收费站边坡监测项目第三方监测方案.doc

怀化管理处吉怀高速公路石羊哨收费站、怀新高速公路新晃收费站边坡监测项目第三方监测方案（运营期自动化监测）湖南致力工程科技有限公司二0一六年十月怀化管理处吉怀高速公路石羊哨收费站、怀新高速公路新晃收费站边坡监测项目第三方监测方案（运营期自动化监测）编制： 复核： 审核： 湖南致力工程科技有限公司二0一六年十月目 录第一章 概况1第二章 监测方案编制的依据2第三章 监测目的、监测项目及仪器设备33.1 监测目的33.2 监测项目33.3 监测设备3第四章 预计完成的工作量5第五章 系统构成6第六章 设备安装66.1 表面位移监测设备安装76.2 深层位移监测设备安装86.3 降雨量监测设备安装106.4 人工巡视和裂缝观察106.7 监测设备防盗措施11第七章 通讯及供电系统、防雷系统和监控中心117.1 通讯系统117.2 太阳能供电117.3 监控中心12第八章 监测频率、监测周期、控制标准138.1 监测频率138.2 监测周期138.3 控制标准13第九章 数据采集及整理149.1 数据采集149.2 数据处理及分析149.3 基本规定159.4 信息反馈17第十章 监测人员的配备18第十一章 附件1811.1 监测点平面布置图1811.2 监测费用预算表18 III吉怀高速公路石羊哨收费站、怀新高速公路新晃收费站边坡监测方案（自动化监测）第一章 概况（1）怀化高速公路吉怀段起于凤凰县万召村，止于中方县牌楼镇站坪村，主线全长60.858km，于2008年9月正式开工，2012年12月23日建成通车。本项目主线长60.858 km，按主线四车道高速公路标准建设，设计速度为100 km /h，路基宽度26m。共设桥梁75座，隧道27座，互通匝道收费站4处，服务区1处。吉怀高速公路石羊哨收费站内高边坡：由于雨水冲刷作用，边坡西侧存在局部冲刷现象。根据现场踏勘：一级、二级边坡为岩质边坡，每级边坡高约10m，坡率为1:0.5到1:1不等，主要为褐红色、强风化粉砂岩，节理裂隙发育。原防护方式为2m*2m的锚杆防护，坡面采用挂网植草护坡，坡面植被较好，局部位置岩体外露，风化严重，三级边坡网上为原植被护坡，根据原地勘资料，褐色种植土厚约为0.20.3m，松散，含植物根系，下为0.40.5m厚褐黄色粉质粘土，稍湿，硬塑，岩层为强风化粉砂岩。（2）怀化高速公路怀新段起于中方县站坪村，止于新晃县光辉村，主线全长106.018km，于2004年3月正式开工，2007年11月10日建成通车。本项目主线长106.018 km，按主线四车道高速公路标准建设，设计速度为80 km /h，路基宽度24.5m。共设桥梁96座，隧道14座，互通匝道收费站5处，服务区2处。怀新高速公路新晃收费站内高边坡：根据现场踏勘：一、二级边坡采用自然植被防护，部分位置布置有泄水孔，坡面上植被较好，坡率约为1:0.75，一级坡顶有截水沟一道，截水沟局部位置存在开裂现象；三、四、五级边坡采用拱形骨架护坡，坡率约为1：1，坡面上植被较好，每级边坡高约10m。边坡坡脚距离宿舍区约为67m，距离办公区约为14m。第二章 监测方案编制的依据本标段的监测工作主要依据以下国家规范、行业标准、文件执行。1) 公路工程技术标准（JTG-B01-2014）；2) 公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）；3) 公路工程地质勘察规范（JTG C20-2011）；4) 公路路基设计规范（JTG D30-2015）；5) 建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2013）；6) 公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）；7) 工程测量规范（GB 50026-2007）；8) 国家一、二等水准测量规范（GB/T 12897-2006）；9) 国家三、四等水准测量规范（GB/T 12898-2009）；10) 设计图纸。说明：若国家或部颁发的标准和规范规程做出修改时，则以修订后的新标准和规程规范为准。 上述规范、标准、规程仅是本工程监控的最基本要求，并未包括实施中所涉及到的所有规定、标准和规程，在监控中对于上述未尽事宜，按国家和地方现行的规定执行。第三章 监测目的、监测项目及仪器设备3.1 监测目的对岩土体内部位移地表位移等进行连续监测，及时捕捉边坡性状变化的特征信息，通过有线或无线方式将监测数据及时发送到监测中心。并结合地表监测的雨量、位移等信息，由专用的计算机数据分析软件处理，对边（滑）坡的整体稳定性做出判断，快速做出诸如山体边坡崩塌、滑坡等灾害发生的预警预报，更加准确、有效地监测灾情发生，减少人员、财产损失。3.2 监测项目根据边坡主要形变控制因素，并结合现场工程项目实际情况，两处边坡确定的主要监测项目为：（1）表面位移监测监测目的：掌握边坡整体表面位置的变化及其变化速率（包括平面位移和垂直沉降），确定边坡整体位移变形的情况，是确定边坡稳定性重要指标之一。监测手段：GPS。（2）深部位移监测目的：掌握边坡内部的位移变化及其变化速率，结合表面综合位移信息可确定边坡整体位移变形情况。为于边坡稳定性评价提供重要的数据参考。监测手段：固定测斜仪。3.3 监测设备综合以上内容，本项目边坡监测项目及采用设备汇总如下表：表3.3-1 边坡监测设备监测项目监测设备规格型号备注表面位移监测GPS深部位移监测固定式测斜仪采集模块/监测软件/边坡在线监测系统软件各设备工作原理：（1）GPS各GPS 监测点与参考点接收机通过GPS 天线实时接收GPS 信号，并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，控制中心服务器GPS 数据处理软件GPSensor 实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。（2）固定式测斜仪多支测斜仪串联后，将这些仪器产生的位移变化量进行累加即可获取整个剖面的垂直位移变形曲线,固定式测斜仪用于内部位移监测的工作原理如下图所示。第四章 预计完成的工作量根据设计文件、规范要求及现场实际情况，石羊哨和新晃收费站高边坡监测各布设3个监测断面，具体工程量详见下表。表4-1 预计完成的工作量一览表 监测项目单位拟定工程量（石羊哨）拟定工程量（新晃）合计表面位移监测点个91120深层位移监测点个4610第五章 系统构成边坡在线监测系统主要由现场信号采集部分、远程监测单元、监测中心数据处理与分析等部分构成：（1）数据感知部分（各监测指标各类型传感器）；（2）数据采集部分（采集单元）；（3）数据传输部分（有线、无线）；（4）控制分析部分（监控中心软件、显示）。第六章 设备安装边坡监测设备安装示意图如下：6.1 表面位移监测设备安装（1）GPS 安装步骤：1）监测基础的浇筑基础开挖制作钢筋笼并固定支模板混凝土浇筑，待混凝到龄期后找平刷颜色等美观处理2）天线罩安装天线罩安装前，应该将天线电缆AG-5 先穿进PVC 管，然后将天线固定在强制对中器后，在将天线电缆接头与天线接头连接，并拧紧，套上天线保护罩；注意将天线保护罩配套螺丝拧上，以防被大风吹走或者非人为破坏。3）设备安装调试表面位移设备安装主要是GPS 主机安装，主机安装前，应该对每个监测点主机端口号进行规划，并做记录保存。4）整理线缆，并做好保护。6.2 深层位移监测设备安装（1）钻孔采用工程钻探机，一般采用100mm 以上的钻头钻孔，为了使测斜仪测量到位，防止安装时测斜管中有沉淀，测斜孔都需比安装深度深一些。一般每10米多钻深0.5 米，即10 米+0.5 米=10.5 米，20 米+1 米 =21 米，以此类推。在松散或破碎体上钻孔时要用泥浆或水泥浆护壁，在测斜管安装前不可有塌孔产生。（2）清孔钻头钻到预定位置后，不要立即提钻，需把水泵接到清水里向下灌清水，直至泥浆水变成清水为止，提钻后立即安装。（3）安装测斜管安装的全过程可分为三步：测斜管的连接：测斜管一般长度为2 米/根或4 米/根两种，需要一根一根地连接到设计的长度。连接的方法是采用边向孔内插入边连接的方法，首先将第一根测斜管在没有外接头的一端套上底盖，用三只M410 自攻螺钉拧紧（这是每孔最下面的一节管子）封口，封口后为防缝隙漏浆，可用土工布裹扎，然后插入孔中慢慢地向下放。放完一节，再向管接头内插入下一节测斜管，必须注意的是一定要插到管子端面相接为止(用自攻螺钉拧紧，接头处为防缝隙漏浆，可用土工布裹扎)，按此方法一直连接到设计的长度。当测孔较深，测斜管重量较大时，可用尼龙绳吊住测斜管往下放。若孔内有水测斜管向上浮，放不下去时，应向测斜管内注入清水，边下放边注水。调正方向：当测斜管长度安装到位后，需要调正凹槽的方向，先把最后一节测斜管上的接头取下，看清管内凹槽方向，把管子向上提起少许，转动测斜管，使测斜管内的一对凹槽垂直于测量面。一人提不动时，可用多人协助，对准后再缓慢放下，开始回填。回填：测斜管安装合格后应向测斜管与孔壁之间的空隙中回填，使测斜管与周边有机结合。回填时用手扶正测斜管，不断向测斜管内注入清水，注满並保持满管清水，以防回填时浆液渗入测斜管内。回填的原料视钻孔确定。岩石钻孔用水泥沙浆或纯水泥浆回填。土中钻孔可用中粗砂或原状土、膨胀泥球等回填。一边回填一边轻轻地摇动管子，使之填实。回填速度不能太快，以免塞孔后回填料下不去形成空隙。填满后盖上管盖，用自攻螺丝上紧。一天后再去检查一下，回填料若有下沉再补充填满。（4）安装传感器在装有测斜管的测孔内先用活动测斜仪试放一遍，确认与设计一致方可。每只倾斜仪的传感器与安装附件连接完好，传感器的两端各配有一只严格处于同一平面内的导向定位机构。单只传感器使用时倾斜仪为一组装完整的准测斜仪，两导轮之间的间距即为测斜仪的“标距”(500mm)。多只传感器串联使用时，需将单只传感器分别用连接配件于安装现场连接固定可靠，此时每只倾斜仪的导向轮处于同一平面内。6.3 人工巡视和裂缝观察人工巡视和裂缝观测：人工巡视是一项日常性工作，各施工单位安排人员坚持每天进行巡察，主要是察看坡面、支挡结构裂缝发展变化情况。当施工单位在坡体表面或支挡结构发现新裂缝时立即向监测单位报告，由监测单位在裂缝处埋设裂缝观测装置，通过裂缝观测仪观测裂缝测量每组裂缝测量标志距离值，计算距离值变化量即为裂缝宽度变化量，根据裂缝宽度的变化过程和变化规律来分析坡体的稳定状况。6.4监测设备防盗措施本监测系统防盗措施主要通过以下3个方面：1）在外场机柜上安装报警模块；2）当监测设备被人拿走或关掉，控制中心就会通过短消息或E-MAIL的方式发送没有数据的警告给相关人员；3）观测蹲周围设置防护栅栏（如太阳能电池板供电示意图），在栅栏上贴上电力警示标志；4）各监测点做到无人照管有人照看。第七章 通讯及供电系统、防雷系统和监控中心7.1 通讯系统系统的通讯主要有有线通信、无线通讯、混合通讯等几种形式。边坡监测项目一般都处于野外，有线通信相对比较难以实现，应采用无线通讯的方式。无线通讯的方式是在现场设备的后端安装无线传输模块，一般可供选择的无线模块有WIFI、3G、Zigbee、GPRS等，本项目采用GPRS方式。7.2 太阳能供电能使用市电的情况全部使用市电，在不方便使用市电的地方使用太阳能和蓄电池联合供电方式。太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V 或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。（四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC 的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC 的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC 逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC 的电能转换成5VDC 的电能（注意，不是简单的降压）。7.3 监控中心监控中心应考虑整体防潮、防尘及降温；应配置专用万维网络接入，方便实现远程联接；中心应配置专用机柜、服务器电脑、操作机电脑及显示设备等。监控中心要求整体布局合理、设备规整、运行环境符合相关要求。监控中心布置服务器电脑、操作电脑、专用显示设备、硬盘视频录像机、短信发送器、高速交换机等设备，有条件的还可考虑防潮、防尘、防静电、空调等设施。第八章 监测频率、监测周期、控制标准8.1 监测频率由于边坡监测以稳定控制为主，达到预警的目的，必须保证一定的监测密度，以能够连续的观测边坡的动态位移。在此期间的监测频率按下表。监测频率统计表监测频率时间（月）次数1次/1天24730合计730注：雨季及变形量增大、变形速率加快时，加大监测频率。监测周期暂定2年，合计监测次数730次。8.2 监测周期本项目运营期监测工期约24个月，监测时间从施工截至之日起至本项目运营期监测任务全部完成且验收合格，如因工程需要，监测期限可适当延长。8.3 控制标准 最大位移速率小于2mm/d，地表沉降最大位移速率小于5mm/d。第九章 数据采集及整理9.1 数据采集监测原始数据采集：作为一套自动化变形监测系统，在完成初始数据的采集后，系统即可按照指定的周期，频率对监测点进行不间断的量测，获取其准确的变形监测数据。在系统的日常运行过程中，观测原始数据会通过指定的通讯链路传回到中心服务器进行归档存储，处于对客户负责和对安全负责的态度，采集回的所有原始数据均直接自动存储到数据库中，保证了我们客户看到的所有数据均是真实的原始数。系统自身会根据数据的属性以及对应的观测关系将观测数据进行妥善存储，任何时候均可以将整个监测周期的数据进行调阅。（2）为完善项目的数据管理流程，针对所有的电子、纸质数据，均需做好备份工作，定期对数据库和资料进行备份，确保任何的突发状况不会导致监测数据系统完全丢失。现场的监测资料应符合下列要求：使用正式的监测记录表格；监测记录应有相应的工况描述；监测数据应整理及时；对监测数据的变化及发展情况应及时分析和评述。外业观测值和记事项目，必须在现场直接记录于观测记录表中。任何原始记录不得涂改、伪造和转抄。9.2 数据处理及分析数据处理：冋归分析时，一般同时采用采用下面的三种函数，通过对比，推算最终位移时采用三个函数中精度（拟合程度）较高的一个函数，不同函数的冋归函数可能不同。 最好再做以下关系曲线。a、绘制位移（u)和时间（t)的关系曲线。b、绘制位移速度（v)和时间（t)的关系曲线。c、绘制位移（u)和距离开挖面距离（I)的关系曲线。对数函数：；指数函数：；双曲函数：；注意：数据处理前要做温度改正，改正的方法可以是之后每天测的值都改在第一天测时的温度时的代表值或是把所有的测量值都改到标准温度时的代表值，保证基准相同，有可比性。变形数据分析观测点稳定性分析原则如下：观测点的稳定性分析基于稳定的基准点作为基准点而进行的平差计算成果；相邻两期观测点的变动分析通过比较相邻两期的最大变形量与最大测量误差（取两倍中误差）来进行，当变形量小于最大误差时，可认为该观测点在这两个周期内没有变动或变动不显著；对多期变形观测成果，当相邻周期变形量小，但多期呈现出明显的变化趋势时，应视为有变动。预警分析监测点预警判断分析原则如下：将阶段变形速率及累计变形量与控制标准进行比较，如阶段变形速率或累计变形值小于预警值，则为正常状态，如阶段变形速率或累计变形值大于预警值而小于报警值则为预警状态，如阶段变形速率或累计变形值大于报警值而小于控制值则为报警态，如阶段变形速率或累计变形值大于控制值则为控制状态。如数据显示达到警戒标准时，应结合巡视信息，综合分析施工进度、施工措施情况、支护围护结构稳定性、周边环境稳定性状态，进行综合判断；分析确认有异常情况时，应及时通知有关各方采取措施。9.3 基本规定9.3.1 数据分析监测项目的变形分析，包括下列内容：a）观测成果的可靠性；b）监测体的累计变形量和相邻观测周期的相对变形量分析；c）相关影响因素（荷载、气象和地质等）的作用分析；d）回归分析e）有限元分析（1）在监测点进行变形分析时，应根据相邻两次的位移值和位移累计值，分析其变形趋势。当监测点位移值虽小，其多次观测变形趋势明显时，应视为有变形。（2）进行变形分析时，绘制监测点的变形值-时间曲线图、位移速率-时间曲线图、深层横向位移-深度曲线图。（3）根据变形时间曲线图，选用合适的回归分析方法，建立变形值与时间的函数关系，作为预报监测点未来变形值的数学模型，亦可用灰色理论建立预报模型，进行预报。当发现监测点的位移值突然增大、变形速率突然加快或其它异常情况时，应及时向业主单位报告。9.3.2 成果整理（1）变形监测成果资料的整理应符合下列要求：a）成果资料整理应在观测和数据处理完成后及时进行；b）成果表的整理应按观测的先后次序，分别按水平位移、垂直位移和深层横向位移进行