公路隧道拱顶沉降数据采集及监测精度确定方法探讨
公路隧道拱顶沉降数据采集及监测精度确定方法探讨
樊祥君;方传海;王星星;易炳疆
【期刊名称】《公路交通技术》
【年(卷),期】2022(38)6
【摘 要】隧道监控量测是隧道工程与测量工程的交叉领域,在该领域,不同规范标准中的规定存在一定的侧重和差异,这对使用者在参考时会造成一定的困扰。为了明确公路隧道拱顶沉降监测精度的确定方法以及对应的数据采集方法和仪器选用,通过分析现行国家标准、交通行业标准、建设行业标准等规范中关于该领域的相关规定,探讨其适用性和局限性,并结合多本现行规范中关于精度确定方法的说明,给出一种以确定允许变形量、确定最大允许误差、确定监测精度为思路的精度动态确定方法。此外,结合水准测量方法能有效控制误差的优点和全站仪方便快捷这一长处,探讨一种在隧道施工这种特定环境下的拱顶沉降数据采集方法,并通过实测数据论证其合理性。经过实测数据的分析,得出文中提出的精度确定方法、数据采集方法及仪器选用能够满足公路隧道拱顶沉降监测的工作需求。
【总页数】8页(P108-115)
【作 者】樊祥君;方传海;王星星;易炳疆
【作者单位】招商局重庆公路工程检测中心有限公司;核工业西南勘察设计研究院有限公司
【正文语种】中 文
【中图分类】U456.3 【相关文献】
1.青岛地铁3号线某区间隧道拱顶沉降测量方法选择与精度分析2.三角形面积法求隧道拱顶沉降的最优监测精度布设方案3.山岭隧道施工期拱顶沉降和周边收敛监测新方法4.机器视觉测量技术在既有公路隧道拱顶沉降监测中的应用
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隧道自动化监控量测及永久性监控量测技术应用研究
1 一、项目工程概况
西安长大公路工程检测中心有限公司经陕西关环麟法高速公路有限公司统一招标,承担麟游至法门寺高速公路野河山隧道、石臼山隧道第三方监控量测,本项目采用隧道自动化监测。
二、项目实施的背景和动因
在信息网络发展如此迅速的今天,将信息传递与智能应用合理有效地结合在一起,形成了能够实时掌握高速公路隧道变形情况的自动化监测系统。一方面,传统的高速公路隧道人工监测已经无法满足建设期内的监测要求,对于变形数据无法及时获取并传递到相关各方;另一方面,自动化监测能够实时提供隧道内的各类监测数据信息、甚至是图像、影像信息,当出现异常时,能做到自动报警,这对于及时掌握安全隐患、控制变形等具有非常重要的保障作用。因此,自动化监测也就成为高速公路隧道监测的最佳选择。
三、隧道自动化监测工艺及方法
3.1 监测工艺
(1)系统设备布置方案以通讯基站三公里范围内为一个监测单元结合自组网无线网桥技术,设置分布式无线数据采集器,安放于测试现场各测点附近,使得传感器输出的微弱信号传输距离最短,减少干扰及信号传输线路。
(2)网络控制器通过网线接到相近基站,保证与现场网络通讯传输距离最短,便于安装,节约成本。同时保证
2 数据稳定的通过基站形成的局域网传输数据。
(3)信号通过总基站传上服务器,并且存在数据库中。
(4)服务器管理软件会对数据进行自动初步分析,如果超限,会发送短信通知相关人员。
(5)管理部门可通过远程方式在办公室查看数据。
自动化监测信息组网图
3.2 监测方法
3.2.1 沉降监测
拱顶沉降监测采用无线倾角仪,无线倾角仪是一种集角度换算沉降测量、数据采集、电源供电、数据通讯与一体的倾斜测量智能传感器,设备采用物联网单点通讯、自主休眠技术,结合自动报警紧急传输方式,保证数据的稳定性,可应用于隧道沉降自动化监测。
工作原理:设备读取显示出来的是倾斜率,计算沉降是变化值*倾角仪间距/1000就是沉降值,所以就是通过倾斜率以及相邻两个设备的距离测得相对位移。
隧道沉降、直径收敛测量方案
上海市长江隧道变形监测
技术方案
上海市政养护管理有限公司
二○一○年三月
1 目 录
一、概述...................................................................................................................... 2
二、技术依据.............................................................................................................. 2
三、使用仪器.............................................................................................................. 2
四、上海长江隧道变形沉降测量.............................................................................. 3
五、上海长江隧道直径收敛监测.............................................................................. 5
六、上海长江隧道测量的安全交通组织.................................................................. 8
七、监测频率.............................................................................................................. 9
八、预警值的确定...................................................................................................... 9
回归分析方法在公路隧道监控量测中运用的探讨
回归分析方法在公路隧道监控量测中运用的探讨
摘要:新奥法是现代公路隧道设计施工的基础理论,监控量测作为新奥法理论核心之一,也到广泛的认可,但现场运用效果还须进一步提升。本文针对现在国内监控量测分析存在的问题,依据江西境内赣崇高速感坑隧道监测数据,着重从开挖支护不同时期分析隧道拱顶围岩竖向位移变化情况,并利用origin软件得到其回归函数。指出开挖预留变形量与显现位移的对应关系,为放线开挖施工提供指导依据。
关键词:公路隧道 监控量测 回归分析 拱顶下沉 位移
中图分类号:x734 文献标识码:a 文章编号:
1 前言
目前国内外山岭隧道设计施工基础理论为新奥法,新奥法主要内容可以概括为一个核心三个基本点,一个核心即为利用围岩的自承内力使围岩和支护结构达到平衡状态;三个基本点分别为:一是运用监控量测手段时刻关注围岩变化情况;二是适时支护,在最合理时间内进行支护;三是光面爆破,减少出现应力集中情况[1][2]。可见监控量测在山岭隧道施工中占有重要的地位,虽然国内外大量学者技术人员对监控量测进行了大量的研究分析,但目前国内隧道施工中监控量测实际使用效果并不是很理想,问题根源主要有以下几个方面:一是监控量测并未得到现场施工单位应有的重视,即使实施了监控量测,也未发挥监控量测应有的作用;二是实施监控量
测的技术人员功底较薄,其对监控量测的理解只停留在判断围岩是否安全的阶段;三是监控量测现场环境较差,数据采集往往误差较大,影响技术人员分析。本文主要是结合笔者多年的隧道施工经验,针对目前监控量测存在问题提出了自己的见解并给出具体分析实例。
2 监控量测简介
我国《公路隧道设计规范》(jtg d70—2004)和《公路隧道施工技术规范》(jtg/f60—2009)[3][4]对公路隧道监控量测目的、测点布设、精度要求、数据处理和数据分析给出了较为详细的论述,并推荐了三种回归分析函数。现将必测项目周边收敛、拱顶下沉和地表下沉采用的仪器及目的做一简要说明:
隧洞监测方案
隧洞监测方案
1. 简介
隧洞监测方案是指对隧洞进行定期和实时的监测以评估其稳定性和安全性的技术方案。隧洞监测旨在早期发现隧洞的变形和破坏,防止意外事故的发生。本文将介绍一种用于隧洞监测的方案,包括监测方法、监测设备和数据分析。
2. 监测方法
2.1 视觉监测
视觉监测是一种常用的隧洞监测方法,通过安装摄像机或使用无人机进行隧洞周边地表的高清图像采集。这些图像可以用来观察隧洞的变形和开裂情况,并进行比对分析。视觉监测可以提供直观、实时的监测数据。
2.2 结构监测
结构监测是通过在隧洞内部或周围安装传感器来监测隧洞结构的变化。常见的结构监测方法包括:
• 应变测量:通过安装应变片或应变计监测隧洞的应变变化。应变测量可以提供关于隧洞变形和应力分布的信息。 • 位移监测:通过安装位移计或者使用全站仪等设备监测隧洞的位移情况。位移监测可以提供关于隧洞的沉降、膨胀和滑移等信息。
• 压力监测:通过安装压力传感器监测隧洞周围地层的压力变化。压力监测可以提供关于地层变形和水位变化的信息。
2.3 环境监测
环境监测是对隧洞周围的环境条件进行监测,包括:
• 温度监测:通过安装温度传感器监测隧洞内部和周围环境的温度变化。温度监测可以提供关于地层热胀冷缩和冻融变形等信息。
• 湿度监测:通过安装湿度传感器监测隧洞内部和周围环境的湿度变化。湿度监测可以提供关于地层的含水量和水分迁移等信息。
3. 监测设备
3.1 摄像设备
摄像设备是进行视觉监测的主要设备之一。可以选择高清摄像机或者无人机进行隧洞周边地表的图像采集。摄像设备需要安装在适当的位置和角度,以便全面观察隧洞的情况。 3.2 传感器
传感器是进行结构监测和环境监测的关键设备。常见的传感器包括应变传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器。这些传感器可以选择不同的型号和厂家,根据具体需求安装在隧洞内部或周围地表。
3.3 数据采集系统
数据采集系统用于采集传感器生成的监测数据,并将数据传输到数据分析系统进行处理。数据采集系统需要具备高精度、高稳定性和高可靠性,以确保准确地采集和传输监测数据。
黄土连拱公路隧道围岩变形监测和数值分析
第34卷 第1期 2010年2月 武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
Journal of Wuhan University of Technology
(Transportation Science 8L Engineering) Vo1.34 No.1 Feb.2010
黄土连拱公路隧道围岩变形监测和数值分析*
胡晋川 谢永利 杨晓华 聂少锋
(长安大学西安710064)
摘要:以离军高速公路黄土连拱隧道为工程背景,对地表沉降、地质和支护状况、拱顶下沉和水平
收敛进行了现场监测,并采用有限元方法分析了隧道围岩拱顶下沉和水平收敛的变化规律,进而
研究了黄土连拱隧道三导洞法施工的围岩变形规律和影响因素.结果表明:黄土隧道IV类围岩比
V类围岩变形小,围岩稳定较快;三导洞施工法开挖中、左、右导洞和断面开挖时,围岩应力一直处
于重新调整中,变形也在不断变化,且施工中开挖顺序对围岩变形有很大影响,在洞室开挖施工
中,要密切注意拱腰及拱顶的变形情况,加强V类围岩监测,及时进行临时支护,尽早完成右洞初
期支护,以防变形过大而围岩失稳;影响黄土隧道围岩变形的主要因素是黄土的工程特性和地质
工程环境.
关键词:黄土连拱隧道;三导洞施工法;变形监测;变形规律;有限元
中图法分类号:TU451.2 DOI:10.3963/j.issn.1006—2823.2010.O1.025
近年来随着愈来愈多的公路穿越黄土地区,
黄土隧道也随之增多,我国陆续修建了一些黄土
公路隧道,如山西省汾阳一离石的高速公路上我
国第一座黄土连拱隧道~离石隧道;黄延高速公
路22座隧道中就有19座黄土隧道,等等.这些隧
道工程表明我国在大跨度黄土隧道施工技术取得
突破性进展.但是在黄土地层中修建隧道,由于一
系列技术要求和条件限制,在进行隧道设计时黄
土隧道往往被当作软弱围岩处理,忽视了黄土隧
道的自身特性,在建设和运营中经常发生过规模
公路隧道施工测量误差及精度保证措施
公路隧道施工测量误差及精度保证措施
摘要:近年来,我国的交通行业有了很大进展,公路隧道工程建设越来越多。测量技术人员要熟练撑握公路测量的基本理论知识,不断提升测量成果的精准性。基于公路隧道施工的测量误差来源,总结了隧道内控制网精度影响因素、外界因素与观测水平等影响测量误差的因素,分析了公路隧道施工测量精度保证措施,以供参考。
关键词:公路工程;隧道;测量误差;质量保证
引言
隧道施工由原来的大包模式转变为劳务管理模式,所有的技术问题都出自项目部,工人以劳务形式存在,这需要项目管理人员的思想转变,尤其是隧道测量人员,由以前的只管隧道控制点复核转变为各道工序的放样,测量人员的放样及监控量测工作直接影响着工程的成本及安全。因此,公路工程隧道施工过程中的测量误差与精度控制显得尤为重要。
1公路隧道施工测量误差分析
1.1隧道内控制网精度影响因素
采用单向盾构掘进的方式进行施工,这对盾构机姿态的三维坐标精度要求较高。因此,洞内导线的精度直接决定盾构机能否准确从预留洞门处贯通,且对贯通误差有决定性影响。一般情况下,贯通误差在线路中线方向的投影长度称为纵向贯通误差,在垂直于中线方向的投影长度称为横向贯通误差,在高程方向的投影长度称为高程贯通误差。隧道贯通后,应及时进行贯通测量,测定实际的横向贯通误差。
1.2外界因素与观测水平 公路工程隧道测量过程中所使用的仪器和设备是导致测量误差存在的重要原因之一,任何设备的精确度都有一定的限制,不能保证每台仪器的精确度都达到100%,从而导致了公路工程隧道的施工测量会产生不同程度的测量误差,进而导致了测量结果精确度不高,这类误差统称为系统误差,其出现频率和发展程度是随着测量过程的进行而出现的。如在使用以cm为刻度的普通水准尺进行水准测量时,就很难保证<1cm的测量结果估读的准确性。因此,选择与施工现场条件所匹配,并符合工程精度要求的仪器,对于控制测量误差,减小测量结果计算时由于仪器设备造成的误差尤为重要。公路工程隧道施工过程中,工程测量受到外界环境变化的影响,在很大程度上决定了测量结果的精确性,如施工现场的地形条件、现场风力与风速条件、测量过程中的光线、现场温度变化、以及仪器周围的机械与车辆震动等的影响。首先,施工现场的地形条件并非一成不变,往往不同的项目其地形条件差别较大,甚至是同一公路隧道项目不同施工阶段的地形条件不尽相同。施工现场地形条件的变化,对于测点布设、仪器架设、前后视读数等都有较大影响,尤其是测点周围恶劣地形条件对于测量精度的影响,更会导致测量误差进一步的加剧。其次,风力和风速对仪器设备稳定性的影响,也会导致测量误差的存在和累积,较强的风力甚至会带动周围浮土和沙尘的运移与搬迁,进而导致观测视线受阻,测量精度降低。再次,测量过程中测量设备的工作大多都是基于适宜的光线条件,尤其是光学测量器件对光线的要求更为严格,天气变化、现场设施遮挡、隧道洞内外光线差等,会使得大气折射产生,导致测量出现较大的误差,主要体现在读数偏差方面。此外,测量设备的部分元器件对温度变化比较敏感,处于高低温交替与大温差循环环境中的公路隧道工程,施工过程中测量的精确性则比温度较为稳定的环境中低的多。如测平仪中的水准气泡很容易受到外界温度的变化影响,导致仪器架设时调平过程产生偏差,进而导致测量误差。最后,除了上述环境因素外,施工现场运行的施工机械与通行的施工车辆所产生的常幅与变幅震动,对测量仪器的稳定性与工作性能均有较大影响,测量误差也会由此产生。
隧道沉降观测方案完整版
隧道沉降观测⽅案完整版
隧道沉降观测⽅案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
中交第⼀公路⼯程局有限公司CHINA FIRST HIGHWAY ENGINEERING CO.,LTD.新建沪昆铁路客运专线长沙⾄昆明段(贵州)CKGZTJ-4
标⼆⼯区
隧道沉降变形观测⽅案中交第⼀公路⼯程局有限公司沪昆客专贵州段⼯程指挥部⼆⼯区
⼆○⼀⼀年⼀⽉
⽬录
⼀、总则1、为指导沪昆客运专线贵州段⼟建⼯程四标段⼆⼯区做好施⼯期间的沉降观测,通过对隧道⼯程的沉降观测资料进⾏分析,预测⼯后沉降,确定⽆碴轨道的铺设时间,评估路基⼯后沉降控制效果,确保⽆碴轨道结构的安全,制定本⽅案。2、⽆碴轨道铺设条件评估的重点是线下⼯程的变形,评估综合考虑沿线路⽅向各种结构物间的变形关系进⾏实施。
3、基础⼯程的沉降观测数据必须采⽤先进、成熟、科学的检测⼿段取得,且必须真实可靠,全⾯反映⼯程实际状况。
4、本规定适⽤于施⼯期及正式验收通过前的沉降观测评估⼯作。
⼆、主要依据的标准及规范1、《客运专线⽆碴轨道铺设条件评估技术指南》(铁建[2006]158号);
2、《⾼速铁路⼯程测量规范》及条⽂说明(TB10601-2009);
3、《⼯程测量规范》(GB50026-2006)
4、《国家⼀、⼆等⽔准测量规范》GB12897-2006
5、《客运专线铁路变形观测评估技术⼿册》⼯管技2009-77号
6、沪昆客专隧道设计图纸
三、沉降变形监测⽹建⽴及测量技术要求1、沉降监测⽹的建⽴、精度要求等应符合相关规范的要求;
2、沉降监测⽹应在施⼯⾼程控制⽹的基础上进⾏加密建⽴,按⼆等⽔准测量的精度和测量⽅法要求进⾏施测。
3、观测前,对所使⽤的仪器和设备,应进⾏检验校正,并保留检验记录。
4、在沉降观测基准⽹建⽴后,应对⽔准基点做好保护⼯作,发现丢桩或桩位有移动现象,应尽快恢复和补测桩点。另外,应定期对沉降观测基准⽹进⾏复测,提出复测成果,复测周期不⼤于3个⽉。5、应使⽤精度不低于DSZ1的⾃动安平⽔准仪或DS1的⽓泡式⽔准仪,
隧道洞口地表沉降方案
地表沉降监测方案
一、沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则
所谓“五定”,即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点,点位要稳定;所用仪器、设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性,使所测的结果具有统一的趋向性,保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致,使所观测的沉降量更真实。
二、监测位置布置,及测点制作
1、地表沉降观测在洞口浅埋段布置4个观测断面,地表下沉量测的纵向间距为: S=5m。沿衬砌中线隧道拱顶范围:3m一个测点,其他:每4米一个测点, 最外侧不动点为基准测点,应确保不受扰动、破坏。各测点须布设在同一断面上,使测设结果能相互对照,避免人为误差的影响。由于受地形限制,各测点布设应遵循施测迅速方便的原则。及时布设测点,读取初读数。
具体布置如图一、图三所示。
图一:
45°+Φ/245°+Φ/2地表沉降量测范围及测点布置示意图固定点固定点
2、控制桩制作
图二:
地面线Φ12钢筋L=40cmC20混凝土2cm20cm40cm10cm10cmΦ12钢筋L=40cm控制桩大样图
3、控制桩网平面投影图
图三:
三、 沉降观测精度及测量频率
沉降点观测应采用精密水准测量(使用莱卡高精度水准仪及配套测尺),其主要技术要求如下
1、往返较差 、附和或环线闭合差: △h=Σa-Σb≤l√n—,表示测站数。(或△h=Σa-Σb≤1.0√L—, L 表示观测路线距离)。
2、前后视距 :≤30m。
3、前后视距差 : ≤1.0m。
4、前后视距累积差 ≤3.0m。
5、沉降观测点相对于后视点的高差容差 :≤0.1mm。
6、测量频率:
开挖面前>30m,1次/2天;开挖面后<30m,2次/1天;
开挖面后30~80m, 1次/2天;开挖面后>80m1次/7天;
四、沉降观测中注意事项
关于隧道拱顶下沉监测方法的探讨
专题研究l c z
刘团结
,--/南省煤层气开发利用有限公司 李建新
郑州市规划勘测设计研究院
【摘 要】 在介绍隧道内监测基准点、工作基点和监测点的建立方法的基础上,说明了精密水准测量方法和三角 高程测量法的原理,重点讨论了隧道变形自功监测系统的应用。 【关键词】 隧道施工测量;隧道拱顶下沉监测;变形监测系统
[Abstract】To ensure the safety of tunnel construction,Introduced the establish of standard benchmarks,stations and moni— toring targets,explained the principle of the traditional crown settlement monitoring method with levels and total stations,mainly discussed the application of automatic tunnel deformation monitoring systems. [Key words] engineering survey;crown settlement monitoring;tunnel deformation monitoring system
引言
变形监测任隧道施工中对于防止塌方和安全施工 起着重要作用。隧道施工的现场监测内容主要有地质及
支护状况、闰边位移、拱顶下沉、地表下沉、围岩内部
位移、围岩压力、两层支护问压力、钢支撑内外力、支
护及衬砌内应力、表面应力、裂缝、锚杆内力和抗拔 、 围岩弹性波等。本文仅对隧道的拱顶下沉监测方法进行
专门的探讨。
,精密水准测量方法
小断面隧道拱顶下沉的监测过程是,当施T工作 面开挖完并立即进行初期支护和不锈钢球焊接之后,马 上从基准系统主点开始按二等水准测量的精度用不低于
关于隧道拱顶沉降变形监测测量的方法
关于隧道拱顶沉降变形监测测量的方法
摘要:为了保障隧道的安全施工,及时掌握隧道整体的稳定情况,需要进行隧道拱顶下沉监测,它是保证不出现塌方事故的一个重要手段。变形监测方法也在不断的改进和优化,这里就介绍下一种新的方法和完整的隧道拱顶沉降的流程。
关键词:隧道 变形 监测点
一、点位的布设
点位分为基准点和监测点两种:
1、基准点的布设
一般基准点布设2个以上,方便日后复测检查。
1)基准点的选址
起算点的稳定性直接关系到沉降测量的成果,在监测工作中,施工及运营期间对这些基准点进行保护,作为本工程长期变形监测的基准。水准基准点位置的选择应符合下列规定:
基准点应避开交通干道主路、地下管线、河岸、滑坡地段以及其它可能使标志易遭腐蚀和破坏的地方,应选设在变形影响范围以外且稳定、易于长期保存的地方。
2)基准点的埋设
首先在选址的位置挖孔,孔深约0.5米,在孔内埋设Φ20mm长钢筋,,用混凝土浇筑加固,并刻画点号。
2、监测点的布设
一般情况下,观测隧道断面监测点的布设应符合下列规定:
(1)隧道内一般地段沉降观测面的布设根据地质围岩级别确定,一般情况下Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面。地应力较大、断层破碎带等不良和复杂地质区段适当加密布设;
(2)洞门明洞交界处、明暗交界处、围岩变化段及变形缝位置应至少布设两个观测断面,观测断面分别位于洞门明洞交界处、明暗交界处、围岩变化段及变形缝位置5m;
(3)隧道内地段观测断面的布设应根据地质级别确定;
(4)隧道洞口若有基础换填段落,该段落内至少布设一个观测断面;
