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隧道盾构区间段施工监测系统
监控量测作为是隧道盾构法施工过程中的一项重要内容之一,在对隧道的安全施工及信息化反馈中起着非常重要的作用。在盾构施工期间对管片衬砌内力、地表沉降


监测内容及方法

1、监测内容

 监测内容包括:管片内力、管片温度、管片衬砌和地层间应力、管片衬砌变形、隧道轴线水平位移和沉降、地表沉降、建筑物沉降等。

2、监测断面布置

  监测断面的布置根据施工设计图及隧道施工技术的要求布置,隧道内管片内力、管片温度、管片衬砌和地层间应力的监测点布设采用预埋式,在管片浇筑前将监测元件安装固定于管片钢筋笼上,监测对象为4环管片,监测断面里程分别为K1+330、K1+640、K2+010、K2+140;隧道内轴线水平位移、沉降监测断面为每隔4~5环管片1个监测断面,每个监测断面上布设4个测点;管片衬砌变形监测断面布置为每10环管片布置1个监测断面,每个断面布置4个测点;地表监测断面主要为始发井进洞段、接收井出洞段和长春路周边等重要地段适当加密,监测断面与隧道轴线垂直;

3.2管片衬砌和地层间应力监测

  作用于衬砌上的土压力实际上是周围土层与衬砌相互作用面上的接触应力,其大小及分布形式不仅与土层及衬砌的物理力学性质有关,还与施工方法、隧道的几何参数等相关,因此管片衬砌和地层间应力监测是一项重要的隧道施工监测项目。

 (1)柔性土压力计

  监测所采用的柔性土压力计为JTM-V2000C型振弦式柔性土压力计,该监测元件具有二次密封性能,增加了受力面积能消除不均匀受力影响,安装方便等优点,适用于地下连续墙、软土地基、隧道等工程项目的监测。柔性土压力计用于隧道管片衬砌和地层间应力监测时,需在管片浇筑前进行预埋,固定于管片钢筋笼上,受压板需与管片外侧表面齐平。
柔性土压力计安装示意图

3.3管片衬砌变形

  隧道内衬砌管片变形量测断面根据隧道埋深、地层条件及地面建(构)筑物的分布情况布设。每10环管片1个监测断面进行布设,重要地段测试断面适当加密。每个断面布置1个拱顶沉降观测点和4个水平收敛观测点(即2条水平收敛测线,分别布置在拱腰和拱脚)。当隧道掘进至监测断面时,立即埋点进行量测。拱顶下沉采用精密水准仪量测,水平收敛采用专用隧道收敛仪进行量测收敛测试时采用收敛计量测4条弦长和2条对角线(见图16)变形输出成果为弦长和对角线前后两次比对的变化量,通过该变化量计算出管片衬砌水平方向和竖直方向上的变形量。

3.4地表沉降监测

  地表沉降是隧道监测施工最基本监测项目,它最直接地反映隧道上覆土体的变化情况。
(1)观测方法及数据采集
  地表沉降观测采用水准测量方法,使用精密水准仪进行观测。数据观测技术要求为:监测点观测按《工程测量规范》(GB50026-2007)三等变形监测水准测量技术要求观测其技术要求及观测注意事项与桩(墙)顶沉降监测要求一致。
(2)数据处理及分析
  观测记录采用电子水准仪自带记录程序进行,观测完成后形成原始电子观测文件,通过数据传输处理软件传输至计算机,检查合格后使用专用水准网平差软件进行严密平差,得出各点相对高程值。通过变形观测点各期高程值计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累计沉降量等数据。观测点稳定性分析原则如下:①观测点的稳定性分析基于稳定的基准点作为基准点而进行的平差计算成果;②相邻两期观测点的变动分析通过比较相邻两期的最大变形量与最大测量误差(取两倍中误差)来进行,当变形量小于最大误差时,可认为该观测点在这两个周期内没有变动或变动不显著;③对多期变形观测成果,当相邻周期变形量小,但多期呈现出明显的变化趋势时,应视为有变动。

3.5隧道轴线水平位移、沉降监测

  隧道轴线水平位移监测采用的仪器为全站仪,监测精度为1″,在每个监测断面的拱顶埋设反光片,每隔4~5环一个断面。以工作基点为基准进行导线测量,观测距离和水平角的变化,从而计算得到前后两次监测点的水平位移量。隧道轴线沉降监测采用的仪器为精密水准仪,在每个监测断面的拱顶埋设挂钩,每隔4~5环一个断面。以工作基点为基准进行水准测量,在预先埋设的挂钩上倒挂铟钢尺,观测其高程变化,从而计算得到前后两次监测点的沉降量。
 
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