地铁监测基本知识

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①拱顶沉降必测水准仪②洞周收敛③衬砌应力选测④锚杆拉力收敛计混凝土应变计钢筋计(3).周边环境监测①地表沉降②建(构)筑物沉降③倾斜④裂缝观测沉降槽全站仪水位计⑤地下水(水位、渗水压力)⑥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：①轴力计②钢筋计③混凝土应变计钢筋计轴力轴力支撑②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③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=2l3σgρ4lρ2ε'=fEcgL4lρQ=E•gL3ε'−ε=Q×(f−f)'0220标定系数Q值的计算ε'−ε=Q×(f−f)'0220荷载(kN)0100200300Σ0100200300累计比差(kN)频率读数(Hz)1500152215431565Σ064365122741187106300÷187106=1.603×10-3累计平方比差(Hz2)Q值(kN/Hz2)相对零点法计算测量值2-f2)(1).钢筋计：P=Q×(f02)(kN/Hz2-f2)(2).混凝土应变计：ε=Q×(f02)(με/Hz2-f2)(3).轴力计：P=Q×(f02)(kN/Hzf0初测值的受力状态(避开日照，水化热，混凝土强度)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/Lε钢筋计电阻应变片构件惠斯登电桥名称型号TC-21KTC-31KYJR-5UCAM-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1με。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3～5m。(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）0.002410.020.030.040.050.00240.08.0位移值（mm）16.024.032.040.0深度（m）810121416182022242628深度（m）6681012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1416182022242628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)(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-30-20-1001020300基准值为零是不对的基准值是管子的形状3-274-275-256-16-86-156-226-236-246-256-276-297-67-137-207-275埋深/m1015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⑤④③②①基准点为监测锚索：④级坡3束；③级坡6束；②级坡11束；①级坡10束。为锚头位移测点：2355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+M22ij=±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=±2M2ij=±0.8mm①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。②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AA、B已知点，C、C'点为待求坐标点Cβ'βBSS'C'B．小角度法AA、B已知观测墩，P、P1点为待求坐标点P1PβSβ'B(4)区间隧道监测①拱顶沉降水准仪②边墙收敛收敛计③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-Ⅳ型隧道收敛计现场进行隧道净空收敛量测XJG-21隧道收敛计百分表121620240481996-11-1mm1996-11-111996-11-21图-61996-12-11996-12-111996-12-211996-12-31水平基线倾斜基线水平基线1997-1-101997-1-201997-1-301997-2-9Ⅱ线隧道DK69+265断面净空收敛时态曲线1997-2-191997-3-11997-3-11Ⅱ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倾斜基线水平基线A0.99860.37500.9508U=A+B*log(T+1)B6.6778.8679.020SD(mm)0.3900.6030.341A12.4715.7616.88U=A*EXP(-B/T)B3.7004.1534.234SD(mm)1.2851.6021.280A表1-1U=(A*X+B)/TBSD(mm)1.161.411.000.07850.40180.06150.37520.05660.3670注：A、B回归系数，U收敛值（mm），T时间（d），SD回归精度（mm）从表1-1回归结果可明显看出：对数函数回归精度为0.341～0.603mm；指数函数回归精度为1.28～1.602mm；双曲线函数回归精度1.0～1.41mm，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-0.0270.018-0.0190.007蝴蝶形-0.035-0.098单位：MPa图4.4.61998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5~10m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∅845°埋设杆80100335尺寸单位:mm。材料：A3钢。235∅20图8钩式测点拱顶沉降测点3003530235收敛测点M12∅20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0.10.20.30.51.0(MPa)Φ12Φ14Φ16Φ20Φ25Φ28(mm)10204060(MPa)0.10.20.30.51.0(MPa)60、80t100～300t400～1000t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%F.S，满量程输出≥500Hz。埋入式混凝土应