施工監(jiān)控量測(cè)與提前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用指南

第二十章施工監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)

第一節(jié)概述

一、隧道施工監(jiān)控量測(cè)的目的

對(duì)于隧道工程施工，雖然目前很難用一種有效的本構(gòu)模型對(duì)承載構(gòu)造進(jìn)行全面精確的力

學(xué)計(jì)算，不過(guò)承載構(gòu)造變化最直觀口勺就是產(chǎn)生位移，可以運(yùn)用不一樣的量測(cè)措施和量測(cè)儀器

得到承載構(gòu)造位移及內(nèi)力的變化。通過(guò)以往獲得大量口勺承載構(gòu)造變形及內(nèi)力量測(cè)成果，可以

得出承載構(gòu)造變形及內(nèi)力變化與承載構(gòu)造穩(wěn)定之間H勺規(guī)律。結(jié)合已經(jīng)有H勺工程量測(cè)資料，運(yùn)

用類(lèi)比法可以確定既有承載構(gòu)造受力變化與否安全。隧道監(jiān)控量測(cè)的實(shí)行運(yùn)用，便是通過(guò)種

種量測(cè)措施得到精確的承載構(gòu)造變化的有關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)措施進(jìn)行分析，通過(guò)類(lèi)比可以得

出一定的結(jié)論。目前，隧道H勺設(shè)計(jì)工作是在其理論基礎(chǔ)H勺指導(dǎo)下，參照已建工程日勺設(shè)計(jì)參數(shù)

進(jìn)行初選設(shè)計(jì)后，再通過(guò)施工過(guò)程對(duì)圍巖的量測(cè)分析來(lái)完善設(shè)計(jì)。因此，量測(cè)工作是監(jiān)視設(shè)

計(jì)、施工與否對(duì)H勺的眼睛，是監(jiān)視圍巖與否安全穩(wěn)定的手段，它一直伴伴隨施工的全過(guò)程，

是新奧法構(gòu)筑隧道非常重要的一環(huán)。實(shí)踐證明，運(yùn)用工程類(lèi)比法和量測(cè)手段獲得有關(guān)參數(shù)進(jìn)

行設(shè)計(jì)是可以收到滿(mǎn)意的效果小J。

隧道施工量測(cè)工作日勺作用或目MJ：

(1)掌握圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)構(gòu)造的工作狀態(tài)，運(yùn)用量測(cè)成果修改設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。

(2)預(yù)見(jiàn)事故和險(xiǎn)情，以便及時(shí)采用措施，防患于未然。

（3）積累資料，為后來(lái)的隧道設(shè)計(jì)提供類(lèi)比根據(jù)。

（4）為確定隧道安全遑供可靠的信息。

（5）量測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理與必要的J計(jì)算和判斷后，進(jìn)行預(yù)測(cè)和反饋，以保證施工安全

和隧道穩(wěn)定。

二、隧道現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)計(jì)劃制定

（-）隧道監(jiān)控、量測(cè)計(jì)劃

隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃，即測(cè)試方案和實(shí)行計(jì)劃，應(yīng)根據(jù)隧道R勺工程地質(zhì)，水文地質(zhì)、

地形條件、支護(hù)類(lèi)型和參數(shù)、施工措施及其他有關(guān)條件進(jìn)行制定。

（二）隧道現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)計(jì)劃的重要內(nèi)容

1.現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的重要手段、量測(cè)儀表和工具及其選用、量測(cè)項(xiàng)目及措施確實(shí)定；

2.施測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)量人員組織；

3.測(cè)試方案和實(shí)行計(jì)劃的測(cè)定；

4.量測(cè)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用、量測(cè)管理等。

三、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

施工監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，監(jiān)測(cè)工作的成敗與選用監(jiān)測(cè)措施日勺選用及測(cè)點(diǎn)的布置直接有

關(guān)。根據(jù)此前監(jiān)測(cè)工作的經(jīng)驗(yàn)，歸納如下幾條原則。

（一）可靠性原則：可靠性原則是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所考慮口勺最重要口勺原則。為了保證其

可靠性，必須做到：第一，系統(tǒng)需要采用可靠的儀器。第二，應(yīng)在監(jiān)測(cè)期間保護(hù)好測(cè)點(diǎn)。

（二）多層次監(jiān)測(cè)原則：多層次監(jiān)測(cè)原則的詳細(xì)含義有四點(diǎn)：

1.在監(jiān)測(cè)對(duì)象上以位移為主，兼顧其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

2.在監(jiān)測(cè)措施上以?xún)x器監(jiān)測(cè)為主，并輔以巡檢的措施。

3.在監(jiān)測(cè)儀器選擇上以機(jī)測(cè)儀器為主，輔以電測(cè)儀器。

4.考慮分別在地表、及臨近建筑物與地下管線(xiàn)上布點(diǎn)以形成具有一定測(cè)點(diǎn)覆蓋率的監(jiān)

測(cè)網(wǎng)。

（三）以便實(shí)用原則：為減少監(jiān)測(cè)與施工之間的干擾，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝和測(cè)量應(yīng)盡量做

到以便實(shí)用。

（四）濟(jì)合理原則：系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮實(shí)用時(shí)儀器，不必過(guò)度追求儀器日勺先進(jìn)性，以減少

監(jiān)測(cè)費(fèi)用。

四、監(jiān)測(cè)作業(yè)流程

圖2077工作流程圖

第二節(jié)大斷面隧道監(jiān)控量測(cè)重點(diǎn)及措施

一、高速鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容和特點(diǎn)

高速鐵路隧道施工口勺監(jiān)測(cè)意在搜集可反應(yīng)施工過(guò)程中圍巖動(dòng)態(tài)R勺信息，據(jù)以鑒定隧道圍

巖的穩(wěn)定狀態(tài)，以及所定支護(hù)構(gòu)造參數(shù)和施工的合理性。因此量測(cè)項(xiàng)目可分為必測(cè)項(xiàng)目和選

測(cè)項(xiàng)目?jī)纱箢?lèi)。

(-)必測(cè)項(xiàng)目A

必測(cè)項(xiàng)目是必須進(jìn)行H勺常規(guī)量測(cè)項(xiàng)目，是為了在設(shè)計(jì)施工中保證圍巖穩(wěn)定、判斷支護(hù)構(gòu)

造工作狀態(tài)、指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工的常常性量測(cè)。此類(lèi)量測(cè)?般測(cè)試措施簡(jiǎn)樸、費(fèi)用少、可靠性高,

但對(duì)監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工卻有巨大口勺作用。必測(cè)項(xiàng)目是新奧法量測(cè)的重點(diǎn)，重要包

括:

1.隧道內(nèi)口測(cè)觀測(cè)

2.隧道內(nèi)空變位量測(cè)

3.拱頂下沉量測(cè)

（二）選測(cè)項(xiàng)目B

選測(cè)項(xiàng)口是對(duì)某些有特殊意義和具有代表性口勺區(qū)段進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)試，以求更深入地理解圍

巖啊松動(dòng)范圍和穩(wěn)定狀態(tài)以及噴錨支護(hù)日勺效果，為未開(kāi)挖區(qū)段的設(shè)計(jì)與施工積累現(xiàn)場(chǎng)資料。

此類(lèi)量測(cè)項(xiàng)目測(cè)試比較麻煩，量測(cè)項(xiàng)目較多，費(fèi)用較高。因此，除了有特殊量測(cè)任務(wù)的地段

外，?般根據(jù)需要選擇其中某些必要的項(xiàng)目進(jìn)行量測(cè)。

各級(jí)圍巖量測(cè)項(xiàng)目表20-27

類(lèi)別AB

目洞內(nèi)凈空拱頂?shù)乇碛脦r襯砌圍巖洞內(nèi)

圍巖條件、

觀測(cè)變位下沉下沉位移應(yīng)力條件彈性波

硬巖（I?III）■■■▲▲▲▲▲

軟巖（ni?N）■■■▲▲▲▲▲

軟巖（IV?V）■■■▲■?■▲

±砂■■■■?▲■▲

注：■一一必須進(jìn)行項(xiàng)目；?一-應(yīng)進(jìn)行項(xiàng)目：▲一一必要時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目。

二、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與措施

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表表20-2-2

序號(hào)量測(cè)類(lèi)量測(cè)目的量測(cè)斷面間距量測(cè)頻率控制原則量測(cè)儀器

項(xiàng)目別

地質(zhì)及支護(hù)理解開(kāi)挖面自穩(wěn)及支

1A1次/天地質(zhì)羅盤(pán)

觀測(cè)護(hù)變形開(kāi)裂狀況

距開(kāi)挖而距離

掌握變形值及變形速(0~1)B時(shí)

度，用以判斷:圍巖的HV2B時(shí)1?2次/天水平容許

穩(wěn)定性及初期支護(hù)設(shè)5?10m(1-2)B時(shí)相對(duì)位移

2凈空變形A收斂計(jì)

計(jì)和施工措施的合理H22B時(shí)1次/天值％

性，模筑二次襯砌時(shí)10?20m(2-5)B時(shí)0.2?0.8

間。1次/2天

>5B時(shí)1次0天

HV2B時(shí)

監(jiān)測(cè)拱頂下沉值，理

5?10m20?30精密水準(zhǔn)儀，

3拱頂下沉A解斷面變化狀況，判同上

H22B時(shí)mm鋼卷尺

斷拱頂向穩(wěn)定性

10?20m

判斷升空對(duì)地表產(chǎn)生

20?30精密水準(zhǔn)儀,

4地表沉降A(chǔ)的影響.及防止沉陷同上同上

mm鈿鋼尺

措的效果。

理解降水引起地下水

20?30精密水準(zhǔn)儀，

5地下水位A位的變化以及對(duì)周?chē)?/p>

mm鋼鋼尺測(cè)繩

地表沉降的影響。

超前地質(zhì)預(yù)判斷前方地質(zhì)狀況作超前地質(zhì)預(yù)

6B

報(bào)好對(duì)立施工準(zhǔn)備報(bào)儀

距開(kāi)挖而距離

(0-2)B時(shí)

地層分層推測(cè)作用在隧道上的選有代表性的1次/天地層分層沉

7B

沉降荷載范圍3?5個(gè)斷面(2?5)B時(shí)降儀

1次/2天

>5B時(shí)1次"天

理解隧通周?chē)脦r松

圍巖內(nèi)部馳區(qū)范圍，判斷錨桿選有代表性的

8B同上位移計(jì)

變形設(shè)計(jì)參數(shù)和施工口勺合3?5個(gè)斷面

理性

距開(kāi)挖面距離(0-2)

理解圍巖變形壓力和B時(shí)

圍巖壓力

襯砌間法觸壓力日勺大選有代表性的1次/天

9和兩層襯BW設(shè)計(jì)值力含

小和分布規(guī)率檢查支3?5個(gè)斷面(2-5)B時(shí)

砌間壓力

護(hù)襯砌受力狀況1次/2天

>5B時(shí)1次/7天

二砌鋼筋

設(shè)計(jì)參數(shù)與否合理推選有代表性的鋼筋應(yīng)力

10及初支鋼B同上W設(shè)計(jì)值

求圍巖壓力3?5個(gè)斷面計(jì)

支撐應(yīng)力

11爆破蔻動(dòng)B每次起爆頻率接受儀

三、非接觸三維觀測(cè)

老式的隧道變形監(jiān)測(cè)，?般采用鋼尺式收斂計(jì)和掛鋼尺抄平等接觸方式進(jìn)行。該措施具

有成本低、操作簡(jiǎn)樸和適應(yīng)惡劣施工環(huán)境口勺長(zhǎng)處。但這種接觸法一般無(wú)法進(jìn)行三維觀測(cè)。當(dāng)

要理解隧道周?chē)c(diǎn)時(shí)三維變化時(shí)，上述老式措施顯得無(wú)能為力。伴隨我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略H勺

實(shí)行，高速鐵路蓬勃發(fā)展，我國(guó)將有越來(lái)越多H勺大跨度隧道的修建?？缍菻勺不停增長(zhǎng)使老式

的監(jiān)測(cè)措施具有明顯的局限性，如掛尺困難，測(cè)量精度下降等問(wèn)題。于是就提出了隧道變形

監(jiān)測(cè)新技術(shù)一一亦接觸三維觀測(cè)（無(wú)尺量測(cè)）o

無(wú)尺量測(cè)技術(shù)在日本、瑞士等國(guó)已經(jīng)應(yīng)用于地下工程的凈空位移量測(cè)中。實(shí)現(xiàn)日勺措施大

體有三種：一是以多臺(tái)電子經(jīng)緯儀為重要設(shè)備H勺三維解析測(cè)量；二是全站儀為重要設(shè)備的三

維變形量測(cè)；三是以近景攝影機(jī)為重要設(shè)備口勺近景變形量測(cè)。目前，運(yùn)用全站儀作為重要設(shè)

備時(shí)隧道凈空三維觀測(cè)措施是重要發(fā)展方向。

（一）系統(tǒng)簡(jiǎn)介

無(wú)尺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是在國(guó)際流行的極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合隧道局科研所與Leica

成都企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的機(jī)載軟件和數(shù)據(jù)分析（該軟件能對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度評(píng)價(jià)、抗差、平差

處理）基礎(chǔ)上，對(duì)隧道凈空變形進(jìn)行有效、迅速監(jiān)測(cè)口勺測(cè)量系統(tǒng)。

（二）全站儀選型及其配套設(shè)備

為了滿(mǎn)足隧道變形監(jiān)測(cè)的需要，全站儀的精度應(yīng)到達(dá)±1〃，辨別力到達(dá)（）.1〃，而測(cè)距精

度為1+lppm,辨別力選到0.1mm。這樣對(duì)于幾十米長(zhǎng)的隧道范圍內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)，其定位精度用1?

2測(cè)回可選10%m級(jí)。也可采用測(cè)角精度為2〃，測(cè)距精度為2+2pp郵勺全站儀，但要到達(dá)1廊的

定位精度，須增長(zhǎng)測(cè)回?cái)?shù)。通過(guò)廣泛H勺資料查詢(xún)和調(diào)研工作，合用于隧道變形監(jiān)測(cè)H勺全站儀

重要有如下幾種,如表20-2-3。

表20-2-3高精度全站儀技術(shù)參數(shù)表

類(lèi)型TC2O23TC1800TCAI800NET2KX)

測(cè)距精度1+1ppml+2ppm1+1ppm

測(cè)角精度().5〃r2〃

機(jī)帶電池工作時(shí)間7600次7600次2小時(shí)

抗環(huán)境干擾能力七級(jí)密封、七級(jí)密封、二級(jí)密封、

防水、防塵防水、防塵防水、防塵

操作以便性以便以便以便

控制及應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境機(jī)我開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，提供顧機(jī)載開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，提供顧客指令無(wú)

客指令

行業(yè)評(píng)價(jià)精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格較高精度高、穩(wěn)定性

格高好、價(jià)格較高

目前應(yīng)用領(lǐng)域隧道變形監(jiān)測(cè)和大壩隧道變形監(jiān)測(cè)和大壩變形監(jiān)測(cè)大壩變形監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)等等

基本配置價(jià)格（參照價(jià)）448,000元195,000元228950元

與彳來(lái)卡全站儀配合使用的律卡反射片，是一種具有答復(fù)反射性能叫反射膜片，反射膜片

由丙烯酸脂制成，背部為不干膠，厚度為0.28mm,呈銀灰色，大小可根據(jù)測(cè)距選擇。測(cè)量中

常使用口勺反射片口勺技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表20-2-4。

表20-2-4反射片技術(shù)參數(shù)表

反射片大?。╩m）測(cè)量范圍（m）精度

20x202?403mm

40x4020?1(X)3mm

60x6060?1803mm

四、遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)

20世紀(jì)90年代開(kāi)始，世界科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)H勺迅猛發(fā)

展,使得老式巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)日勺水平也迅速得到提高。重要發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)為它的自動(dòng)化、

網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和迅速化水平口勺提高。國(guó)外自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最早出目前大壩安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始從事觀測(cè)自動(dòng)化H勺研制開(kāi)發(fā)，20世紀(jì)70年代進(jìn)入實(shí)用階段。從法國(guó)、

意大利、美國(guó)、西班牙、日本和瑞士等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的狀況看，有的起于資料管

理自動(dòng)化，有H勺則首先實(shí)現(xiàn)采集自動(dòng)化。

國(guó)內(nèi)在自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究方面近來(lái)幾年發(fā)展迅速，在隧道工程、泥石流預(yù)警以及邊坡

穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)均有成功運(yùn)用日勺實(shí)例。如中鐵西南科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)研制H勺EMM-TF80自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)（圖20-2-1）是80路隧道溫度、應(yīng)變自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，它是針對(duì)青藏鐵路建設(shè)和運(yùn)行研

發(fā)的工程與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電陽(yáng)溫度數(shù)據(jù)和鋼弦頻率數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)及傳送按照預(yù)

定時(shí)次序自動(dòng)完畢，可以由單臺(tái)也可多臺(tái)儀器構(gòu)成，數(shù)據(jù)可以用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式轉(zhuǎn)送。該儀

器與計(jì)算機(jī)構(gòu)成一種即時(shí)日勺全自動(dòng)數(shù)采網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，針對(duì)高原數(shù)年凍土鐵路隧道圍巖凍融圈受

氣溫變化影響，通過(guò)埋設(shè)大量溫度傳感器以及氣象要素的測(cè)試，開(kāi)展隧道洞內(nèi)外氣溫規(guī)律H勺

研究、隧道洞內(nèi)地溫規(guī)律的研究以及氣溫變化對(duì)圍巖地溫的影響研究。在海拔4700m的昆侖

山隧道和4900m的風(fēng)火山隧道建立了現(xiàn)場(chǎng)工作站，共埋設(shè)各類(lèi)溫度傳感器件近2500只，建

成一座9要素自動(dòng)氣象站。目前獲得隧道溫度測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)十萬(wàn)個(gè)、氣象觀測(cè)資料上萬(wàn)組。見(jiàn)

圖20-2-2。下面重要簡(jiǎn)介新建鐵路穿越既有構(gòu)造時(shí)對(duì)既有構(gòu)造采用I內(nèi)遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)措施。

圖20-27EMM-TF180自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖20-2-2昆侖山隧道氣象站

（一）遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)H勺目時(shí)

新建鐵路H勺施工必然會(huì)引起既有構(gòu)造H勺變位，為保證既有構(gòu)造的安全，在新建鐵路施工

期間，必須對(duì)既有構(gòu)造進(jìn)行全天候H勺實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)，老式監(jiān)測(cè)技術(shù)在高密度的行車(chē)區(qū)間內(nèi)無(wú)

法實(shí)行，且不能滿(mǎn)足對(duì)大量數(shù)據(jù)采集、分析以及及時(shí)精確的反饋，尤其是在某些惡劣環(huán)境下,

因此必須采用遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)既有構(gòu)造和軌道變形進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控量測(cè)。

（-）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及方案

1.監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則

監(jiān)測(cè)范圍根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)際狀況，本著突出重點(diǎn)，兼顧全局，對(duì)的指導(dǎo)施工內(nèi)原則。

構(gòu)造變形縫為重要監(jiān)測(cè)對(duì)象，該區(qū)域需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，在變形縫兩側(cè)布置靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)變形縫

兩側(cè)沉降變形，在變形縫兩側(cè)沿水平方向布置測(cè)縫計(jì)，監(jiān)測(cè)變形縫張開(kāi)度。軌道構(gòu)造變形為

重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，該項(xiàng)加密測(cè)點(diǎn)布設(shè)。

2.監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

（1）構(gòu)造沉降監(jiān)測(cè)：包括構(gòu)造沉降監(jiān)測(cè)和構(gòu)造縫變形監(jiān)測(cè)。構(gòu)造沉降監(jiān)測(cè)采用采用靜

力水準(zhǔn)儀，在構(gòu)造沉降測(cè)點(diǎn)上采用明顯標(biāo)識(shí)，提醒管理人員注意保護(hù)，通信線(xiàn)路采用特殊連

接與連通管路共同采用管路保護(hù)，監(jiān)測(cè)人員定期巡視，保證儀器正常運(yùn)行。構(gòu)造縫變形監(jiān)測(cè)

采用靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)，沉降縫之間日勺脹縮測(cè)縫計(jì)進(jìn)行測(cè)量，同步注意加強(qiáng)保護(hù)。

（2）軌道構(gòu)造變形監(jiān)測(cè)：包括走行軌構(gòu)造縱向變形監(jiān)測(cè)、走行軌構(gòu)造左右水平高下變化

監(jiān)測(cè)和走行軌水平距離日勺偏差監(jiān)測(cè)，其中走行軌構(gòu)造縱向變形監(jiān)測(cè)為監(jiān)測(cè)重點(diǎn)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目詳

見(jiàn)表20-2-5o

表20-2-5監(jiān)測(cè)項(xiàng)目匯總表

聲監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)目H勺

號(hào)

1既有構(gòu)造沉降監(jiān)測(cè)靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)施工關(guān)鍵期：1次/20分鐘掌握施工期間既有構(gòu)造

一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)變形狀況

2既有構(gòu)造變形縫沉降監(jiān)靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)施工關(guān)鍵期：1次/20分鐘掌握施工期間既有構(gòu)造

測(cè)一-殷施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)縫沉降變形狀況

3既有構(gòu)造縫脹縮監(jiān)測(cè)測(cè)縫計(jì)施工關(guān)鍵期：1次/20分鐘掌握施工期間既有構(gòu)造

一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)縫水平變形狀況

4走行軌構(gòu)造縱向變形監(jiān)靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)施工關(guān)鍵期：1次/20分鐘掌握施工期間既有軌道

測(cè)一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)構(gòu)造縱向變形狀況

5走行軌構(gòu)造左右水平變梁式傾斜儀施工關(guān)鍵期：1次/20分鐘掌握施工期間既有軌道

形監(jiān)測(cè)一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)構(gòu)造左右水平變形狀況

6走行軌水平距離變形監(jiān)變位計(jì)施工關(guān)鍵期：1次/20分鐘掌握施工期間既有軌道

測(cè)一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)水平距離變形狀況

注：可根據(jù)施工狀況和沉降狀況調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，隨時(shí)將監(jiān)測(cè)信息通報(bào)監(jiān)測(cè)領(lǐng)導(dǎo)小組C

（三）監(jiān)測(cè)儀器

1.靜力水準(zhǔn)儀

（1）靜力水準(zhǔn)儀原理

該措施及所選用的儀器根據(jù)連通管原理的措施，用電容傳感器，測(cè)量每個(gè)測(cè)點(diǎn)容器內(nèi)

4-AhJYg+△hj'Y|)+

液面日勺相對(duì)變化，再通過(guò)計(jì)算求得各點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)日勺相時(shí)沉陷量。

圖20-2-3測(cè)量原理示意圖

（2）RJ型電容式靜力水準(zhǔn)儀

由圖20-2-4所示，儀器由主體容器、連通管、電容傳感器等部分構(gòu)成。當(dāng)儀器主體安

裝墩發(fā)生高程變化時(shí)，主體容體相對(duì)于位置產(chǎn)生液面變化，引起裝有中間極的浮子與固定在

容器頂口勺一組電容極板間的相對(duì)位置發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量裝置測(cè)出電容比口勺變化即可計(jì)算得

測(cè)點(diǎn)口勺相對(duì)沉陷。

1）重要技術(shù)指標(biāo)

①測(cè)量范圍：25mm~50mm

②最小辨別率：O.Oliim

③測(cè)點(diǎn)誤差：＜0.5%F-S

④使用環(huán)境條溫度：-20~7（TC

2）儀器安裝調(diào)試

儀器H勺安裝尺寸如圖20-2-5所示，按規(guī)定在測(cè)點(diǎn)預(yù)埋0180三個(gè)均布日勺M8x40（伸出長(zhǎng)

度）螺桿。

①檢查各測(cè)墩頂面水平及高程與否符合設(shè)計(jì)要。

②檢查測(cè)墩預(yù)埋鋼板及三根安裝儀器螺桿與否符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

③預(yù)先用水和蒸儲(chǔ)水沖洗儀器主體容器及塑料連通管。

④將儀器主體安裝在測(cè)墩鋼板上，用水準(zhǔn)器在主體頂蓋表面垂直交替放置，調(diào)整螺桿

螺絲使儀器表面水平及高程滿(mǎn)足規(guī)定。

@將儀器及連通管系統(tǒng)聯(lián)接好，從木端儀器漸漸注入SG溶液，排除管中所有氣泡，

連通管需有槽架保護(hù)。

⑥將浮子放于主體容器內(nèi)。

⑦將裝有電容傳感器的頂蓋板裝在主體容器上。

儀器及靜力水準(zhǔn)管路安裝完畢后，用專(zhuān)用的3芯屏蔽電纜與電容傳感器焊接，并進(jìn)行

絕緣處理。3芯屏蔽電纜口勺紅芯接測(cè)量模塊的信號(hào)接線(xiàn)端口，白、黃芯接鼓勵(lì)（橋壓）接線(xiàn)

端口。當(dāng)容器液位上升時(shí)，電容比測(cè)值應(yīng)變小，否則將白、黃芯接線(xiàn)位置互換。

圖20-2-4RJ型電容式靜力水準(zhǔn)儀圖20-2-5靜力水準(zhǔn)儀安裝示意圖

2.RW型電容式位移計(jì)

走行軌水平距離的偏差及構(gòu)造縫時(shí)脹縮監(jiān)測(cè)適應(yīng)此位移測(cè)量日勺傳感器種類(lèi)諸多，有線(xiàn)電

位計(jì)式、角電位計(jì)式、振弦式、差動(dòng)變壓器及電容感應(yīng)式等，與其他類(lèi)型相比，RW型電容

感應(yīng)式變位計(jì)有構(gòu)造簡(jiǎn)樸，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，溫度影響小，測(cè)量精度高的長(zhǎng)處。

（1）重要技術(shù)指標(biāo)

1)測(cè)量范圍：10mm

2)最小辨別率：0.01mm

3)測(cè)點(diǎn)誤差：VO.5%F-S

4)使用環(huán)境條溫度：

（2）儀器安裝調(diào)試

走行軌水平距離的偏差及構(gòu)造縫的脹縮監(jiān)測(cè)在兩軌之間安裝測(cè)距儀即可。構(gòu)造縫的脹

縮監(jiān)測(cè)，在縫的兩測(cè)用膨脹螺絲固定測(cè)縫計(jì)H勺安裝夾具，將測(cè)縫計(jì)固定在夾具上，如圖

20-2-6o安裝完畢后按設(shè)置的通道接入DAU2023數(shù)據(jù)采集單元中即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量,

傳遞杼聚四氟乙希測(cè)距儀

結(jié)構(gòu)縫

圖20-2-6構(gòu)造縫的脹縮監(jiān)測(cè)

3.梁式傾斜儀

梁式傾斜國(guó)內(nèi)外重要采用了振弦式和電解液式兩種方式，振弦式測(cè)斜儀不適應(yīng)震動(dòng)環(huán)

境，電解液式固定式測(cè)斜儀其原理是通過(guò)測(cè)量測(cè)斜儀中位于兩球形面間電解液的導(dǎo)電電阻測(cè)

出傾角變化，屬交流采樣，美國(guó)、加拿大、德國(guó)均有生產(chǎn)。圖20-2-7所示為美國(guó)AG企業(yè)生

產(chǎn)的電解液式梁式傾斜儀。

圖20-2-7美國(guó)AG企業(yè)生產(chǎn)的電解液式梁式傾斜儀

走行軌構(gòu)造左右水平高下變化監(jiān)測(cè)在相鄰兩傳鐵軌用膨脹螺絲固定測(cè)斜梁，調(diào)整初始

位置，將電解液式梁式傾斜儀安裝遞梁上即可?；经h(huán)節(jié)如下：檢查儀器與否完好、測(cè)量與

否精確；按儀器安裝規(guī)定做好安裝底梁，并使安裝底座基本保持水平；按照儀器闡明書(shū)進(jìn)行

安裝和接線(xiàn)調(diào)試。安裝完畢后按設(shè)置時(shí)通道接入DAU2023數(shù)據(jù)采集單元中即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)

量。

4.數(shù)據(jù)采集單元

（1）重要功能和特點(diǎn)

1）實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理：本模塊自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可實(shí)現(xiàn)定期測(cè)量，自動(dòng)存儲(chǔ)，起始測(cè)量時(shí)間

及定期測(cè)量周期可自由設(shè)置。

2）參數(shù)及數(shù)據(jù)掉電保護(hù)：所有設(shè)置參數(shù)及自動(dòng)定期測(cè)量數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)于專(zhuān)用的存儲(chǔ)器內(nèi)，

可實(shí)現(xiàn)掉電后口勺可靠保留。

3）電源備用系統(tǒng)：無(wú)論何時(shí)發(fā)生停電時(shí)，本模塊自動(dòng)切換至備用電池供電，一節(jié)6V、

4AH/4AH可充電的免維護(hù)蓄電池可持續(xù)工作7天以上。

4）自診斷功能：本模塊具有自診斷功能，可對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、中央處理器、

實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、供電狀況、電池電壓、測(cè)量電路以及電容傳感器線(xiàn)路進(jìn)行自檢查，實(shí)現(xiàn)故障

自診斷。

5）抗電功能：本模塊電源線(xiàn)、通信線(xiàn)、傳感器引線(xiàn)的入口均采用了抗電擊的措施。

6）選測(cè)功能：根據(jù)需要通過(guò)對(duì)傳感器測(cè)點(diǎn)H勺選擇設(shè)置，完畢一次測(cè)量并可輸出這些測(cè)

點(diǎn)日勺測(cè)量數(shù)據(jù)。

7）單測(cè)功能：通過(guò)選擇某一傳感器測(cè)點(diǎn)的選擇，可實(shí)現(xiàn)對(duì)此測(cè)點(diǎn)H勺持續(xù)多次測(cè)量，測(cè)

量次數(shù)可設(shè)定。

2）儀器安裝調(diào)試

現(xiàn)場(chǎng)安裝前對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行拷機(jī)及有關(guān)試驗(yàn),對(duì)模塊進(jìn)行篩選，保證其到達(dá)規(guī)定技

術(shù)指標(biāo)。數(shù)據(jù)采集單元DAU2023的安裝位置要考慮儀器接入，DAU維護(hù)以便，一般在觀測(cè)站中

高度不適宜超過(guò)1.6米，用4個(gè)地腳螺栓連接，安裝后機(jī)箱平整，儀器進(jìn)線(xiàn)整潔、標(biāo)識(shí)明確,

信號(hào)線(xiàn)、通訊線(xiàn)、電源線(xiàn)與DAL?接線(xiàn)端子口勺接頭均用鍍釵冷壓接頭，以保證可靠性。將機(jī)箱

時(shí)接地端子連接到觀測(cè)站地線(xiàn)上。DAU2023安裝如圖20-2-8所示。

DAU理站壁掛布置DAU;%mWiJ>

2RI

己DAU2000

u

o同分布式數(shù)把父加軟元

一o

、

弦

法

聞

因塞電力公司電力自動(dòng)化明究片,一

2

?

560innm

4-M8膨脹摞生"

圖20-2-8DAU2023安裝圖

第三節(jié)量測(cè)信息的分析與反饋

一、量測(cè)信息分析

為了檢查量測(cè)成果H勺可靠性，理解圍巖應(yīng)力狀態(tài)、變形規(guī)律和穩(wěn)定型程度，應(yīng)對(duì)量測(cè)數(shù)

據(jù)進(jìn)行回歸分析。

（一）洞內(nèi)拱頂下沉

由于拱頂下沉的量測(cè)是在構(gòu)造開(kāi)挖后才進(jìn)行日勺，因此有部分變形無(wú)法直接得到，故須對(duì)

量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，求出曲線(xiàn)方程，推算出前期已發(fā)生的變形量，估算最大拱頂變形值。

根據(jù)以往口勺經(jīng)驗(yàn)，擬采用的回歸方程為：

U=A[l-eBx]X20

u一變形值

X—測(cè)點(diǎn)距掌子面距離

A—拱頂最大變形值

B一回歸系數(shù)

（二）洞內(nèi)凈空水平收斂

洞內(nèi)凈空水平收斂與洞內(nèi)拱頂下沉日勺監(jiān)測(cè)成果綜合分析，回歸方程的形式與洞內(nèi)拱頂

下沉回歸方程一致，只是最大變形值與回歸系數(shù)不一樣。

（三）地中垂直位移監(jiān)測(cè)

為描繪地中垂直沉降分布規(guī)律，采用日本島田隆夫模型經(jīng)驗(yàn)公式：

Ua/Ub=AeB（H/I>>

Ua一地表隧道中線(xiàn)處沉降值

Ub一地表H深度處沉降值

A、B一與施工措施、地層條件有關(guān)口勺系數(shù)

（四）地中水平位移監(jiān)測(cè)

與地中垂直位移配合法行分析，繪制地層在垂直軸向H勺剖面上位移隨深度增長(zhǎng)的發(fā)展變

化趨勢(shì)。

工

I士用

I佑血

采

用

一廠

上Me

Z4業(yè)A

特

安全殊

措

人業(yè)

H

J木施

圖

見(jiàn)下

程序

反饋

料的

測(cè)資

細(xì)監(jiān)

二、詳

框圖

程序

管理

反饋

資料

監(jiān)測(cè)

-3-1

圖20

i

楞浦

肘術(shù)

里田

胸工

女物

咕丁

洞鮑

圖

流程