安全监测方案说明.docx

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安全监测方案说明

安全监测方案

一、工程概述

南干渠工程位于北京市南部地区，工程地点位于丰台区卢沟桥地区老庄子乡，沿五环路向南转向东，终点到亦庄水厂调节池，全长27.282km。

南干渠上游与总干渠永定河倒虹吸相接，为Ⅰ等Ⅰ级建筑物，以京九铁路东侧桩号11+302为界分为上、下两段。

上段长11.302km，为2条DN3400隧洞，采用浅埋暗挖法施工，共布置有15座暗挖竖井（不包括试验段2座竖井）。

下段自京九铁路东11+302开始，终点桩号为27+282（亦庄调节池），长15.98km，为单条DN4700隧洞，采用盾构法施工，共有5座盾构始发井。

上段设计流量30m3/s，加大流量35m3/s，下段设计流量27m3/s，加大流量32m3/s。

本合同段起自中心导线桩8+440.040，止于9+797.040，中心导线长1357m。

左洞起至点桩号：

8+444.231～9+798.775，全长1354.544米。

右洞起至点桩号：

8+457.181～9+816.637，全长1357.456米。

主要工程内容包括：

浅埋暗挖隧洞、13号和14号排气阀井，黄村分水口、1号排空井。

本标工程开工日期为2010年5月21日，计划完工日期为2012年9月21日，工期为28个月。

二、规程规范

《水利水电工程岩石试验规程》SL264；

《水利水电工程施工测量规程》SL52；

《混凝土坝安全监测技术规范》DL/T5178-2003；

《地铁工程监控量测技术规程》DB11/490-2007;

《岩土工程用钢弦式压力传感器国家标准》GB/T13606-92

《土石坝安全监测技术规范》SL60-94

注：

以上规程规范均采用最新版本。

三、安全监测的目的及内容

1．安全监测的目的

通过对暗涵围岩及其地表部位的变形监控量测，一是及时采取合适措施，确保施工过程中的安全和工作面的稳定；二是将现场实测结果及时反馈设计，对设计的安全性、经济性作出评价；三是对施工安全实行动态管理。

2.安全监测的内容

施工期主要的监控量测的内容：

竖井水平收敛，圈梁沉降、位移；基坑失稳、地表沉降；洞内拱顶沉降、结构净空收敛、围岩压力、初期支护钢筋格栅应力监测、初期支护、二衬内应力等为主。

四、安全监测的方法

1．结构应力、应变观测：

在施工时在暗涵断面中埋设应力、应变计，并由电缆将信号传送至自动化监控系统。

2．沉降观测：

一是顶拱沉降观测是在暗涵内顶拱埋设沉降观测标点进行观测，二是地表沉降观测是在地面按规定间距设置沉降观测点观测地表沉降，沉降观测仪器必须是经过检定合格的精密仪器。

沉降观测拟采用精密二等水准测量。

五、安全监测点的布置及监测频率

1．安全监测点的布置

1.1竖井、深基坑安全监测

竖井水平收敛，圈梁沉降、位移；基坑失稳、地表沉降点布置。

沉降观测点大样图

竖井、基坑沉降观测点

每个竖井内自开挖到开挖至底每5米布置一组，布设2个监测断面，每个断面设4个收敛挂钩即2组测线，呈十字形布置。

竖井内水平收敛布置图

1.2洞内拱顶沉降、结构净空收敛

洞内拱顶沉降、结构净空收敛布置图

施工时暗涵内监测工作紧跟开挖、支护作业，按设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时进行调整或增加量测的项目和内容，量测数据及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。

在下一循环开挖前，必须完成支护变形值的读取。

地面监测点视暗涵洞高和暗涵埋深情况，根据监测点与工作面相距的距离确定读取初始值的时间。

顶拱下沉监测断面间距为15m设一个监测断面，根据地质情况随机增加监测断面。

拱顶下沉监测与暗涵内支护变形收敛监测在同一监测断面内进行。

1.3地表下沉监测

地表下沉监测根据暗涵埋深、地质条件、地表有无建筑物及采用的开挖方式等因素确定，地表下沉监测的测点与净空水平的收敛和顶拱下沉监测的测点应布置在同一横断面内。

地表下沉监测断面横向测点布置见下图，在一个监测断面内应设7个测点,纵向间距30米。

穿越既有公路纵向间距5米，下穿仓储、物流及部分民房根据实际情况合理布置沉降标点。

当掌子面距测点距离为暗涵埋深+暗涵净高时开始监测，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。

地表沉降观测点布置图

本标段暗挖隧洞主要下穿仓储、物流及部分民房，安全监测等级定为Ⅲ级，其测量精度应满足下表。

沉降监测的技术要求和量测方法

等级

高程中误差

（mm）

相邻点高差

中误差（mm）

往返较差，附合或

环线闭合差（mm）

使用仪器、监测方法

及主要技术要求

Ⅲ

±1.0

±0.5

0.6

采用DS1水准仪，

按国家二等水准测量技术要求作业

1.4结构应力、应变观测

依据设计图纸（NGQSG-SD-JC-01a）要求，9+100处永久观测断面设备布置：

渗压计1枚，土压力计4枚，钢筋计8枚，混凝土应变计4枚，混凝土无应力计2枚，混凝土压力盒4枚。

9+100处浅埋暗挖段观测设备

1）渗压计安装

渗压计用于测量隧洞一衬砌外部水压力。

渗压计安装埋设前的准备工作：

仪器检验合格后，取下透水石，在钢模上涂一层防锈油。

按需要长度接好电缆。

将渗压计放入水中浸泡2小时以上，使其充分饱和，排除透水石中的气泡。

用饱和细砂袋将测头包好，确保渗压计进水口通畅，并继续浸入水中。

混凝土浇筑时渗压计的埋设：

在混凝土内埋设时，应将渗压计先装入细砂包内。

将准备好的渗压计固定在设计位置上，走好电缆，浇筑混凝土，应勿使水泥浆渗入渗压计内部。

2）钢筋计安装

钢筋计尽量焊接在同一直径的受力钢筋并保持在同一轴线上，受力钢筋之间的绑扎接头应距仪器1.5m以上。

钢筋计的焊接可采用对焊、坡口焊等。

焊接时及焊接后，可在仪器部位浇水冷却（或在焊接部位线圈腔室间放置一些湿抹布），使仪器温度不超过60℃，但不得在焊缝处浇水。

特别注意的是电缆头的金属线头不要搭接在待焊钢筋网上，以防止焊接时形成回路电弧打火损坏钢筋计。

焊完后，仪器电缆应沿着钢筋走线，用尼龙扎带每隔1m绑扎，且避免用金属绑扎丝固定电缆，以免电缆被损坏。

二次衬砌中，选择环向主筋安装钢筋计。

钢筋计的安装与二次衬砌的钢筋绑扎同时进行，并在混凝土浇注前完成焊接工作。

安装步聚如下：

①在二次衬砌的钢筋绑扎完成后，根据钢筋计的长度及部位在钢筋上作出标记，用气割截取钢筋。

②测取钢筋计的空载读数和相关温度，将钢筋计焊接在环向钢筋上。

③钢筋计焊接完成并完全冷却后，测取各钢筋计在焊接完成后的读数和温度，并测量传感器部位的坐标和高程。

④将电缆引至顶拱部位并妥善保护，立模，现浇混凝土。

⑤拆模板后，将临时观测电缆并引至隧洞中部，便于施工期的观测。

3）土压力计（压力计、压力盒）安装

土压力计用于量测围岩对衬砌造成的外荷载。

土压力计（压力计、压力盒）的埋设位置应根据施工图纸确定；压力计（压力计、压力盒）埋设时应特别注意受压板或压力枕与介质完全接触密合。

垂直和倾斜压力计埋设：

土压力计的埋设宜按非坑式埋设方法进行。

将压力计感应膜一面紧贴一衬外土体，然后喷射混凝土，使混凝土与仪器受压面密合，同时应保证仪器的正确位置和方向。

4）混凝土应变计安装

混凝土应变计用于测量衬砌混凝土应力～应变。

混凝土无应力计用来量测二次衬砌受力的大小和分布情况。

应变计组的埋设：

将应变计固定在支座及支杆等附加装置上，保证在浇混凝土过程中仪器有正确的相互装配位置和定位方向，并使其保持不变。

注意电缆的保护，避免振捣混凝土时损坏，施工后期接长电缆并引到数据接受处。

5）电缆安装

水平牵引可直接埋在混凝土内或加槽钢保护；向上牵引时可沿混凝土柱或钢筋上引；向下牵引时宜预埋电缆或导管，导管中应设钢丝绳或其他承受电缆自重的附件。

安装电缆时应避免电缆承受过大的拉力或接触毛石和振捣器，电缆在导管的出口和入口处应用橡皮或麻布包扎，以防受潮；混凝土浇筑后电缆未引入永久观测站或控制室前，应用胶管或木（铁）箱加以保护，并设临时测站和雨棚，严禁电缆观测端浸入水中，以免芯线锈蚀或降低绝缘度。

围岩压力及支护间应力的监测工作，应与拱顶沉降和初期支护结构净空收敛监测工作同步进行。

2.安全监测的频率

拱顶下沉监测与暗涵内支护变形收敛监测采用相同的监测频率，并应从下表中根据变形速率和距开挖工作面距离选择一个较高的监测频率。

拱顶沉降和净空收敛监测频率

变形速率（mm/d）

监测断面距开挖工作面距离

监测频率

>2

（0—1）B

1—2P/d

0.5～2

（1—2）B

1P/d

0.1～0.5

（2—5）B

1P/2d

<0.1

5B以上

1P/W

基本稳定后

1P/M

注：

B～暗涵开挖宽度，P～为次，d～为天，W～为周,M～为月

地表下沉监测频率和拱顶下沉及水平收敛的监测频率相同，直到不再出现下沉时为止。

各项监测作业均应持续到变形稳定后1～3周。

当支护条件发生变化，不利于顶拱的稳定时，应继续监测记录。

竖井井壁净空收敛监测精度为0.06mm。

在开挖及井壁结构施工期间1次/天，结构完成后1次/2天，经数据分析确认达到基本稳定后1次/月。

出现情况异常时，增大监测频率。

永久监控量测频率

类别

监测项目

监测仪器

及元件

监测频率

必

测

项

目

初衬结构压力变化

渗压计（振弦式，量程0.35MPa,精度±0.1%F.S,灵敏度0.025%F.S）

开挖面距监测断面前后≦2B时1~2次/1天，开挖面距监测断面前后≦5B时1次/2天，

开挖面距监测断面前后>5B时1次/1周，

基本稳定后1次/月

围岩压力

土压力计（振弦式，量程1.0MPa,精度±0.1%F.S,灵敏度0.025%F.S）

开挖面距监测断面前后≦2B时1~2次/1天，

开挖面距监测断面前后≦5B时1次/2天，

开挖面距监测断面前后>5B时1次/1周，

基本稳定后1次/月

钢筋（格栅）应力

钢筋计（振弦式，量程300MPa,精度±0.25%F.S,灵敏度0.016%F.S）

开挖面距监测断面前后≦2B时1~2次/1天，

开挖面距监测断面前后≦5B时1次/2天，

开挖面距监测断面前后>5B时1次/1周，

基本稳定后1次/月

喷射混凝土内应力

混凝土压力盒（振弦式，量程200MPa,精度±0.1%F.S,灵敏度0.025%F.S）

开挖面距监测断面前后≦2B时1~2次/1天

开挖面距监测断面前后≦5B时1次/2天

开挖面距监测断面前后>5B时1次/1周

基本稳定后1次/月

二衬混凝土应力应变

混凝土应变计（振弦式，量程300με,精度±1%F.S,长度不超过150mm）

距监测断面前后≦2B时1~2次/1天

距监测断面前后≦5B时1次/2天

距监测断面前后>5B时1次/1周

基本稳定后1次/月

二衬混凝土应力大小及分布

混凝土无应力计（振弦式，量程300με,精度±1%F.S,长度不超过150mm）

距监测断面前后≦2B时1~2次/1天

距监测断面前后≦5B时1次/2天

距监测断面前后>5B时1次/1周

基本稳定后1次/月

B为暗挖隧洞的宽度

六、监测数据的处理与分析

1．数据处理

监测的数据结果必须及时、准确、真实，并及时反馈到设计和施工过程中去，以此监测成果汇总并及时整理成直观易懂的图和表格，这些图表包括位移量（或下沉量）随时间变化的曲线、位移速度随时间变化的曲线、位移量与开挖面距离关系曲线以及地表下沉（纵、横向）随时间变化的曲线。

2．回归分析与应用

当位移—时间曲线趋于平缓时，进行回归分析，推算最终位移值，并总结出围岩位移变化的动态规律，指导设计和施工。

主要从以下方面：

判断危险状态、调整开挖作业程序、调整支护参数选择经济合理的最佳支护系统以及判定支护稳定状态确定防水层、砼衬砌最佳时间。

3.支护失稳与稳定的判断依据

包括①围岩失稳或塌方；②钢架支撑变形严重，扭曲；③喷砼层次发生裂缝，且不断发展；④开挖支护一周后，暗涵内变形不能趋于稳定，暗涵内实测变形值超过设计提出的控制数值；⑤位移曲线出现反弯、突变等异常情况。

如发生以上述情况之一，即预示危险状态，应立即停止开挖及时反馈上报，采取果断措施。

当周边收敛、拱顶下沉速度已明显减缓而趋于稳定（水平收敛速率小于0.2mm/d，拱顶下沉量小于0.15mm/d，已产生的位移量占总位移量的80%以上），即说明初期支护已基本稳定，可进行下一道工序施工。

七、安全监测的仪器、仪表

本工程监控量测所采用的仪器仪表如下表：

序号

名称

类型

单位

数量

1

全站仪

莱卡TCR802

台

1

2

精密水准仪、铟钢尺

台

1

3

沉陷标点

个

1900

4

收敛计

钢尺式

台

2

5

收敛挂钩

个

360

八、监测组织管理

为确保施工过程的顺利进行，监控量测工作非常重要，实行项目经理负责制，再其领导下成立监测组，责任落实到人，监测组应保证监测各项工作的正常实施，成员由多年从事地下施工及从事监测经验丰富的技术人员组成。

项目经理

项目总工

监测小组

布置测点，

管理安排量测

进行量测，

数据采集

对数据进行处理

监控量测管理流程

监控量测小组成员：

张俊英、朱万胜、刘全国、孙雪娜、朱家新

1、监测组与监理工程师密切配合工作，及时报告情况和问题，并提供可靠的数据记录；

2、制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中；

3、量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性；量测仪器采用专人使用和保养、专人检校的管理；量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。

九、质量保证措施

要保证监测工作的质量，除了需要有先进的监测仪器设备及富有经验的工程技术人员外，更重要的还应建立明确的责任制和检查校核制度，制定以下工作制度和各项质量保证措施：

1、监测组与监理工程师密切配合工作，及时报告情况和问题，并提供可靠的数据记录；

2、制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划中；

3、量测仪器采用专人使用和保养、专人检校的管理；量测设备、元器件等在使用前均应经过检校、检定，合格后方可使用；

4、仪器在安装埋设的全过程中，对仪器、监测元件和设备工艺进行检验，以保证其质量的稳定性，并做好安装记录；

5、在监测过程中，必须遵守相应的测试细则及相应的规范要求；

6、量测资料均应经现场检查、室内复核两道程序后方可上报；