高边坡监控量测方案0722.docx

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高边坡监控量测方案0722

高边坡监控量测方案

高边坡监控量测方案

第一章编制依据

1、二广高速公路怀集至三水段第21合同段施工设计图纸。

2、广贺司[2007]261号文“关于转发第10合同段至第21合同段特殊路基监测设计图的函”。

第二章适用范围

本监控量测方案适用于二广高速公路怀集至三水段第21合同段高边坡监控量测作业。

第三章工程概况

一、高边坡地理位置

我合同段内高边坡防护共有5处，其里程桩号分别是ZK77+883～ZK77+991左侧，YK78+328.54～YK78+419右侧，K79+143～K79+335两侧，K79+516～K79+808左侧，K79+956～K80+100两侧。

最大坡长292m，最大边坡高度46m，长度合计1154m。

二、工程地质及水文地质情况

（一）工程地质情况

1、ZK77+883~+ZK77+991右侧，长度108m，挖方最大边坡高度32m，场区地貌上属于剥蚀残丘地貌。

路堑位于山坡中下部，边坡岩层，亚粘土厚度1.80m，全风化变质粉砂岩厚度16.7m,强风化变质粉砂岩:

厚度16.8m。

2、YK78+328.54~YK78+436右侧，长度107.5m，挖方最大边坡高度46m，场区地貌上属于剥蚀残丘地貌。

路堑位于山体中下部，地势较高，边坡岩层，亚粘土层厚3.10m。

强风化粉砂岩厚度3.30m。

3、K79+143~K79+331右侧，长度188m,挖方最大边坡高度37m。

路线桩号K79+173~K79+335左侧，长度162m，挖方最大边坡高度29m。

场区地貌上属于剥蚀残丘地貌。

边坡岩层，亚粘土厚度1.50m,全风化变质粉砂岩厚度11.70m，强风化变质粉砂岩厚度28.10m。

4、K79+516~K79+808左侧，长度292m，挖方最大边坡高度40m。

场区地貌上属于剥蚀残丘地貌。

路堑位于山坡中下部，边坡岩层，亚粘土厚度3.70m，全风化变质粉砂岩厚度13.40m，强风化变质粉砂岩厚度19.10m。

5、K79+956~K80+100左侧，长度144m，挖方最大边坡高度28.5m，路线桩号K79+978~K80+100右侧，长度122m,挖方最大边坡高度36m。

边坡岩层，亚粘土厚度3.30m，全风化变质粉砂岩厚度11.50m，强风化变质粉砂岩厚度19.30m，弱风化变质粉砂岩厚度7.00m。

（二）水文地质情况：

场区地下水由上部土层孔隙潜水和下部基岩裂缝水组成。

上部土层中破积亚粘土含水性及透水性均较差,为相对隔水层,含水量很小;下部基岩主要含水层为强~弱风化基岩,基岩石节理、裂隙发育。

地表水较发育，场区内场区水流梯度大，地表排水条件好。

三、气象及气候

本区属亚热带季风气候，温暖潮湿，雨量充沛。

年平均气温21.2℃，最冷月为1月，月平均气温12.2℃，最热月为7月，月平均气温28.5℃；区域内多年平均降水量1832mm，多集中在4～9月。

夏秋两季常有强热带风暴侵袭，是本地区常见的自然灾害。

第四章监测目的

为达到信息化施工、动态设计的目的，对高危边坡，在施工期间应建立边坡监测系统。

监测信息用于指导施工，同时可将监测成果作为动态设计的依据。

高边坡采用“分级开挖，逐级支护”的原理进行施工，因高边坡开挖坡面大，结构受力复杂，对结构设计和施工都提出了很高的要求。

现场监控量测是监视边坡围岩稳定，判断边坡防护设计是否合理，施工方法是否正确的一种手段；也是保证高边坡防护安全施工、提高经济效益的重要条件；同时为施工中可能有的工程变更提供科学依据。

所以在施工过程中必须进行现场监控量测，以便及时掌握边坡在施工过程中的动态和防护结构的稳定状态，提供有关高边坡施工的全面、系统信息资料，以便及时调整防护参数，通过对量测数据的分析和判断，对边坡防护体系的稳定状态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保边坡岩体的稳定以及防护结构的安全。

高边坡监控量测的目的如下：

1、通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，指导现场施工，确保高边坡施工的安全、质量及工程项目的社会、经济、环境效益。

2、掌握边坡围岩动态和防护结构的工作状态，利用量测结果指导施工，增加施工的安全可靠性。

3、及时预测和反馈，预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然，保证指导施工顺利进行；

4、验证防护结构型式、防护参数的合理性，评价防护结构、施工方法的合理性及其安全性，确定合理的防护时间；

5、为修改优化设计提拱数据，为调整施工方法提供依据；

6、积累量测数据，总结经验，为未施工的边坡的设计和施工提供工程类比的依据。

为节省工程投资，提高公路高边坡的设计和施工水平提供科学依据和技术保证。

第五章监测工作的内容及项目

一、监测工作的内容

1、对必测项目按设计、规范及现场实际情况要求的频率按时量测。

2、负责选测项目传感器的埋设，按设计、规范及现场实际情况要求的频率按时量测。

3、了解边坡围岩情况，及时绘制地质图。

4、按设计、规范及现场实际情况要求，对量测资料整理、分析。

5、及时向监理、业主提交现场监控量测分析成果。

6、量测值出现异常时，及时向监理、业主提供该高边坡的警报和对策意见。

7、提供监理、业主要求提供的资料。

8、提交高边坡现场监控量测总结报告。

二、监测工作的项目及作用

根据设计要求，本高边坡的监控量测主要项目包括：

地面位移监测、深层位移（测斜）监测、人工巡视监测及锚杆锚索应力监测。

高边坡具体监测项目及作用如下。

量测项目及作用

序号

量测主要项目

量测仪器

主要作用

1

地面位移监测

B20Ⅱ水准仪

水准尺

监视地面下沉值，了解边坡围岩变形情况，判断边坡稳定性

2

深层位移（测斜）监测

测斜仪ABS塑料导管

用测斜仪从孔底到孔口，每隔0.5m监测岩土体在边坡倾向的水平位移值

3

锚杆锚索应力监测

应力计

根据应力计情况判断：

1.边坡加固效果；

2.应力沿杆体的分布规律；

3.应力变化规律。

4

人工巡视监测

1.开挖面围岩自稳性；

2.岩质破碎带、褶皱节理等情况；

3.核对围岩级别及风化变质情况；

4.地下水情况；

5.边坡防护变形开裂情况；

第六章监控量测仪器

监测主要设备表

机械设备名称

规格、型号

单位

数量

精密水准仪

B20Ⅱ

台套

1

测斜仪ABS塑料导管

台套

5

应力计

台套

5

全站仪

Nickon

台套

1

数码相机

Canon

台

1

台式电脑

惠普g1226CX

台

1

打印机

夏普AR2820

台

1

复印机

夏普AR2820

台

1

传真机

F0—11

台

1

汽车

辆

1

第七章具体监测方法与数据处理

一、地面位移量测

1、量测点及断面布置

（1）断面设置原则

1）地面下沉量测断面的纵向间距按特殊路基设计图监测设计图要求，按40m间距进行布设。

2）测点的横向布置按特殊路基设计图监测设计图要求边坡外≥2.0m和每两级边坡埋设观测桩，若在观测过程中发现变形连续增加后应立即加密每级边坡埋设观测桩。

（2）测点布置及埋设

利用全站仪放出测点，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联测取得原始高程，在测点位置挖长、宽均为100mm深度为400mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自制），测点采用φ12mm、平圆头钢筋制成。

测点四周用砼填实，待砼固结后即可量测，采用精密水准仪对下沉量进行观测，测量精度±1mm。

地表沉降量测测点见图

地面沉降监控点布置图

ZK77+883～ZK77+991左侧路堑边坡观测桩布置一览表

桩号

观测桩数

ZK77+900

ZK77+920

ZK77+940

ZK77+960

碎落台

1

1

平台

第一级

1

1

第二级

1

1

坡顶

1

合计

7

YK78+328.54～YK78+436右侧路堑边坡观测桩布置一览表

桩号

观测桩数

YK78+340

YK78+360

YK78+380

YK78+400

YK78+420

碎落台

1

1

1

平台

第一级

1

1

第二级

1

1

第三级

1

1

坡顶

1

1

合计

11

K79+173～K79+335左侧路堑边坡观测桩布置一览表

桩号

观测桩数

K79+240

K79+260

K79+280

K79+300

碎落台

1

1

平台

第一级

1

1

第二级

1

1

坡顶

1

1

合计

7

K79+140～K79+335右侧路堑边坡观测桩布置一览表

桩号

观测桩数

K79+160

K79+180

K79+200

K79+220

K79+240

K79+260

K79+280

K79+300

碎落台

1

1

1

1

平台

第一级

1

1

1

1

第二级

1

1

1

第三级

1

坡顶

1

1

1

合计

15

K79+516～K79+808左侧路堑边坡观测桩布置一览表

桩号

观测桩数

K79+560

K79+580

K79+600

K79+620

K79+640

K79+660

K79+700

K79+720

K79+740

K79+760

碎落台

1

1

1

1

1

平平台

第一级

1

1

1

1

1

第二级

1

1

1

1

第三级

1

1

第四级

第五级

坡顶

1

1

1

合计

19

K79+956～K80+100左侧路堑边坡观测桩布置一览表

桩号

观测桩数

K80+000

K80+020

K80+040

K80+060

碎落台

1

1

平平台

第一级

1

1

第二级

1

第三级

第四级

第五级

坡顶

1

合计

6

K79+956～K80+100右侧路堑边坡观测桩布置一览表

桩号

观测桩数

K80+000

K80+020

K80+040

K80+060

K80+080

K80+100

碎落台

1

1

1

平平台

第一级

1

1

1

第二级

1

1

第三级

1

第四级

第五级

坡顶

1

合计

10

2、量测频率

地面下沉测量测频率

开挖前

开挖后<7天

开挖后7-30天

开挖面后>30天

1次/2天

2次/1天

1次/2天

1次/7天

3、量测方法

用全站仪将同一断面的测点布置在一条直线上，采用B20Ⅱ水准仪测量地面沉降。

在偏压段增加地面横向位移的测量。

地面下沉量测应在边坡尚未开挖前进行，借已获得开挖过程中的全部曲线。

4、量测注意事项

（1）施工前应作好监测准备工作，引入高程控制点，配置必要的人员与仪器。

（2）在布置测点时应注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。

（3）地面量测与深层位移（测斜）各项监测同步进行，以利于资料的相关分析。

（4）量测数据及分析结果全部纳入竣工资料，备查。

5、量测数据的整理

（1）绘制每一横断面沉降槽随时间的变化关系图，如下

（2）绘制每一断面最大沉降量随时间的关系如下

（3）、绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系如下

（4）、对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析。

（5）、对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析。

（6）、根据边坡地面沉降值对土体内部垂直位移进行回归分析。

（7）、根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值。

（8）、根据回归分析数据分析出土体内摩擦角及内聚力。

在整理资料时，若发现地面位移量过大或下沉速度无稳定趋势时，对边坡结构应采取加设或加长加密锚杆，增加锚索或者加深锚索等补强措施。

二、深层位移（测斜）量测、锚杆锚索应力监测、人工巡回监测

1、深层位移（测斜）量测、

在边坡代表性剖面上，预先打Z1-Z2垂直钻孔。

钻孔孔径，一般开孔φ110mm，终孔φ90mm。

打钻孔时，要取岩芯，进行素描后绘制柱状图。

在孔中埋设测斜仪ABS塑料导管，用测斜仪从孔底到孔口，每隔0.5m监测岩土体在边坡倾向的水平位移值，绘制孔深与水平位移关系曲线。

建立监测系统后，隔三天测读一次初读数，然后在边坡开挖过程中，定期进行巡回监测，同时结合地面位移监测和人工巡视监测及时预报出边坡岩土体位移动态。

2、锚杆锚索应力监测

选择一些有代表性的锚杆，选择不同台阶和间距的锚杆布置4个锚杆应力计测点，在坡脚第一台阶或应力集中位置宜布置2处，选择两个通过观测锚杆内应力的变化状态来分析加固效果以及应力沿杆体的分布规律，并做长期观测。

选择2根不同长度、间距的锚索，在锚头安装锚力计，通过对张拉过程中以及张拉完成后锚索应力变化监测，来分析张拉过程中以及张拉完成后的预应力变化规律，并做长期观测进而讨论加固效果和应力稳定变化规律。

3、人工巡回监测

人工巡视检测是一项经常性工作，应做到每天有人巡视检查。

建立监测系统后，隔三天测读一次初读数，然后在边坡开挖过程中，定期进行巡回监测，同时结合地面位移监测和人工巡视监测及时预报出边坡岩土体位移动态。

人工巡视检测是一项经常性工作，应做到每天有人巡视检查。

地表位移的检测周期与降雨量相应，施工期间，旱季和少雨季节每月观测1-2次，雨季每周观测1次，暴雨期及雨后数天内每天观测一次，直至无明显变化为止。

检测工作可在边坡加固工程完成后六个月内或当年雨季结束后三个月如无明显位移可结束。

否则需视具体情况定。

4、量测数据记录整理、分析与反馈

1、数据的记录、整理、分析

1）量测过程中应收集以下资料：

①现场监控量测计划。

②实际测点布置图。

③边坡围岩和防护的位移—时间曲线图、位移速度-时间曲线、找出位移-时间回归曲线，求出最终位移量。

④经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。

2）量测后应及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线和边坡关系图，对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化速度，数据异常时，应根据具体情况及时采取加设、加密或加长锚杆、加长锚索等加固措施。

由于现场量测的数,对所有数据具有一定的离散性,它包含着偶然误差的影响,要经过数学处理方可应用据进行回归计算,即用曲线u=f（t）对时间-位移散点图进行拟合,同时对变形加速率du/dt及变形速率的变化率d2u/dt2进行探讨,根据数据处理后围岩变形-时间曲线,找出不同时刻边坡围岩的变形量以及边坡围岩变形的发展趋势,进而预估边坡围岩的最大变形量,用以同变形临界值相比较,以便判断边坡围岩变形是否在允许范围内,据此来判断边坡围岩的稳定性和防护结构的可靠性。

3）绘制变形曲线：

①位移与时间的变化曲线（见下图例样）；

②位移速度与时间的变化曲线。

③位移与开挖工作面距离的关系曲线。

④可作位移加速度与时间的变化曲线。

2、数据的反馈

1）边坡变化速度持续大于1.0mm/d时，边坡围岩处于急剧变形状态，应加强防护系统。

2）当边坡水平位移速度为0.1-0.2mm/d，边坡下沉位移速度为0.1mm/d时，可认为边坡围岩达到基本稳定。

3）根据位移时态曲线的形态来判别

当边坡围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），边坡围岩趋于稳定状态；

当边坡围岩位移速率保持不变时（du2/d2t＝0），边坡围岩不稳定，应加强防护；

当边坡围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），边坡围岩进入危险状态，必须立即停止开挖，加强防护。

三、地质和防护描述

边坡开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是在软弱地质条件下，开挖后应立即进行地质调查，并绘出地质素描图。

若遇特殊不稳定情况时，派专人进行不间断地观察，主要观察内容如下：

1、、对开挖后没有防护的边坡围岩的观测：

节理裂隙发育程度及方向；开挖工作面的稳定状态，边坡有无坍塌；涌水位置、水量、水压等；边坡平台是否有隆起现象。

2、、对开挖后已防护地段围岩动态的观测：

有无锚杆被拉断或垫板脱离围岩现象；混凝土有无裂隙或剪切破坏等情况。

3、、对边坡围岩破坏形态分析有三种：

①危险性不大，不会发生急剧破坏，如加临时防护之后可稳定的情况：

②应引起注意的破坏，如边坡混凝土受弯曲影响而出现裂隙；

③危险征兆的破坏，如边坡出现有明显位移等。

四、监控量测数据的处理

数据分析：

绘制时间～位移、距离～位移、位移速度~时间关系曲线，曲线正常则说明位移随施工的进行渐趋稳定。

如果出现反常，出现反弯点，说明位移出现点骤增加现象，表明边坡围岩和防护已呈不稳状况，应立即采取措施。

对外业量测的数据进行整理，主要是检查外业记录，包括观测断面及观测点编号、观测时间、观测断面等。

计算断面两测点绝对位移值。

由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的曲线总是上下波动和不规则的，必须经过处里才能获得合理的典型曲线，通常采用回归分析的方法，得出相应的函数式。

用这个函数式作出的曲线能代表测试数据的分布，并可推出因变量的极限值。

采用回归分析确定测试数据分布规律，可从以下函数式中选用一个进行计算：

对数函数，如

；

指数函数，如

；

双曲函数，如

。

式中

、

为回归常数；

为初读数后的时间；

为位移值。

根据量测获得的位移与时间的关系曲线，即能看出各时刻的总位移量、位移速度、位移加速度，按照规范所给出的边坡周边允许相对位移值判断边坡围岩稳定性。

对无位移急剧变化的正常情况，可据回归关系式预测总的位移量。

如遇位移急剧变化的情况应及时向上反映，并结合地质条件、施工方法、防护设计汇同施工、设计分析原因，制定处理方案。

五、位移管理标准

1、控制标准

监控量测管理标准按边坡周边允许相对位移值和位移等级管理，并配合位移速率作为监控量测管理基准。

边坡周边最大允许相对位移（指实测位移值于两测点间距离之比）为0.20%～0.80%，具体数值应结合现场实际情况，会同业主、设计、监理确定。

当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表中所列的数值。

防护施作则应在满足下列要求时进行：

（1）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；

（2）已产生的各项位移已达预计总位移量的80%～90%；

（3）周边位移速率小于0.1～0.2mm/d，或边坡下沉速率小于0.07～0.15mm/d。

2、监测管理基准

本工程从保证施工期安全的角度出发，建立了三级管理制度作为管理基准，见下表。

管理等级表

管理等级

管理位移

施工状态

三级

正常施工

二级

综合判断，加强防护

一级

暂时停工，上报各单位，商讨对策，采取特殊措施

注：

为实测相对位移值，

：

允许相对位移值。

位移速率控制标准

序号

监测项目

位移速率（mm/d）

施工状态

1

地面下沉

1

可正常施工

2

施工中应注意

3

加强支护或采取特殊措施

3、监测数据的分析与预测

取得监测数据后，要及时进行处理，绘制位移随时间与空间的变化曲线图。

在取得足够的数据后，根据散点图的数据分析状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最终位移值，预测结构和建筑物的安全性。

据此确定施工方法的正确与否，是否调整支护参数。

以时间位移关系图为例：

当曲线向下凹说明位移速率变小，边坡围岩趋于稳定；当曲线呈直线上升，不管位移多大，应该发出警告并采取控制措施；当曲线向上凹说明位移速率变大，边坡围岩防护处于危险状态，必须停工采取措施。

4、信息反馈与成果提交形式

成果提交以周报、月报形式向监理、业主方提交观测成果，如观测数据表明工程可能出现异常情况，则即测即报，同时按监理、业主要求的内容以文字形式进行汇报，现场工作结束一个月内提交总报告。

第八章监控量测管理系统

一、组织机构

项目部设立监控量测领导小组及专职监控量测小组`：

监控量测领导小组：

组长：

李杰

副组长：

李黎高玉华

组员：

李德俊喻键周伟周亚军施强易德国

专职监控量测小组：

组长：

喻键

组员：

周伟周亚军施强易德国

监测小组负责地面下沉、边坡位移、地质及防护状态观察的监测工作。

二、管理流程

边坡施工管理流程

监测管理流程

三、量测要求

现场量测工作是边坡施工管理中的一个重要环节，是施工安全和工程质量保障措施之一，应按量测方案认真组织实施，并与其他施工环节紧密配合，不得中断工作。

因此在监控量测实施过程中提出如下具体要求：

1、确保量测仪表具有良好使用状态

施工监测采用的机械式仪器和电子仪表，必须确保有良好的使用状态。

2、现场测试前检查工作

现场测试前应做到如下要求：

①检查仪表数量、质量，设备是否完好，如发现问题应及时修理、更换或补充；

②检查测点是否松动或人为损坏，确认测点状态良好时方可进行测试工作。

3、测试工作过程中的基本要求

①按各项目量测的操作规程安装好仪器、仪表，每测点一般测读三次，三次读数相差不大时，可取算术平均值作为观测值；若读数相差过大时，应检查仪器、仪表安装是否正确，测点是否松动，当确定无误时再进行测试；

②每次测试时都要做好纪录，并记录环境温度、掘进里程以及施工情况等，并保持原始记录的准确性；

③在现场进行粗略计算，若发现边坡围岩与防护变形较大时，应及时通知现场施工负责人。

4、测试收尾工作

现场测试完毕后应做好以下工作：

①检查仪器、仪表，做好保养、保管工作。

②及时进行资料整理。

5、量测资料整理

①首先对现场量测资