东钱湖监测技术方案.doc

宁波市东钱湖水库维修加固工程安全监测项目技术方案1 监测设计1.1设计原则（1）水库堤坝的各观测项目和观测点的布置，密切结合水库工程的特点与具体条件，以水库堤坝的安全监测为主。（2）监测设计应既能较全面反映工程的运行状态，又要突出重点、少而精。相关监测项目与测点统筹安排，配合布置。（3）选择符合国家现行标准、经过长期稳定性考验并且便于接入监测系统的监测仪器。（4）布置仪器的位置应考虑到施工埋设，运行管理和维护的便利。应保证在恶劣条件下仍然能进行必要项目的监测。（5）尽量排除或避免影响精度的因素，监测部位及其设施应有必要的安全保护装置。1.2 主要设计依据（1）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）（2）工程测量规范（GB50026-93）（3）建筑变形测量规程（JGJ/T8-97）（4）国家一、二等水标准测量规范（GB12897-91）（5）土工实验方法标准（GB50123-1999）（6）土石坝安全监测技术规范（SL60-94）（7）土石坝安全监测资料整编规程（SL169-96）（8）浙江省海塘工程技术规定（1999-09-15实施）（9）（建设部）2002年修订本工程勘察设计收费标准1.3主要监测目的与意义（1）通过堤坝安全监测，能更准确地控制施工填筑速率，及时掌握固结效果，保障堤身的整体稳定，分析和预测坝基的沉降情况，同时通过原位观测，可掌握堤基和堤身变形协调的情况，分析预测坝沉降变形的趋势和对结构安全的影响。（2）为优化工程设计提供直接的依据。现有的计算理论和方法存在自身的局限。安全监测可通过直接的原型测试成果和第一手数据，掌握堤坝的应力应变情况，对验证和完善设计，改进深厚软基筑堤的分析计算方法，优化工程设计，提高理论水平，起到积极的促进作用。（3）实时监测掌握堤坝的渗流场，监测堤坝的渗流状况，确保在水位变更(水库进水及排水)以及正常水位下堤坝的安全运行。（4）实时监测掌握堤坝的水平位移，及时发现堤坝滑动面，确保在在水位变更(水库进水及排水)及正常水位下堤坝的安全运行。（5）了解堤坝地基在堤坝填筑后的沉降量状况，掌握堤基沉降状况，计算堤坝的填筑工程量，分析预测坝沉降变形的趋势和对结构安全的影响。（6）了解堤坝顶的表面沉降量性状，掌握堤基和堤身变形协调的情况，分析预测坝沉降变形的趋势和对结构安全的影响。1.4 监测内容和布置1.4.1堤坝渗流监测 （1）方家塘共设置10个监测断面，分别为：0+300断面、0+600断面；0+900断面、1+100断面、1+290断面、1+390断面、1+490断面、1+620断面、管线穿管断面A、管线穿管断面B。0+300断面；0+600断面每一监测断面布置4孔，上游1孔2个渗流监测观测点，其余3孔每孔1个渗流监测观测点，即每个断面合计5支渗压计。0+900断面、1+100断面、1+290断面、1+390断面、1+490断面、1+620断面每一监测断面布置5孔，上游及中部3孔中每孔3个渗流监测观测点，下游2孔中每孔1个渗流监测观测点，即每个断面合计11支渗压计。管线穿管断面A、管线穿管断面B每一监测断面在防渗墙前、后各布置1个测点，即每个断面合计2支渗压计。共80个渗压计，用于堤坝施工期及运行期的长期监测。（2）高湫塘共设置2个监测断面，分别为：0+250断面；0+500断面。每一监测断面布置6个渗流监测点，其中大坝上游粘土斜墙内1个，斜墙土工布外3个，大坝中、下游各1个，即每个断面6支渗压计，共12支渗压计。用于堤坝施工期及运行期的长期监测。方家塘及高湫塘合计共92支渗压计。本项目在施工期人工观测，运行期自动观测。1.4.2堤坝地基表面沉降监测 本项目采用人工观测。（1）方家塘共设置6个监测断面，分别为：0+900断面、1+100断面、1+290断面、1+390断面、1+490断面、1+620断面。在1+100断面、1+390断面、1+620断面每一监测断面的上游至下游共设4个地基沉降监测点，均布设于桩间土的地基表面上。在0+900断面、1+100断面、1+490断面每一监测断面的上游至下游共设5个地基沉降监测点，其中T1至T4布设于桩间土的地基表面上，T5布设于桩顶中心线上，以测定地基表面的桩土沉降差。合计27个地基沉降监测点，用于堤坝施工期地基表面的沉降监测，本项目T2、T3测点为临时观测点，在堤坝填筑到顶并开始浇筑混凝土前停止观测。T2、T3、T5测点为长期观测点，其顶部分别位于上、下游绿化带处。本项目采用人工观测。同时在大坝两端的山体方便处各设置2个工作基点。（2）高湫塘高湫塘地基淤泥土层较薄，不设置堤坝地基表面沉降监测项目。1.4.3堤坝地基内部沉降监测 （1）方家塘共设置3个监测断面，分别为：0+900断面、1+290断面、1+490断面。在每一监测断面的上游绿化带下部地基处埋设内部沉降管1根，在地基内部每隔4m埋设1个沉降环，作为内部沉降测点，在每根沉降管底部埋设1个固定沉降环作为沉降观测基点，共3根沉降管24个内部沉降测点。本项目为长期观测项目，沉降管顶部位于上游绿化带处。本项目采用人工观测。（2）高湫塘高湫塘地基淤泥土层较薄，不设置堤坝地基内部沉降监测项目。1.4.4堤坝地基内部水平位移监测（1）方家塘共设置3个监测断面，分别为：0+900断面、1+290断面、1+490断面。在每一监测断面的堤上、下游边缘附近各埋设测斜管1根，用测斜仪测定堤上、下游边缘的地基内部水平位移，共6根测斜管。本项目为长期观测项目，但上游测斜管在水位高于测斜管顶部时可暂停观测。本项目采用人工观测。（2）高湫塘高湫塘地基淤泥土层较薄，不设置堤坝地基内部水平位移监测项目。1.4.5 堤坝坝顶表面沉降监测（1）方家塘共设置8个监测断面，分别为：0+300断面；0+600断面；0+900断面、1+100断面、1+290断面、1+390断面、1+490断面、1+620断面。在0+300断面、0+600断面，每一监测断面均在堤顶上游2个堤坝表面沉降监测点，在0+900断面、1+100断面、1+290断面、1+390断面、1+490断面、1+620断面，每一监测断面均在堤顶上游及下游共设4个堤坝表面沉降监测点，合计28个堤坝表面沉降监测点。（2）高湫塘共设置2个监测断面，分别为：0+250断面；0+500断面。每一监测断面均在堤坝上游及下游的边缘各设1个堤坝表面沉降监测点，合计4个堤坝表面沉降监测点。本项目采用人工观测。同时在堤坝两端的山体方便处各设置2个工作基点。方家塘及高湫塘合计共32个堤坝表面沉降监测点，堤坝坝顶表面沉降监测与地基表面沉降共用工作基点，共计8个工作基点。用于堤坝施工期及运行期的长期监测。1.4.6自动化监测系统以上堤坝渗流监测为施工期及运行期的长期监测项目，在施工期人工观测。在工程完工前，堤坝渗流监测项目应安装完成自动化监测系统，实现监测、记录、计算、图表绘制等工作的自动化，进行自动观测。自动化系统的中控室设置于业主规定的管理房内，将方家塘及高湫塘的渗压计的电缆分别就近引入相应的水闸控制房或业主规定的观测房内，用自动测控单元进行观测。观测房与中控室之间用光缆进行通讯，自中控室通过电源电缆向观测房供电。电缆及光缆引线时开挖电缆沟并穿管保护，电缆沟深度应不小于500mm，沟宽便于作业即可。1.4.7水位监测本工程的水雨情自动测报系统中已设置有库水位监测项目，大坝安全监测系统中不再专门设置库水位监测项目，大坝安全监测资料分析中应直接调用水雨情系统的数据监测资料。1.5 监测仪器选型 （1）渗压计渗压计为本工程长期监测仪器，应选用准确、可靠、经久耐用的优质产品，本项目选用美国基坑公司生产的GK4500S型渗压计。（2）水准仪水准仪为本工程长期监测仪器，应选用准确、可靠、经久耐用的优质产品，本项目选用日本拓普康公司生产的AG-B2型加测微器型水准仪。（3）测斜仪 测斜仪应选用高精度伺服加速度计式高精度测斜仪，应选用准确、可靠、经久耐用的优质产品。 (4) 电磁式沉降仪电磁式沉降仪应选用准确、可靠、经久耐用的优质产品。（4）自动化系统及软件自动化系统及软件应选用国产优质的DBJC型大坝安全监测自动化系统及相应软件。2 施工及监测主要内容现场原位监测工作内容包括：负责所承担项目范围内全部监测仪器设备的供货、全部监测仪器设备安装埋设、本项目范围内所有的测量和对本项目结束前各观测设备的维护以及各项目的监测、成果整理分析、编写工作报告等与之相关的所有工作。（1）仪器选择与率定：仪器质量好坏直接关系到监测工作的成效。同时，所有的仪器设备，在埋设或试用前都要经过仔细的检查与率定，以确保质量良好。对于测量仪器，应当认真选择，以满足设计技术要求的各项目观测精度，精确的反映工程施工过程中的各项变形数据。（2）仪器设备：对各种埋设项目都要制定埋设工作的实施方案。在埋设过程中，应严格按照设计及规范要求与埋设工作技术要求进行，要求各监测项目定位定点均满足要求，封孔回填充分，临时保护周全，并能切实地在预定时间内保质保量地完成埋设工作。（3）仪器维护：为了保证监测工作的顺利进行，在监测工作期间，除现场监测人员加强现场巡视维护外，请施工单位密切配合，切实地保护好各观测项目管、线等现场设备，防止仪器设备的损坏，必要时现场旁站保护，如有损坏，及时修复。（4）日常观测：软土地基工程由于其特殊性与难度，而设计所采用的土力常规理论由于采用一些假设因而存在许多不确定因素，只有通过地基原位观测才能较好的掌握地基变化情况，更好地指导施工，保证工程安全，因此监测工作质量的好坏将直接影响工程的施工与安全。为保证检测工作的质量，现场观测应严格按照“认真细致、按时观测、及时整理、定期校核”的原则进行日常观测工作，注意各二次仪表的日常维护与保养，保证二次仪表的精确性。（5）资料整理分析：认真做好各监测项目埋设的考证记录与观测记录，并在考证的基础上合理地确定各监测项目的初始值。资料当天观测当天整理，若发现异常情况须及时分析，反复测试，并立即通报有关各方，以便及时调整施工速率，采取相应措施，防止工程事故的发生。及时制作各监测项目数据报表与图表，积极参与施工控制，参与工程事故的分析与处理措施的商定。（6）报告提交：在资料整理分析的基础上提供月监测报告、阶段监测报告，工作结束后，提供监测工作总报告。3观测仪器的安装与埋设要求3.1仪器安装与埋设点的允许误差表1 仪器设备安装和埋设点的允许误差表序号仪器名称测量位置允许误差（mm）水平垂直1渗压计中心点50502堤坝表面沉降中心点20203堤坝地基沉降中心点20203.2 渗压计的安装与埋设采用钻孔埋设法，每孔埋设上下2支渗压计，具体如下：（1）根据原位监测断面图选择钻孔孔位。（2）开孔钻探，孔深至设计要求深度以上3050cm为止，同时记录钻孔过程中土层变化情况。（3）将用开水煮过并浸于水中24小时以上的透水石在水下装回孔压计上并套入一装满水的塑料袋，迅速提出塑料袋放入灌满水的钻孔中、扯破塑料袋后，用钻杆垂直平稳压入到钻孔深度后再压入50cm左右使测头进入被测原状土中。（4）检测孔压计埋设后的性能，小心提起钻杆，若无异常情况，便放入晒干的原装土封孔，同时记录埋设后的读数及各种埋设时的数据，用以归档。各测点的渗压计埋完成后，每支仪器电缆引出，每支电缆上均做好明显、可靠、安全、永久的仪器编号（编号采用双层透明热缩管加止水胶片制作）。观测电缆引到监测基站内，在牵引电缆线时，应充分考虑基础的沉降，电缆线应蛇形敷设，以适应地基的变形。埋设完成后及时填写渗压计计埋设考证表。表2 振弦式渗压计埋设考证表（钻孔法）孔号钻孔直径地下水位套管情况测头编号测点编号生产单位传感器系数量程测头内阻埋设位置（桩号）埋设高程封孔情况埋设前频率封孔后频率电缆长度及接线方式天气气温埋设日期埋设后读数埋设示意图说明主管： 校核者： 埋设及填表人： 日期： 3.3 地表沉降板的安装与埋设沉降板采用500mm500mm10mm钢板，测杆为1寸国标镀锌钢管，外套保护管，以后随堤身填筑加高而接高，长度均为1.0m。堤身段用2.5英寸钢管保护。地表沉降板在埋设条件具备立即挖坑埋设。埋设时，保证底板水平，观测杆垂直于底板。埋设后在观测杆外部套保护管，底板周围1m范围内由人工或机械先堆填至预计分层填筑厚度以上，以最大程度保证堤身逐层填筑时观测杆不被损坏，观测杆在施工填筑时随堤身的增高而接高，同时在每根测杆顶端绑立彩条布，施工过程协调施工单位加强保护意识，填筑期间派专人负责。埋设完成后及时填写沉降板埋设考证表。表3.4 沉降板埋设考证表沉降板编号仪器型号生产单位埋设横桩号埋设高程埋设纵桩号沉降侧杆材料沉降侧杆数埋设方式保护管材料保护管根数埋设示意图及说明埋设日期埋设人员主管观测者填表人校核者埋设者填表日期4 施工期观测与仪器维护4.1 施工期监测的基本要求施工期监测工作要求如下：1）观测基准点和测点，特别是基准点，要设在变形范围之外，且应位于不受压、震和不遭受碰撞的地方，要稳定、可靠。2）基准点要定期检测。对于基准点，建网初期和停止观测各复测一次，观测期间3个月复测一次。当产生怀疑时，应随时进行观测。对于工作基点，视其稳定可靠程度，每隔若干次观测后要与基准点进行联测，若位置有变化，应及时修正。3）所有观测点均需保护，避免受人为损坏，观测单位提出有效、可行的保护措施，同时由业主或监理督促施工单位对观测仪器的保护要无条件配合。4）观测仪器和设备在使用前应进行检验校正，观测期应在仪器、设备检验、校正的有效期内。每次观测应使用同一仪器和设备，固定观测人员，采用相同的观测方法进行观测。5）各项观测应按要求的时刻进行，同时记录荷载、水位和天气等有关情况。6）正常情况下，准时参加施工例会，并定期上报观测资料。7）观测中发现异常情况或超过所规定的限值时，及时向业主、施工、监理、设计反映，以便共商对策。4.2 施工期观测的测次1）所有的观测工作严格按规范、设计文件及仪器使用说明书要求进行，编制堤坝工程原位观测工程施工期观测作业手册并严格执行。2）所有仪器观测测次严格按照招标文件的要求进行。仪器埋设初期及各阶段的观测测次见表3.9。遇地震、大洪水、水位突变、风暴潮、工程或观测结果异常时及时增加测次并报监理批准。表3.9 各监测项目各阶段标准测次表序号监测项目施工加载期施工间歇期3天内施工间歇期3天后1巡视检查1次/天1次/天4次/周2地基表面沉降监测1次/天1次/天1次/3-15天3孔隙水压力监测1次/天1次/天1次/3-15天4地基内部沉降监测1次/天1次/天1次/3-15天5地基内部水平位移监测1次/天1次/天1次/3-15天6大坝表面沉降监测-1次/7-15天3）观测时，仔细检查测读仪表是否正常。电缆与仪表是否良好，如有疑问及时查找原因。4）观测时将测值与前次测值对比，如有异常，应立即重测，排除观测和记录误差。4.3 监测周期整个监测周期包括施工期和初运行期，共计24个月。5 观测与资料分析5.1 各种仪器观测方法要点1）地表沉降观测表面沉降观测采用水准仪按四等水准测量要求进行，其主要技术要求如下表：表3.10 水准仪技术参数表水准、等级路线长度km仪器类型视线长度m前后视距差m前后视距累计差m环闭合差（mm）四等20DS31005.010.01.4注：表中n为测段的测站数。2）孔隙水压力观测施工期采用钢弦频率计观测，将仪器引出电缆与频率计接线柱相连，打开仪器开关，测读各个仪器稳定的频率读数及温度。运行期采用自动化监测。5.2资料分析与报告编写要求 1） 应将全部观测资料及时的整理、计算、分析并绘制变化过程线等图表。 2） 每月应编制观测月报。3）在大坝蓄水前、竣工时及业主要求的时间编写全面的观测与资料分析报告。6 观测设备及安装工程量清单及预算表6.1 仪器设备费6.1.1堤坝渗流监测1) 渗压计92支 92支*9000元/支=828000元2）弦式读数仪1台 1台*15000元/台=15000元3）配套电缆30000m 30000m*10元/m=300000元4）电缆保护钢管3000m 3000m*25元/m=75000元小计 1218000元6.1.2堤坝地基表面沉降监测1）地基沉降标及配件27套 27套*6000元/套=162000元 2）水准仪及配件1台 1台*30000元/台=30000元 小计 192000元6.1.3堤坝地基内部沉降监测1）沉降管130m 130m*60元/m=7800元 2）沉降环27个 27个*150元/个=4050元3）电磁式沉降仪1台 1台*8000元/台=8000元 小计 19850元6.1.4堤坝地基内部水平位移监测1）测斜管240m 240m*100元/m=24000元 2）测斜仪1台 1台*45000元/台=45000元 小计 69000元6.1.5堤坝表面沉降监测 1）水准标心40个