安徽建筑工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：巖土工程學(xué)生姓名： 石祥序 學(xué) 號： 10201030238 班 級： 10勘查2班 指導(dǎo)教師： 汪東林 院 長： 丁克偉 一、課題設(shè)計與分工要求（一）設(shè)計課題1、課題二：飛鳳街地下主通道監(jiān)控量測方案設(shè)計（二）課題分工與要求1、課題二：由學(xué)號尾數(shù)為雙號同學(xué)完成。2、要求：各班學(xué)習(xí)委員（或班長）負責(zé)對本班同學(xué)按學(xué)號劃分課題，并將課題的分工名單在完成設(shè)計任務(wù)后一起上交指導(dǎo)教師。二、目的和要求1、掌握常見地下隧道施工監(jiān)控量測方案制定和實施，了解并掌握地下工程監(jiān)控量測流程；2、綜合運用地下工程設(shè)計原理、工程力學(xué)、工程施工管理等基本知識、理論和方法，正確地依據(jù)和使用現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，并能科學(xué)地搜集與查閱資料（特別希望各位同學(xué)能夠充分利用好圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源）；3、掌握隧道工程監(jiān)控內(nèi)容和目的；掌握測試點布置、測試儀器和測試方法；掌握監(jiān)測頻率；掌握監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)；4、了解監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及處理；5、要求同學(xué)們以課題為核心，即要求團結(jié)協(xié)作，培養(yǎng)和發(fā)揚團隊精神，又要求養(yǎng)成獨立自主，勤奮學(xué)習(xí)，培養(yǎng)良好的自學(xué)能力和正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。三、應(yīng)完成的設(shè)計工作量（一）計算書一份 1、設(shè)計資料：任務(wù)書和必要附圖； 2、監(jiān)控量測目的和意義；3、監(jiān)控量測內(nèi)容（其中包括必測項目和選測項目）；4、測試的方法和測試工具；5、監(jiān)測斷面和監(jiān)測點的布置；6、監(jiān)測頻率的確定；7、各個監(jiān)測項目的監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)；8、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及處理方法以及監(jiān)控量測管理。（二）繪制監(jiān)控量測方案圖1、監(jiān)測斷面布置圖；2、各個監(jiān)測項目監(jiān)測點布置圖；3、必要的文字說明。四、設(shè)計時間：一周五、主要參考資料1城市地下工程施工監(jiān)測與信息反饋技術(shù)，劉招偉主編，科學(xué)出版社；2地下工程淺埋暗挖通論，王夢恕，安徽教育出版社社；3地下工程施工與管理，楊其新主編，西南交通大學(xué)出版社；4地下建筑結(jié)構(gòu)，朱合華主編，中國建筑工業(yè)出版社；5隧道工程設(shè)計要點集，關(guān)寶樹，人民交通出版社；6.巖土工程，湯康敏主編，武漢理工大學(xué)出版社；7鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB10003-2001）；8各種隧道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖集。六、設(shè)計資料題目2：某地下人行通道在道路兩側(cè)及路中BRT站臺處分別設(shè)置出入口。通道主體斷面形式為拱頂直墻，開挖跨度為6.54米，開挖高度5.1米，通道長約52米。結(jié)構(gòu)覆土厚度約為4米。此通道所處位置地貌單元屬南淝河一級階地，上部第四系覆蓋層厚度約19.0m，根據(jù)探測報告顯示上部覆土1.65m為雜填土，結(jié)構(gòu)頂局部含有淤泥質(zhì)填土，對施工不利，。結(jié)構(gòu)底部位于粉質(zhì)粘土中，與下層粉細砂聯(lián)通，底板以下粉土夾粉細砂中賦存承壓水，承壓水頭3m。所處位置及斷面設(shè)計如圖3和圖4所示。圖3 地下通道平面圖 圖4 地下通道斷面設(shè)計圖1 引 言 根據(jù)鐵路隧道施工技術(shù)規(guī)范和城市地鐵施工與驗收規(guī)范6的規(guī)定和設(shè)計要求, 需要將現(xiàn)場監(jiān)控量測項目列入施工組織設(shè)計, 掌握圍巖和支護的動態(tài)信息并及時反饋, 以指導(dǎo)地下通道設(shè)計和施工, 因此, 實施監(jiān)控量測具有十分重要的意義。2 工程概況 某地下人行通道在道路兩側(cè)及路中BRT站臺處分別設(shè)置出入口。通道主體斷面形式為拱頂直墻，開挖跨度為6.54米，開挖高度5.1米，通道長約52米。結(jié)構(gòu)覆土厚度約為4米。3 監(jiān)控量測目的和意義 (1)掌握地下工程施工過程中周圍地層、支護結(jié)構(gòu)、地下管線和周邊建筑物的動態(tài)變化，明確工程施工對地層的影響程度及可能產(chǎn)生失穩(wěn)的薄弱環(huán)節(jié)，預(yù)防工程破壞事故和環(huán)境事故的發(fā)生 (2)通過監(jiān)測了解支護結(jié)構(gòu)及周邊建筑的變形及受力狀況，并對其安全穩(wěn)定性進行品價。 (3)將現(xiàn)場量測結(jié)果與預(yù)測值相比較，以判別前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定和優(yōu)化下一步施工參數(shù)，從而指導(dǎo)現(xiàn)場施工，做到信息化施工。 (4)將量測結(jié)果用于優(yōu)化設(shè)計，使設(shè)計達到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理，另外還可將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果與理論預(yù)測值比較，用反分析法導(dǎo)出更接近實際的公式，用于指導(dǎo)其他工程的施工。4 監(jiān)控量測內(nèi)容及測點布置原則（必測項目和選測項目） (1) 監(jiān)控量測內(nèi)容;類別監(jiān)測項目監(jiān)測儀器測點布置必測項目開挖地層與支護結(jié)構(gòu)狀態(tài)地質(zhì)素描及拱架支護狀態(tài)觀察每一次開挖拱頂下沉水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺每10米一個斷面地表、地表建筑、地下管線及結(jié)構(gòu)物沉降水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺每10米一個斷面支護周邊凈空收斂收斂計每10米一個斷面、每個斷面2個測點選測項目土體與支護結(jié)構(gòu)間壓力、初襯與二襯壓力土壓力盒選擇代表性的地段設(shè)監(jiān)測斷面，每個斷面7個測點鋼筋格柵拱架內(nèi)力鋼筋計選擇代表性的地段設(shè)監(jiān)測斷面，每個斷面510個測點初期支護、二次支護內(nèi)力及表面應(yīng)力混凝土應(yīng)變計選擇代表性的地段設(shè)監(jiān)測斷面，每個斷面1015個測點孔隙水壓力剛弦式孔隙水壓力計和拱頂下沉斷面一致 (2) 測點布置原則為： 觀測點類型和數(shù)量的確定綜合考慮工程地質(zhì)條件、設(shè)計要求、施工特點等因素； 為驗證設(shè)計數(shù)據(jù)而設(shè)的測點盡量布置在設(shè)計中的最不利位置和斷面，如最大變形處、最大內(nèi)力處，為及時反饋信息，考慮相同工況下的最先施工部位，以指導(dǎo)施工；觀測變形的測點（連續(xù)墻水平、垂直位移，建筑物位移等）考慮既能反映監(jiān)測對象的變形特征，又能便于使用儀器進行觀測，還要有利于測點的保護。即全面監(jiān)測、選擇最危險斷面集中設(shè)置多種測點、各種測試結(jié)果相互驗證，既安全可靠又經(jīng)濟合理。5 地下洞室的變形監(jiān)測 (1) 拱頂下沉監(jiān)測與底板上隆監(jiān)測因本工程屬于淺埋的地下工程，冒頂坍塌可能是比較容易發(fā)生的破壞性態(tài)。因此，應(yīng)特別注意拱頂下沉的監(jiān)測。監(jiān)測目的 拱頂下沉和底板上隆監(jiān)測值反映地下工程結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定的極其重要的數(shù)據(jù)，是支護力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的反映。測點的埋設(shè) 拱頂沉降與底板上隆測點與地面的沉降測點在一個斷面，方便與地面的沉降相對比，拱頂下沉的水準(zhǔn)基點可布設(shè)在洞內(nèi)和洞外，但要布設(shè)牢固，易于測量。在施工的整個過程中都要保護測點不被破壞，使監(jiān)測不間斷。數(shù)據(jù)的處理 同一個測點，拱頂下沉計算式U=Ui-Ui-1， U 為第i次的沉降值。數(shù)據(jù)分析與地表沉降的分析一樣，采用沉降歷時分析。監(jiān)測的控制標(biāo)準(zhǔn) 拱頂下沉總量不超過30毫米，上隆不超過20毫米。 (2) 收斂量測據(jù)探測報告，顯示本地下工程上部覆土16-5米雜填土，結(jié)構(gòu)頂局部含有淤泥質(zhì)填土，底部位于粉質(zhì)粘土中，與下層粉細砂聯(lián)通，底板以下粉土夾粉細沙中賦存承壓水，承壓水頭3米，土的側(cè)壓力和地板的壓力對結(jié)構(gòu)的影響顯著，可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞出現(xiàn)裂隙，產(chǎn)生滲水，一旦滲水，由于承壓水頭達到三米，其后就很難再處理，即使處理也要耗費較大的人力物力。 監(jiān)測目的 工程開挖后，凈空收斂也是反映支護結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定的極其重要的數(shù)據(jù)，是支護力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的反映。測點布設(shè) 與拱頂下沉的布設(shè)點在同一個斷面，同樣要保護好收斂測點處的預(yù)埋件的完整，不會收到破壞，保持監(jiān)測的連續(xù)性。數(shù)據(jù)記錄與處理 每次讀數(shù)是要進行三次讀數(shù)在+0.05毫米之內(nèi)。凈空變化值Un=Un-Ro,Un為第n次測量值，最后做出時間-位移及距離-位移的散點圖，對監(jiān)測斷面的測線進行回歸分析。并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果判斷支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 洞內(nèi)收斂量測和拱頂下沉量測的測點應(yīng)布置在同一斷面內(nèi)，測量斷面的間距初定10米，其具體的間距應(yīng)視具體情況設(shè)定，例如出現(xiàn)特殊的地段，剛剛開始監(jiān)測時斷面可以適當(dāng)設(shè)小一點，當(dāng)測的一些大體的數(shù)據(jù)后，可適當(dāng)加大間距，當(dāng)遇到特殊的地段，例如本地段中的淤泥質(zhì)雜填土，對工程不利，應(yīng)多加適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測斷面，密切關(guān)注此地段的位移變化以及結(jié)構(gòu)上應(yīng)力的變化。 監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn) 10毫米以下拱頂下沉，內(nèi)斂值不超過20毫米；10-20毫米拱頂下沉，內(nèi)斂值20-40毫米，就要加強監(jiān)控了；拱頂下沉20-30毫米內(nèi)斂達到40毫米，加強混凝土噴厚；30毫米以上的拱頂下沉，達60毫米收斂，加強監(jiān)測，更改設(shè)計。(3) 地下工程周圍地表的沉降監(jiān)測 本通道地處長江中路與飛鳳街交叉口，通道下穿長江中路，通道正上方為路面和BRT站臺，路面周圍有建筑物眾多，屬于人流高聚地。 設(shè)置基點 在監(jiān)測對象的沉降影響范圍以外，尋找城市中的永久水準(zhǔn)點，或工程施工時使用的臨時水準(zhǔn)點作為基點，基點要有足夠的個數(shù)，并要能構(gòu)成水準(zhǔn)控制網(wǎng)，不可選那些在沉降影響范圍內(nèi)的基點，不可選取不能直接觀察到監(jiān)測對象的基點。要求對基點進行定期的校核，防止出錯。 沉降測點的埋設(shè) 在地表鉆孔，然后放入長20-30厘米，直徑20-30毫米的園頭剛筋，四周用水泥砂漿填實。 測量方法 觀測方法采用精密水準(zhǔn)測量方法。利用基點和附近水準(zhǔn)點聯(lián)測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴(yán)格控制，每測點讀數(shù)高差不能超過0.3毫米，不在水準(zhǔn)路線上的觀測點，一個測站不能超過3個，超過時應(yīng)重讀后視點讀數(shù)，以作核對。首次觀測時，對測點進行連續(xù)兩次觀測，兩次高程之差應(yīng)小于1.0毫米，取平均值作為初始值。 沉降值計算 在本工程段，長度并不太長，可以盡可能布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，以便進行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進行平差，求的各點高程。施工前2，由基點通過水準(zhǔn)測量測出隆陷觀測點的初始工程H0，在施工過程中測出的工程為Hn.則高差H=Hn-H0即為沉降值。 地表沉降分析 對某一斷面沉降采用沉降歷時分析，做出地表沉降歷時曲線。 對地下通道工程來說，地表沉降測點與洞內(nèi)測點布置在同一斷面，以便不同的觀測數(shù)據(jù)相互印證，地表沉降測點沿隧道縱向的間距為10米。 地表沉降基準(zhǔn)值 根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為30毫米，當(dāng)達到累計沉降30毫米。則要加強監(jiān)控，甚至商討設(shè)計的合理性。(4)建筑物變形監(jiān)測 建筑物變形監(jiān)測項目包括沉降監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、傾斜監(jiān)測、裂縫監(jiān)測因本工程采用淺埋暗挖法施工，對周圍的建筑物影響不可不考慮，為了確保建筑物的安全，應(yīng)進行建筑物的相關(guān)監(jiān)測。建筑物沉降監(jiān)測 與地表沉降監(jiān)測大體一致，只是選點在建筑我的主題承重的柱子或墻上。另外注意選點要可見，基點要在沉降影響范圍外。建筑物水平位移監(jiān)測的測點布置、觀測方法與地表水平位移的觀測大體一樣。可用沉降觀測點作為水平位移測點。建筑物的傾斜監(jiān)測就是對建筑物的傾斜度，傾斜方向和傾斜速率進行測量。遠離在建筑物上找上下兩個在一條垂線上的點，然后利用經(jīng)緯儀觀測這條線是否發(fā)生傾斜，發(fā)生傾斜的方向，速率。建筑物的裂縫觀測主要靠目測巡檢，在巡檢中發(fā)現(xiàn)建筑物出現(xiàn)裂縫，則就要加大觀測力度了。并標(biāo)記裂縫的位置，大小。當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂縫時，在裂縫出設(shè)置兩個標(biāo)志，一個在裂縫最寬處，一個在裂縫的末端，這樣裂縫的繼續(xù)開展和延伸可分別表示出來。監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn) 由于建筑物本身的性質(zhì)，差異沉降與建筑物長度比不得超過1/600 。(5) 地下管線的變形監(jiān)測 由于通道地處城市主要交通要道，其周邊和通道上方定有大量的地下管線，例如污水管、上水管線、電力管線、共同溝。如果管線部位不均勻沉降發(fā)生的過大，則管線的接頭部位后容易就發(fā)生了破壞。 管線資料：管線的水平位置，埋深；材質(zhì)與規(guī)格；接頭的形式；管線的最大允許位移值，城市管理部門對于地下管線的沉降允許值。 地下管線監(jiān)測方法有抱箍法、直接測量法。但一般的管線變形不易測量，所以可以根據(jù)沉降觀測區(qū)地表沉降值和管線與地下工程的相對位置、方位關(guān)系、管線材質(zhì)，建立適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)關(guān)系，因為地表沉降值相對要好測一點，因此用此法可對管線的變形進行一種較為準(zhǔn)確的測量。 注意事項 在管線監(jiān)測中，由于管線允許變形量較小，一般在10-30毫米，故應(yīng)使用精度較高的儀器和檢測法。 數(shù)據(jù)處理 記錄每一到兩天的變形量，做出圖表，當(dāng)累計的變形量達到或接近允許值時，或變形速率突然變大，要加大監(jiān)測頻率，并及時向施工監(jiān)測上級部門反映，采取措施，挽回不必要的損失。 監(jiān)測控制值 據(jù)經(jīng)驗和標(biāo)準(zhǔn)，定位（1-2）/1000 rad 垂直方向：2040毫米，污水管下沉：20毫米(6) 土壓力監(jiān)測 監(jiān)測目的 監(jiān)測擋土或支護結(jié)構(gòu)在施工條件下和自然水位變動下的受狀況，以便及時采取相應(yīng)的措施，確保施工安全。 監(jiān)測前的資料準(zhǔn)備 包括地下工程結(jié)構(gòu)的平面圖、剖面圖、周圍地層工程地質(zhì)勘測報告、土壓力的計算基本圖式、支護的強度，安全系數(shù)，穩(wěn)定系數(shù)等。 土壓力盒的埋設(shè)位置 本次工程監(jiān)測采用雙膜土壓力計。當(dāng)測量側(cè)面土壓力時先將土壓力計固定在土面上，再謹(jǐn)慎噴施混凝土層。當(dāng)測量底層的土壓力時，先將土壓力盒埋設(shè)在預(yù)制的混凝土塊內(nèi)，整平地表，然后將土壓力盒放上，并將預(yù)制塊澆筑在基底內(nèi)。 監(jiān)測注意事項 土壓力盒的量程要有足夠的量程。并要采用直徑與厚度比較小的雙膜土壓力盒，在噴射混凝土?xí)r要細致，注意保護土壓力盒的膜片不受損壞。并且土壓力盒的保護層必須是密實的。6監(jiān)測頻度 各量測項目通常的觀測頻度為：在洞室開挖或支護后的半個月內(nèi)，每天應(yīng)觀測1-2次；半個月到一個月內(nèi)，或距掌子面推進到觀測斷面大于2倍洞徑的距離后，每2天觀測一次；一到三個月，每周測讀1-2次；三個月后，每月測讀1-3次。但當(dāng)出現(xiàn)例如沉降速率突然加大，或總沉降量達到最大允許沉降值后，就必須加大測讀的頻度，并應(yīng)立即相上一級反映，以便采取措施，防止出現(xiàn)監(jiān)測失誤導(dǎo)致不可挽回的損失。7 數(shù)據(jù)處理方法 數(shù)據(jù)處理方法可以分為統(tǒng)計學(xué)方法和確定性方法兩類。統(tǒng)計法主要使用統(tǒng)計回歸方法，灰色系統(tǒng)和模糊數(shù)學(xué)方法。確定性方法主要是有限元，邊界元，反分析法。位移監(jiān)測數(shù)據(jù)處理傾向與采用回歸方法分析，包括沉降歷時曲線、沉降歷程曲線。管線變形數(shù)據(jù)不易測的，可以利用反分析法先得出一個接近實際的函數(shù)關(guān)系，在反過來分析管線的變形，判斷是否達到允許值。 （1）拱頂下沉和地表下沉、建筑物水平位移 除了每次測量的記錄還要整理成圖表形式，包括沉降歷時曲線，沉降速率曲線，有必要時剔除一些應(yīng)人為因素造成的數(shù)值偏離較大的數(shù)值。 （2）建筑物的傾斜 當(dāng)建筑物發(fā)生傾斜時，記錄傾斜的角度、方向、傾斜的速率，并以表格的形式表示出來，做出傾斜速率曲線。 （3）裂縫的數(shù)據(jù)處理 當(dāng)出現(xiàn)建筑物開裂現(xiàn)象，必須記下最大的裂縫寬度，并以第一次觀察到的裂縫的尖滅處的相對地面的位置為初始位置，往后以此記錄，密切注意裂縫的發(fā)展。 （4）收斂計的數(shù)據(jù)處理 記錄收斂計的讀數(shù)，每次進行溫度校正，計算收斂速率，做成收斂速率曲線形式。 （5）鋼筋計和土壓力計、孔隙水壓力計的數(shù)據(jù)處理 利用監(jiān)測數(shù)據(jù)借助于電腦，自動做出壓力、應(yīng)力和時間對應(yīng)的散點圖。 （6）水位計數(shù)據(jù)處理 記錄水位高度，做出水位高度隨日期變化的曲線圖。8監(jiān)測儀器 主要監(jiān)測儀器和型號主要儀器或配件儀器型號個數(shù)或精度水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺蘇光-DSZ20.2mm/km收斂計TY-1型0.05鋼弦式頻率接受儀FS-1型1個孔隙水壓力計型.F.S土壓力盒GJM型個鋼筋計GJJ10型55個應(yīng)變計VCE-4250型55個9監(jiān)控管理 本工程監(jiān)測系統(tǒng)采用人工測試系統(tǒng)與自動化測試系統(tǒng)相結(jié)合，像地面沉降，拱頂下建筑物的變形均有專人進行監(jiān)測、記錄和處理數(shù)據(jù)，但鋼筋拱架的應(yīng)力，孔隙水壓力，土壓力計的數(shù)據(jù)記錄由傳感器導(dǎo)出，再經(jīng)電腦系統(tǒng)的處理，簡單快捷準(zhǔn)確。（1）監(jiān)測中會用到很多種儀器，為了保證儀器的正常工作，由專人負責(zé)儀器的調(diào)試與保管，在監(jiān)測