西藏某水电站交通洞边坡安全监测施工方案.docx
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西藏某水电站交通洞边坡安全监测施工方案
西藏某水电站交通洞边坡
监测仪器安装埋设及观测
技术方案
西藏某工程项目部
目录
1.概述1
1.1．监测目的1
1.2．仪器数量及技术参数1
1.3．仪器的采购及安装计划1
2.仪器的现场检验1
2.1．现场检验的目的与要求1
2.2．仪器到货后的常规检查2
3.仪器的安装与埋设3
3.1．多点位移计的钻孔安装3
3.2．锚杆应力计的安装5
4.观测与记录6
4.1．观测频次与要求6
4.2．观测记录表6
5.数据整理与成果提交6
5.1．多点位移计的计算6
5.2．多点位移计的观测成果与评价6
5.3．锚杆应力计的计算7
5.4．锚杆应力计的观测成果与评价7
5.5．资料、报告提交8
1.概述
1.1．监测目的
根据设计，在调压井交通洞进口边坡位布置了多点位移计和锚杆应力计。
通过观测，可以了解上述该工程部位在施工期及其在时效作用下的变形和应力变化情况，评价边坡在施工期及运行期的稳定性。
1.2．仪器数量及技术参数
根据技施设图（CD129-SG-47-2
（2）～（4）），交通洞进口边坡的监测仪器主要包括多点位移计、锚杆应力计，仪器均选用北京基康公司（Bgeokon）生产的振弦式仪器（采用美国技术在国内生产或组装的产品）。
仪器的数量及技术参数参见表1。
表1：
交通洞监测仪器数量及主要技术参数
仪器类型
仪器型号
仪器数量
技术参数
备注
多点位移计
BGKA-3
4
3点式，钻孔深度35.5m，传感器量程：
100mm。
锚杆应力计
BGK4911
4
Φ28钢筋计，最大拉应变2500微应变。
安装在常规锚杆上。
关于各监测仪器更详细的情况，请参考仪器安装使用手册。
1.3．仪器的采购及安装计划
交通洞边坡监测仪器的采购随工程其它监测部位的仪器一同采购。
并于2003年4月初定货，由于仪器设备及电缆数量多，为保证仪器质量和考虑到西藏的特殊性，在成都设立仓库，2003年5月初仪器运抵成都后，在仓库首先进行仪器的性能检查，采购仪器安装所需的零配件，然后分三批运抵工地现场。
目前某工地所有的监测仪器已运抵现场。
交通洞边坡监测仪器的安装工作主要分为钻孔和仪器安装两步，其计划为：
1．多点位移计的钻孔和安装：
2003年7月下旬，开始进行4套多点位移计孔的钻孔工作，估计钻孔时间将持续一个月左右，钻孔完成后安装多点位移计和灌浆及封孔。
2．锚杆应力计的安装：
2003年7月初至月底，在交通洞边坡进行支护的过程中，完成锚杆应力计的安装。
2.仪器的现场检验
2.1．现场检验的目的与要求
北京基康公司（BGeokon）生产的监测仪器及设备在出厂前均按照检测规范进行严格的检测率定，符合规范标准的仪器才能出售给用户，并出具相应的测试报告。
此报告可起到仪器合格证的作用。
由于监测仪器属于高精度仪器，在运输及搬运过程中容易损坏，因此仪器运输后，均应进行现场检验。
现场检验的目的主要为：
检验仪器在运输过程中是否损坏；校核仪器出厂参数的可靠性及资料的完备性；检验仪器工作状态的稳定性。
《混凝土大坝安全监测技术规范》附录中关于仪器的检验主要适用差动电阻式仪器，在技术规范和厂家说明书对仪器的检验没有明确要求的情况下，我们根据国外进口仪器的特点和我们的工作经验，制定了振弦式仪器的通用检查程序。
2.2．仪器到货后的常规检查
1资料的完备性检查：
仪器的型号、量程是否与设计或订货的一致；仪器出厂时的参数卡片是否齐全；是否有使用说明书；仪器上是否有铭牌，仪器的出厂编号是否与率定卡片一致等。
②仪器的外观检查：
仔细查看仪器外部有无损伤痕迹、锈斑；引出的电缆是否有损伤等。
③仪器电阻检查：
检查电缆的长度是否与订货的一致，用万用表测量仪器的线路有无断线和短路；用欧姆表测定仪器电阻是否合乎要求，对于一般的振弦式仪器（多点位移计除外），其信号输出电缆为，分为黑、红、绿、白色四芯。
其中黑、红两色芯线用于量测传感器的频率，导线电阻应为180±10Ω左右（未考虑电缆的电阻，电缆的电阻约为0.005Ω/m，两根电缆应乘以2）；绿、白色芯线为热敏电阻用于测温，两导线之间的电阻在25℃应为3000Ω。
其温度的电阻见厂家提供的对应表。
④绝缘性检查：
用兆欧表检查仪器的绝缘性，任何一根导线与屏蔽线之间的绝缘电阻皆应超过20MΩ。
⑤稳定性（零点漂移）检查：
仪器到货后将其放置在桌面上，在72小时内每8小时观测一次读数并记录，读数变化应小于±0.5%FSR。
（FSR表示满量程）
⑥防水密封性检查：
将仪器浸泡在水中72小时，检查其读数是否正常和稳定，若无渗漏且读数正常的仪器为合格仪器。
仪器的常规检验的表格见表2
3.仪器的安装与埋设
3.1．多点位移计的钻孔安装
多点位移计布置在调压井交通洞洞脸边坡，共计4套，高程分别为3286m和3298m，现对其钻孔及安装过程进行简要说明：
1．钻孔周围岩石的固结灌浆
多点位移计是一种通过钻孔后安装埋设的用于监测边坡及围岩内不同深度岩体变形的监测仪器。
仪器主要有三部分组成，即仪器表筒、传递杆和位移计锚头。
其中，仪器表筒内装置了位移传感器，通过传递杆与位移计锚头连接在一起。
根据仪器的工作原理，多点位移计的锚头必须与临近的岩体同步变形。
为达到此目的，须在多点位移计钻孔过程中，对钻孔周围一定范围内的岩石进行固结灌浆，以保证多点位移计的锚头能够与周围的岩体固结在一起，从而达到多点位移计锚头与岩体的同步变形。
2．钻孔与要求
调压井交通洞洞脸边坡覆盖层较厚，估计在钻孔过程中会出现塌孔现象，因此在钻进过程中将采用跟管的施工工艺。
本工程将使用XY-2PC钻机实施位移计的钻孔，采用金刚石（或铁砂）钻头钻进。
对钻孔的一般要求如下：
1孔径：
开孔1.0m段用于测头组件的安装，孔径为φ110mm,然后变径至φ90mm至终孔。
2孔深：
孔深应大于最深锚固点0.5m~1.0m,根据设计图，交通洞边坡多点位移计最深锚固点深度为35.0m，故钻孔深度为35.50m。
3孔位及孔向：
在钻孔前应根据设计图测量孔位，然后安装钻机钻孔。
孔位误差应小于±5cm。
在钻孔完成后应重新测量钻孔的坐标及孔向。
4钻孔护壁措施：
当孔内岩石破碎或冲洗液漏失严重时，必须采取固结灌浆或跟管钻进措施护壁，以保证仪器安装和安装时灌浆锚固的效果。
5提交钻孔工作班报表及灌浆记录表。
3．灌浆锚头式位移计的安装
在仪器安装前应检查钻孔的通畅情况及孔深，如不能满足要求时应重新扫孔。
BGKA-3型位移计的锚头及测杆部分已在工厂组装完成，这给安装带来了方便。
灌浆锚头式位移计的安装步骤如下：
1．将捆扎成盘状的玻纤杆及护管锚头松开，使其伸直，将灌浆管与最深锚头及测杆并排布置并绑扎在一起。
灌浆管长度大于钻孔深度5.0m。
2．将测头组件及传感器与测杆联接并调试初读数。
3．将组装好的仪器缓慢放入钻孔内，将电缆引出，将排气管插入孔内１.5m左右，孔外预留3.0～5.0m的排气管。
4．封孔：
将孔口部位的测头组件与钻孔之间的间隙用速凝水泥回填并尽可能使其密实，待封孔水泥初凝后可开始灌浆。
5．将灌浆管和灌浆泵联接，按水灰比0.5配置浓浆。
水平孔一般采用低压灌浆，待排气管排出浓浆后可暂停灌浆，15分钟后可再次灌浆。
待排气管再次排出浓浆后，将灌浆管扎死闭浆。
必要时还可从排气管再次给孔内注浆，以保证灌浆质量。
6．灌浆完成后24小时内，测取初读数。
4．测头组件及传感器的安装与调试
1．多点位移计测头组件上有3个孔用来安装传感器，并有相应的编号（1、2、3），测杆上亦有编号（1、2、3），其中1＃对应35.0m处测点，2＃对应18.0m处测点，3＃对应5.0m处测点。
在安装传感器时，元件与测杆的编号应一一对应，并记录下传感器的出厂编号，以免引起混乱。
2．安装前传感器上的轴销应置于管口上的缺口位置，防止移动轴的扭转。
3．在将传感器与测杆联结时，旋转传感器，使用10~32＃螺丝锁紧传感器轴。
4．调试：
将传感器电缆接到读数仪上，轻轻拉仪器管，让仪器轴销从管上缺口伸出，使元件处于量程的1／3处，其读数约在3500个数值附近。
5．当元件读数处于合适的位置时，卡紧仪器有电缆的一端，并将电缆与测头组件的电缆联结。
在所有传感器安装及调试过程中，应避免仪器移动轴发生旋转。
6．安装上保护罩并密封，完成传感器的安装。
5．电缆的安装与保护
3点式位移计的引出电缆为10芯，并分为4组，每组标明有测点号1＃、2＃、3＃、4＃。
其中1＃、2＃、3＃用于量测测点1＃、2＃、3＃的读数，4＃用于量测测头组件的温度。
仪器安装后，电缆应接长并引至坡脚，电缆由PVC管保护。
边坡施工时，应专人看管，以免施工破坏。
施工后期，所有电缆应再接长并并穿入PVC管保护，然后引至集线箱。
6．安装记录表
每套位移计有一张安装记录表，其格式见表3。
3.2．锚杆应力计的安装
1．锚杆应力计的安装
锚杆应力计的安装过程应与岩石锚杆的一致，以保证观测成果能代表岩石锚杆的受力特征。
1．锚杆应力计的制作：
选择一根加工好的、将用于施工的岩石锚杆（常规锚杆，包括垫板、螺帽和垫圈），在锚杆的中部裁下1.10m，将钢筋计焊接在锚杆上以代替被裁下的部分。
焊接时应将钢筋计与锚杆保持同轴，焊接过程中应在传感器两侧覆盖湿毛巾并浇水冷却（但不得在焊缝处浇水），并用读数仪监测仪器的温度，使仪器温度不超过60℃。
2．初读数：
仪器安装前，在现场测取锚杆应力计空载时的初读数，并记录相应的温度值。
3．钻孔：
由于调压井交通洞洞脸边坡覆盖层较厚，若采用风钻进行锚杆应力计的钻孔，在钻进过程中会出现塌孔和卡钻现象，从而无法安装锚杆应力计，因此传统的锚杆钻进工艺不适合在调压井交通洞洞脸边坡进行锚杆应力计的钻孔。
故我们建议采用同多点位移计同样的钻孔施工工艺，即跟管钻进。
即在钻进中，边钻孔边下套管（并进行固壁灌浆），以保证成孔。
孔深按照锚杆钻孔深度，孔径为76mm。
4．锚杆应力计的安装：
按其它常规岩石锚杆相同的工序安装锚杆应力计。
大致步骤为：
先用压缩空气清孔；采用早强砂浆对钻孔回填灌浆，迅速将锚杆插入钻孔内并封孔；待砂浆初凝后，安装锚杆的垫板和螺帽，拧紧螺帽给锚杆适当加载，测取安装后的读数。
在安装时也可以先将锚杆应力计插入孔内然后回填灌浆，此种情况时应安装灌浆管和排气管。
安装工艺可根据现场施工情况和工程师的指示作必要的调整。
安装完成后，测取各支锚杆应力计钻孔的孔口坐标和高程。
5．仪器的电缆：
在垫板下的喷射混凝土层凿一个电缆槽引出，电缆出露部分穿入PVC管进行保护，边坡施工时，应专人看管，以免施工破坏。
施工后期，所有电缆应再接长并穿入PVC管，然后沿设计位置引至集线箱。
6．在安装过程中，应对主要过程或安装部位拍照片记录。
2．安装记录表
每4支锚杆应力计或钢筋计使用一个安装记录表。
其格式见表4。
4.观测与记录
4.1．观测频次与要求
根据设计图要求，调压井交通洞洞脸边坡监测仪器的观测频次为：
仪器安装后的第一天内，每隔4～8小时观测一次，仪器安装后一周内每天观测一次，以后每周观测一次，三个月后每旬观测一次，蓄水期和运行期按相关规定（暂定为每周一次）执行。
考虑到调压井交通洞洞脸边坡边坡的重要性，我们建议其在雨季期间的观测频率应加密，即每天观测一次，但应得到监理工程师的批准。
观测时应至少有2人在场，当读数有明显变化（如大于50个读数）时应重测并寻找原因。
观测时应记录锚索附近相应的施工情况，以便对观测成果进行综合分析。
4.2．观测记录表
观测记录表的样式见表5、6。
5.数据整理与成果提交
5.1．多点位移计的计算
多点位移计的成果计算在我方提交的《厂房边坡监测仪器工程施工组织计划（多点位移计）》中已有详细的说明，因此本技术方案中不再进行叙述，具体的计算方法和公式参见《厂房边坡监测仪器工程施工组织计划（多点位移计）》。
5.2．多点位移计的观测成果与评价
根据多点位移计计算公式，可编制计算程序。
在每次观测工作完成24小时内将观测数据输入计算机。
多点位移计的观测成果主要有：
1测点位移与时间的关系过程线，用来评价边坡位移的过程及趋势，判断边坡是否稳定。
2测点位移与钻孔深度的关系，用来了解边坡内部位移的分布及边坡岩体的松弛区范围。
3边坡变形分布示意图，了解边坡各部位的变形情况。
4综合图表：
将围岩的变形与其他观测物理量进行对比研究，找出其相互关系并作综合分析。
5.3．锚杆应力计的计算
1．应力计算
用GK403和VW403读数仪测取的数值（digit）与空载读数比较可计算出锚杆和钢筋计的受力，计算公式如下：
Pi=C×（F0-Fi）
式中：
Pi-----i时刻作用在钢筋计上的拉力（KN）
C-----率定系数
F0----零点压力时的读数
Fi-----对应于荷载Pi时的读数
将钢筋的受力（KN）除以钢筋的截面积可得到钢筋承受的应力。
本工程中钢筋应力将换算为MPa表示，而不以应变表示。
2．温度修正
锚杆应力计通常埋在混凝土内，受混凝土应变的影响。
假定仪器的应变等于混凝土的应变，当温度变化时，钢筋与混凝土的膨胀系数的差别将使钢筋计的应变与混凝土的应变不完全一致，可按下式进行温度修正：
εt=⊿K（T0-T1）
其中：
εt为钢筋应变的温度校正量；
⊿K为钢筋与混凝土膨胀系数的差值，钢筋的膨胀系数为12.2ppm/℃，混凝土的膨胀系数约为10.0ppm/℃,故⊿K=2.2ppm/℃，1ppm相当于1με。
式中：
T1为当前温度；T0为安装时记录的初始温度。
将温度引起的应变换算为应力,对锚杆的应力进行温度修正。
观测记录应在24小时内输入计算机，应编制计算程序和软件对观测资料进行整理和管理。
5.4．锚杆应力计的观测成果与评价
锚杆应力计的观测成果主要有：
①锚杆应力随时间变化的过程线，用来评价岩石锚杆上的荷载变化情况。
②锚杆应力在交通洞边坡的分布图，了解各部位锚杆上荷载的分布。
③可能的情况下，可绘制锚杆应力与施工过程的相关关系图。
④综合图表：
可将锚杆应力的变化与其他观测物理量如围岩位移等进行对比分析。
5.5．资料、报告提交
根据技术规范，承包商负责施工期及工程移交前的观测、读数及资料整理、分析工作，我们考虑的观测成果提交为：
1）、月报：
在2003年雨季期间（6、7、8月），每月提交提交一次观测成果。
2）、季报：
从2003年第三季度开始，每季度提交一次监测成果报告。
3）、年度报告：
在2004年2月前提交2003年年度监测成果分析报告，年度报告同时对本年度的监测工作进行总结。
4）、竣工报告：
在工程竣工时提交监测工程竣工报告和监测成果分析总报告，提交竣工资料和竣工图纸。
上述观测成果报告的提交针对所有仪器，此计划供工程师审批。
监测仪器现场检验报告
仪器名称：
厂家编号：
量程：
生产厂家:
北京基康电缆长度：
m说明书：
OK
率定卡片：
OK仪器铭牌：
OK
外观检查：
传感器OK电缆OK检查时间
仪器电缆电阻检查：
红—黑导线电阻
绿—白导线电阻
仪器温度
Ω
Ω
℃
仪器零读数检查
仪器读数：
温度：
℃结论：
绝缘性检验：
红线与屏蔽：
MΩ黑线与屏蔽MΩ
白线与屏蔽：
MΩ绿线与屏蔽MΩ
结论：
防水性检验：
检验时间：
结论：
稳定性检验：
检验时间：
结论：
检查时间
读数/温度
检查时间
读数/温度
检查时间
读数/温度
检验人员:
负责人:
多点位移计（交通洞边坡）安装记录表
设计编号:
部位：
观测断面：
仪器型号：
BGKA-3钻孔时间：
终孔深度：
钻孔方向：
孔口高程：
Z=
安装时间：
灌浆时间初测时间
测点编号
1
2
3
测点深度
35.0m
18.0m
5.0m
传感器编号.
厂家率定系数
零点读数
满量程读数
安装后初读数
初始温度
安装记录附件
1.钻探班报表
2.灌浆记录
3.彩色照片
备注
本次安装电缆长度m。
安装人员：
记录：
负责人：
监理工程师（签字）：
日期：
锚杆应力计（交通洞边坡）安装记录表
观测位置：
锚杆长度：
仪器型号：
4911A
仪器直径：
φmm量程：
2500με生产厂家：
北京基康
设计编号
厂家编号
安装部位
安装时间
电缆长度
空载读数
时间
读数
温度
焊接后读数
时间
读数
温度
安装后读数
时间
读数
温度
安装人员：
记录：
负责人：
监理工程师：
工程师意见：
交通洞边坡多点位移计观测记录表
设计编号:
部位观测部位：
测点
P1
（m）
P2
（m）
P3
（m）
温度T
观测人员
备注
时间
读数
读数
读数
读数
交通洞边坡锚杆应力计观测记录表
观测部位：
设计编号
观测人员
备注
观测时间
读数/温度
读数/温度
读数/温度
读数/温度
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