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岩土工程课程设计书

《岩土工程》课程设计书

飞凤街地下主通道监控量测方案设计

学号：

10201070128

姓名：

金高科

班级：

地质一班

指导教师：

汪东林

院长：

丁克伟

目录

一、概述1

1飞凤街整体概况1

2工程地质条件和水文地质条件1

二、监控量测目的和意义2

三、监控量测内容（包括必测项目和选测项目）2

1、必测项目2

2、选测项目3

四、监测点的布置和监测内容3

1、地下洞室的变形监测3

2、工程周围地表的沉降监测4

3、地表、地表建筑、地下管线和结构物沉降的监测5

①、建筑物变形监测5

②地下管线的变形监测6

五、监测频率的确定6

六、测数据分析及处理方法及监控量测管理6

1、监测数据分析及处理方法6

2、监控量测管理7

七、参考资料8

飞凤街地下主通道监控量测方案设计

一、概述

1飞凤街整体概况

飞凤街地下通道位于长江中路与飞凤街交叉口，通道下穿长江中路，在道路两侧及路中BRT站台处分别设置出入口，地下主通道采用暗挖法施工，通道主体断面形式为拱顶直墙，采用CD发施工，开挖跨度6.54米，开挖高度5.1米，通道长约52米，结构覆土厚度约为4米。

地下通道平面图

2工程地质条件和水文地质条件

此通道所处位置地貌单元属南淝一级阶地，上部第四系覆盖层厚度约19米，根据探测报告显示上部覆土16-5米为杂填土，结构顶局部有淤泥质填土，对工程不利，结构底部位于粉质粘土中与下层粉细砂联通，底板以下粉土夹粉细沙中赋存承压水，承压水头3米，所处位置及断面设计如下图所示。

二、监控量测目的和意义

1、掌握常见地下隧道施工监控量测方案制定和实施，了解并掌握地下工程监控量测流程。

2、综合运用地下工程设计原理、工程力学、工程施工管理等基本知识、理论和方法，正确地依据和使用现行技术规范，并能科学地搜集与查阅资料，充分利用好图书馆和网络资源。

3、掌握隧道工程监控内容和目的，掌握测试点分布、测试仪器和测试方法，掌握监测频率，掌握监测控制标准。

4、了解监测数据分析及处理。

5、将量测结果用于优化设计，使设计达到优质安全、经济合理，另外还可将现场监测结果与理论预测值比较，用反分析法导出更接近实际的公式，用于指导其他工程的施工（即意义）。

三、监控量测内容（包括必测项目和选测项目）

1、必测项目

类别

监测项目

监测仪器

测点布置

必测项目

开挖地层与支护结构状态

地质素描及拱架支护状态观察

每一次开挖

拱顶下沉

水准仪和水准尺

每10米一个断面

地表、地表建筑、地下管线及结构物沉降

水准仪和水准尺

每10米一个断面

支护周边净空收敛

收敛计

每10米一个断面、每个断面2个测点

2、选测项目

选测项目

土体与支护结构间压力、初衬与二衬压力

土压力盒

选择代表性的地段设监测断面，每个断面7个测点

钢筋格栅拱架内力

钢筋计

选择代表性的地段设监测断面，每个断面5~10个测点

初期支护、二次支护内力及表面应力

混凝土应变计

选择代表性的地段设监测断面，每个断面10~15个测点

孔隙水压力

刚弦式孔隙水压力计

和拱顶下沉断面一致

四、监测点的布置和监测内容

测点布置原则为：

（1）观测点类型和数量的确定综合考虑工程地质条件、设计要求、施工特点等因素；

（2）为验证设计数据而设的测点尽量布置在设计中的最不利位置和断面，如最大变形处、最大内力处，为及时反馈信息，考虑相同工况下的最先施工部位，以指导施工；（3）观测变形的测点（连续墙水平、垂直位移，建筑物位移等）考虑既能反映监测对象的变形特征，又能便于使用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。

即全面监测、选择最危险断面集中设置多种测点、各种测试结果相互验证，既安全可靠又经济合理。

1、地下洞室的变形监测

拱顶下沉监测与底板上隆监测（见图）

因本工程属于浅埋的地下工程，冒顶坍塌可能是比较容易发生的破坏性态。

因此，应特别注意拱顶下沉的监测。

（1）监测目的拱顶下沉和底板上隆监测值反映地下工程结构安全和稳定的极其重要的数据，是支护力学形态变化的最直接、最明显的反映。

（2）测点的埋设拱顶沉降与底板上隆测点与地面的沉降测点在一个断面，方便与地面的沉降相对比，拱顶下沉的水准基点可布设在洞内和洞外，但要布设牢固，易于测量。

在施工的整个过程中都要保护测点不被破坏，使监测不间断。

（3）数据的处理同一个测点，拱顶下沉计算式U=Ui-Ui-1，U为第i次的沉降值。

数据分析与地表沉降的分析一样，采用沉降历时分析。

（4）监测的控制标准拱顶下沉总量不超过30毫米，上隆不超过20毫米。

2、工程周围地表的沉降监测

本通道地处长江中路与飞凤街交叉口，通道下穿长江中路，通道正上方为路面和BRT站台，路面周围有建筑物众多，属于人流高聚地。

（1）设置基点在监测对象的沉降影响范围以外，寻找城市中的永久水准点，或工程施工时使用的临时水准点作为基点，基点要有足够的个数，并要能构成水准控制网，不可选那些在沉降影响范围内的基点，不可选取不能直接观察到监测对象的基点。

要求对基点进行定期的校核，防止出错。

（2）沉降测点的埋设在地表钻孔，然后放入长20-30厘米，直径20-30毫米的园头刚筋，四周用水泥砂浆填实。

（3）测量方法观测方法采用精密水准测量方法。

利用基点和附近水准点联测取得初始高程。

观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不能超过0.3毫米，不在水准路线上的观测点，一个测站不能超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。

首次观测时，对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于1.0毫米，取平均值作为初始值。

（4）沉降值计算在本工程段，长度并不太长，可以尽可能布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求的各点高程。

施工前2，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始工程H0，在施工过程中测出的工程为Hn.则高差△H=Hn-H0即为沉降值。

（5）地表沉降分析对某一断面沉降采用沉降历时分析，做出地表沉降历时曲线。

对地下通道工程来说，地表沉降测点与洞内测点布置在同一断面，以便不同的观测数据相互印证，地表沉降测点沿隧道纵向的间距为10米。

（6）地表沉降基准值根据有关经验和标准设定为30毫米，当达到累计沉降30毫米。

则要加强监控，甚至商讨设计的合理性。

3、地表、地表建筑、地下管线和结构物沉降的监测

①、建筑物变形监测

建筑物变形监测项目包括沉降监测、水平位移监测、倾斜监测、裂缝监测。

因本工程采用浅埋暗挖法施工，对周围的建筑物影响不可不考虑，为了确保建筑物的安全，应进行建筑物的相关监测。

（1）建筑物沉降监测与地表沉降监测大体一致，只是选点在建筑我的主题承重的柱子或墙上。

另外注意选点要可见，基点要在沉降影响范围外。

（2）建筑物水平位移监测的测点布置、观测方法与地表水平位移的观测大体一样。

、可以用沉降观测点作为水平位移测点。

（3）建筑物的倾斜监测就是对建筑物的倾斜度，倾斜方向和倾斜速率进行测量。

远离在建筑物上找上下两个在一条垂线上的点，然后利用经纬仪观测这条线是否发生倾斜，发生倾斜的方向，速率。

（4）建筑物的裂缝观测主要靠目测巡检，在巡检中发现建筑物出现裂缝，则就要加大观测力度了。

并标记裂缝的位置，大小。

当发现裂缝时，在裂缝出设置两个标志，一个在裂缝最宽处，一个在裂缝的末端，这样裂缝的继续开展和延伸可分别表示出来。

（5）监测标准由于建筑物本身的性质，差异沉降与建筑物长度比不得超过1/600。

②地下管线的变形监测

由于通道地处城市主要交通要道，其周边和通道上方定有大量的地下管线，例如污水管、上水管线、电力管线、共同沟。

如果管线部位不均匀沉降发生的过大，则管线的接头部位后容易就发生了破坏。

（1）管线资料：

管线的水平位置，埋深；材质与规格；接头的形式；管线的最大允许位移值，城市管理部门对于地下管线的沉降允许值。

（2）地下管线监测方法有抱箍法、直接测量法。

但一般的管线变形不易测量，所以可以根据沉降观测区地表沉降值和管线与地下工程的相对位置、方位关系、管线材质，建立适当的函数关系，因为地表沉降值相对要好测一点，因此用此法可对管线的变形进行一种较为准确的测量。

（3）注意事项在管线监测中，由于管线允许变形量较小，一般在10-30毫米，故应使用精度较高的仪器和检测法。

（4）数据处理记录每一到两天的变形量，做出图表，当累计的变形量达到或接近允许值时，或变形速率突然变大，要加大监测频率，并及时向施工监测上级部门反映，采取措施，挽回不必要的损失。

（5）监测控制值据经验和标准，定位（1-2）/1000rad垂直方向：

±20—－40毫米，污水管下沉：

20毫米

五、监测频率的确定

各量测项目通常的观测频度为：

在洞室开挖或支护后的半个月内，每天应观测1-2次；半个月到一个月内，或距掌子面推进到观测断面大于2倍洞径的距离后，每2天观测一次；一到三个月，每周测读1-2次；三个月后，每月测读1-3次。

但当出现例如沉降速率突然加大，或总沉降量达到最大允许沉降值后，就必须加大测读的频度，并应立即相上一级反映，以便采取措施，防止出现监测失误导致不可挽回的损失。

六、测数据分析及处理方法及监控量测管理

1、监测数据分析及处理方法

数据处理方法可以分为统计学方法和确定性方法两类。

统计法主要使用统计回归方法，灰色系统和模糊数学方法。

确定性方法主要是有限元，边界元，反分析法。

位移监测数据处理倾向与采用回归方法分析，包括沉降历时曲线、沉降历程曲线。

管线变形数据不易测的，可以利用反分析法先得出一个接近实际的函数关系，在反过来分析管线的变形，判断是否达到允许值。

（1）拱顶下沉和地表下沉、建筑物水平位移除了每次测量的记录还要整理成图表形式，包括沉降历时曲线，沉降速率曲线，有必要时剔除一些应人为因素造成的数值偏离较大的数值。

（2）建筑物的倾斜当建筑物发生倾斜时，记录倾斜的角度、方向、倾斜的速率，并以表格的形式表示出来，做出倾斜速率曲线。

（3）裂缝的数据处理当出现建筑物开裂现象，必须记下最大的裂缝宽度，并以第一次观察到的裂缝的尖灭处的相对地面的位置为初始位置，往后以此记录，密切注意裂缝的发展。

（4）收敛计的数据处理记录收敛计的读数，每次进行温度校正，计算收敛速率，做成收敛速率曲线形式。

（5）钢筋计和土压力计、孔隙水压力计的数据处理利用监测数据借助于电脑，自动做出压力、应力和时间对应的散点图。

（6）水位计数据处理记录水位高度，做出水位高度随日期变化的曲线图。

2、监控量测管理

本工程监测系统采用人工测试系统与自动化测试系统相结合，像地面沉降，拱顶下建筑物的变形均有专人进行监测、记录和处理数据，但钢筋拱架的应力，孔隙水压力，土压力计的数据记录由传感器导出，再经电脑系统的处理，简单快捷准确。

（1）监测中会用到很多种仪器，为了保证仪器的正常工作，由专人负责仪器的调试与保管，在监测中将仪器专仪专人的分配和监测，各自负责自己的仪器，保证出了问题能直接找到专人对此负责。

（2）监测中会用到很多的基点和测试点，这也由专人负责保护，免遭意外的损坏。

影响数据的连续测读。

（3）由于仪器在使用时难免会出现一些小问题，因此由专人进行调试，实际上可由负责使用此仪器的人进行调试和定期校检。

（4）量测设备、元器件等在使用前均应经过校检，合格后方可使用。

若有损坏，应及时金行修复并校检。

（5）各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。

（6）量测数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。

（7）量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。

（8）系统在使用前，在室内进行单项和连机的调试，和包括对传感器、仪表的调试。

最终

在投入使用时在现场也要在安装完毕后进行调试。

（9）及时的测的数据及时处理，防止时间久了，忘记了某些细节，影响整个监测结果。

（10）在工程结束后和地层稳定前，必须有专人继续负责监测，直到地层稳定。

七、参考资料

1．《城市地下工程施工监测与信息反馈技术》，刘招伟主编，科学出版社；

2．《地下工程浅埋暗挖通论》，王梦恕，安徽教育出版社社；

3．《地下工程施工与管理》，杨其新主编，西南交通大学出版社；

4．《地下建筑结构》，朱合华主编，中国建筑工业出版社；

5．《隧道工程设计要点集》，关宝树，人民交通出版社；

6.《岩土工程》，汤康敏主编，武汉理工大学出版社；

7．《铁路隧道设计规范》（TB10003-2001）；

8．各种隧道设计标准图集。