tài)圖3）數(shù)據(jù)分析隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力分布形態(tài)圖6811.鋼支撐軸力（1）監(jiān)測目的及時(shí)掌握施工過程中，鋼支撐內(nèi)力（彎矩、軸力）的變化情況。當(dāng)內(nèi)力超出設(shè)計(jì)最大值時(shí)，及時(shí)采取有效措施。（2）監(jiān)測儀器對于鋼筋混凝土支撐桿件，主要采用鋼筋計(jì)監(jiān)測鋼筋的應(yīng)力或采用混凝土應(yīng)變計(jì)監(jiān)測混凝土的應(yīng)變，然后通過鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件反算支撐的軸力（同鋼筋應(yīng)力監(jiān)測），對于鋼結(jié)構(gòu)支撐桿件，采用軸力計(jì)（亦稱反力計(jì)如下圖所時(shí)）直接監(jiān)測支撐軸力。下面以軸力計(jì)為例說明監(jiān)測實(shí)施。（3）監(jiān)測實(shí)施1）測點(diǎn)布置11.鋼支撐軸力69

軸力監(jiān)測傳感器的埋設(shè)斷面一般選擇在軸力比較大的桿件上，或在整個(gè)支撐系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用的桿件上。2）軸力計(jì)算軸力計(jì)算公式為：

式中Nc——支撐桿件監(jiān)測軸力；ki——鋼弦式軸力計(jì)的常數(shù)；f0——軸力計(jì)埋設(shè)后的初始自振頻率；f——軸力計(jì)的監(jiān)測自振頻率；3）數(shù)據(jù)分析由支撐軸力時(shí)程曲線圖（如右圖所示）。支撐軸力歷時(shí)曲線架設(shè)第二道支撐軸力監(jiān)測傳感器的埋設(shè)斷面一般選擇在軸力比較大的桿件上7012.混凝土應(yīng)變監(jiān)測（1）監(jiān)測目的了解結(jié)構(gòu)受力情況，判斷結(jié)構(gòu)的安全。（2）監(jiān)測儀器表面應(yīng)變計(jì)或埋入式應(yīng)變計(jì)（如右圖所示）及接受儀。（3）監(jiān)測實(shí)施1）測點(diǎn)埋設(shè)埋入式應(yīng)變計(jì)是在支撐混凝土澆筑時(shí)埋設(shè)的，應(yīng)變計(jì)應(yīng)保持與支撐軸線平行；表面式應(yīng)變計(jì)主要用于支撐施工時(shí)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(jì)的監(jiān)測斷面上設(shè)置預(yù)埋件，待基坑開挖前進(jìn)行安裝。。鋼弦式表面應(yīng)變計(jì)埋人式應(yīng)變計(jì)12.混凝土應(yīng)變監(jiān)測鋼弦式表面應(yīng)變計(jì)埋人式應(yīng)變計(jì)712）應(yīng)變值計(jì)算應(yīng)變的計(jì)算公式為：式中：εi一一第個(gè)應(yīng)變計(jì)的監(jiān)測應(yīng)變；Ki一一第i個(gè)應(yīng)變計(jì)的標(biāo)定系數(shù)；f0一一應(yīng)變計(jì)埋設(shè)后的初始自振頻率；F——應(yīng)變計(jì)的監(jiān)測自振頻率；根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，可計(jì)算軸力和彎距（與鋼筋軸力監(jiān)測類似）。3）數(shù)據(jù)分析同鋼筋軸力監(jiān)測。2）應(yīng)變值計(jì)算7213.爆破振動監(jiān)測（1）監(jiān)測目的1）了解爆破振動的速度（加速度）大小分布規(guī)律，判斷爆破振動對結(jié)構(gòu)和周邊建筑物的振動影響；2）及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，為優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。（2）監(jiān)測儀器爆破振動監(jiān)測儀、震動速度（加速度）傳感器（如下圖所示13.爆破振動監(jiān)測73（3）監(jiān)測實(shí)施1）測點(diǎn)埋設(shè)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(qiáng)烈爆破振動時(shí)。需用鋼釬嵌入巖體中，將傳感器固定在鋼釬上。2）監(jiān)測結(jié)果與分析

如某工程爆破震動振動速度監(jiān)測波形圖，根據(jù)波形圖分析最大振動速度，每段時(shí)間間隔及裝藥量是否合理等。爆破震速波形圖（3）監(jiān)測實(shí)施爆破震速波形圖74七、信息反饋技術(shù)1.信息反饋的內(nèi)容（1）對設(shè)計(jì)的反饋內(nèi)容通過對監(jiān)測資料的反分析，修正設(shè)計(jì)用地應(yīng)力、滲水壓力、圍巖壓力等基本荷載。通過對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力應(yīng)變、地表及周邊建筑物位移等監(jiān)測，修正設(shè)計(jì)用變形控制基準(zhǔn)；在上述修正基礎(chǔ)上調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)即進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)。（2）對施工的反饋內(nèi)容在施工過程中，通過對監(jiān)測結(jié)果的分析判斷，及時(shí)調(diào)整施工方案，必要時(shí)增加輔助施工措施，以確保施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。七、信息反饋技術(shù)1.信息反饋的內(nèi)容752.監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理方法（1）散點(diǎn)圖與回歸分析法一元線性回歸分析非線性回歸分析（2）地下工程監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中常用的回歸函數(shù)地表沉降橫向分布規(guī)律地表沉降橫向分布規(guī)律回歸函數(shù)采用Peck公式2.監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理方法76位移歷時(shí)回歸方程

對地表沉降、拱頂下沉、凈空收斂等變形的歷時(shí)曲線一般采用如下函數(shù)進(jìn)行回歸。（1）指數(shù)模型：；（2）對數(shù)模型：；（3）雙曲線模型：；以上3式中：t——監(jiān)測時(shí)間（單位：日）；S——t時(shí)間對應(yīng)的位移值；a、b——回歸系數(shù)。

位移歷時(shí)回歸方程77沉降歷程回歸方程

由于地下工程開挖過程中地表縱向沉降、拱頂下沉及凈空收斂等位移受掌子面的時(shí)空效應(yīng)的影響。采用單個(gè)曲線進(jìn)行回歸時(shí)不能全面反映沉降歷程，通常采用以變彎點(diǎn)為對稱的兩條分段指數(shù)函數(shù)式或指數(shù)函數(shù)進(jìn)行近似回歸分析。式中：A，B——回歸參數(shù)；x——距開挖面的距離；S——距開挖面x處的地表沉降；x0、u0——變彎點(diǎn)x0處的沉降值u0。沉降歷程回歸方程式中：A，B——回歸參數(shù)；784.監(jiān)測信息反饋（1）監(jiān)測反饋的程序4.監(jiān)測信息反饋79（2）信息反饋方法1）采用收斂限制法又稱特征曲線法或變形法，收斂限制法是根據(jù)地下工程周邊位移監(jiān)測值來反饋設(shè)計(jì)與施工。收斂限制法是一種以理論為基礎(chǔ)、實(shí)測為依據(jù)、經(jīng)驗(yàn)為參考的較為完善的地下工程設(shè)計(jì)方法。其基本原理如圖所示。圖中縱坐標(biāo)表示結(jié)構(gòu)承受的地層壓力，橫坐標(biāo)表示沿洞周徑向位移（一般采用凈空收斂值）。圖中曲線①為地層特征線，曲線②為支護(hù)特征線，兩條曲線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的最終地層壓力P，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為襯砌的最終位移u。u、P值即可作為設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。收斂限制法原理示意圖（2）信息反饋方法收斂限制法原理示意圖802）參數(shù)控制法根據(jù)周邊環(huán)境條件制定地表沉降、周邊凈空收斂等參數(shù)的控制值，作為判斷圍巖或地層穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行施工反饋的依據(jù)。根據(jù)位移判別圍巖穩(wěn)定與否，據(jù)此作出增強(qiáng)和減弱支護(hù)參數(shù)的對策位移變化速率是判斷地層和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，如下圖所示圖中曲線①位移變化速率不斷下降，最后趨于穩(wěn)定，圍巖是穩(wěn)定的；曲線②位移變化速率大，而且收斂很慢，則應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，若曲線一直發(fā)展，斜率沒有下降趨勢則已出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆，應(yīng)采取緊急而特殊措施；曲線③是地層失穩(wěn)標(biāo)志，施工單位應(yīng)立即處理以免造成塌方，處理的同時(shí)要報(bào)各有關(guān)單位速到現(xiàn)場研究、決策典型位移變化曲線2）參數(shù)控制法典型位移變化曲線813）工程類比法

工程類比法是根據(jù)監(jiān)測資料與類似工程監(jiān)測結(jié)果及穩(wěn)定性評判等資料的對比進(jìn)行分析，評判當(dāng)前工程的安全狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整施工方案。工程類比法是地下工程施工中廣泛采用的定性分析方法?？紤]到城市地下工程的具體特點(diǎn)，按下列順序進(jìn)行工作。類比工程資料的收集。監(jiān)測資料的采集、整理、分析?，F(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、施工記錄和現(xiàn)場觀察巡視。綜合定性分析評判。3）工程類比法824）數(shù)值計(jì)算方法

隨著地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論研究工作的進(jìn)展，人們開始采用地層結(jié)構(gòu)法和收斂約束法等這些以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)為基礎(chǔ)的方法來設(shè)計(jì)和研究地下結(jié)構(gòu)。然而，由于在以上領(lǐng)域已經(jīng)取得解析解的成果為數(shù)不多，使這些方法的適用范圍還相當(dāng)有限，近二十多年來，計(jì)算機(jī)的普遍使用，使數(shù)值計(jì)算方法有了很大的發(fā)展，包括有限單元法、邊界元法、有限差分法等，大大發(fā)展了巖土工程問題的計(jì)算理論。其中，有限單元法是一種發(fā)展最快的數(shù)值方法。4）數(shù)值計(jì)算方法835）反分析法

所謂反分析法，就是指利用現(xiàn)場監(jiān)測到的信息如位移、應(yīng)變、二次應(yīng)力或地層應(yīng)力等，根據(jù)給定的材料模型，來反演工程介質(zhì)材料的物理力學(xué)參數(shù)和初始荷載。根據(jù)監(jiān)測信息的類型，反分析法可分為位移反分析法、應(yīng)變反分析法和應(yīng)力反分析法三類。初始地應(yīng)力參數(shù)的現(xiàn)場監(jiān)測難度較大，所需費(fèi)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于彈性模量和泊松比的測定。相對而言，位移，特別是相對位移的測定較容易、便宜得多。5）反分析法84八、控制過大變形的工程措施1.淺埋暗挖法施工控制圍巖（支護(hù)結(jié)構(gòu)）過大變形的技術(shù)措施（1）一般措施調(diào)整開挖方法，保持開挖面穩(wěn)定、減少對地層的擾動；提高初期支護(hù)強(qiáng)度、及時(shí)進(jìn)行支護(hù)并快速封閉成環(huán)；加強(qiáng)拱腳支護(hù)；圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間回填注漿；減少地下水的影響；減小爆破振動影響。（2）輔助施工措施常用的為兩大類。一類地層預(yù)處理法，加固圍巖；一類是超前支護(hù)法，防止掌子面上方圍巖坍塌。地層預(yù)處理法1）注漿法；2）凍結(jié)法；3）旋噴等加固法超前支護(hù)法1）超前小導(dǎo)管注漿；2）超前管棚法；3）超前插板法；4）水平高壓旋噴法；5）機(jī)械預(yù)切槽法；6）帷幕注漿法；八、控制過大變形的工程措施1.淺埋暗挖法施工控制圍巖（支護(hù)852.盾構(gòu)法施工控制圍巖（支護(hù)結(jié)構(gòu)）過大變形的技術(shù)措施（1）一般措施保持開挖過程中水土壓力平衡；調(diào)整開挖過程中的盾構(gòu)姿態(tài)；加強(qiáng)管片壁后注漿；防止管片變形與滲漏水。（2）輔助施工措施注漿加固法高壓旋噴樁或攪拌樁法凍結(jié)法2.盾構(gòu)法施工控制圍巖（支護(hù)結(jié)構(gòu)）過大變形的技術(shù)措施863.明挖法施工控制地層與圍護(hù)結(jié)構(gòu)過大變形的技術(shù)措施（1）一般措施及時(shí)支撐（或拉錨）與預(yù)加軸力；分段分層開挖及開槽架設(shè)支撐；增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度；加快施工速度；逆作法施工。（2）輔助施工措施基底加固；基坑內(nèi)降水；帷幕注漿。3.明挖法施工控制地層與圍護(hù)結(jié)構(gòu)過大變形的技術(shù)措施87九自動化監(jiān)測系統(tǒng)1.光纖監(jiān)測系統(tǒng)光柵傳感器是近幾年正在研發(fā)的新型傳感器，可集信息的傳感與傳輸于一體，具有防爆、抗電磁干擾、抗腐蝕、耐高溫、體積小、重量輕、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，它克服了電阻應(yīng)變片的易受電磁干擾、易損壞、壽命短和不能重復(fù)使用的缺點(diǎn)。尤其適用于健康檢測。計(jì)算機(jī)傳感器1傳感器2傳感器3傳感器n計(jì)算機(jī)傳感器1傳感器2傳感器3傳感器n882.自動全站儀非接觸監(jiān)測系統(tǒng)（無尺量測）

全站儀非接觸監(jiān)測系統(tǒng)采用先進(jìn)全自動全站儀，具有自動目標(biāo)識別、自動跟蹤、自動監(jiān)測的功能，該系統(tǒng)具有獲取信息及時(shí)、監(jiān)測精度高。且具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）適應(yīng)隧道惡劣環(huán)境；（2）克服了傳統(tǒng)接觸量測在大跨度隧道中速度慢、誤差大等缺點(diǎn)；（3）自動化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、觀測安全快速。2.自動全站儀非接觸監(jiān)測系統(tǒng)（無尺量測）891）無尺量測系統(tǒng)的組成無尺量測系統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。a）現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由量測儀器和觀測點(diǎn)組成。量測儀器選用高精度全站儀（配機(jī)載量測軟件）。測距精度要求達(dá)到1mm＋2ppm或以上、測角精度要求達(dá)到1″或以上；觀測點(diǎn)可采用反射膜片或小棱鏡，反射膜片為20×20的正方形，由丙烯酸脂制成，反射膜片貼在保護(hù)器中。安裝在隧道中使用。1）無尺量測系統(tǒng)的組成90b）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用“隧道圍巖變形分析系統(tǒng)”，該系統(tǒng)具有自動傳輸數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)庫、對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析、可輸出各種變形曲線、報(bào)表的功能。b）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)91c）測點(diǎn)布設(shè)測點(diǎn)由基座與保護(hù)盒兩部分組成，基座由15cm長角鋼及30cm長φ25的鋼筋焊接而成，待掌子面開挖完畢后，將其固定在初支上。無尺量測測點(diǎn)及保護(hù)盒

無尺量測線布置圖

c）測點(diǎn)布設(shè)無尺量測測點(diǎn)及保護(hù)盒無尺量測線布92d）觀測方法采用自由測站法進(jìn)行進(jìn)行洞室變形觀測。量測時(shí)，將儀器架設(shè)至任意與測點(diǎn)通視位置后，設(shè)定儀器參數(shù)，每測站由全站儀自動觀測六測回。為減小測試誤差，對同一斷面進(jìn)行左右測站測試。無尺量測洞內(nèi)監(jiān)測圖d）觀測方法無尺量測洞內(nèi)監(jiān)測圖93e）數(shù)據(jù)處理由全站儀自動將數(shù)據(jù)記錄在儀器自帶的PC卡上，待全部斷面測試完畢后，用專用軟件將全站儀內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸至電腦內(nèi)，由處理程序?qū)F(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理結(jié)果如下圖。

無尺量測后處理程序界面e）數(shù)據(jù)處理無尺量測后處理程序界面94

4.遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)----凈力水準(zhǔn)儀監(jiān)測系統(tǒng)

一般建（構(gòu)）筑物，如普通民居、市政橋梁、管線等可采取常規(guī)地表沉降的監(jiān)測方法進(jìn)行監(jiān)測。但對于一些特殊結(jié)構(gòu)，如；樁基托換過程中的高層建筑物，運(yùn)營中的地鐵線路，交通繁忙的鐵路、公路橋梁等，常規(guī)監(jiān)測方法實(shí)施的難度特別大，信息反饋的時(shí)效性不能滿足要求。根據(jù)工程的實(shí)際需要，必要時(shí)可采用遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測。4.遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)----凈力水準(zhǔn)儀監(jiān)測系統(tǒng)95

遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場采集系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)兩部分組成。將傳感器埋設(shè)在待測結(jié)構(gòu)上，并連接在數(shù)據(jù)采集儀上，即構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可在無人值守狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集。遠(yuǎn)程監(jiān)測在北京地鐵五號線靜力水準(zhǔn)儀布置圖靜力水準(zhǔn)儀遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場采集系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)兩96

數(shù)據(jù)采集儀為連接遠(yuǎn)程監(jiān)控中心及監(jiān)測傳感器的中繼站，直接控制傳感器，并將傳感器的信號進(jìn)行編譯傳輸至監(jiān)測中心。遠(yuǎn)程監(jiān)測在北京地鐵五號線的數(shù)據(jù)采集儀數(shù)據(jù)采集儀數(shù)據(jù)采集儀為連接遠(yuǎn)程監(jiān)控中心及監(jiān)測傳感器的中97管幕施工沉降4.82mm導(dǎo)洞施工沉降17.48mm天地梁施工沉降1.42mm導(dǎo)洞施工穿越既有線時(shí)結(jié)構(gòu)沉降速率增大最大速率約為1mm/day中洞施工沉降2.47mm側(cè)洞管幕施工階段3.51mm遠(yuǎn)程監(jiān)測結(jié)構(gòu)變形歷時(shí)曲線圖管幕施工沉降4.82mm導(dǎo)洞施工沉降17.48mm天地梁施工98十、監(jiān)測實(shí)例廣州地鐵一號線某區(qū)間隧道工程1．工程概況該區(qū)間隧道工程采用淺埋暗挖法施工，采用復(fù)合式襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)，周邊環(huán)境復(fù)雜，穿越自來水廠和天河村密集居民區(qū)等，地層為I~III類圍巖，主要為強(qiáng)中風(fēng)化帶巖層及殘積土層，地下水豐富。區(qū)間內(nèi)有極易液化的流砂層，隧道埋深12．2～18．5m，為廣州地鐵一號線地層最復(fù)雜，施工難度最大的區(qū)間之一。十、監(jiān)測實(shí)例廣州地鐵一號線某區(qū)間隧道工程992．監(jiān)測項(xiàng)目及控制基準(zhǔn)（1）監(jiān)測項(xiàng)目序號監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器監(jiān)測目的監(jiān)測頻率1地表沉降水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺了解施工過程中地表沉降情況開挖面距監(jiān)測斷面前后＜2B時(shí)1～2次/d開挖面距監(jiān)測斷面前后＜5B時(shí)1次/2d開挖面距監(jiān)測斷面前后＞5B時(shí)1次/周2地表建筑沉降與傾斜水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺了解施工過程中建筑物沉降與傾斜情況，評估建筑物建筑物是否安全3拱頂下沉水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺計(jì)了解施工過程中初期支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況4周邊凈空收斂收斂計(jì)了解施工過程中初期支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況5地中土體垂直位移NC－50型分層沉降儀，沉降管了解施工過程中地層不同深度的垂直變形情況6地中土體水平位移SINCO測斜儀、測斜管等了解施工過程中地層不同深度的水平變形情況7圍巖壓力壓力傳感器了解施工過程中初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載分布情況8鋼筋格柵拱架應(yīng)力支柱壓力或其他測力計(jì)了解施工過程中初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況9地下水位水位計(jì)、水位管等了解施工對地下水位影響10爆破振動速度聲波儀及測振儀了解爆破引起地表及建筑物的震動情況隨爆破隨時(shí)進(jìn)行2．監(jiān)測項(xiàng)目及控制基準(zhǔn)序號監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器監(jiān)測目的監(jiān)測頻率1100（2）控制基準(zhǔn)監(jiān)測項(xiàng)目控制范圍控制標(biāo)準(zhǔn)地表下沉I、II類圍巖3OmmIII、IV類圍巖20mm拱頂下沉及凈空收斂I類圍巖50mmII類圍巖30mmIII、類圍巖20mm位移速度I、II類圍巖5mm/dayIII、IV類圍巖3mm/day建筑物傾斜全線3%。（2）控制基準(zhǔn)監(jiān)測項(xiàng)目控制范圍控制標(biāo)準(zhǔn)地表下沉I、II類圍巖1012.監(jiān)測結(jié)果分析（1）地表沉降1）地表縱向沉降規(guī)律從圖中可以看出，地表沉降的變化過程可分為四個(gè)階段：地表測點(diǎn)沉降歷程曲線圖2.監(jiān)測結(jié)果分析地表測點(diǎn)沉降歷程曲線圖102微小沉降階段：當(dāng)掌子面開挖到與測點(diǎn)距離－2．0D～－1．0D時(shí)，開始對地表產(chǎn)生一定的影響，沉降值約占總沉降值的10～15%左右。沉降急劇增大階段：隨著掌子面向前推進(jìn)，距測點(diǎn)在－1D～3D內(nèi)時(shí)，地表沉降速率加速增長，沉降值急劇增大，此階段沉降值約占總沉降值的60～70%左右，為施工過程中主要沉降階段。緩慢沉降階段：當(dāng)掌子面向前開挖超過測點(diǎn)3．0D以后，沉降速率開始減小，沉降值緩慢增加，沉降曲線開始收斂，一直延續(xù)到5．0D，此階