地下隧洞工程信息化施工監(jiān)測(cè)課件

1、第九章地 下 隧 洞 工 程信息化施工監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容1. 地下隧洞監(jiān)測(cè)類型和方法2. 現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)方案設(shè)計(jì)3. 量測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理4. 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè)9-1 地下隧洞工程信息化施工普氏理論（荷載結(jié)構(gòu)法）,適于明挖回填法施工的地下隧道假定抗力法和彈性地基梁法，適于覆蓋層厚度不大的暗挖地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)值法（有限元法）求解各種洞形、支護(hù)的彈性、粘彈性、彈塑性解新奧法施工（監(jiān)測(cè)-調(diào)整-控制變形），信息化施工的開始9-1 地下隧洞工程信息化施工9-1 地下隧洞工程信息化施工特點(diǎn)： 施工監(jiān)測(cè)、力學(xué)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)方法相結(jié)合，在施工過程中允許勘察、設(shè)計(jì)和施工有交叉、重復(fù)。在地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或力學(xué)計(jì)算初步選定

2、支護(hù)參數(shù)；根據(jù)監(jiān)測(cè)所獲得的信息，對(duì)施工過程和支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；將各種計(jì)算，模型試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)類比等方法融合到?jīng)Q策系統(tǒng)中，發(fā)揮各種方法的長(zhǎng)處。一、位移監(jiān)測(cè) 單點(diǎn)位移計(jì) 多點(diǎn)位移計(jì) 滑動(dòng)式位移計(jì) 精密水準(zhǔn)儀量測(cè)。 洞周表面或圍巖不同深度的位移地表和拱頂下沉9-2 地下隧洞監(jiān)測(cè)類型和方法9-2 地下隧洞監(jiān)測(cè)類型和方法1.單點(diǎn)位移計(jì)所測(cè)位移量為洞壁與錨桿固定點(diǎn)間的相對(duì)位移 單點(diǎn)位移計(jì)裝置1砂漿；2錨桿體；3連接桿；4固定環(huán)；5測(cè)頭；6外殼；7定位器；8測(cè)環(huán)；9百分表9-2 地下隧洞監(jiān)測(cè)類型和方法 2多點(diǎn)位移計(jì) 多點(diǎn)位移計(jì)按位移量測(cè)儀器的不同有機(jī)械式和電測(cè)式兩類。機(jī)械式一般采用深度測(cè)微計(jì)、千分表或百分表，電

3、測(cè)式采用的位移傳感器常用的有電阻式、電感式、差動(dòng)式和鋼弦式等多種。 (1) 并聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)（機(jī)械式） (2) 串聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)（電測(cè)式） 9-2 地下隧洞監(jiān)測(cè)類型和方法并聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)量測(cè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于洞壁的相對(duì)位移量錨固器位移測(cè)定器9-2 地下隧洞監(jiān)測(cè)類型和方法串聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)1孔底固定裝置；2電感式位移傳感器；3一鋼套管；4一彈簧片；5連接桿；6電纜；7導(dǎo)向管；8孔口固定裝置9-2 地下隧洞監(jiān)測(cè)類型和方法 3.滑動(dòng)式位移計(jì)二、收斂位移量測(cè) 隧洞周邊或結(jié)構(gòu)物內(nèi)部?jī)艨粘叽绲淖兓Q為收斂位移。收斂計(jì)類型及布置示意圖1測(cè)讀表；2重錘；3鋼卷尺；4固定端；5連接裝置；6張拉表；7張拉彈簧；8微型電機(jī)；

4、9控制器穿孔鋼卷尺式收斂計(jì)銦鋼絲彈簧式收斂計(jì)銦鋼絲扭矩平衡式收斂計(jì)三、壓力量測(cè) 地下洞室內(nèi)部的壓力 支襯結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力 圍巖和支襯結(jié)構(gòu)間接觸壓力 1. 液壓枕 液壓枕構(gòu)造 1放氣螺釘； 2鋼球； 3一放氣嘴； 4枕殼； 5紫銅管； 6壓力表； 7注油三通； 8六角螺母； 9小管座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、防潮防震、穩(wěn)定性好，不受干擾 2錨桿應(yīng)力量測(cè) 支護(hù)錨桿的應(yīng)力量測(cè)原理通常是：錨桿受力后發(fā)生變形，采用應(yīng)變片或應(yīng)變計(jì)測(cè)量錨桿的應(yīng)變，得出與應(yīng)變成比例的電阻或頻率的變化，然后通過標(biāo)定曲線或公式將電測(cè)信號(hào)換算成錨桿應(yīng)力。量測(cè)錨桿應(yīng)力用的應(yīng)變計(jì)主要有電阻式、差動(dòng)電阻式和鋼弦式幾種應(yīng)變計(jì)。9-3 現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)方案設(shè)計(jì) 工程

5、監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)目的:了解圍巖的動(dòng)態(tài)過程、穩(wěn)定情況和支護(hù)系統(tǒng)的可靠程度，為支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工決策服務(wù)。 現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下： (1)量測(cè)項(xiàng)目的確定，量測(cè)手段儀表和工具的選擇； (2)施測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置的確定； (3)實(shí)施計(jì)劃的制定，包括測(cè)試頻率的確定。 一、量測(cè)項(xiàng)目的確定 確定原則：量測(cè)簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠、成本低，便于施工單位采用，量測(cè)元件要能盡量靠近工作面安設(shè)。所選擇的被測(cè)物理量要概念明確，量值顯著，數(shù)據(jù)易于分析，易于實(shí)現(xiàn)反饋。（位移、位移+應(yīng)力和壓力） 量測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)具體工程的特點(diǎn)來確定，主要取決于工程規(guī)模、重要程度、地質(zhì)條件及業(yè)主財(cái)力。（巖體完整性差、地質(zhì)條件變化較大的工程聲波法探

6、測(cè)隧洞前方巖體狀況；地應(yīng)力高的脆性巖體工程聲發(fā)射監(jiān)測(cè)巖爆的可能性或巖爆時(shí)間；淺埋隧洞地表沉降和拱頂沉降。）隧洞工程監(jiān)測(cè)：地表沉降、洞周收斂、拱頂下沉。淺埋隧道，地表沉降是主要量測(cè)項(xiàng)目，深埋隧洞，水平位移重要 二、量測(cè)手段和儀表的選擇 1. 主要取決于圍巖工程地質(zhì)條件和測(cè)量的環(huán)境條件。(圍巖的軟硬、干燥無水與地下水發(fā)育，引伸計(jì)安裝) 2. 估算各物理量變化范圍，確定儀器的精度和分辨率。 (軟弱大洞室-卷尺式、硬巖洞室或小洞室-鋼絲式、斷面小變形大的洞室-桿式) 位移計(jì)的選擇：人工易測(cè)讀部位機(jī)械式位移計(jì)；反之電測(cè)式位移計(jì)；特深孔（精度要求高）串聯(lián)式多點(diǎn)位移計(jì)；長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)精度較高的位移計(jì)。 壓力和應(yīng)力

7、測(cè)量元件選擇：優(yōu)先選用液壓枕；堅(jiān)硬巖石、應(yīng)力梯度高壓力盒（盡量選用鋼弦式壓力盒和錨桿應(yīng)力計(jì)，干燥隧洞可用電阻式或其他壓力盒和錨桿應(yīng)力計(jì)）。 三、量測(cè)部位的確定和測(cè)點(diǎn)的布置 1. 量測(cè)部位的確定 (1) 圍巖穩(wěn)定監(jiān)控：重點(diǎn)監(jiān)測(cè)圍巖質(zhì)量差及局部不穩(wěn)定塊體; (2) 反饋設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)支護(hù)參數(shù)合理性：在代表性的地段設(shè)置觀測(cè)斷面； (3) 在特殊的工程部位(如洞口和分叉處)，應(yīng)設(shè)置觀測(cè)斷面。 (4) 觀測(cè)點(diǎn)的安裝埋設(shè)應(yīng)盡可能靠近掌子面，最好不超過2m. (5) 洞周收斂、拱頂下沉、多點(diǎn)位移計(jì)及地表沉降量測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量布置在同一斷面上 。 (6) 錨桿應(yīng)力和襯砌應(yīng)力等測(cè)點(diǎn)最好布置在同一斷面上，以使測(cè)量結(jié)果互相對(duì)

8、照、相互檢驗(yàn)。 (7) 斷面間距 視工程長(zhǎng)度、地質(zhì)條件而定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件情況良好或開挖過程中地質(zhì)條件連續(xù)不變時(shí)，間距可加大，地質(zhì)變化顯著時(shí)，間距應(yīng)縮小。在施工初期階段，要縮小量測(cè)間距。取得一定數(shù)據(jù)資料后，可適當(dāng)加大量測(cè)間距。在洞口及埋深較小地段，亦應(yīng)適當(dāng)縮小量測(cè)間距。 在一般的鐵路和公路隧道中，洞周收斂和拱頂下沉量測(cè)的斷面間距根據(jù)圍巖類別而定。類5-20m，類20-40m，類40m以上 地表沉降量測(cè)的斷面間距與隧洞埋深和地表狀況有關(guān)，當(dāng)?shù)乇硎巧綆X田野時(shí)，根據(jù)埋深斷面間距定為：埋深h2D：2050m；h=12D：1020m；h1D：5 10m。 錨桿應(yīng)力和襯砌應(yīng)力等，其量測(cè)斷面的縱向間距可定為20

9、0500m。 2測(cè)點(diǎn)的布置形式 收斂位移計(jì)的布置 底部施工基本完成，測(cè)試內(nèi)部收斂位移校核數(shù)據(jù)頂部有施工隧洞較大或進(jìn)行參數(shù)反分析圍巖均一位移計(jì)的布置：拱頂、邊墻和拱腳部位梯度大的部位要加密，孔口和孔底布置測(cè)點(diǎn)，在軟弱面、接觸面兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn) 壓力盒和錨桿應(yīng)力計(jì)的布置 應(yīng)在典型區(qū)段選擇應(yīng)力變化最大或地質(zhì)最不利的部位，并根據(jù)位移變化梯度和圍巖應(yīng)力狀態(tài)，在不同的圍巖深度內(nèi)布測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)錨桿的長(zhǎng)度應(yīng)與工程錨桿相同。用于埋設(shè)壓力盒的鉆孔和觀測(cè)錨桿的鉆孔的布置形式與多點(diǎn)位移計(jì)的相似，通常在鉆孔中布置3個(gè)或更多的測(cè)點(diǎn)。 四、觀測(cè)及其頻度的確定 整個(gè)觀測(cè)期間應(yīng)設(shè)立值班記錄，詳細(xì)記載值班期間的一切情況，包括施工

10、進(jìn)展情況、施工部位、施工工藝流程情況、氣候環(huán)境、對(duì)隧洞的觀察、隧洞內(nèi)滲流水情況、噴射混凝土和襯砌上的裂縫開展情況等。 各量測(cè)項(xiàng)目通常的觀測(cè)頻度為：在洞室開挖或支護(hù)后的半個(gè)月內(nèi)，每天應(yīng)觀測(cè)12次；半個(gè)月后到一個(gè)月內(nèi)，或掌子面推進(jìn)到距觀測(cè)斷面大于2倍洞徑的距離后，每2天觀測(cè)一次；一到三個(gè)月，每周測(cè)讀12次：三個(gè)月以后，每月測(cè)讀13次。若設(shè)計(jì)有特殊要求，則可按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，遇突發(fā)事件，則應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)。 各量測(cè)項(xiàng)目原則上應(yīng)根據(jù)其變化的大小來確定觀測(cè)頻度。如洞周收斂位移和拱頂下沉的量測(cè)頻度可根據(jù)位移速度及離開挖面的距離而定，往往不同的基線和測(cè)點(diǎn)位移速度不同，因此，應(yīng)以產(chǎn)生最大位移者來決定量測(cè)頻度。整個(gè)斷面

11、內(nèi)各基線或測(cè)點(diǎn)應(yīng)采用相同的量測(cè)頻度。 1容許位移量 容許位移量是指在保證隧洞不產(chǎn)生有害松動(dòng)和保證地表不產(chǎn)生有害下沉量的條件下，自隧洞開挖起到變形穩(wěn)定為止,在起拱線位置的隧洞壁面間水平位移總量的最大容許值，或拱頂?shù)淖畲笕菰S下沉量。 容許位移量與巖體條件、隧洞埋深、斷面尺寸及地表建筑物等因素有關(guān)，例如城市地鐵通過建筑群時(shí)，一般要求地表下沉不超過510mm；對(duì)于山嶺隧道，地表沉降的容許位移量可由圍巖的穩(wěn)定性確定。 五、量測(cè)數(shù)據(jù)警戒值及圍巖穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則 2容許位移速率 容許位移速率是指在保證圍巖不產(chǎn)生有害松動(dòng)的條件下，隧洞壁面間水平位移速度的最大容許值。它同樣與巖體條件、隧洞埋深及斷面尺寸等因素有關(guān)

12、。容許位移速率目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，一般都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定。 例如美國(guó)某些工程對(duì)容許位移速率的規(guī)定：第一天的位移量不超過容許位移量的1/51/4(約2.543.18mm)，第一周內(nèi)平均每天的位移量應(yīng)小于容許位移量的1/20(約0. 63mm)。南嶺隧道、大瑤山隧道、下坑隧道、金川礦區(qū)運(yùn)輸平巷、張家港鐵礦的穩(wěn)定變形速度為0.1mm/d，引灤入津輸水隧洞在開挖后一個(gè)月的穩(wěn)定變形速度大于10mm/30d。 (1) 基本穩(wěn)定段(I)。變形速率不斷下降，即變形加速度小于0；圍巖穩(wěn)定 (2) 過渡段(II)。變形速度長(zhǎng)時(shí)間保持不變，即變形加速度等于0; 蠕變，加強(qiáng)支護(hù) (3) 破壞段(III)。變形速率漸增，即變

13、形加速度大于0停工，進(jìn)行加固。 3. 根據(jù)位移時(shí)間曲線判斷圍巖穩(wěn)定性 注意：在隧洞施工險(xiǎn)情預(yù)報(bào)中，應(yīng)同時(shí)考慮收斂或變形速度，相對(duì)收斂量或變形量及位移時(shí)程曲線，結(jié)合洞周圍巖噴射混凝土和襯砌的表面狀況等綜合因素作出預(yù)報(bào)。全斷面開挖分步開挖9-4 量測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)處理的目的驗(yàn)證 反饋 預(yù)報(bào)即 （1）各種量測(cè)數(shù)據(jù)相互印證，以確認(rèn)量測(cè)結(jié)果的可靠性； （2）探求圍巖變形或應(yīng)力狀態(tài)的空間分布規(guī)律，了解圍巖穩(wěn)定性特征，以便提供反饋，合理地設(shè)計(jì)支護(hù)系統(tǒng)； （3）監(jiān)視圍巖變形或應(yīng)力狀態(tài)隨時(shí)間的變化情況，對(duì)最終值或變化速率進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。 1. 位移速率 abcdeabcde 2. 位移總量 Um變形量

14、測(cè)值，u1-開挖埋設(shè)圍巖的變形，u2-開挖到量測(cè)斷面的圍巖變形值u1的確定: 進(jìn)行非線性回歸，得u=f(t), 則u2的確定: 據(jù)研究，存在如下經(jīng)驗(yàn)式所以9-5 工程實(shí)例 十三陵電站地下廠房概況 十三陵抽水蓄能電站地下廠房埋深200m+，設(shè)計(jì)規(guī)模為長(zhǎng)145m、寬23m、高46.6m，拱座部位開挖寬度為27.5m。廠區(qū)巖體為侏羅系礫巖，層理不清，略有沉積韻律，呈巨厚層狀，產(chǎn)狀為NE40、SE40左右，總厚達(dá)500m+，廠房選在最厚的部位。 廠房洞室布置在巖性單一的礫巖內(nèi)，巖石強(qiáng)度中等，彈性模量較高，滲透性較弱，涌水量不大，裂隙不甚發(fā)育，地應(yīng)力不高。廠區(qū)斷層主要有三組，與廠房軸線呈大角度相交，其影

15、響僅限于斷層寬度的范圍內(nèi)，但有一組走向近直立的裂隙與廠房軸線交角甚小，對(duì)高邊墻的穩(wěn)定極為不利。 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì) 根據(jù)廠區(qū)內(nèi)工程結(jié)構(gòu)及支護(hù)特點(diǎn)、工程地質(zhì)條件、施工工序及方法等，該工程采取了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)斷面和隨機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則； 為了監(jiān)測(cè)地下廠房圍巖的位移、應(yīng)力、地下水壓力、溫度及頂拱混凝土內(nèi)的應(yīng)變、應(yīng)力、溫度變化，主要布置鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)(鋼筋計(jì))、預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力計(jì)，此外，還布置了其他7項(xiàng)觀測(cè)項(xiàng)目，具體情況見下頁表。地下廠房位移計(jì)和錨桿應(yīng)力計(jì) 觀 測(cè)布 置 圖M位移計(jì)MC錨桿應(yīng)力計(jì) 系統(tǒng)觀測(cè)斷面3個(gè)，斷面間距3650m；觀測(cè)斷面到端墻距離3335m；各斷面觀測(cè)點(diǎn)布置在頂拱、拱腳、邊墻

16、中部及中下部。鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)長(zhǎng)1424m（預(yù)埋或后埋）。錨桿應(yīng)力計(jì)，頂拱長(zhǎng)6m，邊墻長(zhǎng)8m，其長(zhǎng)度和施工支護(hù)錨桿同。 鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)每孔4只，距洞壁2m、5m、10m、20m (20m孔)和2m、4m、8m、15m(15m孔)。錨桿應(yīng)力計(jì)每孔3只，距洞壁為1.0m、2.5m、4.0m(拱頂5m錨桿)、1.0m、2.5 m、5.0m(邊墻6m長(zhǎng)錨桿)和1.0m、3.0m、7.0m(邊墻8m長(zhǎng)的錨桿)。觀測(cè)儀器為鋼弦式儀器。 6個(gè)孔的觀測(cè)元件是利用排水廊道預(yù)埋的。其余均為后埋的。后埋元件是當(dāng)掌子面超過設(shè)計(jì)觀測(cè)斷面(點(diǎn))1.52.0m時(shí)安裝埋沒的(停掘)。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) 地表面以下暗挖

17、隧道的一種施工方法，應(yīng)用于水底公路隧道、地鐵、大型市政工程 一、盾構(gòu)法施工監(jiān)測(cè) 盾構(gòu)法施工隧道時(shí)所需的監(jiān)測(cè)內(nèi)容可分為兩大類：巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)、隧道(包括盾構(gòu))結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。 1巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè) 巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：盾構(gòu)正面土壓力、地表沉降和位移、土體沉降和位移、土體應(yīng)力和孔隙水壓力、構(gòu)筑物沉陷和傾斜等項(xiàng)目。 (1) 地表沉降 地表沉降測(cè)量是在沉陷測(cè)量區(qū)域埋設(shè)地表樁，采取常規(guī)的水準(zhǔn)測(cè)量方法。地表樁設(shè)置一般沿盾構(gòu)隧道的軸線每隔35m設(shè)一測(cè)點(diǎn)，適當(dāng)布置幾排橫向地表樁，測(cè)量盾構(gòu)施工引起的橫向沉降槽的變化。 道路沉降必須將地表樁埋入道面下的土層里，才能比較真實(shí)地測(cè)量道路的沉降

18、。鐵路的沉降測(cè)量必須同時(shí)監(jiān)測(cè)路基和鐵軌的沉降。 地下管線的沉降測(cè)量，對(duì)重點(diǎn)保護(hù)的管線，應(yīng)將測(cè)點(diǎn)設(shè)在管線上，并砌筑保護(hù)并蓋，一般管線則可在其周圍設(shè)置地表樁進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在盾構(gòu)切口到達(dá)前3m和盾尾過后三天內(nèi)，應(yīng)加密監(jiān)測(cè)頻率。(2) 土中沉降和位移 監(jiān)測(cè)盾構(gòu)施工引起的深層土體沉降和位移量可了解土層被擾動(dòng)的范圍和影響程度，土體沉降測(cè)量采用分層沉降儀，土體深層位移則采用測(cè)斜儀，兩者可共用一個(gè)測(cè)孔和測(cè)管。當(dāng)測(cè)管理設(shè)深度低于隧道底部標(biāo)高時(shí)，可把管底作為初始不動(dòng)點(diǎn)，埋設(shè)在隧道頂部的測(cè)管一般以管頂為不動(dòng)點(diǎn)，但必須測(cè)量管頂?shù)乃轿灰浦颠M(jìn)行修正。(3) 土中應(yīng)力和孔隙水壓力 量測(cè)元件采取鉆孔埋設(shè)方法，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在隧道外圍

19、。盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)土體的擠壓作用破壞了土體結(jié)構(gòu)，便士中應(yīng)力和孔隙水壓力增大，對(duì)土應(yīng)力和超孔隙水壓力的量測(cè)，能了解盾構(gòu)的施工性能，對(duì)土層的擾動(dòng)程度及預(yù)測(cè)固結(jié)沉降量，量測(cè)數(shù)據(jù)反饋后，可及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，減少對(duì)土層的擾動(dòng)。 9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) (4) 鄰近構(gòu)筑物的保護(hù)監(jiān)測(cè) 對(duì)盾構(gòu)直接穿越和影響范圍內(nèi)的房屋、橋梁等構(gòu)筑物必須進(jìn)行保護(hù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要是構(gòu)筑物的沉降、傾斜和裂縫。 沉降測(cè)點(diǎn)設(shè)在基礎(chǔ)上或墻體上，在構(gòu)筑物外的地表上和構(gòu)筑物底板上也設(shè)一些測(cè)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀量測(cè)。構(gòu)筑物傾斜監(jiān)測(cè)可采用經(jīng)緯儀測(cè)量方法，也可在墻體上設(shè)置傾斜儀，連續(xù)監(jiān)測(cè)墻體的傾斜。構(gòu)筑物的裂縫可用裂縫觀測(cè)儀測(cè)得。 2. 隧道(包括盾構(gòu)

20、)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè) 隧道(包括盾構(gòu))結(jié)構(gòu)的主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下： (1) 隧道應(yīng)變的量測(cè)，包括用應(yīng)變計(jì)量測(cè)結(jié)果計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力和彎矩; (2) 隧道收斂位移量測(cè)； (3) 預(yù)制管片凹凸接縫處法向應(yīng)力的量測(cè)。螺栓軸力測(cè)試鋼筋應(yīng)力測(cè)試土 壓 力測(cè)試二、頂管工程施工監(jiān)測(cè)應(yīng)用于城市上下水管道、煤氣管道和共同溝的施工中，頂管可采用鋼管、鋼筋混凝土管段，直徑3米以上，埋深幾米到30米以上。深埋頂管在施工中，在頂管兩端需開挖較深的工作井，工作井采用地下連續(xù)墻和沉井法施工，并且要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)方法同基坑工程。 二、頂管工程施工監(jiān)測(cè) 淺埋頂管要進(jìn)行地表沉降、分層沉陷、水土壓力和地下水位等環(huán)境監(jiān)測(cè)，對(duì)于埋深大于3倍直徑的

21、頂管，一般不必進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。 頂管頂進(jìn)過程中對(duì)管道可進(jìn)行如下項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)：管道內(nèi)力測(cè)試、水土對(duì)管段的接觸壓力測(cè)試、管道接頭相對(duì)位移量測(cè)和管道收斂變形量測(cè)等，但在大多數(shù)情況下不監(jiān)測(cè)，除非在頂管的設(shè)計(jì)中采用了新方法或在施工中采用了新工藝，為保證安全并積累經(jīng)驗(yàn)時(shí)才作監(jiān)測(cè)。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè)實(shí)例1工程概況 某合流污水外排工程穿越黃浦江時(shí)兩條平行倒虹管均采用頂管法施工，始發(fā)工作井頂管口底標(biāo)高-27.00(自然地坪+4.50)，接收工作井頂管口底標(biāo)高-10.34(自然地坪+4.50)。頂管全長(zhǎng)764.78m，其中自始發(fā)工作井至黃浦江邊250m為直線段，其余為主要順沿黃浦江底的曲線段，平均埋深在黃浦

22、江底以下7.8m左右。兩平行管道凈距1.28m，均采用內(nèi)徑為2200的鋼筋混凝土預(yù)制管段，每節(jié)管道長(zhǎng)3m，管壁厚240mm，沿縱向配制三級(jí)10鋼筋，環(huán)向配制三級(jí)12鋼筋，主筋混凝土保護(hù)層厚度為40mm。 9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) 頂管施工穿越地層由浦東向浦西依次為：層草黃色砂質(zhì)粉土，-2層草黃色粉質(zhì)粘土，-1層暗綠色粘土，-2層灰色粘砂互層，層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和層灰色淤泥質(zhì)粘土。 施工監(jiān)測(cè)的目的: (1) 保證兩條管道頂進(jìn)施工安全性； (2) 跟蹤第2條管道頂進(jìn)對(duì)第1條管道的影響,指導(dǎo)施工； (3) 驗(yàn)證頂管設(shè)計(jì)理論的適用性（凈間距1.28 mD)。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) 2監(jiān)測(cè)方

23、案 在頂管施工期間開展以下4方面的監(jiān)測(cè)： (1) 管道內(nèi)力測(cè)試 管道內(nèi)力測(cè)試包括管道縱向和環(huán)向應(yīng)力的測(cè)試。通過在管道環(huán)向和縱向鋼筋上安設(shè)鋼弦式鋼筋應(yīng)力傳感器，用以推算管道彎矩和軸力。管道內(nèi)力測(cè)試斷面共8個(gè)（第一管道5個(gè)，第二管道3個(gè)）。8個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，近工作井的2個(gè)主要用于監(jiān)視進(jìn)出洞頂進(jìn)作業(yè)的安全性，其余的兼有檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理論的作用。每個(gè)斷面均在環(huán)向和縱向四個(gè)方位的內(nèi)外側(cè)鋼筋上各布設(shè)1個(gè)鋼筋應(yīng)力傳感器，共設(shè)16個(gè)，兩條管道合計(jì)128個(gè)。鋼筋應(yīng)力傳感器采用GJJ10系列鋼弦式鋼筋測(cè)力計(jì)。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) (2)1 接觸壓力測(cè)試 為取得管道實(shí)際承受的水土壓力值，用土壓力盒直接測(cè)試管道外壁面

24、上的接觸壓力。測(cè)試接觸壓力采用土壓力盒，其型號(hào)為TYJ系列鋼弦式土壓力計(jì)，量程為0.5MPa。接觸壓力量測(cè)設(shè)2個(gè)測(cè)試斷面，位置分別為與距浦東工作井出洞口50m和125m的兩個(gè)土壓力測(cè)試斷面對(duì)應(yīng)，每個(gè)斷面均在上下左右4個(gè)方位各埋設(shè)1個(gè)土壓力盒。 9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) (2) 水土壓力測(cè)試 為確保第2管道頂進(jìn)時(shí)管道結(jié)構(gòu)的安全性，通過測(cè)試第1和第2管道之間的水土壓力的大小和分布，驗(yàn)證施工工藝(頂進(jìn)速率等)的合理性，量測(cè)儀表為土壓力盒與孔隙水壓力計(jì)。土壓力盒的型號(hào)為TYJ系列鋼弦式土壓力計(jì)，量程為0.5MPa；孔隙水壓力計(jì)的型號(hào)為KYJ30系列鋼弦式孔隙水壓力計(jì)，量程為0.5MPa。監(jiān)測(cè)鉆孔布

25、置在浦東工作井至黃浦江岸間的直線段的頂管之間，每孔安裝6個(gè)土壓力盒。土壓力盒在孔內(nèi)的位置見圖，孔隙水壓力計(jì)位置與之相同。 4個(gè)測(cè)孔中共埋設(shè)土壓力盒18個(gè)，孔隙水壓力計(jì)6個(gè)。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) (3) 管道接頭相對(duì)位移量測(cè) 為了在第2條管道頂進(jìn)時(shí)測(cè)試第一條管道管段接縫的張開情況，約每隔50 m設(shè)置1個(gè)管道接頭相對(duì)位移監(jiān)測(cè)斷面，總數(shù)為15個(gè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面上均勻布設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)。在管道接頭兩側(cè)用膨脹螺絲安裝測(cè)標(biāo)，用數(shù)顯式測(cè)微計(jì)量測(cè)兩側(cè)測(cè)標(biāo)間的相對(duì)位移。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) (4) 管道收斂變形量測(cè) 在兩條管道內(nèi)均布設(shè)收斂變形量測(cè)裝置，以測(cè)量管段在水土壓力作用下的變形情況，第1條管道約5

26、0m設(shè)一個(gè)收斂變形量測(cè)斷面，共設(shè)15個(gè)斷面。第2條管道設(shè)6個(gè)量測(cè)斷面，位置與管道內(nèi)力量測(cè)斷面一致，兩條管道共設(shè)21個(gè)收斂變形量測(cè)斷面，斷面上收斂變形測(cè)線為水平直徑、垂直直徑以及拱頂與水平直徑上兩點(diǎn)的連線，用膨脹螺絲形成測(cè)點(diǎn)：采用美國(guó)Geokon公司的1600型卷尺式伸長(zhǎng)計(jì)測(cè)量。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) 3元件埋設(shè)方法和測(cè)讀 鋼筋測(cè)力計(jì)和測(cè)接觸壓力的土壓力盒在制管廠管段制作時(shí)進(jìn)行埋設(shè)。 (1) 鋼筋測(cè)力計(jì) 先將連接螺桿與長(zhǎng)約50cm的等直徑短鋼筋焊接牢，然后將連接螺桿擰入鋼筋測(cè)力計(jì)，形成測(cè)桿，對(duì)于環(huán)向鋼筋測(cè)力計(jì)還需將測(cè)桿彎成與鋼筋籠一樣的圓弧形。將頂管鋼筋籠測(cè)點(diǎn)處的受力鋼筋截去略大于測(cè)力計(jì)加兩根連接螺桿的長(zhǎng)度，將鋼筋測(cè)力計(jì)對(duì)準(zhǔn)受力鋼筋截去的缺口處，把測(cè)桿兩端的短鋼筋與受力鋼筋焊接牢。焊接時(shí)，用濕毛巾護(hù)住連接螺桿，以起隔熱作用保護(hù)鋼筋測(cè)力計(jì)。9-6 盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測(cè) (2) 接觸土壓力盒 截取長(zhǎng)30cm、直徑5mm的細(xì)鋼筋，取3根細(xì)鋼筋在水中把細(xì)鋼筋一頭焊到土壓力盒底周邊上，3根細(xì)鋼筋均勻分布。取5mm左右的聚乙烯板，將其剪成如土壓力盒大小的圓形，用膠布將其固定在土