第九部分城市地下工程监控量测与信息反馈资料课件

城市地下工程监控量测与信息反馈第九部分一一.城市地下工程主要特点与施工方法城市地下工程主要特点与施工方法二二.施工监测的意义与目的施工监测的意义与目的三三.主要监测项目主要监测项目四四.控制基准的确定控制基准的确定五五.信息反馈信息反馈六六.现代化自动监测系统现代化自动监测系统七七.监测工程实例监测工程实例汇报提纲一.城市地下工程主要特点与施工方法1.1.主要特点主要特点地质条件一般较差地质条件一般较差周边环境普遍复杂周边环境普遍复杂 结构埋深浅、与临近结构埋深浅、与临近 结构相互影响大结构相互影响大 围岩稳定性较难判断围岩稳定性较难判断2.2.施工方法施工方法二.监测的意义与目的1.1.监测的意义监测的意义 在岩土中修建地下工程，地下工程设计理论分析牵涉问在岩土中修建地下工程，地下工程设计理论分析牵涉问题较多，如：题较多，如：(1)(1)岩土的复杂性，岩土的复杂性，(2)(2)施工方法难以模拟性，施工方法难以模拟性，(3)(3)围岩与结构围岩与结构支护（围护）相互作用的复杂性支护（围护）相互作用的复杂性;同时考同时考虑城市地下工程的特点，地质条件差、周围环境一般比较复虑城市地下工程的特点，地质条件差、周围环境一般比较复杂，因此有必要通过信息化施工，及时了解施工过程中围岩杂，因此有必要通过信息化施工，及时了解施工过程中围岩与支护结构的状态，并及时反馈到设计与施工中去，以确保与支护结构的状态，并及时反馈到设计与施工中去，以确保地下工程施工和周围建（构）筑物安全。作为信息化施工的地下工程施工和周围建（构）筑物安全。作为信息化施工的最基础工作，监测显得非常重要。最基础工作，监测显得非常重要。2.2.城市地下工程监测的主要目的城市地下工程监测的主要目的通过监测了解地层在施工过程中的动态变化，明确工通过监测了解地层在施工过程中的动态变化，明确工程施工对地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。程施工对地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。通过监测了解支护结构及周边建（构）筑物的变形及通过监测了解支护结构及周边建（构）筑物的变形及受力状况，并对其安全稳定性进行评价。受力状况，并对其安全稳定性进行评价。通过监测了解施工方法的实际效果，并对其进行适用通过监测了解施工方法的实际效果，并对其进行适用性评价。及时反馈信息，调整相应的开挖、支护参数；性评价。及时反馈信息，调整相应的开挖、支护参数；通过监测，收集数据，为以后的工程设计、施工及规通过监测，收集数据，为以后的工程设计、施工及规范修改提供参考和积累经验。范修改提供参考和积累经验。三.主要监测项目1.1.监测项目分类监测项目分类 （1 1）从考虑地下工程结构稳定及施工对环境影响出发，）从考虑地下工程结构稳定及施工对环境影响出发，地下工程主要监测项目可以分成三类：第一类是支护结构地下工程主要监测项目可以分成三类：第一类是支护结构的变形和应力、应变监测，第二类是支护结构与周围地层的变形和应力、应变监测，第二类是支护结构与周围地层（围岩与结构）相互作用监测，第三类是与结构相邻的周（围岩与结构）相互作用监测，第三类是与结构相邻的周边环境的安全监测。边环境的安全监测。（2 2）根据监测项目对工程的重要程度可分为）根据监测项目对工程的重要程度可分为“必测项必测项目目”和和“选测项目选测项目”两类。两类。城市地下工程施工多数采用浅埋暗挖法、明挖法、盾城市地下工程施工多数采用浅埋暗挖法、明挖法、盾构法这三类方法构法这三类方法,其监测内容见下面表格。其监测内容见下面表格。浅埋暗挖法工程主要监测项目浅埋暗挖法工程主要监测项目浅埋暗挖法工程主要监测项目浅埋暗挖法工程主要监测项目类别类别监测项监测项目目监测仪监测仪器器测测点布置点布置监测频监测频率率应应测测项项目目围围岩与支岩与支护结护结构状构状态态地地质质素素描描及及拱拱架架支支护护状状态观态观察察每一开挖每一开挖环环开开挖挖面面距距监监测测断断面面前前后后2D2D时时1 12 2次次/d/d开开挖挖面面距距监监测测断断面面前前后后5D5D时时1 1次次/2d/2d开开挖挖面面距距监监测测断断面面前前后后5D5D时时1 1次次/周周地地表表、地地表表建建筑筑、地地下下管管线线及及结结构物沉降构物沉降水准水准仪仪和水准尺和水准尺每每101050m50m一个断面一个断面拱拱顶顶下沉下沉水准水准仪仪和水准尺和水准尺计计每每5 530m30m一一个个断断面面，每每断断面面1 13 3对测对测点点周周边净边净空收空收敛敛收收敛计敛计每每5 5100m100m一一个个断断面面，每每断断面面2 23 3测测点点岩岩体体爆爆破破地地表表质质点点振振动动速速度和噪声度和噪声声波声波仪仪及及测测振振仪仪质质点点振振动动速速度度根根据据结结构构要要求求设设点点，噪噪声声根根据据规规定定的的测测距距设设置置随爆破随随爆破随时进时进行行选选测测项项目目围围岩与岩与结结构内部位移构内部位移多点位移多点位移计计、测测斜斜仪仪等等选选择择代代表表性性地地段段设设监监测测断断面面，每断面每断面2 23 3个个测测孔孔开开挖挖面面距距监监测测断断面面前前后后2D2D时时1 12 2次次/d/d开开挖挖面面距距监监测测断断面面前前后后5D5D时时1 1次次/2d/2d开开挖挖面面距距监监测测断断面面前前后后5D5D时时1 1次次/周周围围岩与支岩与支护结护结构构间压间压力力压压力力传传感器感器选选择择代代表表性性地地段段设设监监测测断断面面，每断面每断面10102020个个测测点点钢钢筋格筋格栅栅拱架内力拱架内力支柱支柱压压力或其他力或其他测测力力计计选选择择代代表表性性地地段段设设监监测测断断面面，每断面每断面10102020个个测测点。点。初初期期支支护护、二二次次衬衬砌砌内内力力及表面及表面应应力力混混凝凝土土内内的的应应变变计计或或应应力力计计每每取取代代表表性性地地段段设设监监测测断断面面，每断面每断面10102020个个测测点点锚锚杆杆内内力力、抗抗拔拔力力及及表表面面应应力力锚锚杆杆测测力力计计及拉拔器及拉拔器必要必要时进时进行行盾构法工程主要监测项目盾构法工程主要监测项目盾构法工程主要监测项目盾构法工程主要监测项目 类别类别监测项监测项目目监测仪监测仪器器测测点布置点布置监测频监测频率率必必测测项项目目地表隆沉地表隆沉水准水准仪仪和水准尺和水准尺每每30m30m一个断面，一个断面，必要必要时时加密加密开挖面距开挖面距监测监测断面前后断面前后20m20m时时1 12 2次次/d/d开挖面距开挖面距监测监测断面前后断面前后50m50m时时1 1次次/2d/2d开挖面距开挖面距监测监测断面前后断面前后50m50m时时1 1次次/周周隧道隧道隆沉隆沉每每5 510m10m一个一个断面断面选选测测项项目目土体内部位移土体内部位移（垂直和水平（垂直和水平位移）位移）水准水准仪仪、测测斜斜仪仪、分分层层沉降沉降仪仪选择选择代表地段代表地段设监测设监测断面断面衬衬砌砌环环内力与内力与变变形形压压力力计计和和应变传应变传感器感器选择选择代表地段代表地段设监测设监测断面断面土土层应层应力力压压力力计计和和传传感器感器选择选择代表性地代表性地段段设监测设监测断面断面明挖法工程主要监测项目明挖法工程主要监测项目明挖法工程主要监测项目明挖法工程主要监测项目 （表（表（表（表1 1 1 1）（上海市工程建设规范（上海市工程建设规范地基基础设计规范地基基础设计规范（DGJ07DGJ07111120192019）序序号号监测项监测项目目围护结围护结构施工构施工基坑开挖基坑开挖水泥土水泥土围护墙围护墙板式支板式支护护体系体系放坡放坡开挖开挖1 1围护墙围护墙（边边坡）坡）顶顶水平位移水平位移2 2围护墙围护墙（边边坡）坡）顶顶沉降沉降3 3立柱沉降立柱沉降4 4围护墙围护墙水平位移水平位移5 5土体深土体深层侧层侧向位移向位移6 6支撑或支撑或锚锚杆杆轴轴力力7 7基坑内外地下水位基坑内外地下水位8 8孔隙水孔隙水压压力力9 9围护墙围护墙体土体土压压力力1010坑底隆起（回坑底隆起（回弹弹）1111裂裂缝缝监测监测邻邻近建筑物近建筑物1212邻邻近地表近地表1313邻邻近建筑物沉降近建筑物沉降1414邻邻近地下管近地下管线线水平、水平、竖竖向位移向位移 建筑基坑支护技术规程（建筑基坑支护技术规程（JGJ120JGJ1209 9）规定的基坑侧壁安全等级）规定的基坑侧壁安全等级及重要性系数，以及据此等级确定的基坑监测项目。及重要性系数，以及据此等级确定的基坑监测项目。（表（表（表（表2 2 2 2）安全等安全等级级一一级级二二级级三三级级破坏后果破坏后果很很严严重重一般一般不不严严重重重要性系数重要性系数。1 110101 100000 09090监测项监测项目目支支护结护结构水平位移构水平位移 周周围围建筑物、地下管建筑物、地下管线变线变形形 地下水位地下水位 桩桩、墙墙内力内力 锚锚杆拉力杆拉力 支撑支撑轴轴力力 立柱立柱变变形形 土体分土体分层竖层竖向位移向位移 支支护结护结构界面上构界面上侧侧向向压压力力注：1破坏后果系指支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境和地下结构施工影响程度，2有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定；3应测；宜测；可测 四.监测控制基准的确定1.1.控制基准确定原则控制基准确定原则 （1 1）监测控制基准值应在监测工作实施前，由建设、设计、监理、施工、）监测控制基准值应在监测工作实施前，由建设、设计、监理、施工、市政、监测等相关部门共同确定，列入监测方案；市政、监测等相关部门共同确定，列入监测方案；（2 2）有关结构安全的监测控制基准值应满足设计计算中对强度和刚度的要）有关结构安全的监测控制基准值应满足设计计算中对强度和刚度的要求，一般应小于或等于设计值；求，一般应小于或等于设计值；（3 3）有关环境保护的控制基准值，应考虑被保护对象（如建筑物、地下工）有关环境保护的控制基准值，应考虑被保护对象（如建筑物、地下工程、管线等）主管部门所提出的确保其安全和正常使用的要求；程、管线等）主管部门所提出的确保其安全和正常使用的要求；（4 4）监测控制基准值的确定应具有工程施工可行性，在满足安全的前提下，）监测控制基准值的确定应具有工程施工可行性，在满足安全的前提下，应考虑提高施工速度和减少施工费用；应考虑提高施工速度和减少施工费用；（5 5）监测控制基准值应满足现行的相关设计、施工法规、规范和规程的要）监测控制基准值应满足现行的相关设计、施工法规、规范和规程的要求；求；（6 6）对一些目前尚未明确规定控制基准值的监测项目，可参照国内外类似）对一些目前尚未明确规定控制基准值的监测项目，可参照国内外类似工程的监测资料确定。工程的监测资料确定。在监测实施过程中，当某一监测值超过控制基准值时，除了及时报警外，在监测实施过程中，当某一监测值超过控制基准值时，除了及时报警外，还应与有关部门共同研究分析，必要时可对控制基准值进行调整。还应与有关部门共同研究分析，必要时可对控制基准值进行调整。2.2.地表沉降控制基准确定方法地表沉降控制基准确定方法 通常地表沉降控制基准值应综合考虑地表建筑物、地通常地表沉降控制基准值应综合考虑地表建筑物、地下管线及地层和结构稳定等因素，分别确定其允许地表沉下管线及地层和结构稳定等因素，分别确定其允许地表沉降值，并取其中最小值作为控制基准值。降值，并取其中最小值作为控制基准值。（1 1）按环境保护要求确定最大允许地表沉降值）按环境保护要求确定最大允许地表沉降值.（2 2）从考虑地下管线的安全角度确定最大允许地表沉降）从考虑地下管线的安全角度确定最大允许地表沉降值值.（3 3）从考虑地层及支护结构稳定角度确定最大允许地表）从考虑地层及支护结构稳定角度确定最大允许地表沉降值沉降值.3.3.地下工程支护结构（围岩）稳定控制基准确定方法地下工程支护结构（围岩）稳定控制基准确定方法 （1 1）根据支护结构的稳定性确定）根据支护结构的稳定性确定.（2 2）根据地表沉降控制要求确定）根据地表沉降控制要求确定.（3 3）利用现场监测结果和工程经验对预先确定的位移值）利用现场监测结果和工程经验对预先确定的位移值进行修正进行修正.4.4.国内外主要监测项目控制基准值国内外主要监测项目控制基准值（1 1）暗挖隧道主要监测项目控制基准值）暗挖隧道主要监测项目控制基准值 我国铁路隧道采用允许相对位移值的方法。隧道周我国铁路隧道采用允许相对位移值的方法。隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于锚杆喷射混凝土支护技术规范移值均应小于锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2019GB50086-2019）规定值，即下表所列的数值。）规定值，即下表所列的数值。覆土厚度（覆土厚度（覆土厚度（覆土厚度（mm）围围岩岩岩岩级别级别503003000.10.10.30.30.20.20.50.50.40.41.21.20.150.150.50.50.40.41.21.20.80.82.02.00.20.20.80.80.60.61.61.61.01.03.03.0 法国工业部制定的隧道位移基准值如下表（隧道法国工业部制定的隧道位移基准值如下表（隧道断面断面5050100 m100 m2 2），可作为初选位移基准的参考值。），可作为初选位移基准的参考值。隧道埋深隧道埋深（mm）洞内拱洞内拱顶顶允允许许下沉下沉（mmmm）地表允地表允许许下沉下沉（mmmm）硬岩硬岩软软岩岩硬岩硬岩软软岩岩1010505010102020202050501010202020205050505010010020206060100100200200202060601501503003001001005005005050100100505010010020020040040050050075075040401201202002004004004040120120300300600600 日本日本“NATM“NATM设计施工指南设计施工指南”提出按测得的总位提出按测得的总位移量值，或根据已测值预计的最终位移值，给出围移量值，或根据已测值预计的最终位移值，给出围岩的类别，然后确定与围岩相应的支护系统。下表岩的类别，然后确定与围岩相应的支护系统。下表给出了隧道施工中各类围岩容许收敛值。给出了隧道施工中各类围岩容许收敛值。围围岩岩岩岩类别类别净净空空空空变变化化化化值值（mmmm）单单 线线双双双双 线线 7575150150252575755050150150 25255050 我国北京、广州根据地区经验，提出地铁工程施工我国北京、广州根据地区经验，提出地铁工程施工相应的监测控制基准。相应的监测控制基准。北京地铁浅埋暗挖法施工监测控制基准值监测项监测项目目目目基准基准基准基准值值位移平均和最大速度控制位移平均和最大速度控制位移平均和最大速度控制位移平均和最大速度控制值值（mm/dmm/d）地表沉降地表沉降地表沉降地表沉降区区区区间间3030平均：平均：平均：平均：2 2最大：最大：最大：最大：5 5车车站站站站6060拱底隆起拱底隆起拱底隆起拱底隆起区区区区间间1010车车站站站站1010拱拱拱拱顶顶下沉下沉下沉下沉区区区区间间6060平均：平均：平均：平均：2 2最大：最大：最大：最大：5 5车车站站站站120120水平收水平收水平收水平收敛敛区区区区间间2020平均：平均：平均：平均：1 1最大：最大：最大：最大：3 3北京地铁盾构法施工监测控制基准值 监测项监测项目目目目基准基准基准基准值值位移平均和最大速度控制位移平均和最大速度控制位移平均和最大速度控制位移平均和最大速度控制值值（mm/dmm/d）地表沉降地表沉降地表沉降地表沉降2020平均：平均：平均：平均：1 1最大：最大：最大：最大：3 3拱拱拱拱顶顶下沉下沉下沉下沉2020平均：平均：平均：平均：1 1最大：最大：最大：最大：3 3广州地铁施工监测控制基准监测项监测项目目控制范控制范围围控制基准控制基准地表沉降地表沉降、类围类围岩岩30 mm30 mm、类围类围岩岩19 mm19 mm拱拱顶顶下沉下沉类围类围岩岩50 mm50 mm类围类围岩岩30 mm30 mm、类围类围岩岩19 mm19 mm变变形速度形速度、类围类围岩岩5mm/d5mm/d、类围类围岩岩3mm/d3mm/d建筑物建筑物倾倾斜斜全全线线33（2 2）明挖基坑工程变形控制基准确定）明挖基坑工程变形控制基准确定 上海市和深圳市基坑设计规程规定将基坑工程按破坏后果和工程复杂程上海市和深圳市基坑设计规程规定将基坑工程按破坏后果和工程复杂程度区分为三个等级，各级基坑变形的设计和控制值见下表。度区分为三个等级，各级基坑变形的设计和控制值见下表。基坑工程等级划分及变形制控基准值 工程复工程复工程复工程复杂杂程度程度程度程度一一一一级级二二二二级级三三三三级级基坑深度（基坑深度（基坑深度（基坑深度（mm）14149 914149 9地下水埋深（地下水埋深（地下水埋深（地下水埋深（mm）2 22 25 55 5软软土土土土层层厚度（厚度（厚度（厚度（mm）5 52 25 52 2基坑基坑基坑基坑边缘边缘与与与与邻邻近已有建筑浅基近已有建筑浅基近已有建筑浅基近已有建筑浅基础础或或或或重要管重要管重要管重要管线边缘净线边缘净距（距（距（距（mm）0.5h0.5h0.50.51 h1 h1 h1 h监监控控控控值值设计值设计值监监控控控控值值设计值设计值上上上上海海海海市市市市墙顶墙顶位移（位移（位移（位移（mmmm）303050506060100100宜按二宜按二宜按二宜按二级级基坑基坑基坑基坑标标准控制，当准控制，当准控制，当准控制，当环环境条件境条件境条件境条件许许可可可可时时可适当放可适当放可适当放可适当放宽宽墙墙体最大位移（体最大位移（体最大位移（体最大位移（mmmm）606080809090120120地表最大沉降（地表最大沉降（地表最大沉降（地表最大沉降（mmmm）303050506060100100最大差异沉降最大差异沉降最大差异沉降最大差异沉降6/10006/100012/100012/1000深深深深圳圳圳圳市市市市墙墙体体体体最最最最大大大大水水水水位移（位移（位移（位移（mm）排排排排桩桩、地地地地下下下下连连续续墙墙、土、土、土、土钉墙钉墙0.0025H0.0025H0.0050H0.0050H0.0100H0.0100H钢钢板板板板桩桩、深深深深层层搅搅拌拌拌拌桩桩一一一一0.0100H0.0100H0.0200H0.0200H 深圳市建设局还对深圳地区建筑深基坑的地下连续墙作了稳深圳市建设局还对深圳地区建筑深基坑的地下连续墙作了稳定判别标准，见下表。定判别标准，见下表。深圳地区深基坑地下连续墙安全性判别标准 注：1.F2上行适用于基坑旁无建筑物或地下管线，下行适用于基坑近旁有建筑物和地下管线。2.F6、F7上、中行与F2同，下行道用于对变形有特别严格的情况。工程建设行业标准建筑基坑工程技术规范工程建设行业标准建筑基坑工程技术规范（JGJ12-99JGJ12-99）规定重力式挡墙最大水平位移的控制值见下）规定重力式挡墙最大水平位移的控制值见下表。表。重力式挡墙最大水平位移控制值墙墙的的的的纵纵向向向向长长度度度度30m30m303050m50m5 50m0m地地地地层层条件条件条件条件良好地基良好地基良好地基良好地基（0.0050.0050.010.01）HH（0.0100.0100.0150.015）HH0.015H0.015H一般地基一般地基一般地基一般地基（0.0150.0150.020.02）HH（0.020.020.050.05）HH0.05H0.05H软软弱地基弱地基弱地基弱地基（0.0250.0250.0350.035）HH（0.0350.0350.0450.045）HH0.045H0.045H五.信息反馈 1.1.信息反馈的内容信息反馈的内容 （1 1）对设计的反馈内容）对设计的反馈内容（2 2）对施工的反馈内容）对施工的反馈内容 在施工过程中，通过对监测结果的分析判断，及时调整施工方案，在施工过程中，通过对监测结果的分析判断，及时调整施工方案，必要时增加辅助施工措施，以确保施工安全。必要时增加辅助施工措施，以确保施工安全。2.2.监测数据的处理方法监测数据的处理方法（1 1）散点图与回归分析法）散点图与回归分析法一元线性回归分析一元线性回归分析非线性回归分析非线性回归分析（2 2）地下工程监测数据分析中常用的回归函数）地下工程监测数据分析中常用的回归函数地表沉降横向分布规律地表沉降横向分布规律 地表沉降横向分布规律回归函数采用地表沉降横向分布规律回归函数采用PeckPeck公式，公式，PeckPeck在在19691969年提出年提出了地层损失的概念，即在不考虑土体排水固结和蠕变的条件下，得出了了地层损失的概念，即在不考虑土体排水固结和蠕变的条件下，得出了一系列与地层有关的沉降槽宽度的近似值。一系列与地层有关的沉降槽宽度的近似值。位移历时回归方程位移历时回归方程 对地表沉降、拱顶下沉、净空收敛等变形的历时曲线一般采用如下函对地表沉降、拱顶下沉、净空收敛等变形的历时曲线一般采用如下函数进行回归。数进行回归。（1 1）指数模型：）指数模型：；（2 2）对数模型：）对数模型：；（3 3）双曲线模型：）双曲线模型：；式中：式中：t t监测时间（单位：日）；监测时间（单位：日）；S St t时间对应的位移值；时间对应的位移值；a a、b b回归系数。回归系数。uu沉降历程回归方程沉降历程回归方程 由于地下工程开挖过程中地表纵向沉降、拱顶下沉及净空收敛等由于地下工程开挖过程中地表纵向沉降、拱顶下沉及净空收敛等位移受掌子面的时空效应的影响。采用单个曲线进行回归时不能全面位移受掌子面的时空效应的影响。采用单个曲线进行回归时不能全面反映沉降历程，通常采用以变弯点为对称的两条分段指数函数式或指反映沉降历程，通常采用以变弯点为对称的两条分段指数函数式或指数函数进行近似回归分析。数函数进行近似回归分析。式中：式中：A A，BB回归参数；回归参数；x x距开挖面的距离；距开挖面的距离；S S距开挖面距开挖面x x处的地表沉降；处的地表沉降；x0 x0、u0u0变弯点变弯点x0 x0处的沉降值处的沉降值u0u0。3.3.监测信息反馈监测信息反馈 （1 1）监测反馈的程序）监测反馈的程序 右图右图（2 2）信息反馈方法）信息反馈方法 1 1）采用收敛限制法）采用收敛限制法 2 2）参数控制法）参数控制法 3 3）工程类比法）工程类比法 4 4）数值计算方法）数值计算方法 5 5）反分析法）反分析法六.现代自动化监测系统1.1.近景摄影测量系统近景摄影测量系统 近景摄影监测的主要问题在于地下工近景摄影监测的主要问题在于地下工程内施工条件下不易实施，而且精度目程内施工条件下不易实施，而且精度目前尚难达到要求。但随着技术的进步，前尚难达到要求。但随着技术的进步，它仍值得进一步研究探索。它仍值得进一步研究探索。三维隧道影像扫描仪（简称三维隧道影像扫描仪（简称DIBITDIBIT系系统）做以下简单介绍。统）做以下简单介绍。DIBIT DIBIT为可携带为可携带式隧道影像记录器，近年来奥地利式隧道影像记录器，近年来奥地利ILFILF与与Tunei ConsltTunei Conslt公司合作开发成功，曾应公司合作开发成功，曾应用于德、奥境内施工中高速铁路隧道。用于德、奥境内施工中高速铁路隧道。采用三维隧道影像扫描仪除可全面并精采用三维隧道影像扫描仪除可全面并精确地记录隧道开挖面地质与支撑施作结确地记录隧道开挖面地质与支撑施作结果之影像与几何资料，改善目前本地传果之影像与几何资料，改善目前本地传统工法中有关监测或记录方法之缺点外，统工法中有关监测或记录方法之缺点外，并可提供隧道开挖高精度资料与建立施并可提供隧道开挖高精度资料与建立施工品质资料库，有助于提升国内施工品工品质资料库，有助于提升国内施工品质控制与工程管理效率。质控制与工程管理效率。DIBIT系统外观 2.2.光纤监测系统光纤监测系统 光栅传感器是近几年正在研发的新型传感器，光纤光栅传感器光栅传感器是近几年正在研发的新型传感器，光纤光栅传感器可集信息的传感与传输于一体，与传统的传感器相比它具有很多优可集信息的传感与传输于一体，与传统的传感器相比它具有很多优势：如防爆、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、灵势：如防爆、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便。特别适合在恶劣环境下使用。它克服了电阻应变片的易受活方便。特别适合在恶劣环境下使用。它克服了电阻应变片的易受电磁干扰、易损坏、寿命短和不能重复使用的缺点。通过此项技术电磁干扰、易损坏、寿命短和不能重复使用的缺点。通过此项技术可准确的将地震、不均匀沉降、建筑物的动荷载等等带给结构的危可准确的将地震、不均匀沉降、建筑物的动荷载等等带给结构的危害程度，做到实时、长期、直观的监控。害程度，做到实时、长期、直观的监控。我集团在北京地铁我集团在北京地铁5 5号线号线0505标和广州地铁标和广州地铁5 5号线小北站成功试验。号线小北站成功试验。计算机传感器1传感器2传感器3传感器n3.3.自动全站仪非接触监测系统自动全站仪非接触监测系统 全站仪非接触监测系统采用先进全自动全站仪，具有自动全站仪非接触监测系统采用先进全自动全站仪，具有自动目标识别、自动跟踪、无棱镜测距的功能、将全站仪置于固定目标识别、自动跟踪、无棱镜测距的功能、将全站仪置于固定测站，通过数据线与远处控制室连接，通过控制室电脑发出指测站，通过数据线与远处控制室连接，通过控制室电脑发出指令控制全站仪对目标进行监测。该系统具有获取信息及时、监令控制全站仪对目标进行监测。该系统具有获取信息及时、监测精度高。其具有以下优点：测精度高。其具有以下优点：（1 1）适应隧道恶劣环境）适应隧道恶劣环境 ；（2 2）克服了传统接触量测在大跨度隧道中速度慢、误差大等缺）克服了传统接触量测在大跨度隧道中速度慢、误差大等缺点；点；（3 3）自动化程度高，能够实现数据自动采集、观测安全快速）自动化程度高，能够实现数据自动采集、观测安全快速 。我集团应用此项技术较早，在内昆铁路曾家坪隧道首次试我集团应用此项技术较早，在内昆铁路曾家坪隧道首次试验成功，后在磨狗岭隧道、北京城铁验成功，后在磨狗岭隧道、北京城铁1414标等多个工程应用，效标等多个工程应用，效果良好。果良好。全站仪非接触监测洞内监测图全站仪非接触监测洞内监测图 对于一些特殊结构，如；对于一些特殊结构，如；桩基托换过程中的高层建筑桩基托换过程中的高层建筑物，运营中的地铁线路，交物，运营中的地铁线路，交通繁忙的铁路、公路桥梁等，通繁忙的铁路、公路桥梁等，常规监测方法实施的难度特常规监测方法实施的难度特别大，必要时可采用远程监别大，必要时可采用远程监测系统进行监测。测系统进行监测。远程监测系统由现场采远程监测系统由现场采集系统和远程控制系统两部集系统和远程控制系统两部分组成。将各类传感器埋设分组成。将各类传感器埋设在待测结构上，并连接在数在待测结构上，并连接在数据采集仪上，即构成数据采据采集仪上，即构成数据采集系统，可在无人值守状态集系统，可在无人值守状态下，实现各类监测数据的自下，实现各类监测数据的自动采集。动采集。静力水准仪北京地铁五号线静力水准仪布置图4.4.远程监测系统（重要建（构）筑物变形监测）远程监测系统（重要建（构）筑物变形监测）数据采集仪为连接远程监控中心及各类监测传感器的中继站，直接控制各类传感器，并将传感器的信号进行编译传输至监测中心。远程监测在北京地铁五号线的数据采集仪数据采集仪远程监测在北京地铁五号线的应用主控电脑主控电脑 远程监测中心由主控计算机，通过数据采集仪，控制监测传感器的工作。通过设置参数，可实现高频自动监测，通过强大的数据后处理系统，可实现大量监测数据的实时分析，及时反映监测对象的各类信息，为施工控制提供参考数据。5.5.巴赛特结构收敛系统巴赛特结构收敛系统 巴赛特结构收敛系统可以进行隧道断面变形的连续监测，巴赛特结构收敛系统可以进行隧道断面变形的连续监测，该系统可安装在隧道典型断面用于监测因结构变形而引起的该系统可安装在隧道典型断面用于监测因结构变形而引起的变形破坏。能够适应隧道交通、防震、水流、温度变化以及变形破坏。能够适应隧道交通、防震、水流、温度变化以及电磁辐射环境。电磁辐射环境。巴赛特结构收敛系统七.监测实例广州地铁一号线杨体区间隧道工程广州地铁一号线杨体区间隧道工程1 1工程概况工程概况 该区间隧道工程位于中山路东端南侧，周边环境复杂，该区间隧道工程位于中山路东端南侧，周边环境复杂，天河自来水厂和天河村密集居民区，隧道穿越天河自来水厂和天河村密集居民区，隧道穿越IIIIIIII类围类围岩，主要为强中风化带岩层及残积土层，地下水丰富。区岩，主要为强中风化带岩层及残积土层，地下水丰富。区间内有极易液化的流砂层，穿越常年流水的杨淇涌。为广间内有极易液化的流砂层，穿越常年流水的杨淇涌。为广州地铁一号线地层最复杂，施工难度最大的区间之一。州地铁一号线地层最复杂，施工难度最大的区间之一。隧道埋深隧道埋深12122 218185m5m，左右线双洞隧道，左右隧，左右线双洞隧道，左右隧道中线间距为道中线间距为13133 316162m2m，隧道断面为鹅卵形，采用，隧道断面为鹅卵形，采用浅埋暗挖法施工，采用复合式衬砌支护结构，即初期支护浅埋暗挖法施工，采用复合式衬砌支护结构，即初期支护为喷锚支护，永久衬砌为为喷锚支护，永久衬砌为C30C30防水混凝土。防水混凝土。2 2监测项目及控制基准监测项目及控制基准（1 1）监测项目）监测项目序号序号监测项监测项目目监测仪监测仪器器监测监测目的目的监测频监测频率率1 1地表沉降地表沉降水准水准仪仪和水准尺和水准尺了解施工了解施工过过程中地表沉降情况程中地表沉降情况开挖面距开挖面距监测监测断面断面前后前后2B2B时时1 12 2次次/d/d开挖面距开挖面距监测监测断面断面前后前后5B5B时时1 1次次/2d/2d开挖面距开挖面距监测监测断面断面前后前后5B5B时时1 1次次/周周2 2地地表表建建筑筑沉沉降降与与倾倾斜斜水准水准仪仪和水准尺和水准尺了了解解施施工工过过程程中中建建筑筑物物沉沉降降与与倾倾斜斜情情况况，评评估建筑物建筑物是否安全估建筑物建筑物是否安全3 3拱拱顶顶下沉下沉水准水准仪仪和水准尺和水准尺计计了解施工了解施工过过程中初期支程中初期支护结护结构构变变形情况形情况4 4周周边净边净空收空收敛敛收收敛计敛计了解施工了解施工过过程中初期支程中初期支护结护结构构变变形情况形情况5 5地地中中土土体体垂垂直直位移位移NCNC5050型型分分层层沉沉降降仪仪，沉降管，沉降管了了解解施施工工过过程程中中地地层层不不同同深深度度的的垂垂直直变变形情况形情况6 6地地中中土土体体水水平平位移位移SINCOSINCO测测 斜斜 仪仪、测测斜管等斜管等了了解解施施工工过过程程中中地地层层不不同同深深度度的的水水平平变变形情况形情况7 7围围岩岩压压力力压压力力传传感器感器了了解解施施工工过过程程中中初初期期支支护护结结构构的的荷荷载载分分布情况布情况8 8钢钢筋筋格格栅栅拱拱架架应应力力支支柱柱压压力力或或其其他他测测力力计计了了解解施施工工过过程程中中初初期期支支护护结结构构的的内内力力分分布情况布情况9 9地下水位地下水位水位水位计计、水位管等、水位管等了解施工了解施工对对地下水位影响地下水位影响1010爆破振爆破振动动速度速度声波声波仪仪及及测测振振仪仪了解爆破引起地表及建筑物的震了解爆破引起地表及建筑物的震动动情况情况随爆破随随爆破随时进时进行行（2 2）控制基准）控制基准监测项监测项目目控制范控制范围围控制控制标标准准地表下沉地表下沉I I、IIII类围类围岩岩3Omm3OmmIIIIII、IVIV类围类围岩岩19mm19mm拱拱顶顶下沉及下沉及净净空收空收敛敛I I类围类围岩岩50mm50mmIIII类围类围岩岩32mm32mmIIIIII、类围类围岩岩19mm19mm位移位移速度速度I I、IIII类围类围岩岩5mm/day5mm/dayIIIIII、IVIV类围类围岩岩3mm/day3mm/day建筑物建筑物倾倾斜斜全全线线3%3%。3.3.监测结果分析监测结果分析（1 1）地表沉降）地表沉降1 1）地表纵向沉降规律）地表纵向沉降规律 从图中可以看出，地表沉降的变化过程可分为四个从图中可以看出，地表沉降的变化过程可分为四个阶段：阶段：地表测点沉降历程曲线图微小沉降阶段：当掌子面开挖到与测点距离微小沉降阶段：当掌子面开挖到与测点距离2 20D0D1 10D0D时，开始对地表产生一定的影响，沉降值约占总沉降时，开始对地表产生一定的影响，沉降值约占总沉降值的值的101015%15%左右。主要是由于隧道开挖引起前方地层应力左右。主要是由于隧道开挖引起前方地层应力场发生变化，以及地下水的流失而引起的微小沉降。场发生变化，以及地下水的流失而引起的微小沉降。沉降急剧增大阶段：随着掌子面向前推进，距测点在沉降急剧增大阶段：随着掌子面向前推进，距测点在1D1D3D3D内时，地表沉降速率加速增长，沉降值急剧增大，此内时，地表沉降速率加速增长，沉降值急剧增大，此阶段沉降值约占总沉降值的阶段沉降值约占总沉降值的606070%70%左右。该阶段沉降主要左右。该阶段沉降主要是由于隧道的开挖而造成边界条件发生改变，对覆盖土体是由于隧道的开挖而造成边界条件发生改变，对覆盖土体产生扰动，引起应力场的重分布，产生卸载效应，为施工产生扰动，引起应力场的重分布，产生卸载效应，为施工过程中主要沉降阶段。过程中主要沉降阶段。缓慢沉降阶段：当掌子面向前开挖超过测点缓慢沉降阶段：当掌子面向前开挖超过测点3 30D0D以后，沉以后，沉降速率开始减小，沉降值缓慢增加，沉降曲线开始收敛，降速率开始减小，沉降值缓慢增加，沉降曲线开始收敛，一直延续到一直延续到5 50D0D，此阶段沉降值约占总沉降值的此阶段沉降值约占总沉降值的101015%15%左右。左右。沉降基本稳定阶段：当掌子面距测点沉降基本稳定阶段：当掌子面距测点5 50D0D后，沉降增长缓后，沉降增长缓慢，直至延续时慢，直至延续时8 80D0D，地层趋向稳定状态，此阶段沉降值地层趋向稳定状态，此阶段沉降值约占沉降值的约占沉降值的5%5%左右。左右。采用非线性最小二乘法进行回归分析，得到采用非线性最小二乘法进行回归分析，得到、类类围岩的地表沉降曲线的回归方程如下：围岩的地表沉降曲线的回归方程如下：类类2 2）横向地表沉降）横向地表沉降 IIIIII为类围岩地表横向沉降实测曲线为类围岩地表横向沉降实测曲线类围岩地表横向沉降曲线类围岩地表横向沉降曲线 采用采用PeckPeck公式法对实测数据进行横向地表沉降规律分析，公式法对实测数据进行横向地表沉降规律分析，得到各类围岩横向地表沉降曲线参数见下表：得到各类围岩横向地表沉降曲线参数见下表：围围岩岩岩岩类别类别i i i i横向影响范横向影响范横向影响范横向影响范围围161616168 8 8 89 9 9 95252525250505050121212128 8 8 81010101051515151505050504 4 4 47 7 7 74 4 4 48585858519191919（2 2）拱顶下沉）拱顶下沉 1)1)实测拱顶下沉统计值见下表实测拱顶下沉统计值见下表 。围围岩岩岩岩类别类别平均沉降平均沉降平均沉降平均沉降值值（mmmm）最大沉降最大沉降最大沉降最大沉降值值（mmmm）类类13130 024241 1类类（一般地段）（一般地段）（一般地段）（一般地段）19191 140408 8类类（人工填土段）（人工填土段）（人工填土段）（人工填土段）48485 593933 3类类4 41 124249 9类类1 15 56 65 52)2)回归方程回归方程 根据监测数据，得根据监测数据，得类围岩拱顶下沉的回归类围岩拱顶下沉的回归方程如下：方程如下：类 类 类 类 3 3）沉降历时分析）沉降历时分析除个别测点外，拱顶下沉值一除个别测点外，拱顶下沉值一般小于般小于50mm50mm，说明支护结构是安说明支护结构是安全的。全的。上半断面开挖引起的下沉值占上半断面开挖引起的下沉值占总下沉的总下沉的6060左右，因此，监测左右，因此，监测时测点应紧跟工作面埋设。时测点应紧跟工作面埋设。纵向影响范围约为下半断面通纵向影响范围约为下半断面通过后的过后的2 23 3倍洞径。倍洞径。初期拱顶下沉速度较大，初期拱顶下沉速度较大，1 1倍倍洞径范围内为快速沉降区，其下洞径范围内为快速沉降区，其下沉值约占总下沉值的沉值约占总下沉值的70707575。1 12 2倍洞径范围内，下沉速度倍洞径范围内，下沉速度开始减缓，该段属于缓慢下沉阶开始减缓，该段属于缓慢下沉阶段，下沉值约占总下沉值的段，下沉值约占总下沉值的20202525。测点距掌子面超过测点距掌子面超过2 2倍洞径，倍洞径，下沉开始收敛，该段属于下沉基下沉开始收敛，该段属于下沉基本稳定阶段，下沉值约占总下沉本稳定阶段，下沉值约占总下沉值的值的5 51010。拱顶下沉历程回归曲线（3 3）净空收敛）净空收敛 收敛监测结果统计分析如下表。收敛监测结果统计分析如下表。围围岩岩岩岩类别类别平均收平均收平均收平均收敛值敛值（mmmm）最大收最大收最大收最大收敛值敛值（mmmm）类类1 107073 31818类类2 274747 76868类类0 085851 11212类类0 050500 08383（4 4）地中垂直与水平位移）地中垂直与水平位移类围岩地中水平与垂直位移图（5 5）围岩压力）围岩压力 实测围岩压力分布图（6 6）初期支护应力监测）初期支护应力监测 实测拱架弯距分布图实测拱架轴力分布图类类类（7 7）爆破振动速度监测）爆破振动速度监测 采用萨道夫斯基经验公式对爆破振动速度监测结果采用萨道夫斯基经验公式对爆破振动速度监测结果进行回归，求得萨道夫斯基经验公式中地震波衰减系数进行回归，求得萨道夫斯基经验公式中地震波衰减系数K=110K=110，=2=20 0，为后续钻爆设计提供了依据，确保了，为后续钻爆设计提供了依据，确保了微振爆破的实施。本区间爆破振动监测结果见表。微振爆破的实施。本区间爆破振动监测结果见表。监测对监测对象象象象最大振最大振最大振最大振动动速度速度速度速度一般地段一般地段一般地段一般地段0 080cm/s80cm/s天河村地表房屋天河村地表房屋天河村地表房屋天河村地表房屋1 121 cm/s21 cm/s立交立交立交立交桥桥1 184 cm/s84 cm/s水厂蓄水池水厂蓄水池水厂蓄水池水厂蓄水池1 131 cm/s31 cm/s支支支支护结护结构（小于一倍洞径）构（小于一倍洞径）构（小于一倍洞径）构（小于一倍洞径）6 62 cm/s2 cm/s支支支支护结护结构（大于一倍洞径）构（大于一倍洞径）构（大于一倍洞径）构（大于一倍洞径）4 48 cm/s8 cm/s谢谢各位领导、专家！THE ENDEND