T-CI 178-2023 高大边坡稳定安全智能监测预警技术规范

ICS35.240.67CCSP07团体标准T/CI178—2023高大边坡稳定安全智能监测预警技术规范Technicalspecificationofintelligentmonitoringandearlywarningforstabilityandsafetyofhighscaleslope2023-11-13发布2023-11-13实施中国国际科技促进会ⅠT/CI178—2023前言 Ⅲ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14一般要求 25监测方法及设备安装 35.1一般规定 35.2监测基准网 45.3变形监测 45.4结构应力监测 55.5水文气象监测 66智能监测系统 66.1一般规定 66.2运行与维护 67数据分析与预警 77.1监测数据分析 77.2监测预警值 77.3监测期限与频率 77.4监测信息管理 8附录A(资料性)高大边坡监测断面和监测设备设置表 9ⅢT/CI178—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中铁二十局集团第二工程有限公司提出。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位:中铁二十局集团第二工程有限公司、中铁四局集团有限公司、中铁七局集团武汉工程有限公司、甘肃路桥建设集团有限公司、中交第一公路勘察设计研究院有限公司、中交一公局第四工程有限公司、中铁七局集团第三工程有限公司、中交华南勘察测绘科技有限公司、中铁十九局集团有限公司、中电建路桥集团有限公司、中铁二十五局集团第二工程有限公司、中铁二十局集团市政工程有限公司、中交第一航务工程局有限公司、中交天津港湾工程研究院有限公司、河北冀东建设工程有限公司、中铁十一局集团有限公司、中铁十一局集团第五工程有限公司、中铁一局集团第五工程有限公司、南京南大工程检测有限公司、厦门市鑫路广工程有限公司、中交投资南京有限公司、南通市达欣工程股份有限公司、中铁二十一局集团第四工程有限公司、北京交通大学、中铁二十一局集团第五工程有限公司、北京中企建联标准化技术服务中心、北京科促创标咨询有限公司、北京中企慧智标准化技术服务中心。1T/CI178—2023高大边坡稳定安全智能监测预警技术规范1范围本文件规定了工程高大边坡稳定与变形监测的内容、方法和预警等技术要求,以及监测系统的安装与运行要求。本文件适用于岩质边坡高度不小于30m、土质边坡高度不小于20m的工程高大边坡的稳定性分析与变形监测,且边坡进行了专项设计,采取了有效、可靠加固措施的边坡工程或地质和环境条件复杂的边坡工程。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB50021岩土工程勘察规范GB50026工程测量标准GB50330建筑边坡工程技术规范GB55018工程测量通用规范JTGD30公路路基设计规范JTG/T3334公路滑坡防治设计规范TB10001铁路路基设计规范TB10025铁路路基支挡结构设计规范TB10314邻近铁路营业线施工安全监测技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。高大边坡highscaleslope岩质边坡坡高不小于30m,土质边坡坡高不小于20m的边坡。3.2智能监测intelligentmonitoring法,开展实时获取、分析、评估和预测,以实现对监测对象的自动化监测和预警。3.3监测预警值monitoringearlywarningvalue对监测对象可能出现异常、危险所设定的控制值或阈值。2T/CI178—20233.4智能监测系统intelligentmonitoringsystem利用计算机、传感器、通信设备等技术手段,实时、远程地对某种物理量或过程进行智能监测和智能控制的一种系统。4一般要求4.1高大边坡应根据边坡的工程地质特征、边坡支挡防护措施、边坡开挖和防护的施工工艺、边坡规模以及边坡建设对附近建筑或设施的影响程度,进行监测方案的总体设计。监GB50021、GB50330、JTGD30、JTG/T3334、TB10001、TB10025、TB10314的相关规定。4.2监测点的布设应达到掌握监测参数时空动态和发展趋势,满足预测预报精度的要求,并应减少对施工作业的不利影响,宜考虑施工期和运营期监测工作的双重需要。4.3边坡监测应充分综合边坡工程特点和潜在破坏模式,以自动化监测为主要手段,开展施工安全监测及工后监测。4.4高大边坡监测系统应包括数据自动采集、数据传输、数据存储和数据管理与报警系统等。4.5应利用各种已监测信息,综合采用表观法、预警值法、拐点法、趋势法等方法进行稳定性评估。4.6监测系统建成后至少经历2个雨季变形收敛可判定边坡趋于稳定。4.7在边坡监测施工期和运营期应做好现场安全管理,作业安全应满足GB55018的要求,并对监测区域进行合理划分和标识,设置警示标志和隔离设施等,确保工作人员人身安全。4.8边坡监测施工期应减少土方开挖量和爆破次数,减少扬尘和噪声污染。合理调配施工用水,避免造成水资源浪费和污染。4.9监测单位应与施工单位进行监测交底,明确各方的责任和义务。交底内容应包括监测点的布置和布设情况、监测设备的类型和配置、监测数据的采集和处理流程、异常情况的处理措施等。4.10监测工作流程如图1所示。3T/CI178—2023图1监测工作流程图5监测方法及设备安装5.1一般规定5.1.1高大边坡稳定与变形监测设计指导思想主要为:b)施工期和运营期监测应相结合、衔接;c)传感器布置力求全面且兼顾重点。5.1.2监测点应整体控制、多层次布置,监测点应布设在位移与受力较大及能表征路基和周边环境安全状态的关键部位,不同项目的监测点宜布设在同一断面上。重点监测部位和可疑点应加密测点,加强监测工作。监测断面和监测设备设置见附录A的表A.1。5.1.3高大边坡稳定与变形监测内容主要有深层位移监测、坡面位移监测、边坡地下水位监测、土压力监测、锚索(杆)轴力监测、坡面裂缝监测、支挡结构应力监测以及降雨量监测。5.1.4监测设备的选型根据监测对象和运营环境选用相应的设备,宜具备无线网络控制与数据传输、太阳能或风能自供电功能。为了保护监测点设备,应将接收机、太阳能控制器、风能调节器、远程终端设备(RTU)等设备安装在机箱内。4T/CI178—20235.1.5监测设备精度和量程应满足监测要求,并具有良好的稳定性、安全性及可靠性。5.1.6在每处监测元器件埋设位置砌筑保护井,对采集、传输及供电设备进行保护,必须在保护井周围设置栏杆及醒目标志。5.1.7应随时注意监测设备的运行状态,及时处理设备故障,一旦发生测点元器件损坏的情况,监测单位应及时组织厂家进行维修或更换,以保证资料的连续性。5.1.8监测工作应做到设备自动测量与人工巡查紧密结合。5.2监测基准网5.2.1监测基准网的布设应满足GB50026的规定。5.2.2水平位移监测基准网可采用三角形网、全站仪边角同测网、导线网、卫星定位测量控制网等。5.2.3垂直位移监测基准网应布设成环形网,采用水准测量方法观测。5.2.4根据边坡规模和监测要求,确定基准点数量,单个滑坡体应至少设置3个基准点。5.2.5基准点应选择边坡附近地理位置相对稳定、远离可能引起干扰的因素的区域。5.2.6基准网监测周期应根据边坡类型、变形特征、监测设备、周围环境等因素综合确定,应随时间和监测数据的变化而调整优化。5.3变形监测5.3.1深层水平位移监测5.3.1.1坡体深层水平位移监测应及时掌握边坡深层变形发展规律和稳定状态。5.3.1.2监测断面布设应符合下列要求:a)沿线路纵向每隔50m~100m设置1个监测断面,同时在已经出现滑动面的边坡上增加监测点;b)在每个自动测斜孔口辅助设置地表位移自动监测点;c)在边坡主断面上布设不宜少于3个监测孔,其他断面不少于2个监测孔;d)监测深度应深入潜在滑动带以下不少于3m(或者5m),且应深于刚性支挡结构物不少于3m;e)监测设备的安装应按钻孔、套管、填充空隙、阵列式水平位移传感系统植入、管口约束、数据采集传输系统及太阳能自供电固定、保护井设置工序进行。5.3.2边坡地表位移监测5.3.2.1边坡地表位移监测可采用全球卫星导航系统(GNSS)卫星定位测量、边坡雷达、测量机器人、激光扫描仪等方法。5.3.2.2监测断面布设应符合下列要求:a)边坡地表位移监测主要监测边坡表面的垂直位移和水平位移;b)地表位移与深部位移监测点对应布设,主断面不宜少于3个点,其他断面不少于2个点。5.3.2.3GNSS卫星定位测量所用监测设备符合下列安装要求:a)在监测点安装的设备应包括接收机、测量天线及天线保护罩、在线避雷器等;b)站址应选在基础坚实稳定,易于长期保存,并有利于安全作业的地方,年平均下沉和位移小于3mm;c)站址附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体,接收设备应支持多频率接收且具备高灵敏度,以提高抗干扰能力和信号可靠性;d)站址视场内高度角大于10°的障碍物遮挡角累积不应超过30°;5T/CI178—2023e)站址应具有可靠的电力供应,并应便于接入公共通信网络或专用通信网络;f)在完成施工后,利用金属防护网或围栏对监测站进行围护。5.3.3地表裂缝监测5.3.3.1裂缝的宽度和深度的监测方法符合下列要求:a)裂缝宽度监测可在裂缝两侧贴、埋标志,采用游标卡尺、钢尺、裂缝计、摄影测量等方法监测裂缝宽度变化。b)裂缝深度监测,土质边坡可采用坑槽探法,岩质边坡可采用超声波法。5.3.3.2裂缝监测标志应便于测量,长期监测可采用镶嵌或埋入坡面、路面的金属标志、金属杆标志或楔形板标志。5.3.3.3裂缝监测应记录裂缝的位置、走向、宽度、长度,标示与路基中线、坡肩、坡脚等的相对位置和时间等,应绘制裂缝分布图,必要时应监测裂缝深度。5.4结构应力监测5.4.1土压力监测5.4.1.1土压力监测应采用土压力计。5.4.1.2土压力计安装应符合下列要求:a)受力面与监测的应力方向垂直;b)埋设过程采取相应措施保护土压力计;c)安装土压力计后对其进行密封保护。5.4.2支挡结构应力监测5.4.2.1支挡结构应力可采用安装在结构内部或埋设在表面的应力应变装置来测得,并符合下列规定:a)应力应变装置在埋设前应进行性能检验和编号;b)应力监测值应综合温度变化、环境因素、施工和维护操作等因素的影响;c)应力应变装置的量程宜为设计值的2倍,分辨率不宜低于0.2%F.S,精度不宜低于0.5%F.S。5.4.2.2根据具体的工程要求,应选择适合的应力应变装置,常见的使用搭配如下:a)应变计等可用于混凝土材料的应力;b)应变片、拉应变计或磁性传感器等可用于钢筋的应力测量。5.4.2.3安装应力应变装置时,应注意装置与结构的紧密接触,避免装置受到外部干扰或损坏。5.4.3锚杆(索)内力监测5.4.3.1锚杆(索)内力监测宜采用钢筋应力计、锚索测力计测定。5.4.3.2当使用钢筋束作为锚杆时,宜分别监测每根钢筋的受力状况。5.4.3.3钢筋应力计、锚索测力计安装埋设满足下列要求。a)安装前应逐一检查率定,确认元器件是否正常。b)钢筋应力计的安装应采用焊接方式,按设计位置与裁截的锚杆对接。c)锚索测力计应置于锚板与锚垫板之间,并使三者同轴。测力计安装基面与锚索孔方向应垂直,垂直偏差不应大于1.5°。5.4.3.4锚杆(索)施工完成后应对钢筋应力计、锚索测力计进行检查测试。钢筋应力计应在砂浆固化后,测试其初始读数,锚索测力计应在加载前读取并记录初始读数。6T/CI178—20235.5水文气象监测5.5.1水位监测5.5.1.1水位监测应符合下列要求:a)水位监测通过在边坡土体设置水位传感器监测坡体内水位的变化;b)水位监测断面在靠近坡脚处的边坡布设,纵断面间距不大于100m,监测深度至路基面以下不小于2m。5.5.1.2监测装置符合下列安装要求:a)水位传感器的安装应按钻孔、滤管制作、滤管植入、空隙充填、水位计安装的工序进行;b)滤管长度应根据设计深度确定;c)滤管应分段植入钻孔内,植入速度不宜较快,以免受浮力影响不能顺利植入;d)水位计放置宜在距离滤管底部14cm~40cm处。5.5.2降雨量监测5.5.2.1降雨量自动化监测可选用自记雨量器、遥测雨量器或自动预报雨量器等仪器设备。5.5.2.2雨量器设置位置应避开强风区,其周围应空旷、平坦,不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘的影响,并方便检查维护。6智能监测系统6.1一般规定6.1.1高大边坡智能监测系统应包含数据自动采集、传输、存储、处理分析及综合预警等部分,将变形监测、结构应力监测、水文气象监测集成于一体,实现高大边坡的智能监测。6.1.2智能监测系统应具备下列基本功能:a)数据采集与分析:通过各种自动化设备实时采集所需数据,利用先进的信号处理和网络传输进行数据编解码、变换和分析,提供准确和可靠的边坡在线监测信息;b)实时预警与报警:根据预警指标和阈值进行实时监测和分析,在边坡变形超过安全范围时及时发出警报;c)远程监控与操作:支持远程控制和操作,可通过云平台或网络进行远程实时监测、数据管理和系统操作;d)预测与评估:根据大数据分析和机器学习算法提供边坡的发展趋势和风险等级;e)其他功能:智能检测系统还应具备防雷接地及抗干扰、数据备份、断电保护、自诊断及故障显示等功能。6.1.3智能监测系统应符合下列基本性能要求:a)测量周期可调;b)采集装置测量范围满足被测对象有效工作范围的要求;c)具有智能监测系统接口,支持人工监测和人工巡查数据录入。6.2运行与维护6.2.1监测系统安装完成后应对监测设备下列事项进行校准和调试:a)设备的初始位置、方向、角度等参数;b)传感器的灵敏度和量程;7T/CI178—2023c)通信设备稳定性;d)采集数据的精度。6.2.2系统软件调试应符合下列规定:a)在进行软件调试之前,确保监测设备硬件已经安装和连接完毕,并且与计算机或数据中心建立了可靠的通信连接;b)验证监测软件与操作系统的兼容性,确保软件能够在特定的操作系统上正常运行,并与其他相关软件或设备无冲突;c)测试软件的数据接收与显示、报警、数据存储与导出、界面操作与用户权限、故障排除与维护等关键功能。6.2.3监测系统调试时应按设备、子系统、整体系统的顺序进行。6.2.4调试过程中发现的问题及处理方法宜做详细的记录。6.2.5应定期进行设备的维护和保养,包括清洁、校准、更换电池等。7数据分析与预警7.1监测数据分析7.1.1应根据监测的具体内容确定系统误差和随机误差的修正方法。7.1.2监测数据分析和评估符合下列规定:表,绘制监测参数与时间关系曲线,裂缝、变形位移空间分布图,采用相关图表及监测值比较方法进行分析;b)应在初步分析的基础上,对监测数据进行定性、定量以及综合性分析,对边坡稳定性做出评价;c)依据边坡类型、地质条件、监测系统的数据精度等因素,利用机器学习方法对边坡的发展趋势进行预测和评估,并提出相应的工程对策建议等。7.1.3监测报告应包括日监测报表、阶段性监测报告、监测总结报告;监测过程中监测指标达到预警值时,应及时预警并提供预警报告。7.2监测预警值7.2.1高大边坡预警级别宜分为一级、二级、三级,分别用红色、橙色和黄色标示。7.2.2高大边坡的变形预测预警可采用路堑及测斜曲线的水平位移、发展速率及临界降雨强度等作为主要预警指标。7.2.3在边坡开挖过程中,应结合监测数据及现场巡检综合评价边坡受力变形特性,预测下部施工对边坡的影响,得出预警值。7.3监测期限与频率7.3.1根据监测系统的精度、耐久性等性能的变化特点,边坡常规监测年限结束时间宜不早于开通运营时间,智能监测年限与建设单位协商确定。7.3.2滑坡监测周期,宜每月观测1次,并可根据旱、雨季或滑移速度的变化进行调整。7.3.3正常情况下,按预定频率监测,当本次变化量或累计变化量超常时,可通过数据平台对监测频次参数进行远程设定,将监测频率适当加密。当出现下列情况之一时,提高监测频率,并辅以现场人工巡视观察:a)监测数据突变或者速率加快;b)监测数据达到或超出变形预警值;8T/CI178—2023c)发现坡体有异常变化或周围环境出现异常;d)出现大雪、强降雨或持续降雨等恶劣天气;e)边坡附近发生山体滑坡、地震等地质灾害。7.4监测信息管理7.4.1在边坡开挖期间,应向建设、设计、监理、施工各单位提供监测