隧道变形监测新技术的应用研究_高军
文章编号:1004—5716(2001)03—74—03中图分类号:U456 文献标识码:B 隧道变形监测新技术的应用研究
高 军,赵运臣
(1.北方交通大学,北京100088;2.中铁隧道局科研所,河南洛阳471009)
摘 要 该文介绍了用全站仪进行隧道净空位移三维变形非接触观测(无尺量测)技术,重点论述了系统的基本构成、
观测原理及观测方法,并在大跨度隧道曾家坪1号施工中进行了应用,取得了很好的效果。
关键词:隧道变形;三维非接触观测;全站仪
在隧道施工中,支护系统与围岩之间呈现出错综复杂的关系,这种关系并不能仅仅用“荷载—结构物”这样一种力学模型加以概括。因此,在采用新奥法施工时,施工中对围岩应力调整过程和围岩变形情况进行监测是非常必要的。许多隧道开挖的经验表明,施工监测是确定隧道的开挖方法,合理的二次支护施作时间和进行信息化施工防止隧道坍塌的重要手段。隧道周边的位移是围岩与支护系统力学形态变化最直接最明显的反应,易于建立一些准则实现对监测结果的反馈。
传统的隧道变形监测,一般采用钢尺式收敛计和挂钢尺抄平等接触方式进行,该方法具有成本低、操作简单和适应恶劣施工环境的优点。但这种接触法一般无法进行三维观测,当要了解隧道周边点的三维变化时,上述传统方法显得无能为力。随着我国西部大开发战略的实施,西部山区将有越来越多的大跨度隧道的修建,跨度的不断增加使传统的监测方法具有明显的局限性,如挂尺困难,测量精度下降等问题。于是就提出了隧道变形监测新技术—非接触三维观测(无尺量测)的研究。
无尺量测技术在日本、瑞士等国已经应用于地下工程的净空位移量测中。实现的方法大致有三种;一是以多台电子经纬仪为主要设备的三维解析测量;二是以全站仪为主要设备的三维变形量测;三是以近景摄影机为主要设备的近景变形量测。目前,利用全站仪作为主要设备的隧道净空三维观测方法是主要发展方向。
1 无尺量测系统
1.1 系统简介
无尺监测系统,是在国际流行的极坐标测量系统的基础上,结合隧道局科研所与L eica成都公司联合开发的机载软件和数据分析(该软件能对测量数据进行精度评价、抗差、平差处理)基础上,对隧道净空变形进行有效、快速监测的测量系统。
1.2 全站仪选型及其配套设备
为了满足隧道变形监测的需要,全站仪的精度应达到±1″,分辨力达到0.1″,而测距精度为1+1ppm,分辨力达到0.1mm。这样对于几十米长的隧道范围内观测点,其定位精度用1～2测回可达10-1mm级。也可采用测角精度为2″,测距精度为2+ 2ppm的全站仪,但要达到1m m的定位精度,须增加测回数。经过广泛的资料查询和调研工作,适用于隧道变形监测的全站仪主要有以下几种,如表1。
经过认真比较,以选择徕卡T C2003全站仪进行隧道三维变形监测较好,精度和性能方面均能满足隧道变形监测的需要,但价格很高。徕卡T C1800全站仪,精度稍差,结合合理的监测方法和抗差技术可以达到满意的测量精度。索佳N ET2100全站仪具有与徕卡T C1800同等的精度。
表1 高精度全站仪技术参数表
类型TC2003
TC1800
TC A1800)
N ET2100测距精度1+1ppm1+2ppm1+1ppm
测角精度0.5″1″2″
机带电池
工作时间
7600次7600次2小时抗环境
干扰能力
七级密封、
防水、防尘
七级密封、
防水、防尘
Ⅱ级密封、
防水、防尘
操作方便性方便方便方便
控制及应用
程序开发环境
机载开发语言
提供用户指令
机载开发语言
提供用户指令
无行业评价
精度高、稳定性
好、价格高
精度高、稳定性
好、价格较高
精度高、稳定性
好、价格较高目前应
用领域
隧道变形监测和
大坝变形监测等
隧道变形监测和
大坝变形监测等
大坝变形监测
基本配置价格
(参考价)
448,000
万元
195,000
万元
228,950
万元
与徕卡全站仪配合使用的徕卡反射片,是一种具有回复反射性能的反射膜片,反射膜片由丙烯酸脂制成,背部为不干胶,厚度为0.28mm,呈银灰色,大小可根据测距选择。测量中常使用的反射片的技术参数见表2。
表2 反射片技术参数表
反射片大小(mm)测量范围(m)精度
20×202～403mm
40×4020～1003mm
60×6060～1803mm
Leica反射片最大测距可达180m,当视线与反射片垂直时,不会降低测距精度,当反射片45°放置时,测量精度为±3.0mm,在两个位置观测时,精度还会提高。
2 测量方法原理
总第70期2001年第3期 西部探矿工程
W EST_CHIN A EX PL O RA T IO N EN GIN EERIN G
series N o.70
Ma y2001
2.1
自由设站方法的原理
图1 自由测站原理
全站仪自由设站三维观测,指的是从任一测站上观测若干已知点(基准点)的方向与距离,通过坐标变换(或按最小二乘法)算出该测站上仪器中心的坐标及真北方向,然后以此测出其观测点的坐标。
自由测站原理如图1。
Leica T C1800全站仪机载有自由测站程序,该程序最多可利
用10个照点的观测值来推求测站点的3维坐标及定向值,给出其精度并能将定向值和测站坐标设置仪器中,可进一步观测其它变形点,经坐标变换得测点在直角坐标系中的三维坐标,其原理如图2所示。图2 三维坐标原理图
A 是任意一观测点。假设:仪器中心点O 的坐标(x 0,y 0,z 0)(由自由设站法测得),设全站仪测得距A 点平距S A 、方位角αA 、高差ΔH,则A 的坐标:
x A =x 0+S A sin αA y A =y 0+S A co s αA z A =Z 0+ΔH 这种方法的优点是可任意放置仪图3 固定测站法原理图器,仪器操作比较方便,但测站点的定位精度不易保证,从而影响最终观测点的精度,且多个后视基准点在隧道这种狭长的空间比较难以确定。2.2 固定测站法原理
如图3所示:A 是任意一观测点。设仪器
架固定点O ,O 点为坐标原点(0,0,0),仪器高为H;准点JP 在y 轴正
半轴。设全站仪测得距A 点平距S A 、方位角αA 、高差ΔH
。则A 点空间三维坐标为:x A =S A sin αA
y A =S A co s αA z A =H +ΔH
这种方法的优点是后视基准点只需一点,定向比较方便准
确。但每次测量要求仪器对中和测量仪器高其精度直接影响观测点精度,而且固定点需要保护。
3 软件开发3.1 机载程序
3.1.1 自由设站程序,测得测站坐标与真北方向,给出测点的坐标的精度,并能进行平差处理。对观测点采用多测回观测(测回数由精度要求反算确定)。并引入稳健估计理论进行抗差处理,以满足精度要求。
3.1.2 固定测站程序。假设测站坐标为(0,0,0)并假设一后视方向为真北方向。同样对测点采用多测回观测(测回数由精度要求反算确定)。并引入稳建估计理论进行抗差处理,以满足精度要求。3.2 数据分析程序3.2.1 具有标准W indow s 界面;3.2.2 具有自动数据传输功能;3.
2.3 能建立测量数据库和生成分析数据库;
3.2.4 能生成日报文件,同一测点数据文件;
3.2.5 能绘同一测点的变形曲线图,变形速度曲线图等;3.2.6 对分析数据进行回归分析,绘出回归方程的图形,并给出其信度。3.2.7 该软件与其它软件具有良好的兼容性。4 无尺监测系统在三线大跨隧道中的应用
4.1 概况
曾家坪子1号隧道是三线大跨车站隧道,净跨度20.6m,净高13.6m 。且隧道在岩土堆积体中修建,对变形监测精度要求高。传统的观测方法观测,挂尺困难,对施工干扰大,且难以保证施工变形监测的精度。我们采用无尺监测系统进行观测,下面根据我们的观测结果,对监测系统的精度、方法进行简单介绍。4.2 观测方法采用自由设站方法进行洞内变形观测。测点用膨胀螺栓把长10cm 的角钢固定在衬砌表面上,反射片采用40×40mm 的方片附在测点角钢上。在洞内,右导洞与传统收敛观测点相对布置了Y 21～Y 24四组测点,在全断面二衬布置了A ～B 二组测点。测站设置在距测点10～40m 的位置上,对观测点采用多测点观测方法。4.3 观测结果
对布置在右导洞内的Y 21～Y 24四组观测点和布置在全断面二次衬砌上的A ～B 二组观测点,进行了收敛变形和拱顶下沉监测。4.4 精度评价和误差分析
影响该系统观测精度的因素,主要是角度观测误差、距离观测误差以及全站仪的定位精度。当测角误差为±1″,测距误差为±1.0mm 时,收敛基线长度的中误差±0.89mm,拱顶下沉的中误差±0.27mm 。
此外,由于基准点的物理状态不够稳定,引起测站点坐标误差很大,而观测过程中又没有进行平差处理,所以观测点的坐标误差>±1.0mm 。对隧道净空变形监测来说,不能满足精度要求。为了使观测点坐标精度≮0.5mm,对观测数据引入稳健估计理论进行抗差处理;对测站坐标进行平差和选择物理状态稳定的基准点十分关键。5 结束语
用全站仪进行隧道净空变形的无尺监测是隧道监测技术的发展方向。目前,这项技术在国内处于起步阶段,尤其是用于铁
75
2001年
第3期
高军、赵运臣:隧道变形监测新技术的应用研究
路隧道施工期间的变形观测国内没有先例,我们在这方面作了一点初步的研究。
为了提高观测的精度和可靠性,很多方面还需要进一步深入的研究。如:观测方法、回复反射片与全站仪的配合使用、观测数据的平差方法以及引入稳健估计理论对观测数据进行抗差处理等,能够有效地提高数据的可靠性和定位精度。
国内有将光栅传感器与全站仪配合使用的意向,有望将观测精度提高到0.1mm 的水平。如果将无尺监测与隧道施工测量结合起来,使全站仪应用更加经济。无尺量测系统的研究与开发应用具有广阔的发展前景。
参考文献
1.TP 11000全站仪定位系统操作手册.[S ].徕卡测量系统有限公司.
2.夏才初.地下工程测试理论与监测技术.[M ].同济大学出版社.
Study and Application of the N ew Monitoring Technology f or Tunnel Def ormation
Gao Jun 1 Zh ao Yunch en 2
(1.North Transporla tion University ,B eijin g 100088) (2.Research Institute of Tunnellin g B ureau Under Railwa y Ministr y ,
Luoyang
471009)Abstract
:This paper introduces the remote obs erration tech nology for th e th ree dimensional deformation of tunn el by using of w hole station instrum ent.It d emons trates the basic cons titution,obs ering principle and method of the sys tem.Th e sys tem obtained a good effect in the p ractice of th e cons truction of Zeng j iaping No.1Tun nel.
Key words :deformation of tunnel th ree dimensional remote obserration
wh ole s tation in s tu men t .
(上接第70页)
η=
0.0110.0030.
1660.1880.2100.1990.2210.0270.0050.1590.1860.2120.1860.2250.0500.0080.1490.1820.2150.1650.2310.0880.0130.1320.1750.2190.1320.241
3.4 确定实际权
(1)求聚类系数σik
调整前各因子对1级的聚类系数为:σ11=
∑7#
j=1#
Y
j1
(d 1j )ηj1
=Y 11(d 11)η11+Y 21(d 12)η21+Y 31(d 13)η31+Y 41(d 14)η41+Y 51
(d 15)η51+Y 61(d 16)η61+Y 71(d 17)η71=0.2×0.011+1.0×0.003+0×0.166+0×0.188+0×0.210+0×0.199+0×0.221=0.0052
同理可求得:σ12=0.0243,σ13=0.2021,σ14=0.8771;
调整后:σ21=0.5554,σ22=0.7334,σ23=0,σ24=0.1320。
(2)构造聚类向量调整前:σ1={σ11,σ12,σ13,σ14}
={0.0052,0.0243,0.2021,0.8771}调整后:σ2={σ21,σ22,σ23,σ24}={0.5554,0.7334,0,0.1320}
3.5 划分类别
调整前:σ1k *
=max {σ1}=max {σ11,σ12,σ13,σ14}
=max {0.0052,0.0243,0.2021,0.8771}=0.8771=σ14
k 1*=4;
调整后:σ2k *
=max {σ2}=max {σ21,σ22,σ23,σ24}
=max {0.5554,0.7334,0,0.1320}
=0.7334=σ22k 2*
=2
即调整前为4级,调整后为2级。表明该矿井通风系统调整前很不合理,需要进行全面调整;调整后的通风系统基本合理,要想达到合理(即1级)还需要进行局部调整。4 结束语
由上述结果可知,用灰色聚类方法与模糊综合评价得到的结论是完全一致的。因此,应用灰色聚类方法对铀矿井通风系统予以综合评判,能较全面、客观地反映铀矿井通风系统的合理程度,是一种好方法。
参考文献
1 邓聚龙.灰色系统.[M ].国防工业出版社,1995.P 103～106.
2 周庆林.铀矿井通风系统合理性的综合评判.[J ].铀矿冶,1991,10(2):13～20.
G rey Clus ter and Comprehensive Evaluation on Rationality of Ventilation Sys tem in Uranium Underground Mine
Zhou Qinling
(Fuz hou Uranium Mine ,jiang xi ,344301)
Abs tract :Grey Clus ter is a meth od w hich converts th e clus ter s ample to a white judge th e kind of the given clus ter https://www.wendangku.net/doc/af8707727.html,preh ensiv e ev aluation on rationality of v entilation s ys tem in u ranium underground mine is a problem w ith determinate ex tension but indeterminate intension,it does fall in th e scope of g rey s ystem.In this paper,a method w as p resented for evaluating rationality of uranium mine ventilation sys tem using grey cluster .Using th e p resented method coppreh ensiv e ev aluation was carrie out for ventilation s ys tem before and after regulation in Fuzh ou Uranium M ine.
Key words :Grey Cluster ventilation s ystem compreh en sive evaluation
76
西 部 探 矿 工 程
M ay 2001
N o.3
基坑变形监测技术方案设计
基坑变形监测技术方案 一、工程概况 本工程由一幢门字形酒店、六幢不同高度公寓和整体地下车库组成，总占地面积约30000m 2，总建筑面积约23 万m 2，地下建筑面积约8.7 万m 2。 本工程基坑总面积约29300m 2，东西向长约300～400m，南北方向长约40～110m。基坑总延长线为785m，地下室为三层，基坑开挖深度为-18.2m、-18.7m，管线分布复杂。基坑北侧紧邻海河，南侧是车流量较大的公路，海河水位的变化及张自忠路面动荷载的干扰都将是某基坑监测的难点。基坑监测等级为一级，监测手段众多，监测内容、监测工作量及监测难度均较大。 二、依据及原则 1. 《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97） 2. 《工程测量规范》（GB50026-93） 3. 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 4. 《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-93） 5. 《天津市建筑地基基础设计规范》（TBJ1-88） 依据规范和天津市建设主管部门对建筑物基坑施工相关文件的要求，以及基坑设计的相关要求；为确保建筑物地下基坑施工及周边环境的安全性和可靠性，使在基坑开挖和施工期间的变形得到有效控制，保证其不对基坑自身及周边环境造成破坏性的影响，用科学的数据指导基坑信息化施工，保证施工安全。
三、基坑监测项目 为了及时收集、反馈和分析周围环境要素在施工中的变形信息，实现信息化施工并确保施工安全，综合本工程周边环境状况及围护结构和支护体系的特点，遵照设计的相关要求，本工程共进行如下几项基坑监测工作： 1、周边环境监测 A、地下管线变形监测； B、基坑外道路变形监测； C、基坑外地下潜水水位监测； D、基坑外承压水水位监测； E、基坑外土体水平位移（测斜）监测； F、基坑外土体表面变形监测； G、海河堤岸变形（沉降、变形）监测； 2、围护结构监测 A、围护桩桩体水平位移（测斜）监测； B、围护桩桩顶变形（沉降、位移）监测； C、围护桩内、外侧水土压力监测； D、围护桩的竖向钢筋应力监测； 3、支撑体系和立柱监测 A、支撑轴力监测； B、钢格构柱及立柱角钢应力监测； C、立柱位移和沉降监测；
隧道变形监测方案
富水土质隧道围岩变形监测及其应用 (中铁建某集团山东) 摘要本文以新松树湾隧道为例，通过内空收敛和围岩内部位移的量测，分析了富水土质隧道的围岩变形规律，对类似工程施工有一定的参考价值。 关键词富水土质隧道围岩变形 随着西部大开发的进行，对富水黄土地区的隧道施工参数的测试和研究具有重要的意义。本文以新松树湾隧道为例进行探讨。 1 工程概况 新松树湾隧道为既有松树湾隧道复线的单线铁路隧道，位于甘肃省陇西县境内大营梁，全长1726m，复合衬砌。大营梁为黄土梁峁区，该隧道范围地层为上更新统风积粘质黄土和下、中更新统冲、洪积杂色砂粘土。粘质黄土为淡黄色、棕黄色，厚0—20m，土质较匀，具孔隙及虫孔，局部含白色钙丝及钙质斑点，半干硬至硬塑，II级普通土，II类围岩，σ0=150kPa，具II级自重湿陷性。杂色砂粘土主要表现为强崩解性，一定的膨胀性及含有盐碱成分。II级普通土，II类围岩，σ0=200--250kPa （局部软塑—流塑状，I类松土，I类围岩，σ 0=100--120kPa）。大营梁地带年平均降水量513.3mm，隧道三面汇水，地下水较发育，系大气降水补给。地下水主要有上层滞水和裂隙水，前者一般埋深15—30m之间。多见有泉和渗水出露，水量相对较大，隧道内日渗水量22--18m3/d.地下水对混凝土具弱侵蚀性。经调查，既有松树湾隧道（1960年建成）各地段有不同程度的渗漏水现象。隧道渗水主要通过拱顶、边墙接缝、排水沟孔、墙角部位渗出，水对普通硅酸盐水泥有侵蚀性。因此，新松树湾隧道采用曲墙有仰拱衬砌，除进口端I类围岩模筑衬砌，余均采用复合衬砌。初期支护为1榀/m钢格栅+钢筋网+钢筋锚杆喷锚。在施工中采用新奥法分三台阶开挖。 2 量测项目 根据现场情况，选取了八个量测断面进行内空收敛的测试；还选取了两个断面进行围岩内部位移测试。内空收敛在开挖后马上埋设测点，在12小时内测取初始读数，采用煤炭科学研究院生产的JSS30型数显收敛计量测。观测断面里程分别为1#面——DK1601-8.4，2#面——DK1601+6.4，3#面——DK1601+21.9，4#面——DK1601+36.1，5#面——DK1601+46.5，6#面——DK1601+86.5，7#面——DK1601+122.5，8#面——DK1601+172.7，其中7#、8#面进行围岩内部位移测试（图1），每个断面各有六条内空收敛测线，即1-2、1-3、1-4、1-5、2-3、4-5。围岩内部位移采用煤炭科学研究院生产的杆式多点位移计进行测量，这种位移计使用膨胀木锚头，具有安装简单，可靠等特点，每个钻孔可分别测量埋深1M，2M，4M处的围岩与洞壁之间的相对位移。 Fig.1 Arrangement of the c onvergences and internal displacement of the wall rock 3 内空收敛量测 通过测量结果计算各测线收敛累计值，同时计算出各测线的位移速率。 隧道周边收敛按下式计算： R R U i i - = 收敛速率按下式计算：
变形监测方案
绿园污水处理厂 顶管施工基坑监测方案 编制: 审核: 审定: 二0一五年七月
目录 1.项目概述 (2) 1.1概况 (2) 1.2监测项目 (2) 2.第三方监测原则及技术规程 (2) 2.1监测原则及目的 (2) 2.2技术规程 (2) 3.监测实施程序 (3) 4.监测实施 (3) 4.1基坑围护结构顶部沉降监测 (3) 4.1.1水准控制网的设置 (3) 4.1.2监测点的埋设原则 (5) 4.1.3监测点的安设方法 (5) 4.1.4监测方法及精度控制 (6) 4.1.5沉降观测数据分析及成果表述 (7) 4.2基坑围护结构顶部水平位移监测 (7) 4.2.1水位位移监测控制网的布设形式 (7) 4.2.2水平位移监测控制网布设原则 (8) 4.2.3水平位移测点布置原则 (8) 4.2.4水平位移测点的埋设技术要求 (8) 4.2.5观测技术方法及精度控制 (9) 4.2.6观测数据分析及成果概述 (12) 4.3基坑自身监测频率 (13) 5报警的处理方法 (14) 5.1报警值的设定 (15) 5.2报警的处理办法 (15) 6实施组织计划 (14) 7本工程拟投入的主要仪器设备表 (15) 8人员组织实施 (16)
.项目概述 1.1概况 受0000000厂委托，00000000承担绿园污水处理厂配套管网基坑沉降变形观测工程，管道位于：东湖大街、滏阳路、朝阳大街、长安路、和平路、等路段，管线总长度约12263米，共计92个深基坑，我公司在基坑开挖至回填土完成期间，对基坑坡顶进行水平位移和沉降变形监测。 1.2监测项目 本方案监测项目有：基坑围护结构顶部沉降、水平位移监测。 2.第三方监测原则及技术规程 2.1监测原则及目的 在施工方对基坑支护结构进行实时监测前提下，我方监测在对施工方监测进行校核的基础上，独立地进行监测。 我方遵照委托方提出的要求，在基坑施工期间对基坑支护进行高精度监测，并从岩土工程专业的角度对监测数据、信息进行及时分析，向业主提供监测变形的情况，对异常情况及时提供建议，为施工安全和施工方案优化提供科学依据。 2.2技术规程 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009） 《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007） 《国家一二等水准测量规范》（GB/T12897-2006） 《工程测量规范》（GB50026-2007） 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011） 《岩土工程勘察规范》（GB 20021-2001,2009版） 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
盾构现场施工隧道监测方法
精心整理上海长兴岛域输水管线工程盾构推进 环境监测 技术方案
目录 一工程概况 二盾构推进对周边环境影响程度的分析和估计三监测施工的依据 四监测内容
上海长兴岛域输水管线工程盾构推进环境监测技术方案 前言 科学技术的发展与试验技术的发展息息相关。历史上一些科学技术的重大突破都得益于试验测试技术。因此，试验测试技术是认识客观事物最直接、最有效的方法，也是解决疑难问题的必要手段，试验测试对保证工程质量、促进科学的发展具有越来越重要的地位和作用。测量技术在土建工程中同样占有重要地位，它在各类工程建筑，尤其是在地下工程中已成为一个不可或缺的组成部分。随着科学技术的发展，测量的地位更显关键和重要。早期地下工程的建设完全 工作井相连。 输水管线总长约10563.305m，其中东线长5280.993m，西线长5282.312m。全线最小平曲线半径为R＝450m；最大纵坡为8.9‰。具体详见下表。
施工工序，第一台盾构自原水过江管工作井始发推进（东线）至中间盾构工作井进洞后盾构主机解体调头，继续西线隧道推进施工。第二台盾构自中间盾构工作井始发推进（东线）至水库出水输水闸井进洞后盾构转场回中间盾构工作井，继续进行西线隧道推进施工。总体筹划详见下图： 二盾构推进对周边环境影响程度的分析和估算 因很复杂，其中隧道线形、盾构形状、外径、埋深等设计条件和土的强度、变形特征、地下水位分 V l S （x ）i Z －地面至隧道中心深度。 φ－土的内摩擦角。 在已知盾构穿越的土层性质、覆土深度、隧道直径及施工方法后，即可事先估算盾构施工可能引起的地面沉降量，同时可及时地采取措施把影响控制在允许范围内。在推进过程中根据盾构性能及监测数据及时调整施工参数，控制变形量，确保周边环境的绝对安全，实现信息化施工。 三监测施工的依据 3.1技术依据 1) 上海长兴岛域输水管道工程技术标卷（甲方提供）
《建筑物变形监测》Word
第六章 建筑物变形监测 由于各种因素的影响，建筑物在施工和使用过程中，都会发生不同程度的沉降与变形。所谓变形是指建（构）筑物在建设和使用过程中，没能保持原有设计形状、位置或大小，或是建筑引起周围地表及其附属物发生变化的现象。工程建筑物(或构筑物)变形的量——变形量，通常指建筑物的沉降、倾斜、位移、弯曲以及由此可能产生的裂缝、挠曲、扭转等。对于不同的建筑物，其允许变形值的大小不同。在一定限度之内，变形可认为是正常的现象，但如果变形量超过了建筑物结构的允许限度，就会影响建筑物的正常使用，或者预示建筑物的使用环境产生了某种不正常的变化，当变形严重时，将会危及建筑物的安全。因此，为确保建筑物的安全和正常使用，在建筑物的施工和使用过程中需进行变形监测。 6.1 建筑物变形监测 建筑物变形监测是指对监视建筑物进行测量以确定其空间位置随时间的变化特征，及时发现不正常变形。变形监测又称变形测量或变形观测。变形监测的结果用变形量来表示，变形测量的内容则由变形测量对象的性质、目的等因素决定。 表达变形量的常用数据指标有移动指标：下沉i W 、水平移动i U ；变形指标：倾斜i 、曲率K 、水平变形ε。 6.1.1移动指标 设i 为监测点的编号，如图6-1。某点的沉降i W 和水平移动i U 如下。 （1）下沉 0i i i W H H =- （6-1） 式中i H 为第i 点计算时刻的高程；0i H 为第i 点初始高程。 (2)水平移动 0i i i U L L =- (6—2) 式中i L 为第i 点到控制点B 的计算时刻的长度；0i L 为第i 点到控制点B 的初始长度。 6.1.2变形指标 由于图6-1中各点的下沉、水平移动各不相同，便产生点位的相对变化，于是产生了变形，变形指标如下。 （1）倾斜。可用相邻工作点2和3的下沉差除以两点间的距离23S 求得； 3223 ,/W W i mm m S -= (6—3)
运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究
运营期间的地铁隧道结构变形安全监测技术研究 发表时间：2017-05-14T13:31:08.110Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年1月下作者：王鹏 [导读] 随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。 广州市吉华勘测股份有限公司 510260 摘要：随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施地铁越来越多，是城市客运交通的大动脉以及城市生命线，其投资大、难度高、施工期长、环境复杂等。同时地铁沿线高强度的物业开发、市政工程建设对地铁结构和运营安全带来一定的隐患，城市轨道交通结构的安全保护工作日益严峻，一但出现城市轨道交通安全事件，将严重影响城市轨道交通的正常运营。因此，在外界施工影响下，对运营期间的地铁实施必要的变形安全监测至关重要。 关键词：地铁，测量机器人，自动化监测。 1 地铁监测的意义和目的 地铁结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。而地铁旁边的施工正是引起外部荷载变化的主要原因，地铁结构变形和沉降超过允许值，将会对地铁的运营安全造成影响。通过监测可动态收集地铁结构变形信息，掌握结构变形情况，保障运营安全。 地铁监测的主要目的如下：1）通过对测量数据的分析、掌握隧道和围岩稳定性的变化规律，修改和确认设计及施工参数；2）通过监控量测了解施工方法的科学性和合理性，以便及时调整施工方法，保证施工安全及隧道的安全；3）了解隧道结构的变形情况，实现信息化施工，将监测结果反馈设计，为改进设计施工提供信息指导，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。 2.监测实施 因地铁隧道的特殊性，对于地铁运营期的监测，需采用自动化监测手段，即采用测量机器人和自动监测系统软件建立隧道结构变形自动监测系统。在外部施工期间自动测量地铁隧道结构顶板、侧墙及道床在三维—X、Y、Z方向（其中：X、Y为水平方向，Z为垂直方向）的变形值。 2.1监测点与基准点布置 参考工程设计、实际情况及有关规定，确定地铁受外界项目施工影响的范围，监测断面可按5～20m间距布设，每断面布设一般情况下六个监测点。在隧道两端不受建设项目施工影响的隧道远处各设置3个基准点。 2.2自动监测系统 自动监测系统主要由监测设备、参考系、变形体和控制设备构成。监测设备由测量机器人、自动化监测系统软件和监测控制房组成；控制设备由工控机及远程控制电脑组成。 1）自动化监测网络系统的硬件部分包括高精度自动全站仪、目标棱镜、信号通信设备与供电装置、计算机及网络设备等部分组成（如图1）。 图1数据采集系统图 2）系统软件包括动态基准实时测量软件和变形点监测软件两大部分。动态基准实时测量软件功能上主要有以下特点：根据距离及棱镜布设情况自动进行大小视场的切换；依据布设的网形站与站之间的观测关系，对测站点的观测方向可分组设置，可适合任意控制网形，不局限于导线网；采用局域网技术进行数据的通信，并具有网络断开的自动判断功能；为满足各种测量等级和运营环境的需要，具有各项测量限差、时间延迟、重试次数、坐标修正的设置功能；考虑到地铁内局部范围内气象一致性，在平差计算中，采用加尺度参数解算，避免了气象参数的测定，提高控制网测量的精度。 3）变形点监测软件包括各分控机上的监测软件和主控机上的数据库管理软件两部分。分控机上的监测软件用来控制测量机器人按要求的观测时间、测量限差、观测的点组进行测量，并将测量的结果写入主控机上的管理数据库中。 2.3自动监测系统工作流程 首先建立计算机和测量机器人的通信，然后对测量机器人进行初始化，此外进行测站及控制限差的设置，所有设置完毕后进行学习测量，设置点组和定时器，根据点位的重要性以及监测频率将相同的观测点纳入同一点组，最后进行自动观测。一周期观测完毕后软件便对原始观测数据进行差分处理，得到各变形点的三维坐标、变形量及变形曲线图，设置软件还可以将数据通过手机网络发送至指定的邮箱。 3地铁隧道自动化监测的技术难点 地铁隧道是狭长形的空间环境，同时列车一般以平均5分钟左右的间隔在隧道中高速运行。地铁环境的这些特点及保证地铁正常运营等因素的制约，使得自动变形监测系统在地铁变形监测中的应用，遇到比其它工程中更多的技术问题，因此自动变形监测手段有着常规测量无法比拟的优越性。自动监测系统系统可以在无人值守的情况下，全天24小时连续地自动监测，实时进行数据处理、数据分析、报表输
水库大坝表面变形自动化监测新技术
水库大坝表面变形自动化监测新技术 徐忠阳 （索佳公司北京代表处，北京 100004） 一、引言 有关资料标明，我国河川年径流量总量约2780Gm3，水能资源十分丰富，其中理论蕴藏量为676GW，可开发为378GW，为世界第一位。为了充分利用这些水利和水能资源，新中国刚成立时，政府就十分注意兴修水利，造福人类，到目前已建水库堤坝约8.7万座，其中绝大部分（约8万座）建于20世纪50～70年代。但是，由于历史原因，有相当部分水库堤坝未按基本程序办事，是靠群众运动建造的，因此存在工程质量差、安全隐患多的问题。经过几十年的运行，已经到了病险高发期。 水利工程即可以造福人类，如管理不善也会给社会带来惨重灾难和巨大的经济损失。历史上因水库溃坝给下游造成的毁灭性灾难并不鲜见。因此加强水库大坝的安全管理必不可少，其中大坝变形监测就是大坝安全管理的重要内容之一。 二、目前水库大坝变形监测的主要技术手段 目前，在大坝安全监测技术规范中，主要有《土石坝安全监测技术规范》和《混泥土坝安全监测技术规范》。 1、土石坝安全监测技术简介 在《土石坝安全监测技术规范》中，把大坝的变形监测内容分为：表面变形、内部变形、裂缝及接缝、混泥土面板变形及岸坡位移。 大坝表面变形监测主要分为竖向位移监测和水平位移监测。 （1）竖向位移监测的方法主要是精密水准法，或连通管（静力水准）法； （2）水平位移又分为横向（垂直坝轴线）位移和纵向（平行于坝轴线）位移。 a. 横向位移的监测方法主要是视准线法（活动标法、小角法、大气激光准直法等）；有必要且有条件时，可用三角网前方交会法观测增设工作基点（或位移测点）的横向水平位移。 b. 纵向水平位移观测，一般用因钢尺测量，或用普通钢尺加改正系数，有条件时可用光电测距仪测量。 （3）混泥土面板变形及岸坡位移监测的技术方法与大坝表面变形监测基本相同。 2、混泥土坝安全监测技术简介 《混泥土坝安全监测技术规范》规定：变形监测项目主要有坝体变形、裂缝、接缝以及坝基变形、滑坡体及高边坡的位移等。 （1）坝体、坝基、滑坡体及高边坡的水平位移监测 a. 重力坝或支墩坝坝体和坝基水平位移一般采用引张线法、真空激光准直法和垂线法监测。对于短坝，条件有利时也可用视准线法或大气激光准直法。
隧道施工期间的变形监测
TRANSPOWORLD 2011No.9 (May) 206B RIDGE&TUNNEL 桥梁隧道 隧 道监测作为新奥法的重要内容之一，在隧道施工中 起着非常重要的作用。某隧道（DK2+450～DK4+036）地处龙岩闹市区，具有埋深浅、地表建筑密集、地下管线众多、围岩破碎、施工对地表建筑及地下管线影响大等诸多施工不利因素。在施工期间对地表位移、建筑变形及爆破震动等进行监测，监测成果除了为评价施工对建筑的影响服务外，监测成果还可反馈施工，为施工方案及爆破设计参数等的优化提供重要依据，测试成果对确保施工安全、加快施工进度、降低施工成本具有重要意义。 监控测量的目的 在施工期间对隧道进行监控测量，可掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业；通过对围岩和支护的变位、应力测量，修改支护系统设计，提供二次支护的最佳时间；在位移——时间曲线中如出现以下反常现象，表明围岩和支护呈不稳定状态，应加强监视。 隧道洞内外观测 隧道开挖工作面的观测 在每个开挖面进行，特别是在 软弱破碎围岩条件下，开挖后由隧道工程师和地质工程师立即进行地质调查，观察后绘制开挖工作面略图（地质素 描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。 开挖后未被支护围岩的观测，如节理裂隙发育程度及其方向；开挖工作面的稳定状态，顶板有无坍塌；涌水情况：位置、水量、水压等；底板是否有隆起现象。 对开挖后已支护的围岩的观测，如对已施工区段的观察每天至少进行一次，观察内容包括有无锚杆被拉断或垫板脱离围岩现象；喷射混凝土有无裂隙和剥离或剪切破坏；钢拱架有无被压变形情况；锚杆注浆和喷射混凝土施工质量是否符合规定的要求；观察围岩破坏形态并分析。 洞外观察 洞外观察包括洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察，观察结果记录在工程施工日志及相关表格中。 隧道位移及变形量测 地表下沉量测 根据图纸要求洞口段应在施工过程中可能产生地表塌陷之处设置观测 点，如图1所示。地表下沉观测点按普通水准基点埋设，并在预计破裂面以外3～4倍洞径处设至少两个水准基点，以便互相校核，基点应和附近原始水准点多次联测，确定原始高程，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测 点的下沉量。地表下沉桩的布置宽度应根据围岩级别、隧道埋置深度和隧道开挖宽度而定。地表下沉量测频率和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。地表 下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌结构封闭、下沉 基本停止时为止。 周边位移量测 C R D 法洞内监控点布置见图2所示，而双侧壁导坑法洞内控制点布置见图3所示。量测坑道断面的收敛情况，包括量测拱顶下沉、净空水平收敛，以及底板鼓起(必要时)。拱顶是隧洞周边上的一个特殊点，挠度最大，其位移情况，具有较强的代表性和显示“闯口”作用等。 拱顶下沉和水平收敛量测断面的间距，Ⅲ级及以上围岩不大于40m；Ⅳ级围岩不大于25m；V级围岩应小于 隧道施工期间的变形监测 文/王 刚
地铁隧道结构变形监测数据管理系统的设计与实现
地铁隧道结构变形监测数据管理系统的设计与实现 摘要:探讨开发地铁隧道结构变形监测系统的必要性与紧迫性。以ＶiｓuａlBａsic编程语言和AＣCESS数据库为工具, 应用先进的数据库管理技术设计开发地铁隧道结构变形监测数据管理系统。系统程序采用模块化结构,具有直接与外业观测电子手簿连接下传原始观测资料、预处理和数据库管理等功能,实现了测量内外业的一体化。系统结构合理、易于维护、利于后继开发,提高监测数据处理的效率、可靠性以及监测数据反馈的及时性，值得类似工程的借鉴。关键词:地铁隧道;变形监测；管理系统 随着经济的发展,越来越多的城市开始兴建地铁工程。地铁隧道建造在地质复杂、道路狭窄、地下管线密集、交通繁忙的闹市中心,其安全问题不容忽视。无论在施工期还是在运营期都要对其结构进行变形监测,以确保主体结构和周边环境安全。地铁隧道结构变形监测内容需根据地铁
隧道结构设计、国家相关规范和类似工程的变形监测以及当前地铁所处阶段来确定，由规范[1]与文献［2]知,运营期的地铁隧道结构变形监测内容主要包括区间隧道沉降、隧道与地下车站沉降差异、区间隧道水平位移、隧道相对于地下车站水平位移和断面收敛变形等监测。它是一项长期性的工作,其特点是监测项目多、线路长、测点多、测期频和数据量大,给监测数据处理、分析和资料管理带来了繁琐的工作,该项工作目前仍以手工为主，效率较低,不能及时快速地反馈监测信息。因此,有必要开发一套高效、使用方便的变形监测数据管理系统,实现对监测数据的科学管理及快速分析处理。现阶段国内出现了较多的用于地铁施工期的监测信息管理系统[3-4],这些系统虽然功能比较齐全、运行效率较高，能够很好地满足地铁施工期监测需要,但它主要应用于信息化施工,与运营期地铁隧道结构变形监测无论是在内容还是在目的上都有着很大的区别和局限性。而现在国外研究的多为自动化监测系统[５-6],也不适用于目前国内自动化程度较低的地铁隧道监测。此外,能够用于运营期并符合当前国内地铁隧道结构监测实际的监测数据管理系统还较为少见。因此，随着国内建成地铁的逐渐增多,开发用于运营期地铁的变形监测数据管理系统变得越来越迫切。为此，根据运营期地铁隧道结构变形监测内容[1-2]和特点,以ｉsｕaｌBasic作为开发工具［7］，应用先进的数据库管理技术[8］,以目前较为流行的
浅谈变形监测平面控制网的建立与精度分析
浅谈变形监测平面控制网的建立与精度分析 发表时间：2019-09-12T11:49:43.813Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：岳小勇[导读] 摘要：如今在人类生活和生产建设中，出现了越来越多的山体、基坑塌陷等的灾害。 青海地理信息产业发展有限公司青海西宁摘要：如今在人类生活和生产建设中，出现了越来越多的山体、基坑塌陷等的灾害。由于多种因素的影响，在一定的时间内发生某种程度的变形，这种变形在一定范围内往往是允许的，但当其超出一定值时，就很可能会变成灾害，而要预防这些灾害的发生，就必须进行变形监测，分析变形产生的原因，总结变形发展的规律。本文主要就变形监测平面控制网的建立与精度进行分析，以供参考和借鉴。 关键字：变形监测；平面控制网；精度；分析引言 变形是自然界历来普遍存在的现象，它是指变形体在各种外力作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中发生变化。所谓变形监测，就是利用测量仪器与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作，其任务是在确定各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。 1变形监测概述 1.1变形监测的概念 变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作，其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道以及地铁等。变形监测的内容应根据变形体的性质和地基情况决定，对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。为了了解建筑物内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。 1.2变形网的特点 第一，工程测量控制网建立时，保证网点之间的相对精度至关重要，而变形监测网的布网目的是为了测定网点的变形，网点之间的相对精度不是最重要的。由于布网目的不同，影响网质量的因素也就不同，比如大气折光和系统误差对工程测量控制网的影响很大，而对变形网的影响不是最重要的。在变形观测中只要保证监测仪器和人员相对不变，计算过程中上述影响可以相互抵消，使变形不会受这些误差的影响；第二，首级网的精度相对较高，基准点一般应建立在变形体以外的稳定区域，特别是网址的起算点一点要建立在基岩基础上，以便于发现其他点位移，工作基点可以布设在变形区；第三，变形网的网址应在现有的人力、物力和财力的基础上尽可能的具有发现监测点位移的精度、灵敏度和可靠性，看其指标能否满足变形监测要求；第四，变形网的边长一般较短，但精度高，一般情况下需要强制归心；变形网要求通视条件好，而不过于要求网形的构成；对变形网来说，多余观测冗余多。 2变形监测系统的组成 2.1自动监测系统 通常情况下，为实现项目监测的自动化，工作基点站应设在隧道侧壁，同时设置四个校核点以校核工作基点。安装于基点站的TCA2003全站仪与监测系统机房建立通讯联系，由机房控制全站仪对校核点和变形点按一定的顺序进行逐点扫描、记录、计算及自校，并将测量结果发送至机房入库存储或并进行整编分析，实现了自动观测、记录、处理、储存、变形量报表编制和监测结果自动远程发送等功能。 2.2徕卡自动全站仪 徕卡TCA系列自动化全站仪，又称“测量机器人”，该仪器精度高，且性能稳定，其内置自动目标识别系统，可以自动搜索目标、精确照准目标、跟踪目标、自动测量、自动记录数据，在几秒内完成一目标点的观测，像机器人一样对多个目标作持续和重复观测，具有计算机远程控制等优异的性能。采用结构变形自动化监测系统进行变形监测，可以实现无人值守及自动进行监测预报，即实现变形监测全自动化，它不仅便捷准确，而且可以减少传统意义上形变观测中的人为观测误差及资料整编分析中可能造成的数据差错。 2.3工作基站及校核点设置 为使各点误差均匀，并使全站仪容易自动寻找目标，工作基站布设于监测点中部，校核点布设在远离变形区以外，最外观测断面以外40m左右的隧道中，先制作全站仪托架，托架安装在隧道侧壁，离道床距离1.2m左右，以便全站仪容易自动寻找目标，监测基准点使用位于东山口站台内的平面、高程控制点。 2.4隧道监测断面布置及监测断面内监测点布置 变形监测点按照设计要求的断面布设，上下行隧道各布置5个监测断面，每个断面在轨道附近的道床上布设两个沉降监测点，中腰位置两侧各布设两个水平位移监测点，即每个监测断面布设6个监测点。各观测点用连接件（人字形钢架）配小规格反射棱镜，用膨胀螺丝及云石胶锚固于监测位置的侧壁及道床的混凝土中，棱镜反射面指向工作基点。布设监测点应严格注意避免设备侵入限界，可以将监测点布设在图中位置。 3变形监测平面控制网的建立与精度分析 3.1监测网的建立 3.1.1平面控制网的建立 首先应根据设计单位和用户对实施监测物的精度要求，结合施工单位的仪器设备，制定平面测量的等级，然后充分考虑工程各部施工放样需要，点位不与工程建筑物发生冲突，使用方便，点位便于长期保存等方面情况下交替进行图上和实地选点，构造网形，确定点位测量的实方案。在点位确定后，可以根据点与点之间的通视情况构成网形，拟定图中的角度和边长观测量，可以用专有的软件进行精度的估算和观测量优化，通常是边角全测网开始优化计算，若计算结果的冗余过大，删掉一些通视条件不好的，边长过长，竖直角过大的边和相应的角度，再进行估算，直至点位精度满足要求，工作量又相对较小。 3.1.2高程控制网
地铁、隧道施工监测方案
施工监测方案 第一节监测方案设计和测点布设原则 18.1.1 监测组织机构 18.1.2 设计原则 1、本工程项目监测方案以安全检测为目的，根据不同的工程项目如（明挖、暗挖、盾构）确定监护对象（建筑物、管线、隧道等），针对监测对象安全稳定的主要指标进行方案设计。 2、本工程项目监测点的布置能够全面地反映监测对象的工作状态。 3、采用先进的仪器、设备和监测技术，如计算机技术、遥测技术等。 4、各监测项目能相互校验，以利数值计算，故障分析和状态研究。 5、方案在满足监测性能和精度的前提下，可适当降低检测频率，减少检测元件，以节约监测费用。 18.1.3 测点布设原则 1、观测点类型和数量的确定应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑。 2、为验证设计数据而设的测点布置在设计中最不利位置和断面，为结合施工而设的测点布置在相同工况下的最先施工部位，其目的是及时反馈信息、指导施工。 3、表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于来用仪器进行观察，还要有利于测点的保护。 4、除埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的变形刚度和强度。 5、在实施多项内容测试时，各类测点的布置在时间和空间上应有机结合，力求使一监测部位能同时反映不同的物理变化量，找出内在的联系和变化规律。 6、深层测点应在施工前30 天布置好，以便监测工作开始时，监测元件进入稳定的工作状态。 7、测点在施工过程中遭到破坏时，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，保证该点观测数据的连续性。 18.1.4 主要监测仪器
在本标中，若我局中标将采用由中国地震局第一地形变监测中心研制的“隧道形变自动化监测系统”用于本标监测控制。 该自动化监测系统是对整个被监测区域进行多点同时快速扫描式测量，测试的频率可根据实际情况来设定，因此所取得的每一瞬时观测值更真实、更可靠的反映当时被测目标的变形状态。 1、BOY—1 型臂式倾斜仪 该仪器具有传感器体积小，安装简单灵活，既能分散单个观测，又能多臂组合成隧道变形监测系统。该仪器可用来监测隧道纵向倾斜（沉降）、环缝变形错位及隧道收敛变形等。 主要技术指标 灵敏度：0.005mm—0.01mm（1—2 角秒） 测量范围：±5°或±10°（臂的最大倾斜度） 采数频率：自由选择 平均日漂移：小于0.05mm/d 测量精度（单臂）：±0.017mm 适宜环境温度：0°—45℃ 适宜环境湿度：90% 电源：AC200V 50HZ 0.15W DC±9V 20Ma 2、激光水平位移监测仪 利用激光发散小，能量高的特性，使用激光束做为位移监测的参照系（基准线），用装有硅光电池的光电转换板对激光聚焦中心进行自动跟踪，光电转换板与一个精密位移传感器相连，这样就可以测量出接收端相对激光束的水平位移变化量。 主要技术指标 灵敏度：0.05mm 测量动态范围：50mm 采数速度、频率：2 分钟以上自由选择 日漂移：小于0.05mm/d 测站精度：0.1mm 非线性误差：小于2% 电源：AC220V 50HZ 3、数据采集及处理软件 为了使监测仪采集的数据使用电脑来分析处理，采用相应的软件和建立数据库。本次处理软件是在windows 下进行数据处理和操作，使用微软公司开发的Visual Basic 6.0 软件，Visual Basic 6.0 可以支持使用多种数据库，Access 是Visual Basic 6.0 的内部数据库，其操作方便，安全性强，因此选择Access 作为数据处理的数据库。 计算机接口采用DC1054A/D 转换器和DC1070A/D 转换器，前者用于激光位移仪，后者用于臂式倾斜仪。 本次采用的软件主要有下述几方面的功能： A、实时采集数据并同时显示各监测目标点的观测数据和连续变化的图形； B、对观测数据储存和各种形式的输出； C、打印数据报表和绘制输出观测图形（全部数据、小时值、日均值、五日均值、月均值）； D、对监测到各项目各组数据（任意时间区段）进行精度计算统计和分析； E、对观测数据进行相关的数学处理： （1）滑动滤波（圆滑观测曲线）； （2）低通滤波（去掉高频躁声）；
建筑物的变形观测
第六节建筑物的变形观测 为保证建筑物在施工使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在建筑物施工和运行期间，需要对建筑物的稳定性进行观测，这种观测称为建筑物的变形观测。 建筑物变形观测的主要内容有： 建筑物沉降观测 建筑物倾斜观测 建筑物裂缝观测 建筑物位移观测 一、建筑物的沉降观测 建筑物沉降观测是用水准测量的方法，周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。 主要工作有： ?水准基点的布设 ?沉降观测点的布设 ?沉降观测 ?沉降观测的成果整理 1、水准基点的布设 水准基点是沉降观测的基准，因此水准基点的布设应满足以下要求： ●要有足够的稳定性水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰 冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。
●要具备检核条件为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最 少应布设三个，以便相互检核。 ●要满足一定的观测精度水准基点和观测点之间的距离应适中， 相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。 2、沉降观测点的布设 进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观测点，沉降观测点的布设应满足以下要求： ●沉降观测点的位置沉降观测点应布设在能全面反映建筑物沉 降情况的部位，如建筑物四角，沉降缝两侧，荷载有变化的部位，大型设备基础，柱子基础和地质条件变化处。 ●沉降观测点的数量一般沉降观测点是均匀布置的，它们之间的 距离一般为10～20m。 ●沉降观测点的设置形式(如下图) 3、沉降观测 ??观测周期 ??观测方法 ??精度要求 ??工作要求
（1）观测周期 ● 当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。 ● 在建（构）筑物主体施工过程中，一般每盖1～2层观测一次。如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。 ● 当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。 ● 建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为2～3个月观测一次，直至沉降稳定为止。 （2）观测方法 ● 观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过±1m m 。 ● 沉降观测的水准路线（从一个水准基点到另一个水准基点）应为闭合水准路线。 （3）精度要求 沉降观测的精度应根据建筑物的性质而定。 ● 多层建筑物的沉降观测，可采用D S 3水准仪，用普通水准测量的 方法进行，其水准路线的闭合差不应超过 （n 测站数）。 ● 高层建筑物的沉降观测，则应采用D S 1精密水准仪，用二等水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过: （4）工作要求 沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定： ● 固定观测人员 mm 0.1n ±mm 0.2n ±
隧道变形监测方案-新
隧道变形监测方案 1、目的 为明确隧道内变形观测的作业内容，规范技术细节及作业程序，总结隧道结构变形规律，为隧道结构维修养护提供依据，指导津滨轻轨隧道变形观测工作进行，从而保证行车安全，特制订本预案。 2、适用范围 2.1适用于津滨轻轨隧道变形观测的相关工作； 2.2线桥室从事变形观测的相关工作人员须依据本方案开展各项变形观测工作。 3、职责分工 隧道变形工作由线桥室主任及安技主管进行监督指导，桥梁维修主管负责变形观测工作的全面管理与协调，桥梁检测工程师协同隧道工程师、桥梁维修工程师负责隧道变形观测的相关技术工作，并由桥隧检测工区负责具体实施。 4、参考依据 《建筑变形测量规程》 《地下铁道、轨道交通工程测量规范》 《地下铁道工程施工及验收规范》 5、变形观测工作内容 5.1隧道沉降观测 监测隧道结构的沉降，主要是监测隧道结构的底板沉降，实质上是对道床的监测，主要包括区间隧道的沉降监测以及隧道与地下车站交接处的沉降差异监测。运营测量采用的坐标系统、高程系统、图式等与原施工测量相同。 5.1.1监测基准网 监测基准网是隧道沉降监测的参考系，由水准基点和工作基点构成，网形布设成附合水准路线或沿上、下行线隧道布设成结点水准路线形式，采用国家二等水准测量的观测标准进行。水准基点采用隧道线路两端远离测区的国家II等水准点，在沿线车站内和联络通道处布设工作基点，每个车站布设4个工作基点，联络通道处布设2个工作基点，水准基点与车站内、联络通道处工作基点共同构成监测基准网，如图1所示。基准网的高程值由国家水准点引入，每季度校核一
次，分析工作基点的稳定性；然后，再通过车站内两侧的工作基点，采用附合水准路线对每段隧道结构进行沉降观测。 图1 监测基准网示意图 5.1.2沉降监测点 津滨轻轨地下结构由明挖段和盾构组成，明挖段沉降监测点按施工浇筑段每段设4个点，分别布设在左右两侧墙上。具体布置见图2。 图2 明挖段沉降监测点布置示意图 为方便以后长期的位移监测工作，隧道内沉降监测点布设在隧道中线的道床上，隧道直线段每隔30m设一个测点，曲线处根据曲线半径大小设置测点间距，半径为400m曲线处每隔12m设一个测点，半径为800m曲线处每隔18m设一个测点，半径为2000m曲线处每隔30m设一个测点。具体布置见图3。
地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理
地铁隧道结构变形监测控制网及其数据处理 发表时间：2017-10-30T09:25:06.667Z 来源：《基层建设》2017年第20期作者：汪英宏王守横 [导读] 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。 上海市机械施工集团有限公司大连地铁216标段项目经理部辽宁大连 116037 摘要：地铁隧道结构复杂，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，因此，做好变形监测非常重要。本文将进行分析，以供参考。关键词：地铁隧道；变形监测；原因；措施 1.前言 对于地铁隧道结构变形的监测，不能采用传统的变形监测控制网布设方法，在施工过程中根据施工要求对工艺参数进行控制，为保证结果的准确度，必须进行基准点的稳定性检验。 2.地铁隧道变形原因 2.1轨道结构变形 地铁隧道变形包括轨道结构变形和隧道结构变形两种形式。其中轨道结构变形的主要原因是列车荷载长期对轨道产生反复作用，使轨道发生几何偏差进而影响轨道的平整性和顺畅性。除列车荷载作用外，隧道周边建设施工的卸载、负荷、加载也会引起道床的不均匀沉降。这种沉降同样会影响轨道的平整度及顺畅。对于铁路来说，地铁运行车辆重量较轻、速度低，轨道和车辆行走部分的变形一般不会引起地铁事故，但轨道变形造成的不平顺可能会导致列车发生不正常振动。这会降低列车运行的稳定性，减少用户的舒适度，更重要的是会加快轨道结构部件的损坏速度，从而间接影响列车的行车安全。 2.2隧道结构变形 地铁隧道结构变形发生在施工阶段和运营阶段，在施工阶段，地铁暗挖隧道工程是在岩土体内部进行的。在开挖过程中对地下岩土的扰动是不可避免的，这就破坏了地下岩土体原有的平衡条件。隧道开挖时地层初期受到的影响较小，发生的也是微型形变，随着开挖的不断深入，变形会极剧增大然后又趋于缓慢。因此，在隧道开挖过程中应对隧道的拱顶下沉量和地表的下沉量进行监测，以便于对隧道结构的稳定性和开挖工程的安全性提供分析依据。地铁隧道开挖引起的地层变形是一个漫长而缓慢的过程，无论是浅埋暗挖法还是盾构法在工程完工投入使用后都会不同程度的发生整体下沉的现象，尤其是工程处于软土层中时下沉现象更加明显。 3.地铁隧道变形监测技术 3.1传统监测技术 传统监测技术是利用水准测量仪的检测功能对隧道结构的变形情况进行监测，主要对隧道变形区域的断面进行监测。该法在实际使用过程中存在一系列不足： 首先，该法无法使用先进的远程测量技术。在监测过程中不得不打断监测区内的列车运行。 其次，地铁隧道内可视性差，空间受到限制，运行环境复杂，给监测的安全性和监测质量造成了不利影响。 最后，监测点数量受限，若设置监测点过多，不仅会增大工作量还会延长监测周期的长度，无法准确的反映出变形的真实情况；若设置监测点过少，无法根据有限的数据得到较为精准的变形趋势，这对后期的隧道结构的变形负荷分析是极为不利的。传统的监测技术已经无法适应现代社会的需求新型的监测技术急需被研发使用。 3.2高程监测控制网 在地铁进行跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测。 3.2.1跨河水准测量跨河水准观测采用威特 N3 及配套的铟瓦水准尺，施测前仪器 i 角检校为+1.2s。跨河水准测量严格按《国家一、二等水准测量规范》要求选定与布设场地，使仪器及标尺点构成平行四边形。作业方法、视线距水面的高度、时间段数、测回数、组数及仪器检查等按规范要求执行。按二等跨河水准观测精度施测 8个测回，高差中数中误差为±1.48mm。 3.2.2 测量机器人三角高程法测量采用徕卡 TCA2003 机器人完成，在 b1、b2 设置仪器，对向观测 12 个测回，测回间隔 5min。每测回量取 2 次仪高和棱镜高，量取至毫米。高差中数中误差为±1.00mm。 3.2.3 GPS 高程测量b1、b2大地四边形进行 GPS 联测，GPS 网解算的 b1、b2大地高的高差为-0.3403。 3.2.4 三种方法的成果比较高程监测控制网采用跨河水准测量、测量机器人三角高程法测量、GPS 测高三种方法进行施测结果进行对比。 4.基于组合后验方差检验法的灵敏度 4.1灵敏度的概念及其目的 通常情况下对基准点的稳定性进行判断是在测量结束后的内业处理过程中，删除一些不稳定的点带来人力物力和时间的浪费，在当今世界寻求的应是高效节能的方法，若是在观测现场测量人员或者测量机器人根据观测数据能感知到基准点的不稳定性，就可以给外业监测提供指导，提前对基准点进行筛选，甚至给基准网的布设提供意见，使得地铁隧道结构变形监测网和后期数据处理得到优化。 然而对同一个点的多次观测结果存在差异可能是误差影响也可能是基准点不稳定引起，要是知道到底出现多大的变动时可以认为是基准点发生了移动，那进行现场监测时就能对基准点的稳定性进行判断，不需要等到进行完内业处理才能得到答案。当观测值出现一定程度变化的时候，这种方法就能够有效的检测出结果。 4.2组合后验方差检验法灵敏度的探测 为模拟基准点的变动，对观测数据进行人为的改动。从众多基准点中任意选取3个，分别对方位角、天顶距和距离三个观测量进行测试，当角度偏差大于3秒小于6秒时对该点的稳定性应持怀疑态度，而大于6秒时该点稳定性就一定不可靠，当距离的测量偏差大于5ｍｍ时该点的稳定性同样不可靠。计算所得的组合后验方差检验法的灵敏度在实际工程实例中可以作为重要的比较参考值，通过比较监测数值间的差值，实现监测现场简单、快速判定基准点的稳定性。 5.隧道变形监控的系统建立 5.1系统数据库结构 变形监测数据库用于存储监测点属性、监测成果等数据信息，是数据管理系统的基础。因此，合理的数据库结构不仅是数据库设计的