工程監(jiān)測技術-教案

武夷學院教案課程名稱：工程監(jiān)測技術課程類型：eq\o\ac(□,√)理論課□理論、實踐課□實踐課學時：36學分：2授課教師：伍宜勝授課班級：09級土木工程1、2班授課學期：2011至2012學年第一學期教材名稱：工程監(jiān)測技術及其應用參考資料：1.《土木工程監(jiān)測技術》，中國建筑工業(yè)出版社，夏才初、潘國榮，2001.72.《地下建筑測試理論與監(jiān)測技術》夏才初，李永盛編著，1999.8。3.《巖體測試技術》，李造鼎主編，冶金工業(yè)出版社。4.《試驗巖石力學(模擬研究)》，林韻梅著，煤炭工業(yè)出版社。20XX年8《工程監(jiān)測技術》課程教案授課題目：第一章工程監(jiān)測技術基礎知識教學時數(shù)：4授課類型：eq\o\ac(□,√)理論課□實踐課教學目的、要求：了解監(jiān)測與建筑物、巖土工程的關系；了解監(jiān)測系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)選擇的原則、常用的監(jiān)測儀器設備；掌握變形監(jiān)測的周期與精度規(guī)定教學重點：建筑物水平位移、傾斜、裂縫的監(jiān)測教學難點：變形監(jiān)測控制網(wǎng)的建立。教學方法和手段：課堂講授。多媒體課件演示?！豆こ瘫O(jiān)測技術》課程教案教學內(nèi)容與教學設計第一章工程監(jiān)測技術基礎知識1.某巖土監(jiān)測產(chǎn)品分類：變形觀測測斜應力/壓力觀測應變觀測水位、滲流量觀測溫度測量大地測量儀器振動監(jiān)測數(shù)據(jù)采集海上取芯系統(tǒng)巖芯掃描系統(tǒng)2.監(jiān)測的對象？建筑物、基坑、隧道、水利工程、邊坡、公路…3.案例：車站基坑施工監(jiān)測施工組織設計（1）工程概況本車站位于佛山市南海區(qū)南桂東路北側(cè)，桂瀾路西側(cè)，車站西側(cè)為南海區(qū)電力工業(yè)局辦公樓，東面為城市廣場商業(yè)中心，南面為桂南名都用地，現(xiàn)場地形平坦，地面標高為7.26m。車站里程范圍：YDK8+896.493～YDK9+046.593，車站長150.1m,南連桂城站，北連蟲雷崗公園站。地下車站采用明挖法施工，圍護結構采用地下連續(xù)墻，與內(nèi)襯墻構成重合墻結構?；訕藴识紊疃燃s16.2m，連續(xù)墻最深處24.15m，連續(xù)墻厚為800mm，設2道鋼筋砼加1道鋼管支撐，基坑安全等級為一級，結構重要性系數(shù)1.1。（2）周圍環(huán)境調(diào)查本車站位于南桂東路與桂瀾路交叉口西北角綠化廣場上，場地區(qū)域較為空闊，本車站位于佛山市南海區(qū)南桂東路北側(cè)，桂瀾路西側(cè)，車站西側(cè)為南海區(qū)電力工業(yè)局辦公樓。場地內(nèi)朗程汽車維修中心已拆除。根據(jù)房屋基礎調(diào)查資料，南海區(qū)電力工業(yè)局辦公樓距地鐵左線中心線約30m，地下室一層，基礎采用樁徑0.5m預制應力管樁，樁長14.5～24m。南桂東路、桂瀾路車流較多，交通繁忙。（3）監(jiān)測目的、依據(jù)及內(nèi)容監(jiān)測目的①為施工開展提供及時的反饋信息。通過監(jiān)測隨時掌握土層和支護結構的內(nèi)力變化情況，以及臨近建筑物的變化情況，將監(jiān)測數(shù)據(jù)及設計預估值進行分析對比，以判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否要修改，以確定下一步施工參數(shù)，以此達到信息化施工的目的，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)和成果成為現(xiàn)場施工工程技術人員判斷工程是否判斷安全的依據(jù)，成為工程決策機構的眼睛。②為基坑周圍環(huán)境進行及時、有效的保護提供依據(jù)。通過對臨近建筑的監(jiān)測，驗證基坑開挖方案和環(huán)境保護方案的正確性，及時分析出現(xiàn)的問題，及時采取措施對周圍環(huán)境進行下一步的加強保護。（4）監(jiān)測目的③將監(jiān)測結果用于反饋優(yōu)化設計，為改進設計提供依據(jù)。基坑工程設計方案的定量化預測計算是否真正反映了工程實際狀況，只有在方案實施的過程中才能獲得最終的答案，其中現(xiàn)場監(jiān)測是確定上述數(shù)據(jù)的重要手段。由于各個施工場地地質(zhì)條件不同、施工工藝不同和周遍環(huán)境不同，設計計算中未計入的各種復雜因素，都可以通過對現(xiàn)場的監(jiān)測結果進行分析、研究，加以局部的修改、補充和完善。④通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)與理論值的比較、分析，可以檢驗設計理論的正確性。⑤在施工全過程中，通過對既有地面和地下建筑物、構筑物各項指標的監(jiān)測，將結構變形嚴格控制在標準限值內(nèi)，保證既有建筑物和構筑物的安全。⑥積累量測數(shù)據(jù)，為今后類似工程設計和施工提供工程參考數(shù)據(jù)。（5）監(jiān)測依據(jù) 1、珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段工程南桂路站主體圍護結構施工圖 2、《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術規(guī)定》（GJB02－98） 3、《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120－99） 4、《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ/T8－2007） 5、行業(yè)標準《城市測量規(guī)范》（GB50026-93） 6、《工程測量規(guī)范》GB50026-93 7、《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002（6）基坑監(jiān)測要求監(jiān)測項目根據(jù)本車站基坑工程情況，按照施工圖紙要求，監(jiān)測的內(nèi)容有：①墻頂水平位移監(jiān)測，②支護結構變形監(jiān)測，③鋼支撐軸力，④基坑周邊建筑物變形監(jiān)測，⑤土體側(cè)向位移監(jiān)測，⑥地下水位監(jiān)測，⑦鋼筋應力監(jiān)測，⑧鋼筋混凝土支撐變形監(jiān)測。監(jiān)測項目設置墻頂水平位移及沉降監(jiān)測樁體變形監(jiān)測鋼支撐軸力監(jiān)測建筑物沉降、傾斜監(jiān)測土體側(cè)向位移監(jiān)測地下水位監(jiān)測4.安全監(jiān)測近三年建設部備案的重大施工事故中,基坑坍塌約占事故總數(shù)的50%。塌方事故造成了慘重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。（1)基坑邊坡土體承載力不足;基坑底土因卸載而隆起,造成基坑或邊坡土體滑動;地表及地下水滲流作用,造成的涌砂、涌泥、涌水等而導致邊坡失穩(wěn),基坑坍塌。 (2)支護結構的強度、剛度或者穩(wěn)定性不足,引起支護結構破壞,導致邊坡失穩(wěn),基坑坍塌。安全監(jiān)測是避免事故的重要手段承認工程上對巖性特征認識的局限性，采用安全監(jiān)測的策略，基于現(xiàn)場的內(nèi)力、變形等反饋，漸近式優(yōu)化設計與施工組織。原始設計→第一步施工→安全監(jiān)測反饋→修訂至第二版設計→第二步施工→安全監(jiān)測反饋→修訂至第三版設計→……竣工。地方性標準這種以現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)為反饋的動態(tài)設計與施工的觀念，已在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)以地方性技術標準的形式逐步推廣上海市標準《基坑工程設計規(guī)程(DBJ08-61-97)》浙江省標準《建筑基坑工程技術規(guī)程(DB33/T1008-2000)》深圳市標準《深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術規(guī)程(SJG05-96)》廣東省標準《建筑基坑支護工程技術規(guī)程(DBJ/T15-20-97)》福建省標準《建筑地基基礎技術規(guī)范(DBJ13-07-XXXX)》國家標準基坑安全監(jiān)測指標 (1)煤氣管道的沉降和水平位移：累計不得超過l0mm，發(fā)展速率不得超過2mm/d； (2)自來水管道沉降和水平位移：累計不得超過20mm，發(fā)展速率不得超過3mm/d； (3)基坑內(nèi)降水或基坑開挖引起的基坑外水位下降：累計不得超過2000mm，發(fā)展速率不得超過500mm/d； (4)支護結構水平位移：累計水平位移不得超過開挖深度的5‰，連續(xù)3日水平位移速率不得超過2mm/d； (5)鄰域內(nèi)建筑物沉降：累計沉降不得超過建筑物寬度的1‰，連續(xù)3日沉降速率不得超過1mm/d； (6)鄰域內(nèi)地面（路面）沉降：累計沉降不得超過開挖深度H的5‰，連續(xù)3日沉降速率不得超過2mm/d。安全監(jiān)測參數(shù)及技術內(nèi)力1鋼筋應力2孔隙水壓力3錨索拉力4土壓力（1）鋼筋應力計鋼筋應力計埋設鋼筋應力監(jiān)測實踐（2）孔隙水壓力計（3）錨桿應力計（4）土壓力盒土壓力盒的埋設測斜儀實測結果地表水平位移基坑邊壁水平位移實測分層沉降儀分層沉降實測結果道路斷面沉降儀5.安全監(jiān)測新技術（1）分布式光纖應變監(jiān)測（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)實時報送系統(tǒng)旁批《工程監(jiān)測技術》課程教案授課題目：第二章變形監(jiān)測教學時數(shù)：3授課類型：eq\o\ac(□,√)理論課□實踐課教學目的、要求：了解變形與變形監(jiān)測、掌握變形監(jiān)測的分類與手段，理解變形監(jiān)測的精度、頻率和周期。教學重點：變形監(jiān)測的分類與手段教學方法和手段：課堂講授。多媒體課件演示?！豆こ瘫O(jiān)測技術》課程教案教學內(nèi)容與教學設計變形與變形監(jiān)測變形是自然界的普遍現(xiàn)象，它是指變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時空域中的變化。變形觀測與變形測量：《建筑變形測量規(guī)范JGJ8-2007》條文說明對此的解釋為：?°變形測量?±一詞，比?°變形觀測?±一詞更便于概括除獲得變形信息的觀測作業(yè)之外，變形分析、預報等數(shù)據(jù)處理內(nèi)容。即現(xiàn)代意義上的變形監(jiān)測包括數(shù)據(jù)采集工作、數(shù)據(jù)計算工作和變形分析與預報工作。變形監(jiān)測的目的預防事故和災害就必須對變形進行監(jiān)測，總結出變形發(fā)生的規(guī)律和原因，對于可控制的變形，力求控制變形發(fā)展的方向；對于不可控制的變形，則預測變形的大小，以采取措施減小可能發(fā)生的災害造成的影響。變形監(jiān)測的意義變形觀測和變形分析具有實用上和科學上兩方面的意義。實用上，通過施工建設期間和運營管理期間的變形觀測，可以獲得變形體的空間狀態(tài)和時間特性，并據(jù)此指導施工和運營，可及時發(fā)現(xiàn)問題并采取工程措施，以確保施工質(zhì)量和運營安全?？茖W上，通過對變形觀測資料進行嚴密的數(shù)據(jù)處理，做出變形體變形的幾何分析和物理解釋，更好地理解變形機理，可驗證有關的工程設計理論和變形體變形的模型假設，以改進現(xiàn)行的工程設計理論，建立、健全科學的變形預報理論和方法。變形監(jiān)測的發(fā)展變形監(jiān)測在我國的發(fā)展過程中，陳永奇教授、吳子安教授等人作出了重要的貢獻。陳永奇教授在80年代初他的博士論文中對變形監(jiān)測做了系統(tǒng)性的論述，現(xiàn)在的變形監(jiān)測體系都是以他的《變形觀測數(shù)據(jù)處理》（1988年）為藍本的。吳子安教授1989出版了《工程建筑物變形觀測數(shù)據(jù)處理》。我國1993年版工程測量規(guī)范加入了變形測量一章內(nèi)容，另外建設部1997年頒布1998年開始執(zhí)行的《建筑變形測量規(guī)程JGJ/T8-97》。變形監(jiān)測的分類(點場狀態(tài))變形體的變形狀態(tài)和變形量，一般用變形體上離散的特征點的位移狀態(tài)和位移量具體、細致的表示出來。這些目標點的集合構成監(jiān)測的?°點場?±，點場的變形狀態(tài)可以分為?°靜態(tài)?±、?°運動態(tài)?±和?°動態(tài)?±三種。靜態(tài)變形指的是變形體的變形無明顯的趨勢且變形很緩慢，變形量只是時間的函數(shù)。運動態(tài)變形指的是目標點存在著明顯的運動速度且有一定的加速度，只涉及運動狀態(tài)，不涉及引起運動（變形）的作用力。動態(tài)變形不僅要研究目標點的運動狀態(tài)，而且要研究引起這種運動狀態(tài)的作用力和作用機理。變形監(jiān)測的分類(研究范圍)第一種是研究地極移動、地球旋轉(zhuǎn)速度的變化以及地殼板塊運動的全球性變形，通過現(xiàn)代空間測量技術測定，從定期復測國家控制網(wǎng)的資料獲得；第二種是研究地殼板塊范圍內(nèi)變形狀態(tài)和板塊交界處地殼相對運動的區(qū)域性變形，需要建立專門的監(jiān)測網(wǎng)進行監(jiān)測；第三種是研究工程建筑物的沉陷、水平位移、撓度和傾斜，滑坡體的滑動，以及采礦、采油和抽取地下水等人為因素造成的局部性變形。一般工程上討論的變形指的都是局部性變形。變形監(jiān)測的分類(測量手段)變形監(jiān)測按采用的手段相對于變形體的空間位置分為外部變形監(jiān)測和內(nèi)部變形監(jiān)測。外部變形監(jiān)測主要是測量變形體在空間三維幾何形態(tài)上的變化，普遍使用的是常規(guī)測量儀器和攝影測量設備，這種測量手段技術成熟，通用性好，精度高，能提供變形體整體的變形信息，但野外工作量大，不容易實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。內(nèi)部變形監(jiān)測主要是采用各種專用儀器，對變形體結構內(nèi)部的應變、應力、溫度、滲壓、土壓力、孔隙壓力以及伸縮縫開合等項目進行觀測，這種測量手段容易實現(xiàn)連續(xù)、自動的監(jiān)測，長距離遙控遙測，精度也高，但只能提供局部的變形信息。變形監(jiān)測的精度1971年，國際測量工作者聯(lián)合會(FIG)第十三屆會議上，工程測量組提出：?°如果觀測的目的是為了使變形值不超過某一允許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其觀測的中誤差應小于允許變形值的1/10～1/20；如果觀測的目的是為了研究變形的過程，則其觀測的中誤差應比這個數(shù)值小得多?±。確定工程建筑物變形觀測的必要精度，應以不掩蓋變形并能有效地發(fā)現(xiàn)變形為原則。變形監(jiān)測的頻率變形觀測的頻率取決于變形體變形的大小、變形的速度和進行變形觀測的目的。一般而論，要求既能反映變化的過程，又不遺漏變化的時刻。只有當求解的變形體的變形值大于或等于其中誤差的若干倍時，變形觀測才是有意義的，變形觀測的成果才是可靠而且可信的。變形監(jiān)測的頻率設第i、j相鄰兩次觀測所求算的觀測點點位分別為xi和xj，并設其中誤差為mx、變形值Δx的中誤差為mΔx，則有另設變形速率和變形觀測的周期分別為V和T，則有令變形值Δx與其中誤差mΔx之比為K，則有Δx≥KmΔx，從而可以求得其中，mx應取監(jiān)測網(wǎng)中最弱點的點位中誤差，K＝10，即變形值Δx與其中誤差mΔx相差一個數(shù)量級；正常情況下，變形速率V可取平均變形值與間隔日之比，若變形值相差較大，則宜選用最大者。變形監(jiān)測的周期1．對于單一層次布網(wǎng)，觀測點與控制點應按變形觀測周期進行觀測，對于兩個層次布網(wǎng)，觀測點及聯(lián)測的控制點應按變形觀測周期進行觀測，控制網(wǎng)部分可按復測周期進行觀測。2．變形觀測周期應以能系統(tǒng)反映所測變形的變化過程且不遺漏其變化時刻為原則，根據(jù)單位時間內(nèi)變形量的大小及外界因素影響確定。當觀測中發(fā)現(xiàn)變形異常時，應及時增加觀測次數(shù)。變形監(jiān)測的周期3．控制網(wǎng)復測周期應根據(jù)測量目的和點位的穩(wěn)定情況確定，一般宜每半年復測一次，在建筑施工過程中應適當縮短觀測時間間隔，點位穩(wěn)定后可適當延長觀測時間間隔，當復測成果或檢測成果出現(xiàn)異常，或測區(qū)受到如地震、洪水、爆破等外界因素影響時，應及時進行復測。4．變形測量的首次(即零周期)觀測應適當增加觀測量，以提高初始值的可靠性。5．不同周期觀測時，宜采用相同的觀測網(wǎng)形和觀測方法，并使用相同類型的測量儀器。對于特級和一級變形觀測，還宜固定觀測人員，選擇最佳觀測時段，在基本相同的環(huán)境和條件下觀測。變形監(jiān)測的特點1、多余觀測變形觀測的精度要求甚高，可以采取下列措施提高變形觀測的精度：(1)進行變形監(jiān)測網(wǎng)的網(wǎng)形優(yōu)化設計，以提高變形監(jiān)測網(wǎng)本身的整體精度水平和發(fā)現(xiàn)變形體變形的靈敏度。(2)采用合理的觀測方案，盡量選用高等級的儀器設備，增加必要的觀測次數(shù)，以提高直接觀測量的精度。(3)在設計變形監(jiān)測網(wǎng)網(wǎng)形和觀測方案時，極大地增加直接觀測量的個數(shù)，即增加變形監(jiān)測網(wǎng)中多余觀測的個數(shù)，以提高變形監(jiān)測網(wǎng)的整體精度水平。變形監(jiān)測的特點2、重復觀測對于勘測、施工定位控制網(wǎng)，按照設計要求，一次完整地實施觀測方案和相應的數(shù)據(jù)處理，即可求得各未知點在給定參照系中的絕對位置。而對于變形監(jiān)測網(wǎng)，按照設計要求，一次完整地實施外業(yè)觀測方案和相應的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，只能求得該時刻變形體上各觀測點的空間狀態(tài)。只有按照設計的觀測周期定期進行測算并比較多期重復觀測的結果，方能求得變形體的變形、變形的過程和時間特性。變形監(jiān)測的特點3、設計及其實施過程的特殊性(1)變形監(jiān)測網(wǎng)允許有圖形虧秩，即可以缺乏幾何聯(lián)系。而定位控制網(wǎng)則絕對不允許存在圖形虧秩，必須構成一定的幾何圖形。(2)變形體的變形是由兩期觀測結果的差值計算的，故可以抵消兩期觀測結果中所包含的相同的系統(tǒng)誤差。因此，在實施變形觀測的過程中，應盡量保持同一觀測量在不同周期觀測時具有最大的相關性。相反，在定位控制網(wǎng)的觀測過程中，應采取相應措施盡量使誤差的影響隨機化。變形監(jiān)測的特點4、數(shù)據(jù)處理的嚴密性(1)變形體的變形一般較小，有的甚至和測量誤差具有相同的數(shù)量級。所以，要從包含觀測誤差的變形觀測結果中分離出變形信息，在內(nèi)業(yè)計算分析中必須進行嚴密的數(shù)據(jù)處理，以免將測量誤差誤作變形信息，或者將局部變形誤作整體現(xiàn)象。(2)變形監(jiān)測網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理問題要比定位控制網(wǎng)的平差計算問題復雜得多，內(nèi)容也要廣泛得多。預先未知的變形體變形模型要仔細地進行鑒別和檢驗；觀測值中可能包含的粗差要進行定位并予以剔除；要分析發(fā)生變形的原因并建立變形與其成因之間的關系等。變形監(jiān)測的特點(3)變形體的變形信息本身就可能包含著重要的、具有科學意義的發(fā)現(xiàn)。因此，綜合地、嚴密地處理和分析變形觀測資料，不僅對驗證和改進現(xiàn)行設計理論、對研究和設計新的變形監(jiān)測系統(tǒng)會大有裨益，而且有助于建立統(tǒng)一的變形觀測資料的分析方法。變形監(jiān)測的特點5、多學科綜合分析變形觀測工作者必須熟悉并了解所要研究的變形體，包括變形體的形狀特征、結構類型、構造特點、所用材料、受力狀況，以及所處的外部環(huán)境條件等，這就要求變形觀測工作者應具備地質(zhì)學、工程力學、巖土力學、材料科學和土木工程等方面的相關知識，以便制定合理的變形觀測的精度指標和技術指標，合理而科學地處理變形觀測資料和分析變形觀測成果，特別是對變形體的變形做出科學合理的物理解釋。變形監(jiān)測的一般過程（1）變形監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化設計與觀測方案的實施，包括監(jiān)測網(wǎng)質(zhì)量標準的確定，監(jiān)測網(wǎng)點的最佳布設以及觀測方案的最佳選擇與實施；（2）觀測數(shù)據(jù)處理，包括觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量評定與平差、觀測值之間相關性的估計以及粗差和系統(tǒng)誤差檢測與剔除；（3）變形的幾何分析，包括變形模型的初步鑒別、變形模型中未知參數(shù)的估計、變形模型的統(tǒng)計檢驗和最佳模型的選擇以及變形量的有效估計；（4）變形的物理解釋與變形預報，包括探討變形的成因，給出變形值與荷載（引起變形的有關因素）之間的函數(shù)關系，并作變形預報。變形監(jiān)測內(nèi)容變形體在平面位置、高程位置、垂直度、彎曲度等方面發(fā)生的變形，按照其變形性質(zhì)歸納為以下內(nèi)容：1．位移：變形體平面位置隨時間發(fā)生的移動稱為水平位移，簡稱位移。2．沉降：變形體在高程方向上的變形，本應稱之為垂直位移，但由于歷史的沿襲和特定情況下的需要，以及考慮與建筑學、巖石力學、土力學等相關學科之間融會貫通，常稱之為沉降或沉陷。變形監(jiān)測內(nèi)容3．傾斜：變形體在垂直度方面的變形。傾斜一般是由于不同側(cè)變形量的大小不一樣造成的，如基礎的不均勻沉降等。當變形體發(fā)生傾斜時，頂點O′移至O″，偏距為e，則傾斜度i和傾斜角α存在下面關系式：i=tanα=e/h變形監(jiān)測內(nèi)容4.撓度：變形體不同位置偏離其理論位置的變形。變形監(jiān)測內(nèi)容5.裂縫：變形體自身材料在拉、壓應力的作用下產(chǎn)生的縫隙，是由于變形體各部分變形不均勻引起，對變形體的安全危害重大。變形監(jiān)測內(nèi)容6．日照變形：變形體由于向陽面與背陽面溫差引起的偏移量及其變化規(guī)律。7．風振觀測：高層、超高層建筑或其他構筑物上部結構在風的作用下產(chǎn)生的位移或偏移。8．動態(tài)變形：變形體在可變荷載作用下的變形，起特點是具有一定的周期性。變形監(jiān)測內(nèi)容《建筑變形測量規(guī)范JGJ8-2007》將變形統(tǒng)一劃分為沉降、位移和特殊三個大類：沉降變形監(jiān)測包括建筑場地沉降、基坑回彈、地基土分層沉降、建筑物沉降等；位移類包括建筑物主體傾斜、建筑物水平位移、基坑壁側(cè)向位移、撓度觀測和場地滑坡等。特殊變形監(jiān)測：日照變形、風振變形、裂縫觀測及動態(tài)變形等。變形監(jiān)測點位構成變形監(jiān)測的點可分為控制點和觀測點（變形點），控制點包括基準點、工作基點以及聯(lián)系點、檢核點、定向點等工作點。其基本要求包括：1．基準點應選設在變形影響范圍以外便于長期保存的穩(wěn)定位置，使用時，應作穩(wěn)定性檢查和檢驗，并以穩(wěn)定或相對穩(wěn)定的點作為測定變形的參考點；2．工作基點應選設在靠近觀測目標且便于聯(lián)測觀測點的穩(wěn)定或相對穩(wěn)定位置；變形監(jiān)測點位構成3．當基準點與工作基點之間需要進行連接時應布設聯(lián)系點，選設其點位時應顧及連接的圖形，位置所在處應相對穩(wěn)定；4．對需要單獨進行穩(wěn)定性檢查的工作基點或基準點應布設檢核點，其點位應根據(jù)使用的檢核方法成組地選設在穩(wěn)定位置處；5．對需要定向的工作基點或基準點應布設定向點，并應選擇穩(wěn)定且符合照準要求的點位作為定向點；6．觀測點應選設在變形體上能反映變形特征的位置，可從工作基點或相鄰近的基準點和其他工作點對其進行觀測。變形測量的等級及其精度要求旁批《工程監(jiān)測技術》課程教案授課題目：第三章變形監(jiān)測技術及實施原則教學時數(shù)：3授課類型：eq\o\ac(□,√)理論課□實踐課教學目的、要求：1靜態(tài)變形監(jiān)測的方法2動態(tài)變形監(jiān)測方法3變形監(jiān)測點方案的設計4變形監(jiān)測網(wǎng)設計教學重點：靜態(tài)變形監(jiān)測的方法、變形監(jiān)測點方案的設計。教學方法和手段：課堂講授。多媒體課件演示?！豆こ瘫O(jiān)測技術》課程教案教學內(nèi)容與教學設計§1靜態(tài)變形監(jiān)測的方法§2動態(tài)變形監(jiān)測方法§3變形監(jiān)測點方案的設計§4變形監(jiān)測網(wǎng)設計§1靜態(tài)變形監(jiān)測方法 1.地面監(jiān)測方法 地面監(jiān)測方法主要是指用常規(guī)測量儀器(經(jīng)緯儀、測距儀、水準儀、全站儀)測量角度、邊長和高程的變化來測定變形量，它們是目前變形監(jiān)測的主要手段。常用前方交會、距離交會法監(jiān)測變形體的二維（X、Y方向）水平位移；用視準線法、小角法、測距法觀測變形體的的水平單向位移；用幾何水準測量法、精密三角高程測量法觀測變形體的垂直（Z方向）位移。精密三角高程代替一等水準測量 目前，在大壩等一些工程的水平和垂直位移監(jiān)測中，都是采用二等甚至一等幾何水準的方法獲取點位高程。這類安全監(jiān)測網(wǎng)都需要周期性監(jiān)測。 由于受地形條件的影響和安全監(jiān)測網(wǎng)本身的需要，一些網(wǎng)點埋設在較高的陡坡上，水準作業(yè)十分困難和危險，不僅花費的經(jīng)費、時間較多，而且其觀測條件也不滿足一等水準測量的規(guī)范。對于這種情況，采用精密三角高程來代替一等水準不僅是必要的，而且是完全可行的。三角高程代替一等水準的條件 最好采用高精度電子全站儀進行全自動觀測，且應在大氣比較穩(wěn)定的條件下進行觀測，陰天甚至夜間觀測最好。由于全自動觀測的智能化程度高，所需的時間較短，觀測的數(shù)據(jù)量更多，大氣折光的影響更易于發(fā)現(xiàn)和剔除；要選擇具有代表性的邊，如跨河谷，這些邊的大氣垂直折光較大,其水準高差易于獲得，可通過精密三角高程測量和已知水準高差計算k值及其變化，繪制k值曲線。 據(jù)此對往返高差進行改正并取均值；在數(shù)據(jù)處理時,還需要采用一些已知其水準高程的點作為已知點進行約束，按三角高程網(wǎng)作嚴密平差。常規(guī)地面監(jiān)測方法具有以下優(yōu)點 1.能夠提供變形體的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積大，可以有效地確定變形范圍和絕對位移量； 2.觀測量組成網(wǎng)的形式可以進行測量結果的處理和精度評定； 3.靈活性大，能適用于不同結構形式的變形體、不同的外界條件和不同的精度要求。 而缺點是外業(yè)工作量大，作業(yè)時間長，難于實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測及測量過程的自動化。測量機器人進行自動化變形監(jiān)測一般可采用兩種方式 (1).固定式全自動持續(xù)監(jiān)測 (2).移動式半自動變形監(jiān)測(1).固定式全自動持續(xù)監(jiān)測 固定式全自動持續(xù)監(jiān)測方式是基于一臺測量機器人的有合作目標（照準棱鏡）的變形監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)全天候的無人值守監(jiān)測，其實質(zhì)為自動化坐標測量系統(tǒng)。(2).移動式半自動變形監(jiān)測 移動式半自動變形監(jiān)測系統(tǒng)的作業(yè)與傳統(tǒng)的觀測方法一樣，在各觀測墩上安置儀器，輸入測站點號，進行必要的測站設置，后視之后測量機器人會按照預置在機內(nèi)的觀測點順序、測回數(shù)，全自動地尋找目標。測量機器人具有以下優(yōu)點1）同時全方位觀測建筑物的三維位移，克服了以往平面位移監(jiān)測和垂直位移監(jiān)測分別進行的缺陷。2）自動進行氣象改正，克服氣象代表性誤差。3）建立高精度的參考站，采用差分測量方式，可以消除和減弱各種誤差）對測量結果的影響。4）可以實現(xiàn)連續(xù)24小時自動監(jiān)測，實時數(shù)據(jù)處理、分析、輸出，提供圖形，多點、多項目、全自動和可視化，達到亞毫米以內(nèi)的精度。5）可求得被測點的三維坐標，因此根據(jù)設計方案的要求，可作全方位的預報，包括位移、沉降、撓度、傾斜等變形監(jiān)測內(nèi)容。6）是一套相對投資省、自動化程度高、可靠性強、匯報率大的現(xiàn)代化的監(jiān)測方法。測量機器人具有以下缺點缺點：沒有多余的觀測量，測量的精度隨著距離的增長而顯著地降低，且不易發(fā)現(xiàn)粗差；各測點不同步；大變形比較難以測量；實時性較差；在惡劣的天氣，如大霧、暴風雨中不能進行工作等。1.2地面攝影測量方法用地面攝影測量方法測定工程建筑物、構筑物、滑坡體等的變形，就是在變形體周圍選擇穩(wěn)定的點，在這些點上安置攝像機，并對變形體進行攝影，然后通過內(nèi)業(yè)量測和數(shù)據(jù)處理得到監(jiān)測點的二維或三維坐標，比較不同時刻監(jiān)測點的坐標得到它們的位移。攝影測量方法的優(yōu)點 外業(yè)時間短，勞動強度小。視作業(yè)的目的不同,作業(yè)方法有較大的靈活性； 相片信息豐富,顯示能力客觀,能提供完全和瞬時的三維空間信息； 在具有同步裝置的條件下可對動態(tài)目標進行測量； 可以不需要接觸被測物體； 對控制點的布設及精度要求較高,但與傳統(tǒng)的大地測量相比,可大大減少外業(yè)工作量； 像片可長期保存,有利于檢查,分析及對比。攝影測量方法的缺點 觀測精度低，有時不能滿足要求； 各監(jiān)測點不同步； 精度與變形體的形狀、大小有關； 受自然地理條件限制。1.3全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術GPS靜態(tài)觀測精度與觀測時間成正比，如觀測1～2h，其水平精度優(yōu)于1mm，垂直精度優(yōu)于1.5mm，觀測6h，其水平精度優(yōu)于0.5mm，垂直精度優(yōu)于1mm。目前，GPSRTK的監(jiān)測精度提高到厘米水平（水平精度1cm，垂直精度2cm）。隨著GPS接收機硬件性能的提高和軟件處理技術的進步，GPS相對定位的精度從以前的10－7提高到10－9量級。進入20世紀90年代以來，由于GPS定位技術具有測站間無須通視、觀測不受氣候條件限制，可同時測定點的三維坐標，自動化程度高等特點，GPS技術逐漸成為變形監(jiān)測中的一種重要手段。全球GPS地球動力學服務機構觀測的板塊運動速率圖大壩外觀變形GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)GPS用于變形監(jiān)測的作業(yè)方法 經(jīng)典靜態(tài)測量方法 動態(tài)（RTK）測量方法。GPS變形監(jiān)測的特點 （1）監(jiān)測站之間無需通視。 （2）全天候監(jiān)測，GPS定位不受氣候條件的限制，可以在大霧、暴風雨中進行監(jiān)測。 （3）可同時提供監(jiān)測點的三維位移信息。 （4）GPS測定位移操作簡單、自動化程度高。 （5）GPS定位速度快、精度高。 （6）GPS大地高用于垂直位移監(jiān)測。由GPS定位獲得的是大地高，而且用戶需要的是正常高或正高，它們之間有以下關系：1.4特殊測量手段 特殊測量手段包括準直測量、傾斜測量和應變測量三種。和常規(guī)的的地面測量方法相比，它們具有如下的特點： 1）測量過程簡單； 2）容易實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測和自動化監(jiān)測； 3）提供的是局部的變形信息。1．準直測量 準直測量是提供一條基準線，測量觀測點相對于基準線的單向位移，可以是水平方向，也可以是垂直方向。準直測量方法由很多，有測小角法、活動覘牌法、垂線法、激光準直法和引張線法等。垂線法引張線法 在大氣條件下，激光準直的精度為10－5－10－6，提高精度的主要障礙是大氣折光的影響。在真空條件下，準直精度可達10－7～10－8。水平激光準直廣泛用于大壩等線性工程建筑物的變形觀測。 在沒有氣流影響的地方，也可以用鋼絲或尼龍絲準直，由于它們不受折光的影響，精度也能達到10－6。 垂直激光準直（激光鉛直儀）可用于測定高層建筑物的擺動。 機械法準直有正錘和倒錘兩種，他們用于觀測建筑物的撓度和傾斜。 目前，錘線觀測多采用自動讀數(shù)設備，遙測錘線坐標儀TELEPENDLUM分辨率為0.01mm。另外，還有?°自動視覺系統(tǒng)?±AVS(AutomatedVisionSystem)，它們采用固態(tài)照像機，自動拍攝錘線的影像，從而確定錘線位置的變化，分辨率為3μm。美國加州的幾個壩的監(jiān)測均采用這種觀測系統(tǒng)。2、傾斜測量 （1）?°短基線?±傾斜儀： 一般用垂直擺錘或水準氣泡作為參考線；不同的傾斜儀，測量精度差別很大。一般來講，?°短基線?±傾斜儀的精度范圍是0.5?°-10?±， （2）?°長基線?±傾斜儀： 一般根據(jù)靜力水準的原理做成。?°長基線?±傾斜儀精度很高，用水作為液體的傾斜儀，每10m長可達0.01mm的精度。用水銀作為液體，測量精度可達0.001"。在實際工作中，應根據(jù)需要選擇傾斜儀。傾斜儀連通管法傾斜儀測量示意圖3．應變計測量 應用其工作原理可以分成兩類： ①通過測量兩點間距離的變化來計算應變； 機械法：用銦鋼絲、石英棒等作為長度標準，長度的變化用機械?a電子傳感器測量。精度一般為幾十微米。 激光干涉法可以測到幾百米，甚至幾千米，測量精度在10－7以上，真空中可達4×10－10。 ②直接用傳感器測量應變。 實質(zhì)上是一個導體（金屬條或很窄的箔條），埋在變形體中，由于變形體的應變使得導體伸長或縮短，從而改變了導體的電阻。導體電阻的變化用電橋測量，通過測量電橋的變化就可以計算應變。百分表MTI（美國）MTI-2100非接觸光纖位移傳感器(舊型號：MTI-2000)超高分辨率：0.0025μm高速反應頻率：190KHz特殊測量方法的缺點位移傳感器是一種接觸型傳感器，必須與測點相接觸，對于難以接近的點無法測量；對橫向位移測量有困難；加速度傳感器，對于低頻靜態(tài)位移鑒別效果差，為獲得位移必須對它進行兩次積分，精度不高；激光干涉法測量精度較高，但在動態(tài)觀測時由于無法捕捉光點也無法測量等?！?自動化變形監(jiān)測系統(tǒng) 1測量機器人 2實時動態(tài)GPS－RTK法 3數(shù)字攝影測量方法 4液體靜力水準測量 53D激光掃描技術2.1測量機器人 能連續(xù)或定時對多個合作目標進行自動識別、照準、跟蹤、測角、測距和三維坐標測定的自動跟蹤全站儀稱為測量機器人(GEOROBOT)。測量機器人自動化程度高，特別適應于工程開挖體及各種建(構)筑物的變形測量。TCA動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)工作方式 （1）逐點掃描； （2）后方交會。工作原理提高測距精度采取的措施 1．非比例誤差通過利用光電測距儀檢定中心嚴格的室內(nèi)儀器檢定，監(jiān)測現(xiàn)場強制對中、在反光鏡上設照準鏡或固定反光鏡等措施來降低非比例誤差且的影響。2．比例誤差的影響 (1)通過采用自行研制的光電測距儀頻率校準儀，使測尺頻率誤差減小。 (2)采用，±0.02℃ (3)±~60Pa的數(shù)字氣壓計，±4％的數(shù)字濕度計，通過計算機采集數(shù)據(jù)，計算氣象元素測定引起的測距誤差。 (4)采用精密大氣折射率計算公式，計算大氣折射率的誤差.2.2實時動態(tài)GPS－RTK法GPS監(jiān)測系統(tǒng) GPS監(jiān)測系統(tǒng)一般是由GPS基準站、GPS監(jiān)測站、通信網(wǎng)絡和GPS監(jiān)測中心等4部分組成，而監(jiān)測中心主要由工作站、服務器和局域網(wǎng)組成.動態(tài)監(jiān)測模式：（1）多天線GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)（2）各監(jiān)測點安置GPS接收機GPS-RTK作為新的變形監(jiān)測手段在使用過程中有以下問題： （1）由于衛(wèi)星信號失鎖、各種誤差的影響，造成粗差與變形的混淆，甚至測量數(shù)據(jù)的缺少，如何從觀測數(shù)據(jù)中獲取有效的變形信息并加以分析； （2）GPS全球定位系統(tǒng)價格昂貴，監(jiān)測點數(shù)量越多，費用支出就越大； （3）受地理位置影響，難以在山谷中應用。TCA測量機器與GPSRTK比較2.3數(shù)字攝影測量方法 常規(guī)攝影測量由于存在： (1)設備過于專業(yè)化、價格昂貴； (2)所需工作環(huán)境在工程中往往難以滿足，如地下空區(qū)測量既難于設置攝站，又不易布設物方控制； (3)數(shù)據(jù)處理技術復雜； (4)數(shù)據(jù)處理周期長、信息反饋慢等原因，因而該法難于推廣。數(shù)字化近景攝影測量系統(tǒng) 由中南大學開發(fā)的，作為近景攝影測量的最新科研成果，它使攝影測量的內(nèi)、外業(yè)工作大大簡化，對操作人員的要求大大降低，完全擺脫了昂貴的傳統(tǒng)攝影測量設備，從而使其應用領域顯著擴大。與常規(guī)的邊、角測量方法相比，它不但外業(yè)速度快，信息記錄全，而且在許多常規(guī)測量無法作業(yè)的地點(如礦山井筒內(nèi)、塌陷區(qū)等)都能進行測量。該系統(tǒng)將相片(數(shù)字影像)量測、三維坐標計算、計算結果的繪圖輸出一體化，因此整個內(nèi)業(yè)過程都在計算機上完成，操作方便。2.4液體靜力水準測量液體靜力水準讀數(shù)方法液體靜力水準優(yōu)缺點 優(yōu)點： 1）連通管方法原理簡單,測量變形在人工讀數(shù)情況下精度可達到1mm，而用超聲波液位計測量精度則遠遠超過人工讀數(shù)的精度； 2）該方法簡便易行且有很高的可靠性。 缺點： 1）液體填充系統(tǒng)需在主梁內(nèi)布設液壓連通管，安裝較為復雜； 2）由于連通管內(nèi)液體粘性阻力，對測點動態(tài)位移的靈敏性較差。2.53D激光掃描技術 傳統(tǒng)的測量儀器的缺點： 1不能滿足高密度三維坐標采集和?°逆向工程（實際物體到幾何建模的直接轉(zhuǎn)換）?±的需要. 2需要采用接觸式的測量方式，因此測量速度不可能很快。激光掃描儀 21世紀初，美國Cyra公司推出三維測量的激光掃描儀Cyrax，有點類似于無合作目標全站儀的測量模式，但速度更快。激光掃描儀都帶有豐富的后處理軟件，通過測得的三維?°點云?±數(shù)據(jù)，可以直接生成物體表面的三維CAD模型，實現(xiàn)了大型目標實體及實景、建筑物和地形測量實時三維仿真模型建立和可視化。但Cyrax的坐標測量精度為6mm，只和普通全站儀的精度相當，其他廠家也相繼推出了類似的產(chǎn)品。下圖為不同廠家激光掃描儀的外形。激光掃描儀 20XX年，瑞士徠卡公司推出了精度更高的激光掃描儀LR200，也稱為調(diào)頻相干激光雷達掃描儀或激光雷達。該儀器應用于測量中，但其測量精度與激光跟蹤儀相當。圖2為LR200激光雷達。為何用3維激光掃描?方案設計的原則a．在確定監(jiān)測方法方面，充分考慮地形、地質(zhì)條件及監(jiān)測環(huán)境，選擇相適應的監(jiān)測方法，人工直接監(jiān)測和自動監(jiān)測相結合。b．在監(jiān)測儀器選擇方面，不要片面追求高、精、尖、多、全。監(jiān)測儀器一般應滿足精度、可靠度、牢固可靠三項要求，統(tǒng)籌考慮安排。c．測點的布設不宜過多，但要保證觀測質(zhì)量。一般情況下，主要測點的布設應能控制結構的最大應力（應變）和最大撓度（或位移）。d．各個不同的監(jiān)測方案，需要進行方案的比較和驗證工作，使監(jiān)測工作做到技術上有保證，經(jīng)濟上可行，實施時安全，數(shù)據(jù)上可靠，特別要強調(diào)的是應避免?°唯武器論?±，單方面追求高精度、自動化、多參數(shù)，脫離工程實際需要的監(jiān)測方案。2.3.1監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測內(nèi)容的確定主要主要根據(jù)監(jiān)測工程的性質(zhì)和要求，在收集和閱讀工程地質(zhì)勘察報告、施工組織計劃的基礎上，根據(jù)施工周圍的環(huán)境確定變形監(jiān)測的內(nèi)容。如：建筑物的變形監(jiān)測就可能包含建筑物的沉降監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、傾斜監(jiān)測、裂縫監(jiān)測以及撓度監(jiān)測等。對于危巖滑坡的成災條件，變形監(jiān)測則主要包括：危巖、滑坡地表及地下變形的二維（X、Y方向）或三維（X、Y、Z方向）位移、傾斜變化的監(jiān)測；有關物理參數(shù)――應力應變、地聲變化的監(jiān)測；環(huán)境因素――地震、降雨量、氣溫、地表（下）水等的監(jiān)測。2.3.2監(jiān)測方法和儀器的選擇 變形監(jiān)測方法和儀器的選擇主要取決于工程地質(zhì)條件以及工程周圍的環(huán)境條件，根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容的不同可以選擇不同的方法和儀器。 比如對于局部性的外部變形監(jiān)測，高精度水準測量，高精度三角、三邊、邊角以及測量機器人監(jiān)測系統(tǒng)是工程建筑物外部變形監(jiān)測的良好手段和方法。而鉆孔傾斜儀、多點位移儀則非常適合于工程建筑物內(nèi)部的變形觀測。靜態(tài)監(jiān)測與動態(tài)監(jiān)測的關系1.由于觀測條件的影響，靜態(tài)監(jiān)測一般應避開陽光太強或暴風雨的惡劣天氣，而這時候才是變形體變形和振動幅度最明顯的時候；動態(tài)監(jiān)測是全天候的，可以監(jiān)測任何時候的變形。2.靜態(tài)監(jiān)測可以不同精度監(jiān)測建筑物的不同部位，而動態(tài)監(jiān)測特別是GPS只能監(jiān)測變形較大的位移等。3.靜態(tài)監(jiān)測體現(xiàn)的是相對于建筑物竣工狀態(tài)的變化情況；而動態(tài)監(jiān)測則是在建筑物正常運營的狀態(tài)下進行的實時監(jiān)控，體現(xiàn)了在各種荷載（特別是動荷載）情況下的瞬時狀態(tài)。4.由于兩者以上不同的特點，故靜態(tài)監(jiān)測與動態(tài)監(jiān)測可以相輔相成，全面監(jiān)測建筑物的運營狀態(tài)，以達到共同監(jiān)測建筑物安全的目的。選擇儀器時一般要注意1.選擇觀測儀器必須從監(jiān)測實際情況出發(fā)，選用的儀器應能滿足監(jiān)測精度的要求。2.在選用儀器時，既要注意環(huán)境條件，又要避免盲目追求精度。3.儀器應該有足夠的量程，一般要滿足監(jiān)測的要求。4.一般說來，電測儀器的適應性不如機械儀器儀表，而機械儀器儀表的適應性又不如光學儀器。2.3.3變形監(jiān)測精度的確定 1.典型精度是lmm或相對精度為10-6 2.特種工程設備(例如高能加速器，大型天線)，要求變形觀測的精度高達o.1mm 3.滑坡變形測定精度一般在10～50mm之間。4大壩變形觀測典型精度2.3.4變形部位和測點布置1．在滿足監(jiān)測目的前提下，測點數(shù)量和布置必須是充分的、足夠的；同時測點宜少不宜多，不能盲目設置測點。2．測點的位置必須具有代表性，以便于分析和計算。主要測點的布設應能反映結構的最大應力（應變）和最大撓度（或位移）。3．測點的布置對觀測工作應該是方便的、安全的。4．應該布置一定數(shù)量的校核性測點，以保證觀測結果絕對可靠，另一方面也可提供多余觀測數(shù)據(jù)，供分析時采用。5．觀測點應該布置在點位穩(wěn)定并能長期保存的地方，同時要求觀測點與建筑物牢固地結合在一起，這樣觀測點的變形量，就代表了建筑物的變形。參考點的布設 遠離變形區(qū)域 點位穩(wěn)定，一般要鉆孔深埋，與基巖固結在一起 不受干擾 周圍要埋設保護點2.3.5變形監(jiān)測頻率的確定 1.變形監(jiān)測的頻率取決于變形的大小、速度以及觀測的目的。 2.通常，在工程建筑物建成初期，變形的速度比較快，因此觀測頻率也要大一些。經(jīng)過一段時間后，建筑物趨于穩(wěn)定，可以減少觀測次數(shù)，但要堅持定期觀測。 3.對于周期性的變形，在一個變形周期內(nèi)至少應觀測兩次。一個周期所有的工作必須在所允許的時間間隔內(nèi)完成，否則將歪曲目標點坐標值。2.3.5綜合變形監(jiān)測系統(tǒng)§4變形網(wǎng)設計（一）平面控制網(wǎng) 變形監(jiān)測網(wǎng)：小型的、專用的、高精度。 1.基準點 2.工作點：工作點與基準點構成變形監(jiān)測的首級網(wǎng) 3.變形監(jiān)測點：變形監(jiān)測點與工作點組成次級網(wǎng)。變形監(jiān)測控制網(wǎng)的原則1.變形監(jiān)測網(wǎng)應為獨立控制網(wǎng)。2.變形監(jiān)測控制點的埋設，應以現(xiàn)有工程地質(zhì)條件為依據(jù)，因地制宜地進行。埋設的位置最好能選在沉降影響范圍之外，又要考慮不能將基準點處于網(wǎng)的邊緣。3.布網(wǎng)圖形的選擇，由于變形監(jiān)測是查明變形體（建筑物等）位置隨時間變化的微小量，因此布網(wǎng)的圖形應與變形體的形狀相適應。 要考慮哪些點位在特定方向上的精度要求要高一些，應有所側(cè)重。 由于邊短，所以要盡可能減少測站和目標的對中誤差。 測站點應建造具有強制對中器的監(jiān)測墩，用以安置測角儀器和測距儀。（二）沉降監(jiān)測網(wǎng)沉降變形網(wǎng)一般采用多結點閉合水準網(wǎng)，并重復按精密水準測量的方法進行測量。具體做法是：1.在建筑物的外圍布設一條閉合水準環(huán)行路線；2.進行精密水準測量，將測量的外業(yè)成果用嚴密平差的方法，求出各水準點和沉降監(jiān)測點的高程最或是值。3.某一沉降監(jiān)測點的沉降量即為首次監(jiān)測求得的高程與該次復測后求得的高程之差。沉降監(jiān)測水準點在布設原則 1.根據(jù)監(jiān)測精度的要求，應布成網(wǎng)形最合理、測站數(shù)最少的監(jiān)測環(huán)路。 2.水準網(wǎng)應有四個埋設深度足夠的基準點作為起算點。 3.水準點應視現(xiàn)場情況，設置在較明顯而且通視良好保證安全的地方，并且要求便于進行聯(lián)測。 4.觀測點應布設在擬監(jiān)測的建筑物之間，距離一般為20m到40m左右。 5.監(jiān)測單獨建筑物時，至少布設三個水準點。 6.水準點應埋設在凍土線以下半米處，墻上水準點應埋在永久性建筑物上，離開地面高度約半米左右。 7.基準點與工作點應聯(lián)結成網(wǎng)，網(wǎng)形可布設成閉合環(huán)、結點或附和水準路線等形式。§4.2變形網(wǎng)的特點1.布網(wǎng)的目的 工程控制網(wǎng)布網(wǎng)的目的是為了保證工程的各個部位能處在一定的相互關系當中。衡量控制網(wǎng)等級的一個重要指標就是網(wǎng)的最弱邊。但變形網(wǎng)則不同，變形網(wǎng)布網(wǎng)的目的是為了測定網(wǎng)點的變形，而網(wǎng)點之間的相對精度則不是主要的。由于布網(wǎng)的目的不同，影響網(wǎng)的質(zhì)量因素也就不同，強調(diào)觀測條件相同。2.布網(wǎng)的原則 工程控制網(wǎng)布網(wǎng)時，網(wǎng)點的選擇一般是按這樣的原則進行： （1）網(wǎng)點的視野要開闊； （2）網(wǎng)點之間構成的圖形要規(guī)則，最好是等邊三角形； （3）三角形的角度一般要在30o～150o之內(nèi)。 而變形網(wǎng)則完全根據(jù)變形測量的需要來布設網(wǎng)點，主要強調(diào)點位穩(wěn)定。3.變形網(wǎng)的多余觀測多 變形網(wǎng)圖形復雜，多余觀測多。工程控制網(wǎng)平差時既可以按條件平差，也可以按間接平差。而變形網(wǎng)由于圖形復雜，變形網(wǎng)一般采用間接平差進行平差。4.變形網(wǎng)邊短，精度高 變形測量網(wǎng)的邊長一般在幾百米，最多1km左右，即使是專用于地震監(jiān)測的變形監(jiān)測網(wǎng)邊長也多在1km左右，但觀測往往是按國家一、二等精度要求進行，或采用最先進的儀器。而高精度儀器主要集中在地震部門和水電部門，目前這些先進的儀器也主要用于變形監(jiān)測。一、絕對網(wǎng)和相對網(wǎng)二、監(jiān)測網(wǎng)的參考系 在監(jiān)測網(wǎng)平差中的起算數(shù)據(jù)，稱為平差問題的基準?；鶞式o出了控制網(wǎng)的位置、尺度和方位的定義，實際上是給出了控制網(wǎng)的參考系。所以往往將基準與參考系作為同一個內(nèi)涵的概念來稱謂。 （位置、尺度和方位是指什么？） 平差基準：經(jīng)典平差基準；秩虧自由網(wǎng)平差基準：擬穩(wěn)平差基準。三.參考系的選擇對位移計算的影響 選用某種平差方法去計算網(wǎng)點的位移，實質(zhì)上是選用某種變形模型去模擬實際變形。 當所選的數(shù)學模型與實際變形不相符時，將使所計算的位移值伴隨有誤差，這一誤差我們稱它為參考系模型誤差，簡稱為模型誤差。旁批《工程監(jiān)測技術》課程教案授課題目：第四章基坑工程支護與監(jiān)測教學時數(shù)：6授課類型：eq\o\ac(□,√)理論課□實踐課教學目的、要求：1常用基坑圍護技術2基坑變形及應力監(jiān)測的分類、位置、設備、方式等。教學重點：基坑監(jiān)測常用設備及監(jiān)測方案設計。教學方法和手段：課堂講授。多媒體課件演示。《工程監(jiān)測技術》課程教案教學內(nèi)容與教學設計常用監(jiān)測與檢測技術規(guī)范匯總回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程JGJ/T23－2011國家一、二等水準規(guī)范GB12897-91gbt15314-94精密工程測量規(guī)范建筑工程樁基檢測技術規(guī)范JGJ106-2003T超聲波檢測規(guī)范((CECS21-1990,CECS21-2000,CECS69-1994)建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范_GB50497-2009建筑變形測量規(guī)范2008\JGJ8-2007公路工程基樁動測技術規(guī)程JTGTF81-01-2004城市軌道交通工程測量規(guī)范GB50308-2008地基動力特性測試規(guī)范（GBT50269-97）《建筑物沉降觀測方法》DGJ32/J18-2006鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程（TB10121一2007）公路隧道地質(zhì)超前預報規(guī)程(2009-08-03)《地面沉降監(jiān)測技術要求》DD2006-02巖土工程監(jiān)測規(guī)范YS5229-1996常見的基坑圍護形式水泥攪拌樁重力壩在軟粘土地基中開挖深度為5～7米左右的基坑，應用深層攪拌法形成的水泥土樁擋墻，可以較充分利用水泥土的強度，并可利用水泥土防滲性能，同時作為防滲帷幕。因此，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。水泥土重力式擋墻一般做成格柵形式，按重力式擋墻計算。廣泛用于開挖深度7米以內(nèi)的深基坑圍護結構、管道溝支護結構、河道支護結構、地下人行道等土釘墻土釘墻是由天然土體通過土釘墻就地加固并與噴射砼面板相結合，形成一個類似重力擋墻以此來抵抗墻后的土壓力；從而保持開挖面的穩(wěn)定，這個土擋墻稱為土釘墻。土釘墻是通過鉆孔、插筋、注漿來設置的，一般稱砂漿錨桿，也可以直接打入角鋼、粗鋼筋形成土釘。土釘墻的做法與礦山加固坑道用的噴錨網(wǎng)加固巖體的做法類似，故也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻，建筑基坑與護坡技術規(guī)程JGJ120－99正式定名為土釘墻。鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁作為圍護結構承受水土壓力，是深基坑開挖常用的一種圍護形式，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和開挖深度可做成懸臂式擋墻、單撐式擋墻、多層支撐式擋墻等。它的排列形式有一字形相接排列、間隔排列、交錯相接排列、搭接排列、或是混合排列，常見的排列方式是一字板間隔排列，并在樁后采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、樹根樁等阻水。這樣的結構形式較為經(jīng)濟，阻水效果較好。上海地區(qū)大部分開挖深度在7～12米左右的深基坑，采用鉆孔灌注樁擋土，水泥土攪拌樁阻水，普遍獲得成功。地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻就是用專用設備沿著深基礎或地下構筑周邊采用泥漿護壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內(nèi)設置鋼筋籠，采用導管法在泥漿中澆筑混凝土，筑成一單元墻段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，以便基坑開挖時防滲、擋土，作為鄰近建筑物基礎的支護以及直接成為承受直接荷載的基礎結構的一部分。地下連續(xù)墻的優(yōu)點是對鄰近建筑物和地下管線的影響較小，施工時無噪音、無振動，屬低公害的施工方法SMW工法樁SMW是SoilMixingWall的縮寫。SMW工法連續(xù)墻于1976年在日本問世SMW工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進行鉆掘，同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結硬前插入H型鋼或鋼板作為其應力補強材，至水泥結硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。1.監(jiān)測內(nèi)容基坑工程施工監(jiān)測的內(nèi)容基坑工程施工監(jiān)測的內(nèi)容圍護樁墻頂水平位移監(jiān)測圍護樁墻頂沉降監(jiān)測深層水平位移監(jiān)測測斜儀種類測斜管埋設基坑回彈監(jiān)測回彈監(jiān)測標回彈監(jiān)測標埋設和觀測土體分層沉降監(jiān)測磁性分層沉降儀分層沉降管和鋼環(huán)的埋設觀測方法支擋構件內(nèi)力監(jiān)測鋼筋計的布置2.監(jiān)測技術設計準備工作技術設計的內(nèi)容監(jiān)測內(nèi)容的確定基坑工程安全等級及監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測點位的布設監(jiān)測期限和頻率的確定預警值和報警制度的制定基坑工程等級劃分及變形監(jiān)控允許值§3監(jiān)測數(shù)據(jù)整理與分析監(jiān)測數(shù)據(jù)整理工程基坑沉降監(jiān)測報表總結報告的主要內(nèi)容監(jiān)測結果分析基準點、工作基點的穩(wěn)定性分析§4基坑監(jiān)測實例工程概況監(jiān)測點布置略圖監(jiān)測方法E1、E2、E3點的水平位移時程曲線D4、D5點的沉降時程曲線CX3測斜管深層水平位移過程線旁批《工程監(jiān)測技術》課程教案授課題目：第五章巖石隧洞工程信息化施工教學時數(shù)：3授課類型：eq\o\ac(□,√)理論課□實踐課教學目的、要求：1隧道圍巖分類2常用隧道施工技術3盾構施工技術4信息化施工要點。教學重點：盾構施工技術，信息化施工要點。教學方法和手段：課堂講授。多媒體課件演示?！豆こ瘫O(jiān)測技術》課程教案教學內(nèi)容與教學設計一、幾個基本概念 巖體分級：以土木工程為對象，將巖體集合體（巖體）分成不同的若干級別。 圍巖壓力：隧道開挖后，因圍巖變形或松散等原因，作用于洞室周邊巖體或支護結構上的壓力。 新奧法：新奧法是應用巖體力學的理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時地進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控來指導隧道和地下工程設計施工的方法和原則。二、隧道施工現(xiàn)場圍巖級別判定1、圍巖級別判定的重要性影響結構安全影響生產(chǎn)安全成本易升高影響工程進度規(guī)范規(guī)定在詳測階段和施工設計階段，特別是施工期間必須進行定性與定量相結合的分級，并應根據(jù)勘測測試資料和開挖揭露的巖體，觀察量測資料，對初步分級進行檢驗和修正，確定圍巖詳細分級。公路隧道圍巖分級三、隧道爆破施工要點1、爆破施工的重要性2、光面爆破和預裂爆破的概念1)光面爆破光面爆破是在設計開挖線上布置一排加密的光面孔，形成減弱的不偶合線裝藥，先爆破主體部位的巖石，再同時起爆光面孔，將主爆孔與光面孔間留下的保護層(也稱光爆層)炸除，形成一個貫通各光面孔的平整的開挖面并保護邊界外的巖體不受破壞。順序：掏槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼2)預裂爆破(低震動爆破的一種方法)預裂爆破是在設計開挖線上布置加密、減弱的深孔藥包，并先期同時起爆，形成一條沿炮孔中心線方向延伸的平整預裂縫，再逐層爆破主體開挖區(qū)，預裂縫即起到反射主爆沖擊波的的屏蔽、衰減作用，保護設計輪廓外巖體不受破壞(適用于穩(wěn)定性較差的軟巖或破碎巖層，減少對圍巖的損傷。)順序：周邊眼→掏槽眼→輔助眼→底板眼四、隧道支護的施工要點(一)、錨桿施工要點(二)、鋼架格柵1、制作按設計不得缺省分段制作接頭薄弱環(huán)節(jié)盡量減少組拼的角度要準2、施工的二項原則架設后及時噴射混凝土充分填充并密切接觸圍巖3、格柵架立運輸--防止變形中線要準確，有標記格柵平面與中線垂直傾斜度不大于2o鋼架與圍巖應盡量靠近但要留2--3cm保護層下端必須放在穩(wěn)固地層開挖下導時為防止格柵下沉可設縱向托梁把幾排格柵聯(lián)為一體(三)、超前小導管注漿超前小導管是沿隧道開挖輪廓線向外將管壁帶孔的小導管打入地層內(nèi)，并以一定壓力向?qū)Ч軆?nèi)壓注漿液。a．導管制作b．注漿材料c．封閉工作面d．注漿壓力e．外插角按設計10o--30of．可安裝分漿器加快壓漿速度g.注漿后的時間間隔(四)、鋼筋網(wǎng)施工應按環(huán)向和縱向均勻布置，環(huán)向為受力筋(∮12)左右，縱向為構造筋(∮6～∮10)。1、網(wǎng)片加工搭接長度<20㎝間距易控制要隨巖面起伏鋪設(應在噴一層后再鋪)錨桿，拱架連接牢固，不晃動2．就地綁扎間距不準方向不清(五)、噴射砼a．噴射混凝土作用：1．支撐圍巖作用2．“卸載”作用3．填平補強圍巖4．覆蓋圍巖表面5．防止圍巖松動6．分配外力b．施工四要素：強度、厚度、附著力、密實c．噴射法：干噴法、濕噴法d．材料準備e．配合比f．噴射面的事前處理嚴格按規(guī)定的摻量摻加速凝劑，并填加均勻分段分塊分部先墻后拱自下而上進行注意距離角度凹處多噴或先噴，凸處后噴少噴g.噴射要點風壓大，回彈大，風壓小，密實性低噴射厚度不能太厚，不能太薄分層噴射的間隔時間養(yǎng)護鋼架背后必須密實(六)、二次襯砌復合式襯砌由初期支護和二次支護組成，初期支護是幫助圍巖達成施工期間的初步穩(wěn)定，二次支護則是提供安全儲備或承受后期圍巖壓力。二次支護在Ⅳ類及以上圍巖時按安全儲備設計；在III類及以下圍巖時，則按承受后期圍巖壓力結構設計與施工。尤其在穩(wěn)定性很差的II—I類圍巖中，單靠工程類比法進行設計施工，不能保證襯砌結構的可靠性和合理性。由于時間因素影響很大，二次襯砌和仰拱的施作直接關系到襯砌結構的安全。過早施作會使二次襯砌承受較大的圍巖壓力，拖后施作會不利于初期支護的穩(wěn)定。初期支護基本穩(wěn)定后及時修筑二次襯砌，強度達到2.5mpa時，可拆模。具體條件:1．位移速率明顯收斂2．各項位移已達總位移量的80％一90％3．周邊位移速率<O.1～0.2mm/d，拱頂下沉速率小于0．07～O．15mm/d安裝埋設： 1.安裝測桿束按側(cè)點數(shù)將灌漿錨頭組件與不銹鋼測桿、測桿接頭、測桿保護管及密封件、測桿減阻導向接頭、測桿定位塊等可靠連接固定后集成一束，捆扎可靠，整體置入鉆孔中。如遇長測桿(>6m)，可分段置入、孔口連接。 2.灌漿錨固全部測桿完全置入孔中，使測桿束上端面盡量處于同一平面內(nèi)并距Φ160mm擴孔底面以下約5cm,,測桿護管比測桿短約15cm。位置定位可靠后澆注混凝土砂漿至測桿保護管上端面以下約20cm，凝固后方可撤去約束。澆注混凝土砂漿時要特別注意保護測桿保護管口及測桿端口，避免受到損傷和沾結混凝土砂漿。 3.安裝測頭基座先將測桿護管調(diào)節(jié)段（長度現(xiàn)場調(diào)整）及帶刺接頭插入測桿保護管中，此時全部測桿及保護管的上端應基本處于相同平面內(nèi)。放入事先連接好的安裝基座和PVC傳感器定位芯座，將測桿及其護管與定位芯座上的多孔一一對準后落下定位，注意調(diào)節(jié)基座法蘭的底面位置使測桿不受軸向壓力為宜，可用底面加填鋼制墊片實現(xiàn)。調(diào)節(jié)準確后鉆地腳螺栓孔并用地腳螺栓將此組件可靠固定于Φ160mm孔底面上。安裝埋設： 4.安裝位移傳感器將位移傳感器逐一通過PVC定位芯座上對應定位孔與測桿端接頭加螺紋膠旋緊固定可靠。如果發(fā)現(xiàn)測桿連接面陷得太深而使傳感器無法擰入時，可以加裝儀器商預備的加長件。待膠凝固后，用頻率讀數(shù)儀監(jiān)測狀態(tài)下調(diào)節(jié)傳感器?°零點?±，并通過安裝在芯座上的予置機構鎖定位置。按測點數(shù)逐一完成上述調(diào)節(jié)。每支儀器的埋設零點由監(jiān)測設計者按該測點的?°拉壓?±范圍而定。 5.安裝保護罩用頻率讀數(shù)儀逐一測讀各支傳感器并做好記錄，若全部測讀正常，即可裝上保護罩，此時保護罩的電纜出口處已裝好了橡膠保護套。將全部測點傳感器的信號電纜集成一束從橡膠護套中沿保護罩由內(nèi)向外穿出。安裝保護罩時，可在保護罩的M90×1.5外螺紋上涂以適量螺紋膠。連接可靠后，整理電纜，再逐一檢測一遍各支儀器的讀數(shù)是否正常。 6.接長電纜現(xiàn)場接長電纜處須具備交流電源。儀器電纜與接長電纜間須用錫焊連接芯線并不得使用酸性助焊劑，芯線外層及電纜表層護套上均應使用熱縮套管包裹可靠。全部電纜連接工作完成后再用讀數(shù)儀檢測一遍各支儀器的讀數(shù)是否正常。若認為必要，安裝基座及傳感側(cè)頭組件可用混凝土砂漿予以包裹整齊。主要技術參數(shù)旁批《工程監(jiān)測技術》課程教案授課題目：第六章地鐵盾構隧道施工監(jiān)測教學時數(shù)：5授課類型：eq\o\ac(□,√)理論課□實踐課教學目的、要求：施工監(jiān)測內(nèi)容與方法地鐵盾構隧道監(jiān)測方案設計監(jiān)測數(shù)據(jù)整理與分析教學重點：隧道施工監(jiān)測內(nèi)容與方法。教學方法和手段：課堂講授。多媒體課件演示?！豆こ瘫O(jiān)測技術》課程教案教學內(nèi)容與教學設計§1概述盾構掘進機是集機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能的工程機械。盾構法隧道的基本原理是利用一件有形的鋼質(zhì)組件沿隧道設計軸線開挖土體而向前推進。這個鋼質(zhì)組件在初步或最終隧道襯砌建成前，主要起防護開挖出的土體、保證作業(yè)人員和機械設備安全的作用，同時還承受來自地層的壓力、防止地下水或流沙的入侵。隧道拱內(nèi)圈的空洞由盾構本體防護，同時還需要其他輔助措施對工作面進行支護。監(jiān)測的主要作用（1）監(jiān)測和判斷各種施工因素對地表變形的影響，提供改進施工的方法和減少地面沉降的重要依據(jù)；（2）根據(jù)前一段的觀測結果，預測下一段的地表沉降和對周圍建筑物及其它設施的影響；（3）檢驗施工方法是否達到控制地面沉降和隧道沉降的要求；（4）研究土壤特性、地下水條件、施工方法與地表沉降的關系，作為將來設計的參考依據(jù)；（5）通過施工監(jiān)測可取得減少沉降、減少保護工程費的效果；（6）保證工程安全，減少總造價。施工監(jiān)測管理（1）工程施工前，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況(尤其危房建筑)及工程的施工進度，編制詳細的監(jiān)測實施作業(yè)計劃及其相應的保證措施，作為施工生產(chǎn)計劃中的一項重要內(nèi)容，同時報請監(jiān)理工程師和業(yè)主批準。（2）成立專門的監(jiān)測小組，保證監(jiān)測人員有確定的時間、空間和相應的監(jiān)測工具，確保監(jiān)測成果及時準確。（3）施工監(jiān)測緊密結合施工步驟，測出每一施工步驟時的變形影響，同時計算出各測點的累計變形。（4）監(jiān)測人員及時整理分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制各種變形和時間的關系曲線，預測變形發(fā)展趨向，及時向總工程師、監(jiān)理和業(yè)主匯報，若發(fā)現(xiàn)異常情況，隨時與監(jiān)理、業(yè)主聯(lián)系，采取有效措施，做好預防。（5）根據(jù)監(jiān)測結果及時調(diào)整施工步驟及采取相應的技術措施，確保施工及周圍環(huán)境的安全。§2施工監(jiān)測內(nèi)容與方法監(jiān)測依據(jù)（1）正常施工情況下的具體監(jiān)測要求，如不同的施工工藝對各項變形的限差等；（2）施工區(qū)域土壤及地下水情況；（3）隧道施工影響范圍內(nèi)現(xiàn)有房屋建筑、各種構筑物的形狀、尺寸、與隧道軸線的相對位置；（4）隧道填埋的深度；（5）雙線隧道的間距或施工隧道與近旁大型、重要公用管道的間距；（6）隧道設計的安全儲備系數(shù)。監(jiān)測內(nèi)容土體介質(zhì)的監(jiān)測。包括：地表的沉降監(jiān)測、土體分層沉降和深層位移監(jiān)測、土體回彈測量、土體應力和孔隙水壓力測量。周圍環(huán)境的監(jiān)測。包括：相鄰房屋和重要結構物的變形監(jiān)測、相鄰地下管線的變形監(jiān)測。隧道變形的監(jiān)測。包括：隧道沉降和水平位移監(jiān)測、隧道斷面收斂位移監(jiān)測、隧道應變和預制管片凹凸接縫處法向應力測量。盾構隧道施工監(jiān)測項目和儀器地表沉降監(jiān)測地表沉降監(jiān)測是采取精密水準測量的方法測量地鐵盾構隧道上方地表的標高。在沉降測量區(qū)域埋設地表樁，地表樁一般沿盾構隧道的軸線每隔3～5m設置一個，同時，適當布置幾排橫向地表樁，便于測量盾構施工引起的橫向沉降槽的變化。在遠離沉降區(qū)域，并沿地鐵隧道方向布設監(jiān)測基準點，并進行基準點聯(lián)測。按照監(jiān)測方案規(guī)定的觀測頻率，用精密水準儀進行測量，并計算每次觀測的地表樁高程。如果地鐵盾構隧道上方是道路，在進行道路沉降觀測時，必須將地表樁埋入地面下的土層里，才能比較真實地測量出道路的沉降。如果地鐵盾構隧道上方有地下管線，在監(jiān)測時，對重點保護的管線，應將測點設在管線上，并砌筑保護井蓋，一般的管線可在其周圍設置地表樁進行監(jiān)測。土體沉降和深層位移監(jiān)測監(jiān)測盾構施工引起的土體分層沉降和深層位移量可了解土層被擾動的范圍和影響程度。土體分層沉降是指土層內(nèi)離地表不同深度處的沉降或隆起，通常用磁性分層沉降儀量測。土體深層位移是指土層不同深度的水平位移，通常采用測斜儀進行測量。土體沉降和深層位移監(jiān)測都是在隧道兩邊或底部鉆孔預埋測管，兩者可共用一個測管。土體回彈測量在地鐵盾構隧道掘進中，由于卸除了隧道內(nèi)的土層，因而引起隧道內(nèi)外影響范圍內(nèi)的土體回彈。土體回彈測量就是測量地鐵盾構隧道掘進后相對于地鐵盾構隧道掘進前的隧道底部和兩側(cè)土體的回彈量。一般是在盾構前方埋設回彈樁，觀測施工過程中底部土體的回彈量，其具體的測量方法可以采用精密幾何水準測量的方法進行。埋設回彈樁時，要利用回彈變形的近似對稱性，應埋入隧道底面以下20~30cm，根據(jù)土層土質(zhì)的情況，可采用鉆孔法或探井法。土體應力和孔隙水壓力測量對土體應力和孔隙水壓力測量，能了解盾構的施工性能，了解盾構的施工對土層的擾動程度以及預測固結沉降量，可及時調(diào)整施工參數(shù)，減少對土層的擾動。土體應力和孔隙水壓力測量主要是采用鉆孔埋設法埋設土應力盒和空隙水壓力探頭等傳感器。利用這些傳感器獲取土體的溫度和水壓力，通過事后計算得到需要的觀測數(shù)據(jù)。這些測點主要埋設在隧道外圍。相鄰房屋和重要結構物的變形監(jiān)測地鐵盾構隧道掘進中，對盾構直接穿越和影響范圍內(nèi)的房屋、橋梁等構筑物必須進行保護監(jiān)測。建筑物的變形觀測可以分為沉降觀測、傾斜觀測和裂縫觀測三部分內(nèi)容。沉降觀測的觀測點設在基礎上或墻體上，另外在構筑物外的表面上和構筑物底板上有時也需設一些觀測點，用精密水準儀進行測量。構筑物傾斜監(jiān)測可采用經(jīng)緯儀測量方法，也可在墻體上設置傾斜儀，連續(xù)監(jiān)測墻體的傾斜。構筑物的裂縫可用裂縫觀測儀測得。相鄰地下管線的變形監(jiān)測相鄰地下管線的監(jiān)測內(nèi)容主要為管線垂直沉降，其測點布置和監(jiān)測頻率應在對管線狀況進行充分調(diào)查，與管線單位充分協(xié)商后確定。調(diào)查內(nèi)容包括以下幾個方面：①管線埋置深度和埋設年代；②管線所在道路的地面人流與交通狀況；③隧道施工過程中地下管線的預計沉降。布點方式目前，管線垂直沉降布點方法主要采用間接測點和直接測點兩種形式。間接測點又稱監(jiān)護測點，常設在管線軸線相對應的地面或管線的窨井蓋上，由于測點與管線本身存在介質(zhì)，因而測試精度較差，但可避免破土開挖，可以在人員與交通密集區(qū)域，或設防標準較低的場合采用。直接測點是通過埋設一些裝置直接測讀管線的沉降，常用方案有抱箍式、套筒式。隧道沉降和水平位移監(jiān)測傳統(tǒng)的隧道沉降和水平位移監(jiān)測方法是在隧道的頂部或腰線處設立觀測點，然后用常規(guī)的水準測量方法進行沉降量的測量，同時，以隧道軸線和其軸線的垂直方向建立坐標系，用導線測量的方法測量所有觀測點的坐標，以此來推算隧道水平位移量。目前，為了能夠連續(xù)準確地監(jiān)測到隧道的沉降及水平位移變形情況，可采用具有先進功能和高精度的自動跟蹤全站儀進行觀測。隧道斷面收斂位移監(jiān)測常規(guī)收斂位移監(jiān)測采用收斂計進行測量，但最大的問題是重復精度不高，而且因操作人而異；其次是工作量大，效率低。目前，用斷面自動掃描的方法進行隧道斷面收斂變形監(jiān)測。這種方法是利用免棱鏡自動跟蹤全站儀和專業(yè)的斷面測量系統(tǒng)軟件組成的儀器系統(tǒng)來實現(xiàn)斷面自動掃描，以此進行隧道斷面收斂變形監(jiān)測。應力測量應變和應力測量是在隧道的結構物上，焊接應變計和應力計等一些傳感器，根據(jù)傳感器測量的結果計算結構構件的軸力和彎矩，判斷結構物的安全性能?！?地鐵盾構隧道監(jiān)測方案設計方案設計的原則在熟悉隧道施工方案，了解施工區(qū)域內(nèi)土壤及地下水和隧道施工影響范圍內(nèi)現(xiàn)有結構物情況的基礎上，根據(jù)工程的特殊要求，設計出確保工程安全的、經(jīng)濟有效的、便于監(jiān)測工作的實施和工程項目施工的監(jiān)測方案。方案設計前的準備工作（1）收集各種資料主要包括：隧道施工方案，施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)分析報告，施工影響范圍內(nèi)結構物的設計圖紙和竣工資料，施工區(qū)域內(nèi)的管線圖，施工區(qū)域內(nèi)的交通情況等。（2）實地進行踏勘實地進行踏勘主要是進行施工影響范圍內(nèi)結構物和管線的調(diào)查。調(diào)查管線的位置、種類、大??；結構物形狀以及其是否有裂縫等情況。調(diào)查的主要目的是便于觀測點的布置和施工對其影響的評價。方案設計的內(nèi)容工程項目概況。主要介紹工程項目的基本情況和施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況。監(jiān)測的目的和意義。詳細闡述監(jiān)測對安全施工、保障人民財產(chǎn)的重要性以及進行各項科學研究的重要意義。施工過程中對各種設施的影響評價。分析隧道項目施工對周邊結構物、管線的影響程度，分析盾構推進引起的地表位移特征，并估算地表沉降量，分析隧道本身的變形特征。監(jiān)測的具體內(nèi)容。根據(jù)具體工程項目和地質(zhì)的具體情況，確定監(jiān)測的具體項目內(nèi)容，同時，可以包含對于一些具體施工工藝和參數(shù)的測定。監(jiān)測點的布置。根據(jù)收集的資料和踏勘的實際情況，具體確定監(jiān)測點的數(shù)量和位置，繪制監(jiān)測點位分布圖。監(jiān)測方法。針對每一項監(jiān)測內(nèi)容，提出采用何種監(jiān)測方法以及如何實施監(jiān)測工作，使用何種監(jiān)測儀器，并詳細闡述使用方法的實施效果。監(jiān)測頻率和報警值的確定。根據(jù)規(guī)范，結合實際情況確定每一監(jiān)測項目的監(jiān)測頻率和報警值。監(jiān)測的組織結構和質(zhì)量保證體系。為保障監(jiān)測工作的順利實施和監(jiān)測結果的準確性，要制訂科學的質(zhì)量保證體系?！?監(jiān)測數(shù)據(jù)整理與分析監(jiān)測數(shù)據(jù)整理監(jiān)測數(shù)據(jù)整理的主要工作是對現(xiàn)場觀測所取得的資料加以整理、編制成圖表和說明，使它成為便于使用的成果。其具體內(nèi)容如下：校核各項原始記錄，檢查各次變形觀測值的計算是否有誤；變形值計算；繪制各種變形過程線，建筑物變形分布圖。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)分析是分析歸納地表、管線及周邊建筑物的變形過程、變形規(guī)律和變形幅度。分析變形的原因，變形值與引起變形因素之間的關系，并找出它們之間的函數(shù)關系，進而判斷地表、管線及周邊建筑物的情況是否正常。（1）成因分析（定性分析）。成因分析是對結構本身（內(nèi)因）與作用在結構物上的荷載（外因）以及觀測本身，加以分析、考慮、確定變形值變化的原因和規(guī)律性。（2）統(tǒng)計分析。根據(jù)成因分析，對實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，從中尋找規(guī)律，并導出變形值與引起變形的有關因素之間的函數(shù)關系。（3）變形預報和安全判斷。在成因分析和統(tǒng)計分析的基礎上，可根據(jù)求得的變形值與引起變形因素之間的函數(shù)關系，預報未來變形值的范圍和判斷建筑物的安全程度。§5工程實例工程概況南京地鐵一號線盾構15標沿途穿越金川河、玄武湖隧道、龍蟠路隧道、廖家巷密集建筑群、南京古城墻等及眾多地面建筑和地