沿隧道周边拱顶、拱腰及边墙埋设压力传感器,将双膜钢弦式压力盒分别埋设在围岩与喷射混凝土之间与喷射混凝土与二次衬砌之间。围岩与喷射混凝土之间的压力盒是在喷混凝土施工以前埋设,压力盒喷射混凝土与二次衬砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安装,分别测取围岩对喷射混凝土压力;喷射混凝土对二次模注混凝土衬砌的压力。混凝土达到初凝强度以后开始测取读数。埋设时,压力盒承压面(压力盒比较光的一面)紧贴围岩面(测围岩压力时)和喷射混凝土面(测层间接触压力时),压力盒与围岩或喷射混凝土接触面要平整,可在接触面上先用混凝土抹平,再将压力盒贴上去。
此次1个断面布置5个压力盒,分别埋设在围岩与喷射混凝土之间与喷射混凝土与二次衬砌之间,每300m一个监控断面,整个隧道一共14个压力监控控制截面,所需土压力盒共计70,具体布置位置如下图:
图4-5土压力盒埋设布置图
1)目的:了解围岩压力的量值及分布状态;判断围岩和支护的稳定性,分析二次衬砌的稳定性和安全度。
2)量测仪器与原理:
接触压力量测仪器根据测试原理和测力计结构不同分为液压式测力计和振弦式测力计。目前隧道中多用振弦式压力计,
弦测法原理:在传感器中有一根张紧的钢弦,当传感器受外力作用时,弦的内应力发生变化,随着弦的内应力改变,自振频率也相应地发生变化,弦的张力越大,自振频率越高,反之,自振频率越低。 4.4.2围岩、支护及衬砌应力监测
喷射混凝土应力量测沿隧道的拱顶及左右边墙在喷射混凝土内埋设应变计,每一断面设置3个测点,每个测点布置1对应变计,测出每个测点的环向应力和切向应力,具体测点布置如图。围岩初喷以后,在初喷面上将应变计固定,再复喷,将应力计全部覆盖并使应力计居于喷层的中央,方向为切向。喷射混凝土达到初凝时开始测取读数。
应力计喷射混凝土层隧道中线
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-2型应力计测点布置图
图4-6喷射混凝土应力量测测点布置图
二次衬砌应力量测通常是压力量测,但这种量测不能充分反映二次衬砌内的应力情况,采用在二次衬砌内外边缘的环向主筋或构造筋上捆绑应变计的方法,在混凝土浇筑前,将应变计固定在待测位置,测出内外边缘应变后,可根据材料力学公式,求出二次衬砌中的轴力和弯矩。每300m取一个断面布置,每个断面6个内埋应变计,全隧道共14个断面,共计84个内埋应变计,具体布置位置如图4-5所示:
应变计应变计应变计应变计应变计隧道中线
图4-7二次衬砌内力量测中混凝土应变计测点布置图 图 7 二次衬砌内力量测中应变计测点布置图4.5钢架内力及外力监测
一般在Ⅵ、Ⅴ级围岩中常采用型钢支撑;Ⅳ级围岩中常采用格栅支撑。通过对钢支撑的应力量测,可知钢支撑的实际工作状态,从钢支撑的性能曲线上可以确定在此压力作用下钢支撑所具有的安全系数,视具体情况确定是否需要采用加固措施。
1)量测目的
⑴了解钢支撑应力的大小,为钢支撑选型与设计提供依据。 ⑵根据钢支撑的受力状态,判断隧道空间和支护结构的稳定性。 ⑶了解钢支撑的实际工作状态,保证隧道施工安全。 2)量测元件
目前使用较普遍的型钢支撑应力量测多采用轴力计(反力计)或钢弦式应变计,格栅支撑应力量测多采用钢弦式钢筋应力计。
4.6 视频监控
通过视频摄像机实时监控隧道施工现场状况,可直观查明现场施工进度及状况,如遇突发事故可及时发现,以便第一时间采取措施。
摄像机安装在隧道两端出入口搭建的立柱上,共四个。
4.7隧道监控主要仪器数量表
参数 内容 采用仪器 数量/个 位置 备注 9
五.隧道监控系统组织及研究
环境参数 拱顶下沉 收敛仪 3 20米一个断面 20个一组循环使用 5.1监控系统建立的必要性
温湿度 锚杆 温湿度计 钢筋应变计 内埋应变计(带温度) 土压力盒 7 70 84 70 每600米一个截面 每一级围岩100米选一个断面 每300米一个断面 300米一个断面位置 每一级围岩600米选一个断面 每个截面安装1个 隧道病害的发展是有一个过程的 ,如果能在隧道病害恶化之前发现 ,并及每个断面选2根锚时采取整治措施则可大大提隧道施工的安全性。因此,进行隧道的检测评估是杆,每根安装2,个 非常必要的。但传统的检测评估一般都是依靠经验,采取定性化的方 ,随着技每个断面安装6个 术的进步,仅仅采用定性化指标对隧道病害状况进行描述分析显然已不能满足目每个断面5个 前的要求。因为定性化的指标在实际的操作过程中很容易受人为因素的影响 ,比如对于某座病害隧道的判别 ,不同的工程技术人员可能会根据各自的经验得每个段面选1个点 出差别较大的判别结果 ,这对于隧道施工会造成很大影响。因此,采用一些仪
应力应变 应变 压应力 围岩位移 围岩 围岩水压 3点位移计 7 空隙水压计 17 断层带F03 每600米一个断面 器设备对病害隧道及新隧道的状况进行科学的检测评估,得出定量化指标来评价安装1个 隧道病害的实际状况是非常必要的,目前主要是通过人工的地质雷达、超声波无每个断面2个 损检测法和建立科学的监控系统来实现。 针对目前隧道病害的怎加、维护费用的增多,大隧道、特大隧道的开工建设 及社会对隧道安全的要求日益高涨。所以对隧道的健康监控系统的建立日显突 出。主要优势表现在以下几个方面: (1)施工期隧道病害状况严重,失格率达到了60%以上 ,如不能及时采取相应的措施 ,将对整个隧道造成极大的影响 ;
(2)用监测的方法对隧道状况进行全面检测,并根据检测数据,得出隧道状况的评估报告 ,可以科学地探明隧道的实际状况 ;
采集设备 视频设备 32振弦采集仪 视频摄像机 摄像机云台 云台解码器 视频光端机 8 4 4 4 2 10
(3)根据检测结果得出的评估报告,为隧道日常的维修保养及必要的整治工程提供了系统完整的依据 ;
(4)应逐步形成从日常维护、病害发现、病害检测到病害整治的一整套技术体系 ,从而使现有隧道的施工管理技术提高到一个新的水平 ;
(5)正确把握隧道病害的实际状况并采取相应的检测评估手段以获得必要的信息 ,这为进一步建立隧道病害整治专家系统奠定了基础 。
5.2监控组织设计
成立隧道施工监控领导小组和施工监控工作小组。施工监控领导小组,由建设单位、设计部门、监理单位和施工单位以及施工监测单位组成,统一领导并组织落实现场施工监控的实施,负责施工控制与调整决策。施工监控工作小组,由施工监测单位、施工部门和设计部门共同组成,在施工监控领导小组领导下开展具体监控工作,设计部门负责控制预测分析和优化调整决策。施工监测方和施工部门负责施工过程中地质超前预报、结构位移、线形、应力、温度等的实时跟踪监测。
实施时采用项目管理制度,对本项目的实施进行管理,由资深工程师任项目经理及技术负责人,重大问题则由高级工程师或公司总工程师协助处理。 5.2.1 信息反馈
(1)日报表反馈方式
监测数据经整理后当日以“日报表”的形式上报委托方;当实测数据达到(或超过)“报警值”时,即刻向委托方口头报警,以便及时采取相应措施确保施工和周围环境的安全,项目部则以最快方式提交“日报表”,在日报表上对超限数据会以明显的示警标记提示。
(2)监测数据的上网反馈方式
根据建设公司的要求,每日的监测数据在指定时间内用交给业主、施工单位等相关部门,达到数据的网络共享。
(3)异常状况即使汇报
当监测中出现异常状况后,在监控中心以声音以及警示灯(屏幕警示)方式进行报警,并通过短信方式将信息及时转达给相关管理人员。 5.2.2 质量控制
(1)本工程施工监测实行项目负责人负责制,24小时现场安排人员驻守,在施工期间负责文明施工和安全施工;
(2)在进行测读监测数据之前,对各种仪器进行全面检查和标定,保证仪器的正常工作,消除不应有的误差;
(3)岗位责任到人,定人定仪器进行测量,减少人为误差; (4)测读取得的数据必须进行检查和审核,确保数据的准确性; (5)公司质检部门将随时对监测数据进行抽查。
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项目现场监测 自动化信息处理监测数据 (上网) (报表) 管 线建 设 计现 场项 单 设单单监经位 位 位 理 部 (施工)公司总工程师、监理工程师 重处大 理问意题 5- 见 业主
1组织管理图
5. 3养护管理系统分析
隧道结构的健康与安全监控系统必须与养护管理系统相结合才能高效地发挥作用。健康与安全监测系统关注的应该是关键位置的重要参数,或者是人工监
测难以实现的部位。
根据中华人民共和国行业标准《公路养护技术规范》JTJ 073-96的相关规定,作为隧道检测的基本要求,以下评价指标是非常重要的:
1、隧道两端口坡体的变化变化;
2、隧道拱角变形、拱圈裂缝的观测。 3、隧道内路面的检查。
另外隧道在下列情况下应作特殊检查:
隧道遭受滑坡、地震、风灾和超重车辆自行通过之后,实施应急检查。 在隧道健康与安全监控系统中应针对养护管理规范中的重点规定的项目进行监测,另外补充一些其它重要的项目,只有这样才能很好地服务于运营期的养护管理系统。
上面分析了养护管理对隧道监测参数的要求,另外对于结构的关键部位以及难以通过自动检查得出结果的部位必须进行严格的监测,例如隧道衬砌属于非常重要的部位,而且一般难以进行监测,在健康与安全监控系统中必须得到反映。
就目前来说养护管理体系主要体现在对隧道病害的人工检测,一般采用地质雷达检测法:下面是地质雷达检测法检测的一般内容:
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