大通隧道监控量测和测量方案

1、隧道监控量测和测量监控量测是信息化设计与施工的重要内容。本标段严格按照铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）的有关要求进行监控量测。通过施工现场的监控量测，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据，指导日常施工管理，确保施工安全和质量。隧道监控量测主要包括隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测、围岩及支护状态观察、拱顶下沉、周边位移及收敛、锚杆抗拔力、针对、级围岩段观测锚杆轴力、围岩与支护结构的接触应力、支护结构的应力状态量测、隧道内分段涌水量和水压、涌水含砂量与含泥量观察、地表水水位观察等监测项目。与设计文

2、件是否一致与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查地质信息系统流程图施工中的监控量测是施工安全的保障，在施工过程中按要求进行此项工作，并将结果做系统处理后及时反馈指导施工。监控量测工艺流程见下面“隧道监控量测工艺流程图”。1）监测量测内容、方法和仪器（1）地质和支护状况信息的观察观察记录工作面的工程地质与水文地质情况，作地质素描。观察开挖面附近初期支护状况，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性。由工区地质组进行，其它技术人员协助。范围：工作面及初期支护后的地段进行观察。监测仪器：地质罗盘仪

3、等。原施工设计原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统监测结果的综合评价量测结果的综合处理及反分析量测结果的形象化，具体化监测设计资料调研报送设计，监理单位结构安全稳定经济性判断经验类比理论分析甲方/规范要求等“围岩结构”体系动态及现态及现状分析说明，提交修正设计，施工建议反馈设计施工是否改变设计，施工方法新设计施工方法是调整设计参数，改变施工方法或辅助施工措施否A项量测的回归分析隧道监控量测工艺流程图（2）隧道洞口段、浅埋和偏压段地表沉降监测洞口段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。布点原则为：在级围岩且埋深小于40m的地

4、段沿隧道轴向每隔510m布设。同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。监测仪器为：精密水准仪，铟钢尺等。（3）拱顶下沉及收敛量测拱顶下沉及净空变位收敛量测, 根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，测点间距一般级围岩为10m，级围岩为2030m，级围岩为50m。净空变位量测在开挖后尽早进行，初读数在开挖12小时内且在下一循环开挖前读取，采用无尺量测法。浅埋地段洞内外量测点布设在同一横断面内。拱顶下沉及收敛量测测点布置见下页 “拱顶下沉及收敛量测测点布置图”。（4）仰拱底部的监测级围岩开挖地段在底部设测点，每10m设一点与拱顶下

5、沉量测点同断面布设、水准仪测量。（5）锚杆抗拔力量测锚杆拉拔是锚杆施工过程控制中质量检验的常规项目，可检验锚杆锚固效果和锚杆强度，每300根检查一组,每组做3根锚杆拉拔力检验；或根据实际情况及监理指令加设检验项目。监测仪器：电测锚杆、锚杆抗拔器等。（6）锚杆轴力量测锚杆轴力主要是量测锚杆的在不同时期的受力状况。方法：在软岩变形段及断层破碎带变形段各设置12组进行测试,每组设5根锚杆进行轴力测试。监测仪器：电测锚杆、锚杆轴力计等。（7）围岩压力及支护拱架应力量测主要量测围岩与初期支护结构之间的相互作用力及初支结构拱架主力筋受力情况，以此评价支护结构的受力状况及合理性。方法：在断层破碎带及其影响带

6、（级围岩中进行）510m各设置断面，每断面上测点对称布置24个。同时初期支护的格栅主筋应力量测点与围岩与初期支护的接触应力点设置在同一断面上，对称布置，每断面布设1520测点。拱顶下沉及收敛量测测点布置图拱顶下沉及收敛量测测点布置图监测仪器：采用土压力盒、钢筋应力计及频率接收仪量测。（8）隧道涌水量及涌水含泥量与含砂量观察内容在隧道排水沟内每50200米设置一个涌水量监测点，对隧道涌水量进行测试和评估，以此指导隧道结构防水堵排对策，从而达到隧道结构防水的“限量排放”的目的。同时为了保证隧道排水系统的畅通，不定期的对隧道初期支护段涌水进行取样分析测试其含泥量和含砂量，根据其水质状况采取必要的堵排

7、措施，防止排水导致隧道排水系统的堵塞和淤积现象发生。方法：涌水量采用三角形围堰法或浮标进行测试，而含泥量与含砂量则采用烘干后秤取重量法进行测试。（9）地表水力联系观察项目为确切了解隧道涌水排水对地表水系的影响，进一步弄清隧道排水与地表水的水力联系，为制定隧道堵排水方案提供依据，在隧道内发生大的涌水和突水时，则有必要对地表水系进行观察。主要设置的项目有相关区域内的井泉水位状况的观察。2）量测频率与结束标准（1）量测频率量测频率根据监测数据的变化情况定，一般按“量测频率表”进行。（2）监测结束标准根据收敛速度判别：一般地段：收敛速度5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度0.

8、2mm/d时，围岩基本达到稳定。量测频率表项目量测仪器设备量测时间间隔115天1630天13月3月以上围岩及支护状态观察目测、数码相机、地质罗盘等开挖面每次开挖后进行已施工地段喷混凝土、锚杆、钢架1次/天地表沉降精密水准仪，铟钢尺开挖面离量测面2B时，2次/天开挖面离量测面5B，1次/2天开挖面离量测面5B时，1次/周拱顶下沉水准仪，挂尺2次/天1次/2天12次/周2次/月周边收敛坑道收敛计同上围岩与支护间压力压力盒，频率接收仪1次/天1次/2天12次/周2次/月格栅主筋内力钢筋应力计，频率接收仪1次/天1次/2天12次/周2次/月结构混凝土裂缝观察读数显微镜，钢尺根据需要进行锚杆轴力锚杆轴力

9、计根据需要进行其它根据实际情况和要求进行特殊地质地段：加强初期支护强度和刚度，严格控制过大变形。各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，断层破碎带地段位移长时间不能稳定时，延长量测时间并采取加强措施。（3）监测数据的统计分析与信息反馈工程监控量测作为施工组织的核心内容之一，置于动态管理体系之中，具体包括监测、数据的整理分析和信息反馈等几个主要方面。A）量测数据的整理、分析时间（t）0时间（t）0时态散点示意图回归分析和曲线拟合：绘制量测数据的时态变化曲线图（即“时态散点图”所示）和距开挖面关系图。在取得足够的数据后，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点

10、可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。B）建立监测管理等级基准建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见“变形管理等级标准表”。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。变形管理等级标准表管理等级管 理 位 移施工状态U0Un3正常施工Un3U02Un3加强支护U02Un3采取特殊措施注：U0 为实测变形值，Un允许变形值见“结构允许相对位移表”。Un的确定：Un的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。

11、结构允许相对位移表（%）埋深围岩级别50m50300m300m500m拱脚水平相对静空变化值0.290.720.582.882.594.320.140.430.291.151.001.730.040.140.120.580.430.860.010.040.010.12拱脚水平相对静空变化值0.120.230.201.581.152.020.090.140.060.120.431.150.040.090.060.220.170.430.040.090.070.17注：硬岩取下限，软岩取上限。拱脚水平相对净空变化指两侧点间净空水平变化值与其距离之比；拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶

12、至隧底高度之比。墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化值乘以1.21.3后采用。C）建立快速信息反馈渠道为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台。监控量测设置洞内和地表两个监测小组，每个小组的监测数据均由计算机管理，并与项目总工计算机通过局域网进行内部快速传递，从而作到每日监测结果的及时上报。如有变形超过管理标准，则由总工根据相关要求制定对策，通过调度命令直接传达到工区执行，并同时通过电话及其它方式通知监理及设计单位。周报、月报则通过书面形式上报项目总工，由项目部按期向施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况

13、进行评价并提出施工建议。D）监测信息反馈程序监控量测与信息反馈程序见“监控量测与信息反馈程序图”。E）信息反馈设计的主要内容施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；辅助施工措施的选择与变更；周边环境的影响评估及辅助施工措施建议。监控量测与信息反馈程序图监控量测与信息反馈程序图施工设计监控量测现场施工监测设计资料调研量测结果的计算机信息分析处理必测项目的回归分析监测结果的综合评价量测结果的形象化、具体化报送设计和监理单位结构安全性、经济性判断经济类比理论分析设计、规范要求“围岩结构”体系动态及现状分析说明、提交修正设计意见、建议反馈设计施工是否改变设计、

14、施工方法新设计方案调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施量测结果的综合处理及反馈分析选测项目的动态分析附录资料：不需要的可以自行删除 电机绕组的绕制与嵌线项目二 电机绕组的绕制与嵌线实现目标通过对电机绕组的绕制和嵌线拆除，进一步了解电机的基本结构与原理，掌握绕制嵌线步骤、工艺规范及注意事项，学会正确的使用专业工具。主要内容1.定子绕组展开图的绘制。2.绕组的绕制。3.绕组的嵌放和接线。教学方法1、项目引导法2、启发式教学3、现场教学实施场景实训室、多媒体教室教学工具PPT、三相异步电动机、绕线嵌线工具总学时12应知绕组展开图原理、步骤和方法；嵌线的工艺方法。应会1.绕组的绕制；2.绕组展开图

15、的绘制；3.应用专用工具嵌线。项目评价总结能否正确绘制绕组展开图，能否绕制绕组，能否熟练嵌线项目实施过程设计项目导入从上一节的内容可以看出电机绕组的绕制和嵌线都是按照一定的规律排布和设置的。定子绕组的这种绕制和嵌线方法能够有利于电动机内部产生旋转磁场，提出问题，学生思考：绕组的绕制和嵌放是按照什么规律设置的？我们是否可以重新绕制定子绕组并嵌放到电动机内部呢？从而引入本节内容。项目实施1绕线专用工具介绍（实物展示、PPT演示、视频） (1)绕线机。在工厂中绕制线圈都采用专用的大型绕线机。对于普通小型电机的绕组，可用小型手摇绕线机。 (2)绕线模。绕制线圈必须在绕线模上进行，绕线模一般用质地较硬的

16、木质材料或硬塑料制成，不易破裂和变形。 (3)划线板。由竹子或硬质塑料等制成，如图3-6所示，划线端呈鸭嘴形或匕首形，划线板要光滑，厚薄适中，要求能划入槽内23处。 (4)压线板。一般用黄铜或低碳钢制成，形状如图37所示，当嵌完每槽导线后，就利用压线板将蓬松的导线压实，使竹签能顺利打入槽内。 2定子绕组展开图的绘制(PPT演示、模型展示、挂图) 现以4极24槽单层绕组的三相笼式异步电机为例来说明定子绕组展开图的绘制过程。什么是展开图呢?设想用纸做一个圆筒来表示定子的内圆，用画在圆筒内表面上的相互平行的直线表示定子槽内的线圈边，用数字标明槽的号数，如图38(a)所示。然后，沿1号槽与最末一个槽之

17、问的点划线剪开，如图38(b)所示。展开后就得到如图38(c)所示的平面图，把线圈和它们的连接方法画在这个平面图上，就是展开图。 (1)定子绕组展开图的绘制步骤。 画槽标号。在纸上等距离地把所修电动机的定子槽画成平行线。因电动机定子为24槽，故画24根平行线代表槽数，并标明每个槽的序号，如图3-9(a)所示。 定极距(分极性)。从第一槽的前半槽起，至最末一槽的后半槽画长线，线的长度代表电动机的总电角度。再按电动机的磁极数来等分，每一等份代表一个极距，相当于180。电角度，然后依次标出极性。极性的排列为N、S、N、S，如图3-9(b)所示。 标电流方向。按照同一极性下导线的电流方向相同，不同极性

18、下导线的电流方向相反的原则画出电流方向。在图3-9(b)中设N极下各线圈边的电流方向都向上，则S极下各线圈边的电流方向都向下。分相带。将每一极划分为3等份，即60度相带，在图3-9(b)中每一相占两槽；假如第l槽为u相的首端，则l、2、7、8、13、14、19、20槽均属于u相。V相首端应与u相首端相差120。电角度，即5、6、11、17、18、23、24槽均属V相，其他槽属于w相。最后在每一个三等份(即60度相带)上依次重复地标出相序号u、V、w。 分别连接各相绕组。按照采用的绕组类型及线圈节距，安置和连接每相线圈组。在上图中，先将u相的两个线圈顺着电流方向连接成线圈组，再依照电流方向将U相

19、各线圈连起来组成u相绕组，如图3-9(c)所示。根据三相间隔120电角度的原则，U相、V相和W相绕组的首端应依次各移过l20电角度，即移过一个极距的23；如u相首端是从第一槽开始，那么，v相的首端就从第5槽开始，w相的首端就从第9槽开始，再按上述方法将V相和w相的各线圈组串接起来，组成V相和W相绕组，这样就构成了一个完整的三相定子绕组展开图，如图3-9(d)所示。图中所示为24槽4极的定子绕组展开图，其极距P为： P=Q2P=244=6(槽) 相应的电度角为180O；U、V相问间隔l20电角度；每极下相占60O相带。 用上述方法画出的各相绕组在定子槽中的位置和所占的槽数清晰明了，可以清楚地看出

20、各相绕组的连接方式和端部接线的方法，因此展开图是嵌线的重要依据。掌握上述的基本概述及绘制步骤后，就可以着手画展开图了。画展开图时，最好用3种不同颜色的笔来画，这样就能更清楚、更容易地区别各相绕组定子槽内的分布情况、安置位置以及连接方法。(2)绕组的连接方法。三相24槽4极电机的单链绕组有短节距和全节距之分。图310为单层链式短节距绕组展开图。画图时先将u相绕组画出，U相绕组的有效边分别安置在线槽l6、712、1318、1924之中，然后再将各线圈连接起来，如图311所示。可以设定任意一个线槽为U相的首端。 图310三相24槽4极电动机的单链(短节距)绕组展开图 同理，W相和V相绕组的安置和连接

21、方法与u相是一样的，只不过w和V相绕组的首端相对第一相绕组的首端依次移过l20的电角度，即移过一个极距的23。如果u相绕组的首端U1从第6号线槽引出，移过一个极距的23，也就是4槽(623)。因此，w相绕组的首端W1应从第2号线槽内引出，V相绕组的首端V1应从第l0号线槽内引出。注意w相绕组的各线圈的连接方向应与另外两相绕组相反，这样可使三相绕组的6根首尾端引出线比较集中，便于和电动机接线板连接。 线圈与线圈的连接方法有反串联和顺串联两种。当每相绕组中线圈组的数目等于电动机磁极数时，每相绕组中各线圈之问的连接次序就是首端接首端，尾端接尾端，即反串联；当每相绕组中线圈组的数目等于电动机磁极数的一

22、半时，每相绕组中各线圈之间的连接次序是首端接尾端，即顺串联。这两种方法是绝大多数电动机同一相绕组中各线圈组问的连接规律。 图312为单层链式全节距绕组展开图。图中每两只线圈连绕成一个线圈组，每相共有两个线圈组，正好等于电动机磁极数的一半，因而绕组的连接为顺串联。这个规律对于任何类型的绕组、不同槽数与极数的电动机都是适用的。 图312三相24槽4极电动机的单链绕组(全节距)展开图3绕组的绕制方法（互动方法、学生参与，现场教学） (1)绕线模尺寸的确定。在线圈嵌线过程中，有时线圈嵌不下去，或嵌完后难以整形；线圈端部凸出，盖不上端盖，即便勉强盖上也会使导线与端盖相碰触而发生接地短路故障。这些都是因为

23、绕线模的尺寸不合适造成的。绕线模的尺寸选得太小会造成嵌线困难；太大又会浪费导线，使导线难以整形且绕组电阻和端部漏抗都增大，影响了电动机的电气性能。因此，绕线模尺寸必须合适。 选择绕线模的方法：在拆线时应保留一个完整的旧线圈，作为选用新绕组的尺寸依据。新线圈尺寸可直接从旧线圈上测量得出。然后用一段导线按已决定的节距在定子上先测量一下，试做一个绕线模模型来决定绕线模尺寸。端部不要太长或太短，以方便嵌线为宜。 (2)绕线注意事项。 新绕组所用导线的粗细、绕制匝数以及导线面积，应按原绕组的数据选择。 检查一下导线有无掉漆的地方，如有，需涂绝缘漆，晾干后才可绕线。 绕线前，将绕线模正确地安装在绕线机上，

24、用螺钉拧紧，导线放在绕线架上，将线圈始端留出的线头缠在绕线模的小钉上。 摇动手柄，从左向右开始绕线。在绕线的过程中，导线在绕线模中要排列整齐、均匀、不得交叉或打结，并随时注意导线的质量，如果绝缘有损坏应及时修复。 若在绕线过程中发生断线，可在绕完后再焊接接头，但必须把焊接点留在线圈的端接部分，而不准留在槽内，因为在嵌线时槽内部分的导线要承受机械力，容易被损坏。 将扎线放入绕线模的扎线口中，绕到规定匝数时，将线圈从绕线槽上取下，逐一清数线圈匝数，不够的添上，多余的拆下，再用线绳扎好。然后按规定长度留出接线头，剪断导线，从绕线模上取下即可。 采用连绕的方法可减少绕组间的接头。把几个同样的绕线紧固在

25、绕线机上，绕法同上，绕完一把用线绳扎好一把，直到全部完成。按次序把线圈从绕线模上取下，整齐地放在搁线架上，以免碰破导线绝缘层或把线圈搞脏、搞乱，影响线圈质量。 绕线机长时间使用后，齿轮啮合不好，标度不准，一般不用于连绕；用于单把绕线时也应即时校正，绕后清数，确保匝数的准确性。4嵌线的基本方法（互动方法、学生参与，现场教学） (1)绝缘材料的裁制。为了保证电动机的质量，新绕组的绝缘必须与原绕组的绝缘相同。小型电动机定子绕组的绝缘，一般用两层0.12mm厚的电缆纸，中间隔一层玻璃(丝)漆布或黄蜡绸。绝缘纸外端部最好用双层，以增加强度。槽绝缘的宽度以放到槽口下角为宜，下线时另用引槽纸，如图313所示

26、。 如果是双层绕组，则上下层之间的绝缘一定要垫好，层间绝缘宽度为槽中间宽度的1.7倍，使上下层导线在槽内的有效边严格分开。为了方便，不用引槽纸也可以，只要将绝缘纸每边高出铁心内径2530mm即可，如图314所示。我们用0.2mm厚的绝缘纸（复合纸）长度=槽长+52=90+10=100mm，宽度=槽深22=1522=60mm。 图3-13伸出槽外的绝缘 图3-14绝缘的大小线圈端部的相间绝缘可根据线圈节距的大小来裁制，保持相间绝缘良好。(2)嵌线方法。单链短节距绕组的嵌线的方法(线圈展开图参见图310)。 a先将第一个线圈的一个有效边嵌入槽6中，线圈的另一个有效边暂时还不能嵌入1槽中。因为线圈的

27、另一个有效边要等到线圈十一和十二的一个有效边分别嵌入槽2、槽4中之后，才能嵌到槽l中去。为了防止未嵌入槽内的线圈边和铁心角相磨破坏导线绝缘层，要在导线的下面垫上一块牛皮纸或绝缘纸。嵌线示意图如图3-15所示。 空一槽暂暂时不嵌入槽内 时不嵌线 第l号线槽 第3号线槽 （a） （b） 图315三相24槽4极电动机的单链绕组嵌线程序示意图 b空一个槽(7号槽)暂时不下线，再将第二个线圈的一个有效边嵌入槽8中。同样，线圈二的另一个有效边要等线圈十二的一个有效边嵌入槽4以后才能嵌入槽3中，如图315(a)所示。然后，再空一个槽(9号槽)暂不嵌线，将线圈三的一个有效边嵌入槽l0中。这时，由于第一、二线圈

28、的有效边已嵌入槽6和槽8中去了，所以，第三个线圈的另一个有效边就可以嵌入槽5中。接下来的嵌法和第三个线圈一样，依次类推，直到全部线圈的有效边都嵌入槽中后，才能将开始嵌线的线圈一和线圈二的另一个有效边分别嵌入槽1和槽3中去，如图315(b)所示。 单链全节距绕组的嵌线方法(线圈展开图参见图312)。全节距线圈的嵌线方法和上面介绍的嵌线方法基本相同，不同的是每两只线圈连绕一起作为一个线圈组。所以在嵌线时要将第一组的两只线圈的有效边分别嵌入槽7和槽8中，第一组线圈的另外两只有效边暂时不嵌入槽l和槽2中；然后，空两个槽(9、10)不嵌线；再嵌另一组的两只线圈的有效边(4个有效边都可以嵌入槽ll、12及

29、5、6内)；然后，再空两个槽(13、14)不嵌线，再将另一组的两只线圈的有效边嵌入槽15、16及9、10中；依次类推，将全部线圈的有效边都嵌入槽内，最后将第一组线圈的两个有效边嵌入槽l、2中。 (3)嵌线的主要工艺要求。嵌线是电机装配中的主要环节，必须按特定的工艺要求进行。 嵌线。嵌线前，应先把绕好线圈的引线理直，并套上黄蜡管，将引槽纸放入槽内，但绝缘纸要高于槽口2530mm，在槽外部分张开。为了加强槽口两端绝缘及机械强度，绝缘纸两端伸出部分应折叠成双层，两端应伸出铁心1Omm左右。然后，将线圈的宽度稍微压缩，使其便于放入定子槽内。 嵌线时，最好在线圈上涂些蜡，这样有利于嵌线。然后，用手将导线的一边疏散开，用手指将导线捻成一个扁片，从定子槽的左端轻轻顺入绝缘纸中，再顺势将导线轻轻地从槽口左端拉入槽内。在导线的另一边与铁心之间垫一张牛皮纸，防止线圈未嵌入的有效边与定子铁心摩擦，划破导线绝缘层。若一次拉入有困难，可将槽外的导线理好放平，再用划线板把导线一根一根地划入槽内，如图316所示。 嵌线时要细心。嵌好一个线圈后要检查一下，看其位置是否正确，然后，再嵌下一个线圈。导线要放在绝缘纸内，若把导线放在绝缘纸与定子槽的中问，将会造成线圈接地或短路。注意，不能过于用