监控量测技术与案例分析

1、 提 纲1 监控量测技术的一些基本知识2 监控量测的主要方法、手段及有关技术3 自动化测试技术4 案例分析5 监测报表及监测报告的编写1.1 工程结构试验的目的和任务工程结构试验的目的和任务 目的：为了解工程结构物的工作状态 检验工程结构的设计和施工质量 必须采用必要的测试手段 对工程结构进行监控量测 检定试验 施工监测主要任务 ：(1) 确定结构受力状态，判定其承载能力及运用条件；(2) 对大型工程进行竣工检定试验，以检验工程质量及设计的预期效果； (3) 新型或复杂结构进行试验以了解其技术性能，掌握其在荷载作用下的工作状态；(4) 探索病害结构的病害原因，掌握病害发展变化规律，提出养护措施

2、或整治意见；(5) 对正在施工过程中的结构进行监控量测以确保施工质量，满足设计要求；(6) 进行科学研究试验，积累技术资料，以充实结构设计计算理论和施工经验。1.2 地铁工程进行监控量测的主要内容和意义地铁工程进行监控量测的主要内容和意义 (1)车站基坑监测双层地铁车站双层地铁车站车站基坑开挖车站基坑开挖连连续续墙墙围围护护结结构构及及支支撑撑连续墙顶水平位移连续墙体变形墙外侧土体位移支撑轴力 围护结构围护结构内支撑内支撑基坑底基坑底拱顶沉降边墙收敛 收敛计衬砌结构应力 收敛基线拱顶下沉测点水准仪、挂尺、伸缩杆监测隧道拱顶沉降振弦式土压力盒混凝土应变计 暗挖法（矿山法）隧道施工几种常用工法：台

3、阶法、中隔壁法、双侧壁导坑法A、地层加固：小导管注浆（大管棚、水平搅拌、水平旋喷）；B、上半断面开挖（留核心土）；C、初期支护结构： 架设钢格栅； 锁脚锚杆、径向锚杆； 喷射混凝土、形成初期支护结构；D、防水板敷设；E、二次衬砌；需监测：锚杆拉力、各施工阶段变形、需监测：锚杆拉力、各施工阶段变形、 初期支护及二次衬砌应力初期支护及二次衬砌应力DK69+265断面净空收敛量测数据回归分析表 表1-1 函数类型U=A+B*log(T+1)U=A*EXP(-B/T)U=(A*X+B)/T回归系数ABSD(mm)ABSD(mm)ABSD(mm)水平基线0.99866.6770.39012.473.70

4、01.2850.07850.40181.16倾斜基线0.37508.8670.60315.764.1531.6020.06150.37521.41水平基线0.95089.0200.34116.884.2341.2800.05660.36701.00注：A、B 回归系数， U 收敛值（mm）， T 时间（d）， SD 回归精度（mm） 从表1-1回归结果可明显看出：对数函数回归精度为0.3410.603mm；指数函数回归精度为1.281.602mm；双曲线函数回归精度1.01.41mm，由此可见对数函数回归精度最高，表明该断面收敛位移变化符合对数函数变化规律。 回归分析监测内容：地面沉降建(构)

5、筑物沉降、倾斜裂缝观测地下水(水位、水压) 游游标标卡卡尺尺弓形应变计 标标尺尺水水位位计计一，掌握围岩、支护结构和周边环境的动态，利用监测结果为设计和施工提供参考依据；二，监测数据经分析处理与必要的计算和判断后进行预测和反馈，以便为工程和环境安全提供可靠信息；三，积累资料和经验，为今后的同类工程提供类比依据。 维护结构倒塌 施工处理不当 支撑失效 (1)根据工程结构的设计、施工状况及有关资料、规程编制监测方案，其主要内容包括： 监测目的和监测项目 监测手段、方法，采用的元件、仪器 测点布置及元件埋设方法 取得基准值，确定监测频率 监测资料的分析整理方法(2)按照监测方案定期实施监测(3)监测

6、资料的分析整理、数据反馈、监测报告的编写 (1)机械式监测仪器 收敛计 (2)光学测试仪器 全站仪监测隧道变形 反射膜片 反射棱镜徕卡TCA2003全站仪，测量机器人 新型全站仪分辨率：0.5 LMS-Z420i三维激光扫描仪 快速获取高精度三维立体图像及空间模型的轻巧便携式仪器 建立三维数字城市 用于周边环境监测 5点位移计标定装置数字测量仪 差动变压器式位移传感器振弦式 钢筋计 混凝土应变计 土压力盒 0.013-0.0190.007-0.027-0.035-0.0980.018图4.4.6 1998年7月5日DK65+495断面围岩压力分布曲线单位：MPa蝴蝶形(1)裂缝监测(2)水位监

7、测弓形应变计 LeLog水位记录仪 磁感应分层沉降仪全套系统 (3)地面、周边建筑物沉降监测全站仪(大地测量方法)监测数据分析处理软件系统7.0 振弦式传感器的工作原理标定系数Q值的计算 误差平均法glf21)(2020ffQ荷载(kN)累计比差(kN)频率读数(Hz)累计平方比差(Hz2)Q值(kN/Hz2)01500 100015220 200100154364365 3002001565122741 300187106300187106=1.60310-3非线形二次曲线 钢筋计：P=Q(f2-f02) (kN/Hz2) 锚索测力计：P=Q(f2-f02) (kN/Hz2) 应变计：=Q(

8、f2-f02) (MPa/Hz2) 多点位移计：W=Q(f2-f02) (mm/Hz2)(1)根据工程结构类型、监测项目选择需要的元件、仪器 桥梁结构的鉴定试验一般采用电阻应变式原理制作的电测元件、仪器； 隧道及地下结构等岩土工程的施工监测多采用振弦式原理制作的电测元件、仪器； 变形监测多采用光学仪器或者机械式元件、仪器。(2)根据元件、仪器的量程和分辨率选择合适的、满足要求的仪器 仪器的量程和分辨率是一对矛盾体，一般在满足量程需要的情况下尽量采用分辨率(即灵敏度)较高的元件、仪器。(3)根据工程监测经费多少选择价格合适的、测点数量恰当的、既经济合理又能满足测量需要的元件、仪器。 3530 D

9、 ORIN数据采集器 土建主体结构：地下连续墙外井圈和钢筋混凝土内衬墙、底板及多层顶板构成的井筒，其内径58m，净高19.6m。地下连续墙的平面形状是一个直径为60m的正91边形，深38.2m，厚1.2m。 钢筋应变测点布置 平面测点布置 自动化监控量测系统 VW土压力盒，66个VW钢筋计，96只WC-1无触点分线盒，8个ZXY-1振弦传感器巡检仪（64点）笔记本计算机（监控量测，通讯，数据处理）显示：顶进过程，受力状态打印：日报表，技术报告图3-7 监控量测系统硬件结构框图715m30mRS-232串口 (1)硬件结构框图 地道桥施工工况动画显示 自动化监控量测系统主页 钢筋应力分布 实时显

10、示量测结果 (3)用户图形界面 16m7m7m34245678910断面顶板土压力分布曲线顶板土压力分布曲线(单位：MPa，2001.3.15，顶进入高速路5.75m)0.0490.0460.0420.0360.0350.0360.0270.0130.00880.164.4181.24-36.275.03-34.3-46.4254.79-42.124.5顶、底板钢筋应力分布图（单位：N/mm2）振弦式传感器：压力盒、钢筋计等电感位移计、水位计、测温计VWC32F采集器、DGW多通道位移测试仪、电位差计CTY-201数据采集控制器（96512点）笔记本计算机（监控量测，数据通讯，数据处理及分析）

11、动画显示工况；实时显示变化曲线；历史再现安全预警、预报城市地铁隧道自动化监控量测系统硬件结构框图715m2km(双交线电缆)总线、RS-485串口 断面断面监测站计算机C T Y -201断面断面VWC32F-2VWC32F-3VWC32F-4VWC32F-1地铁隧道城市地铁隧道自动化监测系统纵断面布置图VWC32F振弦式传感器数据采集器 城市地铁隧道横断面测点布置示意图拱顶沉降压力盒钢筋计地中位移440cm550cmVWC32F采集器地下水位地下水位-10010203040506070802015105023456789101112131415161718192021222324252627

12、282930313233343536373839404142BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAAABACADAEAFAGAHAIAJAKALAMANAOAPbcdefghijklmnopqrstuvwxyzaaabacadaeafagahaiajakalamanaoap 深度/m 4-27 5-2 6-1 6-8 6-15 6-22 6-25 6-27 6-29 7-2 7-4 7-6 7-9 7-11 7-13 7-201 7-27A 8-3a 8-10位移/mmTW04-30-20-100102030405020151050 埋深/m 6-29 7-6 7-30 8-1

13、8-10 8-17 8-27 8-29 8-31位移量/mm16轴开挖10m开挖17m，三道支撑拆除三道支撑，结构7m拆除三道支撑，结构7m，8-13轴开挖，10-16轴开挖。TW54明挖施工地下连续墙变形检验 基坑开挖引起支护结构侧移和地表沉降地表沉降实用技术：注浆回填技术、测斜管扭转修正、监测中进行和数校验 、DMM软件二次开发(1)上海某地铁线险情情况 音像楼发生明显变形 地面开始出现裂缝、沉降 音像楼裙房二次突沉、部分坍塌 地面沉陷并逐步形成沉陷漏斗 三幢房屋倾斜、下沉 浦江大堤断裂、沉降、江水倒流 事故原因：施工方改变竖井与横通道开挖顺序； 冻结法施工的冷冻设备断电故障导致温度 回升； 地下承压水导致喷沙。竖井区间隧道方涵图1 竖井和方涵关系图隧 道方涵1-1地下管线发生问题 热电厂泄洪管棚钻进施作钢管出污水浅埋暗