武陵危岩监测方案.docx
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武陵危岩监测方案
重庆市三峡库区后续地质灾害防治应急抢险项目
武隆县武陵危岩治理工程
工程安全监测维护工作方案
重庆南江建设工程公司
二O一五年十二月
1前言
1.1任务由来
武陵危岩位于重庆市武隆县巷口镇中山社区，自上世纪80年代以来，该危岩带先后多次发生不等规模崩塌，威胁下方居民的生命财产安全，并对下方公路及过往行人车辆存在严重的安全隐患。
为了保证居民的生命和财产安全，受重庆市武隆县土地开发公司委托，我院（重庆地质矿产研究院）承担了重庆市三峡库区后续地质灾害防治应急抢险工程治理项目——武隆县武陵危岩设计任务。
本次设计为初步设计阶段，防治工程的安全等级为Ⅱ级。
1.2目的和任务
1.21监测目的
为防止突发性地质灾害的发生、确保生命财产安全，同时检验和指导施工，必须建立健全危岩监测网络。
1.22监测任务
（1）建立健全监测网络，监测预报危岩变形发展趋势；
（2）在整个治理工程施工过程中进行跟踪监测，超前预报，确保施工期间危岩区施工人员、居民生命财产安全；
（3）监测成果用于施工期间反馈设计，指导优化后续工程施工；竣工后用于检验防治效果；
（4）施工完成后，进行长期监测，实时跟踪危岩的变形破坏趋势，以便及时发现和预报险情，采取相应措施，防止突发灾害一旦发生时造成大的人员伤亡和经济损失。
1.3工程概况
被动防护网（斜坡段）+SNS主动防护网（陡坡段）+截排水+封闭裂隙综合治理。
工程布置如下：
①斜坡段
清除坡面上的孤石和风化掉块，清方量约为1000立方，在斜坡的坡脚或陡缓交接处设置5m高RX-075型被动防护网拦截坡面滚落的孤石和风化掉块，被动防护网全长265m（DE段长165，EF段长55m，FG段长45m）。
②陡坡段（危岩密集带）
施工主动防护网前进行坡面整平，清方量约为7076.9平方，在DE段、FG段陡坡区坡面挂GPS2型SNS柔性防护网（主动防护网），主动防护网面积共7785平方。
钢绳固定锚杆间距2.5x3.0m，采用D型锚杆（1Φ28：
HRB400钢筋）。
③辅助措施布置
脚手架设置：
危岩单体清除、陡坡段挂SNS柔性防护网施工均需设置脚手架，脚手架从坡脚开始沿坡体搭设，采用三排脚手架，共计9500平方。
截排水沟设置：
在斜坡的顶部设置两条环型截水沟，截水沟截面尺寸0.5x0.6m，截水沟长212m，排入门球厂附件小冲沟。
坡脚市政道路排水系统较完善，本次设计不另设置排水沟。
裂隙封闭：
对顶部裂隙采用M10水泥砂浆封闭，预计100立方。
2监测技术依据
（1）《重庆市地质灾害专业监测技术要求》（试行），作为变形监测主要技术标准；
（2）《建筑变形测量规范》（JGJ／T8-2007）；
（3）《三峡库区地质灾害专业监测技术要求》；
（4）《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006）；
（5）《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZT 0221-2006）；
（6）《工程测量规范》（GB500026-2007）;
（7）《岩土工程监测规范》（YS 5229-96）；
（8）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB\T18314-2009）；
（9）《三峡库区地质灾害防治崩塌滑坡专业监测预警工作职责及相关工作程序的暂行规定》；
（10）经评审通过的本安全监测维护工作方案。
3危岩监测内容、监测方法和工作量布设
3.1监测内容
用于变形监测的手段主要有：
（1）岩表面绝对位移监测
常规的大地变形测量是监测裂缝分割岩体水平位移和垂直位移的大小、方向及速率变化的重要手段
（2）锚杆（索）应力监测
对锚杆（索）进行应力监测，以跟踪监测锚杆的应力情况。
（3）裂缝相对位移监测
在危岩裂缝处设置地表裂缝相对位移监测，目的是直观地了解危岩变形发展状况，配合其他监测手段指导防灾减灾工作。
（4）目视观察
安排指定人员定期、不定期查看地面变形迹象，以及防护工程是否失效，发现问题，及时上报有关部门，以便及时妥善处理。
3.2监测方法及技术要求
（1）地面裂隙：
对可能进一步变形的裂隙建立监测点，测量裂隙两侧的相对位移量（张开度）。
位于地面上的裂缝若基岩埋藏较浅，将表层土体清除后在裂隙两侧的稳定岩石中打入定位钢筋，若基岩埋藏较深，可在裂缝两侧相对稳定处插入定位木桩，裂缝张开度监测采用钢卷尺量测裂缝两侧定位桩（线）之间的距离，测距精度1mm。
（2）地表绝对位移监测：
采用精密全站仪日本拓普康GPT7501（测角精度1秒，测距精度2mm+2ppm*D）进行测量。
（3）宏观巡视监测：
定期对危岩进行宏观巡视，并记录区内宏观变形迹象。
（4）锚杆（索）应力监测
根据《规程》规定，一般场地危岩观测，应按《规程》变形测量等级的三级进行观测，沉降观测时观测点测站中误差≤1.5mm。
平面位移观测时观测点坐标中误差≤10mm的精度要求进行观测。
用于监测变形观测点所需的基准点按二级精度执行：
沉降观测时观测点测站中误差≤0.5mm。
平面位移观测时观测点坐标中误差≤3mm的精度要求进行观测。
3.3监测维护管理年限
本监测维护管理工作从危岩治理工程进入施工治理到工程竣工后10年。
3.4监测周期频率
变形观测周期应以能系统反映所监测变形的变化过程且不遗漏其重大变化为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素影响确定。
因此，观测的周期应视危岩活跃程度及季节变化等情况而定。
在遇暴雨、发现变形速度加快或观测过程中发现突发灾害的可能时，应缩短观测周期，及时增加观测次数。
目前在雨季每10天观测一次，旱季每半月观测一次；施工期间继续监测危岩水平、垂直位移变化，达到安全监测的目的：
施工结束后转为长期监测，在暴雨期间，应该每3～5天观测一次，平时每十天观测一次；待危岩变形基本稳定后，可每半月到一个月监测一次。
3.5监测工作量
结合武陵危岩的特点，布置主要监测工程如下：
⑴地表绝对位移监测
为跟踪危岩地表位移情况，在地表布置6个监测点。
⑵裂缝相对位移监测
布置6干个裂缝相对位移监测点，用以跟踪监测危岩位移状况。
⑶锚杆（索）应力监测
对锚杆（索）进行应力监测，以跟踪监测锚杆的应力情况。
综上，武陵危岩拟布设的监测工作量如表3-1所示。
表3-1监测工程汇总表
项目名称
仪器
点数
周期
备注
地表绝对位移监测
全站仪
6
1次/15天
雨季或发现险情时增加次数。
裂缝位移观测
量尺
6
1次/15天
发现裂缝增大，缩短观测周期增加观测次数。
锚杆应力监测
应力计
6
1次/15天
发现裂缝增大，缩短观测周期增加观测次数。
（4）地质宏观巡视巡查监测线路一条：
约2.5公里。
4监测工作实施计划
4.1位移监测基准网、监测网的建立
所有平面基准点和高程基准点均应选设在各地质灾害（危岩、滑坡、变形体）影响范围以外且便于长期保存、稳定的位置，同时又要考虑其位置便于对监测点观测，以确保变形观测结果的可靠性与精度，并定期复测。
变形测量基准点的标石、标志埋设后，应达到稳定后方可开始观测。
稳定期应根据观测要求与地质条件确定，不少于2天。
根据本工程实地地形情况、通视条件、地质灾害点分布情况，拟在各地质灾害点影响范围外、视野开阔且能长期保存、稳定的区域针对各地质灾害点分别布设监测基准网。
平面基准点和高程基准点原则上同点位布设，平面基准点观测的同时按照《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）4.5节电磁波测距三角高程测量的规定测定其高程，这样平面控制基准点也是高程控制基准点，建立的监测系统为平面和高程合一的三维立体监测系统。
根据实地条件选定3个基准点编号为JZ1—JZ3。
水平位移监测基准网（平面基准网）根据各地质灾害点现场地形地貌特点布设成单三角形边角全测网或大地四边形边角全测网或复合多边形边角全测网形式，高程基准网布设成电磁波测距三角高程导线网形式。
水平位移监测基准点（平面基准点）若条件允许宜建造具有强制对中装置的观测墩或埋设专门观测标石，强制对中装置的对中误差不应超过±0.1mm，观测墩的制作与埋设可参照《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）附录B水平位移观测墩及重力平衡球式照准标志，依据基准点位置的实际情况（是岩层或土层或建构筑物），可选择按照B.0.1中的a或b的规格、尺寸制作，也可以按照下图（图4-1、图4-2）的规格进行埋设：
观测墩顶面为边长30cm，底边长为60cm的台体，底座平面为边长120cm的正方形，露出地面10cm--15cm，埋入原生土中80cm，建构筑物上的嵌入建构筑物20cm，控制性标墩嵌入中等风化基岩30cm。
观测墩四面应分别用红色油漆喷涂点号、保护警语。
在观测墩站台上，用字模刻印平面及高程点点号，并用红油漆填写清楚；观测墩埋设后，应达到混凝土的结构强度并稳定后才能进行观测。
图4-1 平面基准点侧立面图
图4-2 平面基准点正投影示意图
基准网点的观测精度按《建筑变形测量规范》（JGJ/8-2007）之二级精度要求执行。
平面控制坐标系统应与工程治理施工控制坐标系统相一致。
高程控制系统采用与工程治理施工相一致的高程基准，选择监测系统内任一基准点与已知高程点采用电磁波测距三角高程联测。
4.2、基准网测量
（1）测量方法
平面基准网测量采用精密全站仪（本方案设计使用测角精度为1秒、测距精度为2mm±2PPm•D的日本拓普康GPT7501全站仪作业）按照网内边角全测、水平角观测按全圆方向法观测、距离往返观测的方法施测。
高程基准网采用全站仪（本方案设计使用测角精度为1秒、测距精度为2mm±2PPm•D的日本拓普康GPT7501全站仪作业）按照电磁波测距三角高程测量的方法施测。
（2）观测
水平角观测按方向法观测6测回，垂直角按中丝法对向观测4测回，距离往返观测各4测回，仪器高、觇标高在测前、测后用经过检验的量杆或钢尺各量测一次，精确读至0.1毫米，当较差不大于1毫米时取用中数。
气象元素在测站上测定，并将全站仪加、乘常数一起置入仪器，由仪器自动改正。
（3）、水平角、垂直角、距离测量的各项限值、限差
方向观测法的各项限差（″）表1
仪器类别
两次照准目标读数差
半测回归零差
一测回内2C互差
同一方向值各测回较差
DJ1
4
5
9
5
垂直角测量的各项限差（″）表2
仪器类别
两次照准目标读数差
指标差互差
同一方向垂直角各测回较差
DJ1
4
5
5
光电测距各项较差的限值（mm）表3
仪器类别
一测回读数较差
单程测回间较差
气象数据最小数
温度（°C）
气压（mmHg）
II级
3
5
0.2
0.5
（4）基准网边角测量的技术要求
最弱点点位中误差≤4.2mm
三角形闭合差≤±5.1″
平均边长≤300m
测边中误差≤±2mm
测角中误差≤±1.5″
最弱边精度≤1:
100000
（5）电磁波测距三角高程测量的技术要求
a、按照《建筑变形测量规范》（JGJ/8-2007）附录C的规定使用专用觇牌和配件；垂直角观测采用中丝双照准法观测；
b、电磁波测距三角高程测量的视线长度不宜大于300米，最长不超过500米，视线垂直角不超过10度，视线高度和离开障碍物的距离不得小于1.3米；
c、电磁波测距三角高程测量采用每点设站、往返观测方式。
d、电磁波测距三角高程测量观测的附合或环线闭合差≤±4√L（mm），检测已测边高差之差≤±6√D（mm），其中L、D以公里为单位。
（6）基准网平差计算
将经检查符合要求的观测数据导入清华山维控制网平差计算软件进行计算，求出个各基准点坐标、高程，并评定基准控制网精度。
（7）基准网点的复测
一般情况下，基准点稳定性检测每年进行一次，检测时观测方法、各项限值、限差及技术要求与首次观测基准网相同。
若发现基准点有移动或移动的可能时，要及时复测，并以复测结果来计算变形点的坐标或高程。
当基准点遭到或将要遭到破坏，应重新增设基准点，并重新测定各基准网点成果。
当各次检测结果表明基准点是稳定的，则仍用原基准点平差结果来计算本周期的变形点坐标或高程。
4.3水平位移、垂直位移监测点施测
（1）观测
使用精密全站仪拓普康GPT7501（测角精度为1秒、测距精度为2mm±2PPm•D）作业，在各基准点分别设站，以另一基准点定向，采用极坐标法对各监测点进行观测。
水平角观测按方向法观测6测回，垂直角按中丝法对向观测2测回，距离往返观测各2测回，仪器高、觇标高在测前、测后用经过检验的量杆或钢尺各量测一次，精确读至0.1毫米，当较差不大于1毫米时取用中数。
气象元素在测站上测定，并将全站仪加、乘常数一起置入仪器，由仪器自动改正。
各滑坡观测点的首次（零周期）观测，应适当增加观测量，以提高初始值的可靠性。
因此零周期的水平角、距离及垂直角观测按控制点测量的测回数进行观测。
（2）水平角、距离、垂直角测量的各项极差、限值如下：
表1方向观测法的各项限差（″）
仪器类别
两次照准目标读数差
半测回归零差
一测回内2C互差
一方向值各测回较差
DJ2
6
8
13
8
表2光电测距各项较差的限值（mm）
仪器类别
一测回读数较差
单程测回间较差
气象数据测定的最小读数
温度（℃）
气压（mm/Hg）
Ⅰ级
5
7
0.2
0.5
表3垂直角观测限差（″）
仪器类别
垂直角测回差
指标差较差
DJ2
15
15
4.4地面裂缝观测点的建立及实施
（1）在危岩后缘的地表裂隙中设置监测点，对新出现裂缝及时建点观测，以监测危岩体地表变形情况。
每条裂隙布置一个监测点，当裂隙长度超过20m长时应布置2个监测点。
（2）地面裂缝的量测
对可能进一步变形的裂隙建立监测点，测量裂隙两侧的相对位移量（张开度）。
位于地面上的裂缝若基岩埋藏较浅，将表层土体清除后在裂隙两侧的稳定岩石中打入定位钢筋，若基岩埋藏较深，可在裂缝两侧相对稳定处插入定位木桩，裂缝张开度监测采用钢卷尺量测裂缝两侧定位桩（线）之间的距离，测距精度1mm。
（3）裂缝监测技术要求：
（a）裂缝标志应在裂缝两边分别埋设具有明显刻划和棱角的钢筋标志。
（b）对同一条裂缝不同周期量测时应使用同一游标卡尺或小钢卷尺，使用的部位也应相同。
附裂缝观测记录表格：
_____________________裂隙、裂缝观测成果表
轮次：
首轮量测日期：
上轮量测日期：
本轮量测日期：
点号
首轮次测量值（m）
上轮次测量值（m）
本轮次测量值（m）
与首轮比较变化值（mm）
与上轮比较变化值（mm）
备注
观测:
记录:
校核:
4.5地质宏观巡视巡查监测
在每次例行观测时同时，由有经验的地质工程师、测绘工程师等相应专业技术人员组成宏观地质巡视组对监测区域进行全面巡查。
重点观察危岩顶部及附近建构筑物有无新增裂缝，如果出现新增裂缝，则应设置裂隙、裂缝观测标志，以后巡查时进行量测，观察其发展趋势，并填写“——宏观地质巡视记录表”。
在巡视检查过程中对变化部位应采用数码相机采集数字照片作为影像记录。
巡查人员在巡查过程中采用肉眼观察、锤击检查、地质罗盘量测、数码摄影等方法对所选择的开挖面的岩性、岩层产状、结构面、溶洞、断层等工程地质和水文地质情况表面的裂缝状况进行观察和描述。
对观察情况及有关现象及时记录整理，以便配合其它监控项目进行分析研究。
附：
————宏观地质巡视记录表
工程名称
地理位置
监测人员
巡
视
检
查
内
容
地面新裂缝
□有□无
地点：
编号：
墙上新裂缝
□有□无
地点：
编号：
地面新塌陷
□有□无
地点：
编号：
新地鼓
□有□无
地点：
编号：
小型崩塌
□有□无
地点：
房屋变形
□有□无
地点：
新泉水
新湿地
□有□无
地点：
井塘漏水
□有□无
地点：
地声
□有□无
姓名：
时间：
动物异常
□有□无
姓名：
时间：
树木歪斜
□有□无
地点：
其它现象
重要情况说明
4.6锚杆应力应变监测
为了了解地质灾害防治工程支护结构的受力及变形情况，在支护结构锚杆施工时应埋设应力应变设备，待施工完成后应定期进行测试，以了解锚杆的工作状态，为支护结构工程效果的可靠性提供科学依据。
锚杆内力监测宜采用专用的测力计、钢筋应力计或应变计。
设置的锚杆应力应变点应根据防治工程高度和受力大小来确定，一般在防治工程最高处，1/3、1/2、2/3处高度部位设置应力应变监测点。
对于非预应力锚杆的应力应变监测根数不宜小于各种类型锚杆总数的5％。
5监测数据整理、分析
5.1监测数据整理
（1）监测资料的检核
在变形监测中，观测中的错误是不允许存在的，系统误差可以通过一定的观测程序得到消除或减弱。
在变形监测中，由于变形量本身比较小，临近于测量误差的边缘，为了区分变形与误差，提取变形特征，必须设法消除较大误差（超限误差），提高测量精度，从而尽可能地较少观测误差对变形分析的影响，因此对监测资料的检核是必不可少的重要工作内容。
监测资料必须经过野外检核和室内检核。
1）野外检核：
任一观测元素（如高差、距离、方向值、频率值等）在野外观测中均具有本身的观测检核方法，如限差所规定的往返较差、闭合差、两次读数等，此部分内容以各种规程、规范中要求的技术为依据。
2）室内检核：
主要包括三个方面的内容。
校核各项原始记录，检查各次变形值的计算是否有误；
原始资料的统计分析：
包括监测资料奇异值的检验与插补、数据的筛选等内容，它涉及到用数学方法来计算与检验；
原始资料的逻辑分析：
根据监测点的内在物理意义来分析原始实测值的可靠性，主要用于工程建筑变形的原始实测值，一般应进行以下两种分析：
一致性分析：
从时间的关联性来分析连续积累的资料，从变化趋势上推测它是否具有一致性。
其主要手段是绘制时间—效应量的过程线图和原因—效应量的相关图；
相关性的分析：
从空间的关联性出发来检查一些内在物理关系的效应量之间的相关性。
（2）观测结果的计算
各周期的观测点测量结束后，应及时对观测点坐标、高程、应力进行计算，坐标、高程及变量取至0.1mm，裂隙、裂缝变化值取至0.1mm，应力取至1牛顿，应变取至1帕斯卡。
各观测点的零周期（首次）为初始值，以后观测点各周期的成果值相对于初始值之差，即为观测点各周期的变化量的大小。
应比较本次观测值与上次观测值、本次观测值与首次观测值之差，当平面坐标变化值、高程变化值、应力应变、裂缝量测变化值异常，应立即重测，确认数据正确后，应初步分析和确认变形方向、趋势、基本形态，并及时报告相关单位、部门。
（3）监测成果的整编
为便于对变形监测成果的分析，需要将变形值绘制成各种图表，本工程主要采用增量（包括位移、应力应变、裂缝等变化量）成果表和变形过程线来分析。
变形监测所要求的是相对变形，因此在对观测数据进行整理时，以各观测点的零周期值为初始值，计算出以后的每次观测值对初始值之差，求得观测点从开始监测周期内的累计变形量和观测点每相邻周期间的变形量，形成增量成果表，并依此绘制出变形过程线图。
变形过程线图以时间为横坐标，以累积变形值为纵坐标绘制，它可以明显地反映出变形的趋势、规律和幅度，对于判定监测对象稳定性是非常有用的。
待观测数据的采集达到一定的基本统计数据后，根据监测数据资料，用计算机采用软件程序作出各监测点时间---变化量过程曲线图及拟合曲线图，直观反映出各监测点的变化趋势和规律。
各周期监测成果经检查确认后，编写并提交相应周期的监测报告。
技术报告内容包括地质灾害防治工程近期情况概述、完成监测工作量、监测数据分析、监测对象稳定状况分析、监测数据报表。
5.2监测数据分析
根据实测变形值整编的表格和图形，可以显示变形的趋势、规律和幅度，在经过长期的观测，掌握了变形规律后，可以绘制监测点的变形范围图。
变形范围图绘制时可先绘变形过程曲线，然后用两倍的变形值中的误差绘制变形值的变化范围，变形范围图可以用来初步检查观测是否有粗差，同时也可以初步判断各变形体是否有异常变形。
但对异常情况，如异常加载、坡底违规临空开挖等引起的变形值超过变化范围时，再用变化范围图来判断各变形体是否正常就缺乏理论根据，这时，就需要进行变形分析。
（1）变形的几何分析
变形的几何分析是对变形体的形状和大小的变化作几何描述，其任务在于描述变形体变形的空间状态和时间特征，其主要内容包括参考点的稳定性分析、观测值的平差处理和质量评定，以及变形模型参数估计等内容。
（2）变形的物理解释
变形的几何分析仅对变形体的形状和大小的变化作几何描述，不能对变形的原因作出解释。
确定变形体和变形原因之间的关系，是变形物理解释的任务。
变形的物理解释应确定变形体与变形因子之间的函数关系，并对引起变形的原因进行分析和解释，以预报变形发展趋势。
变形物理解释的基本方法有统计分析法、确定函数法和混合模型法三种。
本监测项目采用统计分析法中的回归分析法进行物理解释。
在每次观测后，以观测点相邻两周期观测值之差与最大测量误差（取中误差的两倍）进行比较，如观测值之差小于最大误差，则可认为观测点在这一周期内没有变动或变动不显著，但同时也应作综合分析，虽然相邻两周期观测值之差很小，但是利用回归方程发现有异常观测值或呈现一定趋势时，应视为有位移变化，另外，还要结合工程地质、水文地质、地震和气象等方向资料，全面分析，以长期观测数据为依据，通过分析变形量与影响其变化的诸因素之间的相关性，建立相适应的数学模型，采用逐步回归分析，在回归方程中逐个引入显著因子，剔除不显著因子，以获得观测点变形量取值回归方程。
6监测预警
6.1监测信息反馈
（1）正常情况下，每次监测后及时计算整理、分析监测数据，如无异常变化，一般按月提交监测月报，汇报监测对象稳定状况及变形情况。
（2）当监测数据出现异常时，立即查找原因，并根据监测数据立即进行反分析加以核查，并将结果及时提交给相关单位、部门。
（3）当变形体、滑坡、危岩或防治工程设施产生大量裂缝、支挡工程大面积垮塌时，应及时通知委托方，并发出警报。
6.2监测预警预报值
监测报警是建设工程实施监测的目的之一，是预防建设工程事故发生、确保监测体及周边环境安全的重要措施。
监测报警值是监测工作的实施前提，是监测期间对地质灾害防治工程正常、异常和危险三种状态进行判断的重要依据，因此地质灾害防治工程监测必须确定监测报警值。
监测报警值应由地质灾害防治工程设计方根据地质灾害防治工程的设计计算结果、周边环境中被保护对象的控制要求等确定。
因招标文件未提供变形控制值，依据相关规范要求，本监测工程拟参照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）8.0.4款设置报警值。
支护结构最大沉降量≤0.3%H（H为边坡高度），且≤30mm；
支护结构最大水平位移≤0.30%H，且≤30mm；
锚杆内力≤（60～70%）锚杆轴向拉力设计值；
上面未明确的其他监测项目报警值，可参照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）8.0.4款设置报警值。
每次测量数据均采用计算机软件及时处理，并进行比较，若发现监测期间内累计变形量、阶段变形量达到或变化速率达到报警数值时，应视为异常情况及时向建设方及相关方报告。
当某一监测时间段发现变形速率超过规定值，应连续观测3天，确定监测对象的变形速率并判断其是否超
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