第14章城市地下工程監(jiān)測與信息反饋技術(shù)

1、地下工程監(jiān)測與信息反饋技術(shù) 一.地下工程主要特點(diǎn)與施工方法 二.施工監(jiān)測的意義與的目 三.主要監(jiān)測項目 四.控制基準(zhǔn)的確定 五.施工監(jiān)測組織與實施 六.主要監(jiān)測項目實施方法 七. 信息反饋技術(shù) 八. 控制過大變形的工程技術(shù)措施 九.現(xiàn)代化自動監(jiān)測內(nèi)容 十.監(jiān)測工程實例 主要內(nèi)容 一、地下工程主要特點(diǎn)與施工方法 1.(城市）地下工程的主要特點(diǎn) 地質(zhì)條件差（多為軟弱圍巖、軟弱不均、地下水） 周邊環(huán)境復(fù)雜 （建筑物、地下管線等） 結(jié)構(gòu)埋深淺、與臨近結(jié)構(gòu)相互影響 荷載的不確定性 圍巖和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性難于判斷 2.地下工程的主要施工方法 隨著施工技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，地下工程開的施工方法越來越 豐富，根據(jù)

2、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境條件、機(jī)械設(shè)備配備等情況，城市 地下工程施工方法一般可分為三大類，即：明挖、暗挖及沉管法。 二、施工監(jiān)測的意義與目的 1.監(jiān)測的意義 在巖土中修建地下工程，由于對結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性進(jìn)行理論分析牽涉 問題很多，比較困難，其主要原因是： (1)巖土的復(fù)雜性， (2)施工方法難以模擬性， (3)圍巖與支護(hù)（圍護(hù)）結(jié)構(gòu)相互作用的復(fù)雜性。 (4)周邊環(huán)境的復(fù)雜性 因此有必要進(jìn)行信息化施工（反分析法），通過施工過程中對圍巖、 支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建（構(gòu)）筑物的位移和應(yīng)力監(jiān)測，并及時反饋到設(shè)計與 施工中去，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)及施工方法，以確保地下工程施工和周圍建 （構(gòu)）筑物的安全。作為信息化施工的最基礎(chǔ)

3、工作，監(jiān)測工作非常重要。 2.地下工程監(jiān)測的主要目的 了解地層在施工過程中的動態(tài)變化，明確工程施工對地層的影 響程度及可能產(chǎn)生失穩(wěn)的薄弱環(huán)節(jié)。 了解支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建（構(gòu)）筑物的變形及受力狀況，并對其 安全穩(wěn)定性進(jìn)行評價。 了解施工方法的實際效果，并對其進(jìn)行適用性評價。及時反饋 信息，調(diào)整相應(yīng)的開挖、支護(hù)參數(shù)； 收集數(shù)據(jù)，為以后的工程設(shè)計、施工及規(guī)范修改訂提供參考和 積累經(jīng)驗。 3、監(jiān)測工作現(xiàn)狀、存在的問題及解決辦法 w1）現(xiàn)狀 w（1）各建設(shè)、施工單位水平對監(jiān)測工作的認(rèn)識不統(tǒng)一，造成對其認(rèn)識不同； w（2）施工單位對監(jiān)測與信息反饋工作的實施方法不同，效果不同。 w2）存在的問題 w（1）未把監(jiān)

4、測與信息反饋作為工序編入施工組織設(shè)計，有的雖然作為工序編 入，但實施不規(guī)范，不徹底，應(yīng)用效果較差； w（2）實施過程中缺少專業(yè)技術(shù)人員，特別是信息反饋方面的人員，很少能結(jié) 合施工情況，對監(jiān)測信息進(jìn)行有效分析，未能對工程設(shè)計和施工起指導(dǎo)作用； w（3）缺乏周邊環(huán)境的安全評估標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測控制基準(zhǔn)； w3）解決辦法 w（1）就地下工程施工對周圍環(huán)境影響的評估程序、評估方法以及控制基準(zhǔn)進(jìn) 行研究； w（2）在規(guī)范施工方監(jiān)測的基礎(chǔ)上，引入第三方監(jiān)測（都必須具備監(jiān)測資質(zhì)）， 對促進(jìn)監(jiān)測技術(shù)健康發(fā)展具有積極意義。 4、監(jiān)測與信息反饋的內(nèi)容 w監(jiān)測項目的確定 w監(jiān)測方法、儀器 w監(jiān)測的實施 w監(jiān)測結(jié)果的應(yīng)用（數(shù)

5、據(jù)處理、控制基準(zhǔn)、安全評 價等） w反饋的內(nèi)容（優(yōu)化設(shè)計、施工方法，控制措施） w反饋程序 三 、主要監(jiān)測項目 1.監(jiān)測項目分類 （1）從考慮地下工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及施工對環(huán)境影響出發(fā)，地下監(jiān)測項目可以 分成三類： 第一類是支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測（判斷地下工程本身的穩(wěn)定 性）； 第二類是支護(hù)結(jié)構(gòu)與周圍地層（圍巖與結(jié)構(gòu)）相互作用監(jiān)測（確定作用在 支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載）； 第三類是與結(jié)構(gòu)相鄰的周邊環(huán)境的位移監(jiān)測（判斷施工對周邊環(huán)境的安全 穩(wěn)定性）。 （2）根據(jù)監(jiān)測項目對工程的重要程度可分為“必測項目(A)”和“選測項目 (B)”兩類。 必測項目(A)是確保施工安全必須進(jìn)行的位移監(jiān)測項目； 選測項目(

6、B)一般是配合科研項目進(jìn)行的應(yīng)力、應(yīng)變等監(jiān)測項目。 地下工程施工多數(shù)采用淺埋暗挖法、明挖法、盾構(gòu)法這三類方法,其監(jiān)測內(nèi) 容見下表。 淺埋暗挖法施工主要監(jiān)測項目淺埋暗挖法施工主要監(jiān)測項目 類別類別監(jiān)測項目監(jiān)測項目監(jiān)測儀器監(jiān)測儀器測點(diǎn)布置測點(diǎn)布置監(jiān)測頻率監(jiān)測頻率 必必 測測 項項 目目 圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài) 地質(zhì)素描及拱架支護(hù)狀態(tài)地質(zhì)素描及拱架支護(hù)狀態(tài) 觀察觀察 每一開挖環(huán)每一開挖環(huán) 開挖面距監(jiān)測斷面前后開挖面距監(jiān)測斷面前后 2D時時12次次/d 開挖面距監(jiān)測斷面前后開挖面距監(jiān)測斷面前后 5D時時1次次/2d 開挖面距監(jiān)測斷面前后開挖面距監(jiān)測斷面前后 5D時時1次次/周周 地表、地

7、表建筑、地下管線地表、地表建筑、地下管線 及結(jié)構(gòu)物沉降及結(jié)構(gòu)物沉降 水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺每每1050m一個斷面一個斷面 支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂下沉支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂下沉水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺計水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺計 每每530m一個斷面，每斷面一個斷面，每斷面 13對測點(diǎn)對測點(diǎn) 支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊凈空收斂支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊凈空收斂收斂計（全站儀）收斂計（全站儀） 每每5100m一個斷面，每斷面一個斷面，每斷面 23測點(diǎn)測點(diǎn) 爆破振動速度和噪聲爆破振動速度和噪聲聲波儀及測振儀聲波儀及測振儀 振動速度根據(jù)結(jié)構(gòu)要求設(shè)點(diǎn)，振動速度根據(jù)結(jié)構(gòu)要求設(shè)點(diǎn)， 噪聲根據(jù)規(guī)定的測距設(shè)置噪聲根據(jù)規(guī)定的測距設(shè)置 隨爆破隨時進(jìn)行隨爆破隨時進(jìn)行 選選 測測

8、 項項 目目 圍巖與結(jié)構(gòu)內(nèi)部位移圍巖與結(jié)構(gòu)內(nèi)部位移多點(diǎn)位移計、測斜儀等多點(diǎn)位移計、測斜儀等 選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面，選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面， 每斷面每斷面23個測孔個測孔 開挖面距監(jiān)測斷面前后開挖面距監(jiān)測斷面前后 2D時時12次次/d 開挖面距監(jiān)測斷面前后開挖面距監(jiān)測斷面前后 5D時時1次次/2d 開挖面距監(jiān)測斷面前后開挖面距監(jiān)測斷面前后 5D時時1次次/周周 圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間壓力圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間壓力壓力傳感器壓力傳感器 選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面，選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面， 每斷面每斷面1020個測點(diǎn)個測點(diǎn) 鋼筋格柵拱架內(nèi)力鋼筋格柵拱架內(nèi)力支柱壓力或其他測力計支柱壓力或其他測力計 選擇代表

9、性地段設(shè)監(jiān)測斷面，選擇代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面， 每斷面每斷面1020個測點(diǎn)。個測點(diǎn)。 初期支護(hù)、二次襯砌內(nèi)力及初期支護(hù)、二次襯砌內(nèi)力及 表面應(yīng)力表面應(yīng)力 混凝土內(nèi)的應(yīng)變計或應(yīng)力混凝土內(nèi)的應(yīng)變計或應(yīng)力 計計 每取代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面，每取代表性地段設(shè)監(jiān)測斷面， 每斷面每斷面1020個測點(diǎn)個測點(diǎn) 錨桿內(nèi)力、抗拔力及表面應(yīng)錨桿內(nèi)力、抗拔力及表面應(yīng) 力力 錨桿測力計及拉拔器錨桿測力計及拉拔器必要時進(jìn)行必要時進(jìn)行 盾構(gòu)法工程主要監(jiān)測項目盾構(gòu)法工程主要監(jiān)測項目 類別類別監(jiān)測項目監(jiān)測項目監(jiān)測儀器監(jiān)測儀器測點(diǎn)布置測點(diǎn)布置監(jiān)測頻率監(jiān)測頻率 必必 測測 項項 目目 地表隆沉地表隆沉 水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺 每

10、每30m一個斷面，一個斷面， 必要時加密必要時加密 開挖面距監(jiān)測斷開挖面距監(jiān)測斷 面前后面前后20m時時 12次次/d 開挖面距監(jiān)測斷開挖面距監(jiān)測斷 面前后面前后50m時時1 次次/2d 開挖面距監(jiān)測斷開挖面距監(jiān)測斷 面前后面前后50m時時1 次次/周周 隧道隆沉隧道隆沉 每每510m一個斷一個斷 面面 選選 測測 項項 目目 土體內(nèi)部位移（垂土體內(nèi)部位移（垂 直和水平位移）直和水平位移） 水準(zhǔn)儀、測斜儀、水準(zhǔn)儀、測斜儀、 分層沉降儀分層沉降儀 選擇代表地段設(shè)選擇代表地段設(shè) 監(jiān)測斷面監(jiān)測斷面 襯砌環(huán)內(nèi)力與變形襯砌環(huán)內(nèi)力與變形 壓力計和應(yīng)變傳感壓力計和應(yīng)變傳感 器器 選擇代表地段設(shè)選擇代表地段設(shè)

11、 監(jiān)測斷面監(jiān)測斷面 土層應(yīng)力土層應(yīng)力壓力計和傳感器壓力計和傳感器 選擇代表性地段選擇代表性地段 設(shè)監(jiān)測斷面設(shè)監(jiān)測斷面 明挖法施工主要監(jiān)測項目明挖法施工主要監(jiān)測項目 （ -必測必測 -選測）選測） 序序 號號 監(jiān)測項目監(jiān)測項目監(jiān)測目的監(jiān)測目的 圍護(hù)結(jié)圍護(hù)結(jié) 構(gòu)施工構(gòu)施工 基坑開挖基坑開挖 水泥土水泥土 圍護(hù)墻圍護(hù)墻 板式支護(hù)板式支護(hù) 體系體系 放坡放坡 開挖開挖 1圍護(hù)結(jié)構(gòu)（邊坡）頂水平位移圍護(hù)結(jié)構(gòu)（邊坡）頂水平位移 了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移量，必要時調(diào)整基坑開挖了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移量，必要時調(diào)整基坑開挖 順序和速度，確?；雍椭車h(huán)境的安全；順序和速度，確保基坑和周圍環(huán)境的安全； 2圍

12、護(hù)結(jié)構(gòu)（邊坡）頂沉降圍護(hù)結(jié)構(gòu)（邊坡）頂沉降 了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大沉降量，必要時調(diào)整基坑開挖順序了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大沉降量，必要時調(diào)整基坑開挖順序 和速度，確?；雍椭車h(huán)境的安全；和速度，確?；雍椭車h(huán)境的安全； 3立柱立柱（格構(gòu)柱）（格構(gòu)柱）沉降沉降 4圍護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平結(jié)構(gòu)水平位移位移 了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移量，必要時調(diào)整基坑開挖了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移量，必要時調(diào)整基坑開挖 順序和速度，確保基坑和周圍環(huán)境的安全；順序和速度，確?；雍椭車h(huán)境的安全； 5土體深層側(cè)向位移土體深層側(cè)向位移 6支撐或錨桿軸力支撐或錨桿軸力了解支撐或錨桿軸力情況，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)受力安全狀況了解支撐或錨桿軸力情況

13、，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)受力安全狀況 7基坑內(nèi)外地下水位基坑內(nèi)外地下水位隧道開挖降水對周圍地下水位下降的影響范圍和程度隧道開挖降水對周圍地下水位下降的影響范圍和程度 8孔隙水壓力孔隙水壓力 通過監(jiān)測孔隙水壓力在施工過程中的變化情況，及時為通過監(jiān)測孔隙水壓力在施工過程中的變化情況，及時為 開挖、掘進(jìn)速度等提供可靠依據(jù)開挖、掘進(jìn)速度等提供可靠依據(jù) 9圍護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)結(jié)構(gòu)側(cè)土壓力土壓力 監(jiān)測擋士結(jié)構(gòu)在各種施工工況下的不穩(wěn)定因素，以便及監(jiān)測擋士結(jié)構(gòu)在各種施工工況下的不穩(wěn)定因素，以便及 時采取相應(yīng)的措施保證施工安全時采取相應(yīng)的措施保證施工安全 10坑底隆起（回彈）坑底隆起（回彈） 優(yōu)化施工方案（如挖土速率、底板澆筑

14、時間等）；確保優(yōu)化施工方案（如挖土速率、底板澆筑時間等）；確保 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的安全基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的安全 11 裂縫監(jiān)測裂縫監(jiān)測 鄰近建筑物鄰近建筑物 了解施工過程中地表、地下管線、建筑物沉降與傾斜情了解施工過程中地表、地下管線、建筑物沉降與傾斜情 況，評估周邊環(huán)境是否安全況，評估周邊環(huán)境是否安全 12鄰近地表鄰近地表 13鄰近建筑物沉降鄰近建筑物沉降 14鄰近地下管線水平、豎向位移鄰近地下管線水平、豎向位移 四、 監(jiān)測控制基準(zhǔn)的確定 1.控制基準(zhǔn)確定原則 （1）監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)在監(jiān)測工作實施前，由建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施 工、監(jiān)測等相關(guān)部門共同確定，列入監(jiān)測方案； （2）有關(guān)結(jié)構(gòu)

15、安全的監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)滿足設(shè)計計算中對強(qiáng)度和剛度 的要求，一般應(yīng)小于或等于設(shè)計值； （3）有關(guān)環(huán)境保護(hù)的控制基準(zhǔn)值，應(yīng)考慮被保護(hù)對象（如建筑物、地 下工程、管線等）主管部門所提出的確保其安全和正常使用的要求； （4）監(jiān)測控制基準(zhǔn)值的確定應(yīng)具有工程施工可行性，在滿足安全的前 提下，應(yīng)考慮提高施工速度和減少施工費(fèi)用； （5）監(jiān)測控制基準(zhǔn)值應(yīng)滿足現(xiàn)行的相關(guān)設(shè)計、施工法規(guī)、規(guī)范和規(guī)程 的要求； （6）對一些目前尚未明確規(guī)定控制基準(zhǔn)值的監(jiān)測項目，可參照國內(nèi)外 類似工程的監(jiān)測資料確定； 在監(jiān)測實施過程中，當(dāng)某一監(jiān)測值未超過控制基準(zhǔn)值而出現(xiàn)險情時， 除及時報警外，還應(yīng)與有關(guān)部門共同研究分析，及時調(diào)整控制基準(zhǔn)

16、值。 2.地表沉降控制基準(zhǔn)確定地表沉降控制基準(zhǔn)確定 方法方法 通常地表沉降控制基準(zhǔn)值應(yīng)通常地表沉降控制基準(zhǔn)值應(yīng) 綜合考慮地表建筑物、地下綜合考慮地表建筑物、地下 管線及地層和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等因管線及地層和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等因 素，分別確定其允許地表沉素，分別確定其允許地表沉 降值，并取其中最小值作為降值，并取其中最小值作為 控制基準(zhǔn)值?？刂苹鶞?zhǔn)值。 1）從考慮地表建筑物安全角）從考慮地表建筑物安全角 度確定最大允許地表沉降值度確定最大允許地表沉降值 地下工程施工引起地層的差地下工程施工引起地層的差 異沉降所引發(fā)的建筑物傾斜，異沉降所引發(fā)的建筑物傾斜， 是判斷建筑物是否安全的一是判斷建筑物是否安全的一 個重要

17、標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實際經(jīng)驗個重要標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實際經(jīng)驗 總結(jié)地層差異沉降與建筑物總結(jié)地層差異沉降與建筑物 的反應(yīng)見右表。的反應(yīng)見右表。 建筑物結(jié)構(gòu)類型建筑物結(jié)構(gòu)類型/L（L為建筑為建筑 物長度，物長度，為差為差 異沉降）異沉降） 建筑物反映建筑物反映 一般磚墻承重結(jié)構(gòu)，一般磚墻承重結(jié)構(gòu)， 包括有內(nèi)框架及建包括有內(nèi)框架及建 筑物長與高之比小筑物長與高之比小 于于10，有圈梁，有，有圈梁，有 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 1/150分隔墻和承重墻出現(xiàn)相分隔墻和承重墻出現(xiàn)相 當(dāng)多的裂縫，可能發(fā)生當(dāng)多的裂縫，可能發(fā)生 結(jié)構(gòu)破壞結(jié)構(gòu)破壞 一般鋼筋混凝土框一般鋼筋混凝土框 架結(jié)構(gòu)架結(jié)構(gòu) 1/150發(fā)生嚴(yán)重變形發(fā)生嚴(yán)重變形 1/500開始

18、出現(xiàn)裂縫開始出現(xiàn)裂縫 高層剛性建筑（箱高層剛性建筑（箱 型基礎(chǔ)、樁基）型基礎(chǔ)、樁基） 1/250可觀察到建筑物傾斜可觀察到建筑物傾斜 有橋式行車的單層有橋式行車的單層 排架結(jié)構(gòu)的廠房，排架結(jié)構(gòu)的廠房， 淺基礎(chǔ)或樁基淺基礎(chǔ)或樁基 1/300橋式行車運(yùn)轉(zhuǎn)困難，若橋式行車運(yùn)轉(zhuǎn)困難，若 不調(diào)整軌面水平方向，不調(diào)整軌面水平方向， 行車難以運(yùn)行，分隔墻行車難以運(yùn)行，分隔墻 有裂縫有裂縫 有斜撐的框架結(jié)構(gòu)有斜撐的框架結(jié)構(gòu)1/600處于安全極限狀態(tài)處于安全極限狀態(tài) 對差異沉降反應(yīng)敏對差異沉降反應(yīng)敏 感的機(jī)器基礎(chǔ)感的機(jī)器基礎(chǔ) 1/850機(jī)器使用可能發(fā)生困難，機(jī)器使用可能發(fā)生困難， 處于可運(yùn)行的極限狀態(tài)處于可運(yùn)行

19、的極限狀態(tài) 地表建筑物基礎(chǔ)位于沉降槽一側(cè) 如右圖所示，一般來說，淺埋地 下工程施工時，在其兩側(cè)存在著潛 在的破裂面，如果破裂面與地表交 點(diǎn)位于建筑內(nèi)，則應(yīng)考慮不均勻沉 降對建筑物的影響。假設(shè)破裂面與 地表的交點(diǎn)為地表建筑物沉降的不 動點(diǎn)，則有： 式中，H-工程覆土厚度，h1-開 挖高度，D為開挖直徑，A-受影響 的橫截面寬度。不均勻沉降由 Peck公式求得： 2/ 2 Al 2 45tan/ )(2 1 hHDA )2/)2/(exp()2/exp( 222 2 1max iAilSu 如果令u等于建筑物的最大允許地表沉降值，而i通常 位于邊墻所在的鉛垂線上（iD/2），則最大允許地表沉 降值

20、為： 即與L1對應(yīng)的點(diǎn)為建筑物由于地表沉降而傾斜的最大斜 率點(diǎn)，由Peek公式推導(dǎo)的該點(diǎn)的傾斜率計算公式為： 令u為建筑物的容許傾斜則得到的最大允許地表沉降 值為： )2/exp( 2 2 11 2 max ill i S 221 m ax1 2 exp(/ 2) l uSli i )2/exp()2/2/exp( )2/(2/)2/(exp()2/(2/exp( 222 2 1 222 2 1max DADlu DADluS 隧道中線 地表建筑物基礎(chǔ)位于沉降槽中間 A.建筑物相鄰柱基L小于（等于）沉降槽拐點(diǎn)位置i 由沉降槽曲線可知，在拐點(diǎn)i處，曲線斜率最大，當(dāng) 建筑物位于如圖所示時，差異沉降

21、達(dá)到最大，故以此 極限條件下的坡度值-極限坡度小于相應(yīng)建筑物允許傾 斜值作為限制條件。即： 式中：L一一建筑物相鄰柱基礎(chǔ)間距 f一一建筑物的允許傾斜率 S差異沉降值 由極限條件得允許最大沉降差：Sfi，同時，由 peck曲線可知，當(dāng)x=i時，可得出地表下沉的最大斜率： 假定建筑物最大允許傾斜與Qmax相等，此時，地表 最大允許沉降量： SLf maxmax 61. 0 S i Q 61. 0 max f i s B.建筑物相鄰柱基L大于（等于）沉降槽拐點(diǎn)位置2i 這種情況下，沉降對建筑物的影響既引起傾斜，同時基礎(chǔ)受彎。 當(dāng)建筑物處于受彎最不利位置，沉降量過大時，可能導(dǎo)至建筑物基 礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的斷裂及

22、上部結(jié)構(gòu)壓性裂縫的產(chǎn)生。影響基礎(chǔ)變形的因素， 如受力條件、荷載分布、建筑物等級不盡相同，難以進(jìn)行分析，這 里僅根據(jù)建筑物基礎(chǔ)的極限應(yīng)變采用下式計算最大允許沉降值。 222) (iiiS （2）從考慮地下管線的安全角度確定最大允許地表沉降值 管線與隧道的位置關(guān)系比較復(fù)雜，僅以管線與隧道軸線垂直為例進(jìn)行說明。沉降 槽上方的管線變形類似于建筑物地基梁L2i的情況，隨著地層的沉降，其受力條件發(fā) 生轉(zhuǎn)化，這時可視為受垂直均布荷載的梁來考慮。 根據(jù)結(jié)構(gòu)在正常使用時受到的應(yīng)力應(yīng)小于其允許的設(shè)計應(yīng)力這一標(biāo)準(zhǔn)： 由：=/E 式中：允許拉應(yīng)變； 允許拉應(yīng)力； E材料彈性模量； 可知，管線在地層沉降時產(chǎn)生的變形應(yīng)小

23、于（或等于）其允許應(yīng)力的相應(yīng)變形范圍。 即可按下式計算沉降允許值。 式中：m計算長度。當(dāng)管線走向垂直于地下工程縱向時，m=i，S值最小，此 時，上式可簡化為如下式。 22 )(mmms 22 )(iiis （3）從考慮地層及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定角度確定最大允許地表沉降值從考慮地層及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定角度確定最大允許地表沉降值 以地下工程側(cè)壁正上方土體不發(fā)生坍塌時允許產(chǎn)生的最大地表沉降值作為控制 基準(zhǔn)，這時采用“地層梁理論”，誘導(dǎo)出剪應(yīng)變的方法來確定最大允許地表沉降值。 經(jīng)驗表明，軟弱地層淺埋地下工程典型的地表沉降曲線可用Peck公式描述： 對Peck公式求導(dǎo)可得沉降曲線的最大斜率計算公式如下（發(fā)生在x=i處

24、）： 如設(shè)定地層的極限剪應(yīng)變Yp與相等，則： 即從地下工程施工本身的安全穩(wěn)定性推求的最大允許地表沉降值為： 式中：地層抗剪強(qiáng)度， G地層剪切摸量。 Smax一一最大允許地表沉降值； i一一曲線拐點(diǎn)到中心的距離，可通過回歸求得； 地表沉降控制基準(zhǔn)值隨工程條件，尤其是周邊環(huán)境條件而變，目前多數(shù)招標(biāo)文件 中籠統(tǒng)的要求地表沉值小于某一數(shù)值是不適宜的，應(yīng)針對具體工程，通過類比和計 算相結(jié)合的辦法找出相應(yīng)的控制基準(zhǔn)值。 )2/exp( 22 max ixSu max 61. 0 S i max 61. 0 S iG Yp G i S 61. 0 max 3.支護(hù)結(jié)構(gòu)（圍巖）穩(wěn)定性控制基準(zhǔn)的確定方法支護(hù)結(jié)構(gòu)

25、（圍巖）穩(wěn)定性控制基準(zhǔn)的確定方法 （1）根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性確定）根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性確定 繪制圍巖位移繪制圍巖位移支護(hù)剛度曲線，并在圖上繪支護(hù)剛度曲線，并在圖上繪 制制u=u（直線（直線C），從圖中可看：圍巖位移），從圖中可看：圍巖位移支支 護(hù)剛度曲線存在一個明顯的拐點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)、安全的護(hù)剛度曲線存在一個明顯的拐點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)、安全的 角度考慮，角度考慮，C與與A、B相交在拐點(diǎn)附近最合理，交點(diǎn)相交在拐點(diǎn)附近最合理，交點(diǎn) 對應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)（圍巖）位移作為變形的控制值對應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)（圍巖）位移作為變形的控制值u。 （2）根據(jù)地表沉降控制要求確定）根據(jù)地表沉降控制要求確定 城市地下工程多為軟弱地層，且埋置

26、深度淺，因此確定支護(hù)結(jié)構(gòu)城市地下工程多為軟弱地層，且埋置深度淺，因此確定支護(hù)結(jié)構(gòu) （圍巖）允許位移基準(zhǔn)值時還必須考慮周邊環(huán)境安全，即要考慮地表（圍巖）允許位移基準(zhǔn)值時還必須考慮周邊環(huán)境安全，即要考慮地表 沉降要求的影響。沉降要求的影響。 a.城市地下工程通過城市建筑群要求地表沉降控制嚴(yán)格時，位移基城市地下工程通過城市建筑群要求地表沉降控制嚴(yán)格時，位移基 準(zhǔn)值應(yīng)當(dāng)控制得盡量小些。準(zhǔn)值應(yīng)當(dāng)控制得盡量小些。 b.山嶺隧道對地表沉降沒有嚴(yán)格要求時，位移基準(zhǔn)值可以適當(dāng)定大山嶺隧道對地表沉降沒有嚴(yán)格要求時，位移基準(zhǔn)值可以適當(dāng)定大 些。些。 （3）利用現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果對預(yù)先確定的位移值進(jìn)行修正）利用現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果

27、對預(yù)先確定的位移值進(jìn)行修正 應(yīng)根據(jù)具體工程的現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果和工程經(jīng)驗，分析圍巖及支護(hù)結(jié)應(yīng)根據(jù)具體工程的現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果和工程經(jīng)驗，分析圍巖及支護(hù)結(jié) 構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)及周邊環(huán)境的安全狀況。對預(yù)先確定位移允許值進(jìn)行修構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)及周邊環(huán)境的安全狀況。對預(yù)先確定位移允許值進(jìn)行修 正，以確保最終確定的位移基準(zhǔn)值是安全、經(jīng)濟(jì)、合理的。正，以確保最終確定的位移基準(zhǔn)值是安全、經(jīng)濟(jì)、合理的。 4.主要監(jiān)測項目的國內(nèi)外控制基準(zhǔn)參考值 （1）暗挖隧道主要監(jiān)測項目控制基準(zhǔn)參考值 我國鐵路隧道采用允許相對位移值的方法確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的控制基準(zhǔn)。 隧道周邊任意點(diǎn)的實測相對位移值或用回歸分析推算的最終位移值均 應(yīng)小于錨桿噴射混凝土支護(hù)

28、技術(shù)規(guī)范（GB50086-2001）規(guī)定值。 覆土厚度（覆土厚度（m） 圍巖級別圍巖級別 300 0.10.30.20.50.41.2 0.150.50.41.20.82.0 0.20.80.61.61.03.0 法國工業(yè)部制定的隧道位移基準(zhǔn)值(絕對允許值）如下表 （隧道斷面50100 m2），可作為初選位移基準(zhǔn)的參考值。 隧道埋深隧道埋深 （m） 洞內(nèi)拱頂容許下沉（洞內(nèi)拱頂容許下沉（mmmm）地表容許下沉（地表容許下沉（mmmm） 硬巖硬巖軟巖軟巖硬巖硬巖軟巖軟巖 10501020205010202050 5010020601002002060150300 10050050100501002

29、00400 5007504012020040040120300600 日本“NATM設(shè)計施工指南”提出按測得的總位移量值 （絕對允許值），或根據(jù)已測值預(yù)計的最終位移值，判斷圍巖 的類別，然后確定與圍巖相應(yīng)的支護(hù)系統(tǒng)。 圍巖類別圍巖類別凈空變化值（凈空變化值（mm） 單單 線線雙雙 線線 75150 257550150 2550 我國北京地鐵工程施工相應(yīng)的監(jiān)測控制基準(zhǔn)（絕對位 移值）如下： 北京地鐵淺埋暗挖法施工監(jiān)測控制基準(zhǔn)值 監(jiān)測項目監(jiān)測項目 基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值 位移平均和最大速度控制值位移平均和最大速度控制值 （mm/d） 地表沉降地表沉降 區(qū)間區(qū)間30 平均：平均：2 最大：最大：5 車站車站3

30、0 拱底隆起拱底隆起 區(qū)間區(qū)間10 車站車站10 拱頂下沉拱頂下沉 區(qū)間區(qū)間50 平均：平均：2 最大：最大：5 車站車站60 水平收斂水平收斂區(qū)間區(qū)間20 平均：平均：1 最大：最大：3 北京地鐵盾構(gòu)法施工監(jiān)測控制基準(zhǔn)值 監(jiān)測項目監(jiān)測項目基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值 位移平均和最大速度控制值位移平均和最大速度控制值 （mm/d） 地表沉降地表沉降30 平均：平均：1 最大：最大：3 拱頂下沉拱頂下沉30 平均：平均：1 最大：最大：3 （2）明挖基坑工程變形控制基準(zhǔn)參考值 我國的基坑設(shè)計規(guī)程將基坑工程按破壞后果和工程復(fù)雜程度區(qū)分為三個等級， 各級基坑變形的設(shè)計和控制值見下表 基坑工程等級劃分及變形制控基準(zhǔn)值

31、 工程復(fù)雜工程復(fù)雜 一一級級二二級級三三級級 很很嚴(yán)重嚴(yán)重嚴(yán)重嚴(yán)重不不嚴(yán)重嚴(yán)重 基坑深度（基坑深度（m）149149 地下水埋深（地下水埋深（m）2255 軟土層厚度（軟土層厚度（m）5252 基坑邊緣與鄰近已有建筑淺基礎(chǔ)或基坑邊緣與鄰近已有建筑淺基礎(chǔ)或 重要管線邊緣凈距（重要管線邊緣凈距（m） 0.5h0.51.Oh1.Oh 監(jiān)控值監(jiān)控值設(shè)計值設(shè)計值監(jiān)控值監(jiān)控值設(shè)計值設(shè)計值 上上 海海 市市 墻頂位移（墻頂位移（mm）305060100宜按二級基坑的宜按二級基坑的 標(biāo)準(zhǔn)控制，當(dāng)環(huán)標(biāo)準(zhǔn)控制，當(dāng)環(huán) 境條件許可時可境條件許可時可 適當(dāng)放寬適當(dāng)放寬 墻體最大位移（墻體最大位移（mm）60809012

32、0 地表最大沉降（地表最大沉降（mm）305060100 最大差異沉降最大差異沉降6/100012/1000 深深 圳圳 市市 墻體最大水平墻體最大水平 排樁、地下連續(xù)墻、排樁、地下連續(xù)墻、 土釘墻土釘墻 0.0025H0.0050H0.0100H 位移（位移（m）鋼板樁、深層攪拌樁鋼板樁、深層攪拌樁一一0.0100H0.0200H 五、監(jiān)測組織與實施 1.監(jiān)測方案編制 監(jiān)測方案是指導(dǎo)監(jiān)測實施的主要技術(shù)文件，主要包括： 1、監(jiān)測目的和監(jiān)測項目 2、監(jiān)測儀器及安裝 3、數(shù)據(jù)采集方法、數(shù)據(jù)分析及處理 4、信息反饋 2.監(jiān)測的組織與實施 1、監(jiān)測的前期準(zhǔn)備 2、人員組織準(zhǔn)備 3、設(shè)備及物資準(zhǔn)備 4、

33、現(xiàn)場準(zhǔn)備 3.監(jiān)測的實施 監(jiān)測實施應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)： 1、測點(diǎn)布設(shè) 2、傳感器和儀器的選用、傳感器的檢驗和率定 3、監(jiān)測系統(tǒng)的選擇、調(diào)試和管理 4、監(jiān)測控制值的確定 5、資料的整理與分析 6、監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋 4.監(jiān)測資料的整理與分析 （1）監(jiān)測資料的種類 u監(jiān)測方案 監(jiān)測方案是貫徹監(jiān)測工作始終的指導(dǎo)性文件，因而是重要的監(jiān)測 資料之一。工程竣工后，根據(jù)監(jiān)測方案實際施作情況，對原監(jiān)測方 案進(jìn)行補(bǔ)充和修改。 u監(jiān)測日記 監(jiān)測日記記載監(jiān)測實施階段每日的氣象情況、完成的測試項目、 現(xiàn)場異常情況、文件收發(fā)紀(jì)錄等。 u監(jiān)測數(shù)據(jù) 監(jiān)測數(shù)據(jù)是監(jiān)測資料中最基礎(chǔ)、最原始的資料，它是日后進(jìn)行制 表、制圖、計算分析、

34、編制報表、撰寫報告的重要依據(jù)。 u監(jiān)測報表 每次測試完成后向委托單位提供的圖表，按日期和項目內(nèi)容編排、 裝訂成冊，包括監(jiān)測日報表，周表報及月報表。 u監(jiān)測報告 監(jiān)測報告系指對某段時間內(nèi)或某一監(jiān)測項目的實施情況的總結(jié)，找 出某些變化規(guī)律，提出建議和措施。每一監(jiān)測工程都有一個監(jiān)測總報 告，根據(jù)工程規(guī)模和時間，也可以出中期報告、分報告。 u監(jiān)測工程聯(lián)系單 聯(lián)系單是監(jiān)測部門就監(jiān)測過程中遇到的技術(shù)問題、特殊情況或測試 內(nèi)容、時間變更等，與委托方進(jìn)行聯(lián)系或達(dá)成協(xié)議的書面記載。 u監(jiān)測會議記要 包括監(jiān)測方案評審會、現(xiàn)場監(jiān)測工作例會、定期或不定期的專家顧 問會議、施工協(xié)調(diào)會等涉及監(jiān)測內(nèi)容的會議記錄。 （2）誤

35、差產(chǎn)生的原因和檢驗方法 1）系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是因監(jiān)測方法不正確或限于現(xiàn)場測試環(huán)境條件無法消除的 因素而造成的。常見的系統(tǒng)誤差有固定的和變化的兩類。固定的系統(tǒng) 誤差是在整個監(jiān)測數(shù)據(jù)中始終存在著一個符號不變的固定的數(shù)字偏差， 或?qū)σ粋€數(shù)據(jù)多次測量中算出平均值之差的偏差，如零點(diǎn)漂移、儀器 調(diào)試偏差等。如果監(jiān)測數(shù)據(jù)的偏差是變化的，就是變化的系統(tǒng)誤差， 它們可能是有規(guī)律的累進(jìn)變化、周期變化或按其它復(fù)雜的規(guī)律變化， 如溫度、濕度等環(huán)境條件的變化引起的系統(tǒng)誤差。 2）過失誤差 主要由于測試人員的工作過失所引起的誤差，如讀錯儀表刻度（位 數(shù)、正負(fù)號）、測點(diǎn)與測讀數(shù)據(jù)混淆、記錄錯誤等，造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不 可允許的

36、錯誤。此類誤差數(shù)值很大，使測試結(jié)果與事實顯然不符，必 需從測量數(shù)據(jù)中剔除。 3）偶然誤差 在測量數(shù)據(jù)中剔除了過失誤差并盡可能地消除和修正了系統(tǒng) 誤差之后，剩下的主要是偶然誤差。引起偶然誤差的主要原 因有偶然因素，如電源電壓波動，對儀表末位讀數(shù)估讀不準(zhǔn) 確以及環(huán)境因素的干擾等。偶然誤差帶有隨機(jī)性質(zhì)，無法從 試驗方法上加以防止，它們服從正態(tài)分布的統(tǒng)計規(guī)律，因此 又稱隨機(jī)誤差。 （3）檢驗誤差的方法 查找錯誤數(shù)據(jù)和分析誤差，主要是根據(jù)系統(tǒng)誤差、過失誤差 和偶然誤差在不同類型監(jiān)測數(shù)據(jù)中的分布規(guī)律來判斷。通常 采用人工判斷和計算機(jī)分析相結(jié)合的方法，通過下述兩種方 法相結(jié)合進(jìn)行檢驗： A、對比檢驗方法 對

37、比檢驗方法是以儀器監(jiān)測值的相互關(guān)系為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)邏輯分 析方法。包括以下兩種分析方法。 一致性分析 一致性分析是從時間角度檢驗分析同一測點(diǎn)本次實測值與前次觀 測值的關(guān)系。 相關(guān)性分析 相關(guān)性分析是從空間的角度檢驗分析，同一測次中該點(diǎn)與前、后、 左、右、上、下鄰近測點(diǎn)觀測值進(jìn)行對比，然后使用數(shù)理統(tǒng)計方 法對數(shù)據(jù)的誤差類型作檢驗，并進(jìn)行誤差分析處理 B、統(tǒng)計檢驗方法和步驟 數(shù)據(jù)整理：把原始數(shù)據(jù)通過一定的方法，如按大小的排序， 用頻率分布的形式把一組數(shù)據(jù)的分布情況顯示出來，進(jìn)行數(shù) 據(jù)的數(shù)字特征計算，離群數(shù)據(jù)的取舍。 數(shù)據(jù)的方差分析：被測物理量按隨機(jī)規(guī)律受到一種或幾種不 同因素的影響，通過方差分析的方法

38、處理數(shù)據(jù)，確定哪些因 素或哪種因素對被測物理量的影響最顯著。 數(shù)據(jù)的曲線擬合：數(shù)據(jù)擬合是根據(jù)實測的一系列數(shù)據(jù)，尋找 一種能夠較好反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律和趨勢的函數(shù)關(guān)系式，通常 使用最小二乘法進(jìn)行擬合。 C、避免人為誤差 由于測試人員的工作過失所引起的誤差，如讀錯儀表刻 度（位數(shù)、正負(fù)號）、測點(diǎn)與測讀數(shù)據(jù)混淆、記錄錯誤等， 造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不可允許的錯誤。避免人為誤差措施主要有 加強(qiáng)監(jiān)測管理，規(guī)范監(jiān)測工作，加強(qiáng)人員培訓(xùn)提高人員素 質(zhì)。在數(shù)據(jù)處理時，此類誤差數(shù)值一般很大，必需從測量 數(shù)據(jù)中剔除。 D、不完整（或缺損）數(shù)據(jù)的處理 在監(jiān)測實施過程中，由于監(jiān)測儀器被破壞、測點(diǎn)埋設(shè)不 及時、受施工干擾部分時間段數(shù)據(jù)

39、沒有采集等原因，導(dǎo)致 監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整，以及如拱頂下沉、結(jié)構(gòu)收斂等監(jiān)測項目 在監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)之前部分位移已經(jīng)發(fā)生。避免出現(xiàn)這類情況 產(chǎn)生的主要措施：及時埋設(shè)測點(diǎn)，加強(qiáng)測點(diǎn)保護(hù)，加強(qiáng)監(jiān) 測組織管理，協(xié)調(diào)好監(jiān)測與施工之間關(guān)系。 對不完整數(shù) 據(jù)的處理分析方法，一般有回歸分析法和類比法。 （2）監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理要求 1）數(shù)據(jù)采集 資料采集應(yīng)嚴(yán)格按照監(jiān)測傳感器和儀表的原理及監(jiān)測方案規(guī)定 的測試方法，堅持長期、連續(xù)、定人、定時、定儀器地進(jìn)行采集， 采用專用表格做好數(shù)據(jù)記錄和整理，保留原始資料。每次資料匯 總前，測量人、記錄人、審核人、整理人簽名應(yīng)齊全，以便各司 其職，提高監(jiān)測人員的責(zé)任心。特別是在發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常

40、時， 應(yīng)及時進(jìn)行復(fù)測，并加密觀測的次數(shù)，防止對可能出現(xiàn)的危險情 況先兆的誤報和漏報。當(dāng)測量數(shù)據(jù)用人工錄入計算機(jī)時，更應(yīng)進(jìn) 行數(shù)據(jù)的二次校核，以確保打印出的曲線圖表準(zhǔn)確無誤。 2）數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制 根據(jù)不同原理的儀器和不同的采集方法，采用相應(yīng)的檢查和鑒定 手段，包括嚴(yán)格遵守操作規(guī)程、定期檢查維修監(jiān)測系統(tǒng)、加強(qiáng)對上 崗人員的培訓(xùn)工作等方面的內(nèi)容。對儀器質(zhì)量和數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的控 制可從以下方面著手： 確定監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性； 定期檢驗儀器設(shè)備； 保護(hù)好現(xiàn)場測點(diǎn)； 嚴(yán)守操作規(guī)程； 做好誤差分析工作。 5.監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋分析 根據(jù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的時間安排可分為以下三類： 實時分析：每天根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析施

41、工對結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的影響， 發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時采取措施；實時分析一般采用日報表型式。 階段分析：經(jīng)過一段時間后，根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及相關(guān)資料等進(jìn) 行綜合分析，總結(jié)施工對周圍地層影響的一般規(guī)律，指導(dǎo)下一階段施 工。階段分析一般采用周報、月報形式，或根據(jù)工程施工需要不定期 進(jìn)行，提出指導(dǎo)施工和優(yōu)化設(shè)計的建議。 工程竣工后，提交施工總結(jié)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，分析工程 實際變形或應(yīng)變規(guī)律，總結(jié)工程施工的經(jīng)驗與教訓(xùn)，為以后的工程設(shè) 計、施工及規(guī)范修改提供參考和積累經(jīng)驗。并可以和計算結(jié)果比較， 完善計算理論。 六六 、主要監(jiān)測項目實施方法、主要監(jiān)測項目實施方法 1.地表沉降 沉降監(jiān)測是地下工程監(jiān)測中最

42、主要的監(jiān)測項目。在地基加固、基坑、淺埋暗挖 法隧道、盾構(gòu)法隧道等工程的施工過程中都要進(jìn)行地表沉降監(jiān)測。 （1）監(jiān)測目的 主要是測定施工引起的地表沉降值，確保結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全，同時分析施工 引起的縱橫沉降槽曲線及最大沉降坡度、最小曲率半徑和沉降速率等，以評估施工 過程中圍巖變形狀態(tài)及施工對周圍環(huán)境的影響程度。 （2）監(jiān)測儀器 一般采用自動或人工水準(zhǔn)測量儀器。 如果需要進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，可采用靜力水準(zhǔn)儀系統(tǒng)。 （3）監(jiān)測方法 1）水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置 可以利用城市中的永久水準(zhǔn)點(diǎn)或工程施工時使用的臨時水準(zhǔn) 點(diǎn)，作為基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)。如果附近沒有這樣的水準(zhǔn)點(diǎn)，則 應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體條件和沉降監(jiān)測的時間要求埋設(shè)

43、專用水準(zhǔn)點(diǎn)。 水準(zhǔn)點(diǎn)的型式和埋設(shè)可參照三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)的要求進(jìn)行（如 圖），其數(shù)目不少于三個，以便組成水準(zhǔn)控制網(wǎng)，對水準(zhǔn)點(diǎn)定 期進(jìn)行校核，防止其本身發(fā)生變化，以保證沉降監(jiān)測結(jié)果的正 確性。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)在沉降監(jiān)測的初次觀測之前一個月埋設(shè)好。 埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)考慮下列因素： （1）水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在監(jiān)測對象的沉降影響范圍（包括埋深） 以外，保證其堅固穩(wěn)定； （2）盡量遠(yuǎn)離道路、鐵路、空壓機(jī)房等，以防受到碾壓和振 動的影響； （3）力求通視良好，與觀測點(diǎn)接近，其距離不宜超過l00m， 以保證監(jiān)測精度； （4）避免將水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在低洼易積水處。同時為防止土層凍 脹的影響，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)深度至少要在冰凍線以下0.5m。

44、2）地表沉降測點(diǎn)埋設(shè) 用沖擊鉆在地表鉆孔，然后放入長200300mm，直徑2030mm的圓頭鋼筋， 四周用水泥砂漿填實。 3）地表沉降計算 在條件許可的情況下，盡可能布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，以便進(jìn)行平差處理，提高觀測精度。 施工前，由基點(diǎn)通過水準(zhǔn)測點(diǎn)監(jiān)測出地表沉降觀測點(diǎn)的初始高程H0，在施工過 程中測出的高程為Hn。則高差Hn-H0即為地表沉降值。 4）地表沉降分析 包括地表沉降歷時規(guī)律（如下圖所示）、地表沉降歷程規(guī)律、縱向地表沉降規(guī)律、 橫向地表沉降規(guī)律等。分析施工對周邊環(huán)境的影響程度及影響范圍，及與時間及 開挖面之間的關(guān)系，預(yù)測最終地表沉降。 2.建筑物監(jiān)測 建筑物監(jiān)測包括建筑物沉降監(jiān)測、建筑物傾斜、

45、建筑物水平位移監(jiān)測 及建筑裂縫監(jiān)測等。 （1）監(jiān)測目的 為確保周邊建筑物的安全，在施工過程中需進(jìn)行建筑物監(jiān)測，當(dāng) 建筑物變形過大，及時采取有效的保護(hù)加固措施，確保建筑物安全。 （2）監(jiān)測儀器 沉降監(jiān)測可用水準(zhǔn)儀、全站儀、靜力水準(zhǔn)儀等；傾斜監(jiān)測可用水準(zhǔn)儀 （差異沉降法）、全站儀，垂線坐標(biāo)儀等；水平位移監(jiān)測可用全站儀、 經(jīng)緯儀等；裂縫監(jiān)測可用簡易方法進(jìn)行，如貼石膏法、金屬片固定法等， 如果監(jiān)測精度要求較高可采用測縫計或手持應(yīng)變計等。 （3）監(jiān)測方法 目前，對于建筑物監(jiān)測項目主要是沉降與傾斜（通常采用差異沉降法）。下 面僅介紹建筑物沉降及采用差異沉降法進(jìn)行傾斜監(jiān)測。 1）水準(zhǔn)基點(diǎn)埋設(shè) 水準(zhǔn)基點(diǎn)的構(gòu)造

46、、形式以及埋設(shè)方法同地表沉降。水準(zhǔn)基點(diǎn)離監(jiān)測建筑物的 最近允許距離見下表。 建筑物建筑物 性質(zhì)性質(zhì) 層次層次 水準(zhǔn)基點(diǎn)離觀測水準(zhǔn)基點(diǎn)離觀測 建筑物的最近容建筑物的最近容 許距離（許距離（m） 建筑物建筑物 性質(zhì)性質(zhì) 層次層次 水準(zhǔn)基點(diǎn)離水準(zhǔn)基點(diǎn)離 觀測建筑物觀測建筑物 的最近容許的最近容許 距離（距離（m） 民用建民用建 筑筑 6層以下層以下4030 工業(yè)廠工業(yè)廠 房房 單層廠房單層廠房40 1050單層廠房單層廠房50 2060 （ 有 吊 車（ 有 吊 車 者）者） 3070單層廠房單層廠房60 4080 （ 有 震 動（ 有 震 動 基礎(chǔ)）基礎(chǔ)） 1-鋼筋 18觀測點(diǎn) 2-觀測點(diǎn)頭部 3

47、-建筑物墻式柱 4-砼墊 5-磚砌井壁 6-鋼筋砼蓋板 7-預(yù)制砼塊 2）沉降監(jiān)測點(diǎn)布置 一般可設(shè)置在建筑物的四角（拐角）上，高低懸殊或新舊建筑物 連接處，伸縮縫、沉降縫和不同埋深基礎(chǔ)的兩側(cè)，框架（排架）結(jié)構(gòu) 的主要柱基或縱橫軸線上。對于煙囪、水塔、油罐等高聳構(gòu)筑物，應(yīng) 沿周邊在其基礎(chǔ)軸線上的對稱位置布點(diǎn)。 測點(diǎn)埋設(shè)示意如下圖，監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)完畢后，應(yīng)待其穩(wěn)固后方能使用。 特殊情況下，也可采用射釘槍、沖擊鉆將射釘或膨脹螺絲固定在建筑 物的表面，沉降監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)時應(yīng)特別注意要保證能在點(diǎn)上垂直置尺和 良好的通視條件。 3）沉降計算 施工前，由監(jiān)測基點(diǎn)通過水準(zhǔn)測量監(jiān)測出建筑物沉降監(jiān)測點(diǎn)的初始高程H0， 在

48、施工過程中測出的高程為Hn。則高差HHn-H0即為建筑物沉降值。 4）傾斜計算 根據(jù)建筑物相臨兩點(diǎn)的沉降值，在計算建筑物沉降差s ，按公式tg=s/b 進(jìn)行傾斜計算（一般采用差異沉降法），如圖所示，頂部水平位移采用公式 SH2=Hgs/b計算。 式中：為所求建筑物水位移產(chǎn)生的傾斜角； b建筑物寬度； s建筑物的差異沉降； 圖6 建筑物傾斜計算圖 5）變形規(guī)律分析 繪制變形歷時曲線，下圖為某工程建筑物沉降歷時曲線圖，預(yù) 測最大變形值，判斷建筑物的安全。 6建筑物沉降歷時曲線圖 右線盾構(gòu)到達(dá)前 右線盾構(gòu)通過后 左線盾構(gòu)到達(dá)后期沉降 3.地下管線變形監(jiān)測 （1）監(jiān)測目的 在管線周圍設(shè)置測點(diǎn)，監(jiān)測施工

49、過程中地下管線沉降情況，據(jù)以判 定地下管線的安全性，以及采用的工程保護(hù)措施的可靠性。 （2）監(jiān)測儀器 同地表沉降監(jiān)測。 （3）測點(diǎn)埋設(shè) 目前地下管線測點(diǎn)主要有以下三種設(shè)置方法：a.抱箍式，b.直接式，c. 模擬式 其中模擬式，簡便易行，避免了道路開挖對交通的影響，但因測得的 是管頂?shù)貙拥淖冃?，模擬性差，精度較低。上述三種形式的測點(diǎn)均可用 于管線沉降監(jiān)測。抱箍式和直接式亦可用于水平位移的監(jiān)測，但應(yīng)注意 抱箍式測點(diǎn)的測桿周圍不得回填，否則會引起監(jiān)測誤差。 3）沉降值計算 沉降值計算同地表沉降監(jiān)測。 4）沉降分析 繪制沉降歷時曲線，預(yù)測最大沉降值，判斷管線的安全。 4.凈空收斂監(jiān)測 （1）監(jiān)測目的

50、凈空收斂也是圍巖與結(jié)構(gòu)和支護(hù)力學(xué)形態(tài)變化的最直接、 最明顯的反映參數(shù)，通過監(jiān)測可了解圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀 態(tài)。 （2）監(jiān)測儀器 通常采用收斂計，收斂計是用于測量和監(jiān)控隧道周邊收斂 （變形）的主要儀器，由連接、測力、測距三部分組成，如右 圖所示。近年來發(fā)展的無尺非接觸量測系統(tǒng)，可采用全站儀進(jìn) 行收斂變形監(jiān)測。 （3）監(jiān)測實施 1）測點(diǎn)布設(shè)原則 與結(jié)構(gòu)拱頂下沉測點(diǎn)布置在同一個斷面上。在同一斷面內(nèi)，收 斂基線的布設(shè)，應(yīng)根據(jù)斷面大小選擇不同的布置型式，通常情況 下可以采用，安裝測點(diǎn)時，在被測結(jié)構(gòu)面用鑿巖機(jī)或人工挖孔徑 為4080mm深20cm的孔，在孔中填塞水泥沙漿后插入收斂預(yù)埋 件，盡量使兩預(yù)埋件

51、軸線在基線方向上并使銷孔軸線處于垂直位 置，上好保護(hù)帽，待沙漿凝固后即可進(jìn)行監(jiān)測。 ac-單線隧道，bd-雙線隧道 2）收斂測量與計算 按下式計算凈空變化值。 Un=Rn-Rn-1 Un第n次監(jiān)測的凈空變形值 Rn第n次監(jiān)測時的凈空變形值 Rn-1第n-1次監(jiān)測時凈空變形值 3）變形分析 繪制收斂歷時曲線及歷程曲線，預(yù)測最大收斂變形值，判斷初支結(jié) 構(gòu)的穩(wěn)定情況。 5.拱頂下沉監(jiān)測 （注意分部開挖時測點(diǎn)布設(shè)） （1）監(jiān)測目的 拱頂下沉監(jiān)測值是反映地下工程結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù)，是圍巖與支護(hù)系統(tǒng) 力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的的反映。通過監(jiān)測了解初支結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況。 （2）監(jiān)測儀器 水準(zhǔn)儀、鋼掛

52、尺或全站儀。 （3）監(jiān)測實施 1）沉降點(diǎn)埋設(shè) 沉降點(diǎn)埋設(shè)應(yīng)盡量與地表沉降測點(diǎn)相對應(yīng)，以利于對比分析。 拱頂下沉的水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)在洞內(nèi)和洞外均可，應(yīng)布設(shè)在沉降范圍以外。 2）數(shù)據(jù)計算與分析 對同一測點(diǎn)而言，拱頂沉降計算如下式。 U=Ui-Ui-1 式中：Ui第i次監(jiān)測高程； Ui-1第i-1次監(jiān)測高程； U第i次沉降值； 數(shù)據(jù)分析與處理同地表沉降， 6.圍護(hù)結(jié)構(gòu)及土體水平位移監(jiān)測 （1）監(jiān)測目的 了解施工過程中基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)及土體的水平變形情 況，確保施工安全。 （2）監(jiān)測儀器 測斜儀，測斜管。 （3）監(jiān)測實施方法 1）測點(diǎn)布置 布置在基坑平面上撓曲計算值最大的位置，如懸臂式 結(jié)構(gòu)的長邊中心，設(shè)置水

53、平支撐結(jié)構(gòu)的兩道支撐之間； 基坑周圍有重點(diǎn)監(jiān)護(hù)對象（如建筑物、地下管線）時， 離其最近的圍護(hù)段； 基坑局部挖深加大或基坑開挖時圍護(hù)暴露最早、得到 監(jiān)測結(jié)果后可指導(dǎo)后繼施工的區(qū)段； 測斜管中有一對槽口應(yīng)自上而下始終垂直于基坑邊線， 以保證測得圍護(hù)結(jié)構(gòu)撓曲的最大值； 淺埋暗挖法或盾構(gòu)法施工的隧道土體測斜孔布置在地 質(zhì)條件比較典型地段； 2）測量 監(jiān)測開始前，測斜儀應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定，以后根據(jù) 使用情況，每隔三個月至半年標(biāo)定一次。 測斜管應(yīng)在工程開挖24星期前埋設(shè)完畢，在開挖前的 35日內(nèi)重復(fù)監(jiān)測23次，待判明測斜管己處于穩(wěn)定狀 態(tài)后，將其作為初始值，開始正式測試工作。 每次監(jiān)測時，將探頭導(dǎo)輪對準(zhǔn)

54、與所測位移方向一致的槽 口，緩緩放至管底，待探頭與管內(nèi)溫度基本一致、顯示 儀讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測。 一般以管口作為起算點(diǎn)，按探頭電纜上的刻度分劃，均 速提升，每隔一定距離（500mm或1000mm）進(jìn)行儀表 讀數(shù)，并作紀(jì)錄。 待探頭提升至管口處，旋轉(zhuǎn)180。后，再按上述方法測量 一次，以消除測斜儀自身的誤差。 3）數(shù)據(jù)計算 測試時沿預(yù)先埋好的測斜管沿垂直于隧道軸 線方向（A向）導(dǎo)槽（自下而上每隔1m測讀一 次直至孔口，得各測點(diǎn)位置上讀數(shù)Ai（+）、Ai （-）。其中“+”向與“-”向為探頭繞導(dǎo)管軸旋轉(zhuǎn) 180位置。 水平位移值計算：第i次監(jiān)測值=Ai（+）-Ai（- ）； 變量=本次監(jiān)測值-上次

55、監(jiān)測值； 本次位移S=K（K=0.02）單位以mm計； 第i點(diǎn)的絕對位移=各測點(diǎn)相對于孔底測點(diǎn)的位 移。 4）數(shù)據(jù)分析 繪制水平位移曲線圖（如右圖所示），分析施 工對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，判斷結(jié)構(gòu)的安全。 7.深層土體分層沉降監(jiān)測 （1）監(jiān)測目的 了解施工過程中對周圍地層擾動情況，研究不同深度的土 體垂直位移變化規(guī)律，確保施工及周邊環(huán)境安全。 （2）監(jiān)測儀器 分層沉降儀，磁環(huán)、沉降導(dǎo)管（如右圖所示）、水準(zhǔn)儀及 水準(zhǔn)尺（磁環(huán)沉降標(biāo)）/磁錘、水準(zhǔn)儀、測桿（磁錘沉降 標(biāo)）。 （3）監(jiān)測實施方法 1）測點(diǎn)埋設(shè) 磁錘式（測桿式）標(biāo)志的埋設(shè)方法是用鉆機(jī)在預(yù)定位置鉆 孔至欲測土層的標(biāo)高后，將護(hù)筒放入孔內(nèi)，以防孔壁

56、坍塌， 再將標(biāo)頭放入孔底，壓入土層內(nèi)，隨后放入測桿（僅測桿式 用），并使其底面與標(biāo)志頂部緊密接觸，上部的水準(zhǔn)氣泡居 中，最后用三個定位螺絲將測桿在護(hù)筒中定位，見圖右圖所 示。 磁環(huán)式標(biāo)志的埋設(shè)方法之一是用鉆機(jī)在預(yù)定孔 位上鉆孔，孔深由沉降管長度而定，孔徑以能恰 好放入磁環(huán)為佳。然后放入沉降管，沉降管聯(lián)接 時要用內(nèi)接頭或套接式螺紋，使外殼光滑，不影 響磁環(huán)的上、下移動。 埋設(shè)磁環(huán)的方法之二是在沉降管下孔前將磁環(huán) 按設(shè)計距離埋設(shè)在導(dǎo)管上，磁環(huán)之間可利用沉降 管外接頭進(jìn)行隔離，成孔后將帶磁環(huán)的沉降管插 入孔內(nèi)，然后用細(xì)砂在導(dǎo)管和孔壁之間進(jìn)行填充 至管口標(biāo)高。 2）測量 磁錘式分層標(biāo)是通過鋼尺和水準(zhǔn)儀

57、進(jìn)行監(jiān)測，見下圖?？變?nèi)重錘靠底部磁 塊的吸力與標(biāo)頭緊密接觸，孔外重錘利用自重通過滑輪將鋼尺拉直，用水 準(zhǔn)儀監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)與分層標(biāo)之間的高差，計算出深層土體的沉降值。 磁環(huán)式分層標(biāo)監(jiān)測時應(yīng)先用水準(zhǔn)儀測出沉降管的管口高程，然后將分層沉 降儀的探頭緩緩放入沉降管中，當(dāng)接收儀發(fā)生蜂鳴或指針偏轉(zhuǎn)最大時，就 是磁環(huán)的位置，自上而下依次逐點(diǎn)測出孔內(nèi)各磁環(huán)至管口的距離，換算出 各點(diǎn)的沉降量，如下圖所示。 磁錘式 磁環(huán)式 3）沉降計算 本次位移值=本次監(jiān)測平均值-上次監(jiān)測平均值 累計位移值=各次監(jiān)測位移值 各測點(diǎn)絕對位移=相對位移值+孔口標(biāo)志點(diǎn)（基點(diǎn)）位移 4）數(shù)據(jù)處理與分析 每次監(jiān)測后應(yīng)繪制孔深沉降對應(yīng)關(guān)系曲線及

58、沉降歷時曲線。 不同深度地層的沉降值 8.孔隙水壓力監(jiān)測 （1）監(jiān)測目的 孔隙水壓力變化是土體運(yùn)動的前兆。通過監(jiān)測孔隙水壓力在 施工過程中的變化情況，及時為控制沉樁速率和開挖、掘進(jìn)速 度等提供可靠依據(jù)，同時結(jié)合土壓力監(jiān)測，可以進(jìn)行土體有效 應(yīng)力分析，作為土體穩(wěn)定計算的依據(jù)。 （2）監(jiān)測儀器 孔隙水壓計及頻率接收儀（如右圖所示）。 （3）監(jiān)測實施 1）測點(diǎn)埋設(shè) 其埋設(shè)方法采用掛布法、頂入法、彈入法、埋置法和鉆孔法。 無論采用哪一種方法埋設(shè)，都要擾動地層，使初始孔隙水壓力 發(fā)生變化。為使這一變化對后期測量數(shù)據(jù)的影響減小到最低限 度，一般應(yīng)在正式測量開始前一個月進(jìn)行埋設(shè)。 2）監(jiān)測計算 根據(jù)每次所測

59、得的各測點(diǎn)頻率，可依據(jù)孔隙水壓計的頻率-壓力標(biāo)定 曲線直接換算出相應(yīng)的壓力值。 3）數(shù)據(jù)分析 根據(jù)孔隙水壓力值繪制壓力-時間曲線圖（如下圖所示）。 孔隙水壓力歷時曲線 開挖面到達(dá)測點(diǎn) 9.巖土壓力（接觸應(yīng)力）監(jiān)測 （1）監(jiān)測的目的 1）監(jiān)測擋土或支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀況，確保施工安全； 2）找出施工引起的地層土壓力的變化規(guī)律；為理論計算、分析積累資料。 （2）監(jiān)測儀器 壓力盒及接收儀。 （3）監(jiān)測實施 1）測點(diǎn)埋設(shè) 土壓力盒應(yīng)緊貼監(jiān)測對象布置，監(jiān)測擋土結(jié)構(gòu)接觸面土壓力時，可選擇在支撐處和 圍檁的中點(diǎn)，以及水平位移最大處；初期支護(hù)土壓力盒布置應(yīng)使壓力盒的受壓面向著 圍巖；采用鉆孔法埋設(shè)的土壓力盒，應(yīng)向

60、孔內(nèi)回填細(xì)砂堆至孔口；監(jiān)測基底反力或地 下室側(cè)墻的回填土壓力可先將其埋設(shè)在預(yù)制的混凝土塊內(nèi)，并將預(yù)制塊澆筑在基底內(nèi)； 在結(jié)構(gòu)物側(cè)面安裝土壓力盒時，應(yīng)在混凝土澆筑到預(yù)定標(biāo)高處，將土壓力盒固定到測 量位置上，壓力膜必需與結(jié)構(gòu)外表面平齊；采用埋置法施工時，應(yīng)注意盡量減少對原 有土體的擾動，土壓力盒周圍回填土的性狀要與附近土體一致，否則會引起應(yīng)力重分 布。 2）測量與計算 根據(jù)每次所測得的各測點(diǎn)頻率，可依據(jù)壓力盒的頻率壓力標(biāo)定曲線 來直接換算出相應(yīng)的壓力值。 3）數(shù)據(jù)分析 在監(jiān)測橫斷面圖上按不同的施工階段，繪制結(jié)構(gòu)-圍巖壓力分布形態(tài)圖， 下圖為某隧道圍巖壓力分布圖。同時還可以繪制壓力歷曲線圖，分析其變