监控量测中存在问题的调查与完善建议

1、吕培印2013年6月测点状况调查情况测点状况调查情况 监测数据异常情况监测数据异常情况 3 地铁在建线路监控量测中存在的问题地铁在建线路监控量测中存在的问题 4 对完善监控量测工作的建议对完善监控量测工作的建议 据不完全统计，在建线路共有124个工点，其中车站主体工程52个，附属工程26个；矿山法区间隧道4个，盾构区间隧道42个。对于这些工点经过初步调查，结果表明，基坑工程主要有7个监测项目：即桩(墙)顶水平位移、支护结构侧向变形、土体侧向位移、支撑轴力、锚杆拉力、立柱沉降。共计4644个测点，损坏168个，其中支护结构变形测斜管损坏最多，支撑轴力和桩(墙)顶水平位移测点也存在很多问题。周边环

2、境测点共计3613个，损坏的54个，损坏的测点仅占1.5%，比较少。 1.1 测点调查测点调查 测斜探头下不到管底，无直线段测斜管口保护不好 测斜孔管口保护不好，掉进杂物、碎石，致使测斜探头下不到孔底，测斜深度不够，变形曲线缺乏底部的直线段部分。 某站的测斜数据发生异常现象，其原因可能是由于测斜管安装不垂直，产生倾斜、扭转的缘故。 异常 某站测斜管与钻孔间没有回填 某站共计埋设25根测斜管，检查13根，其中7根探头下不去无法施测。也就是说损坏的占百分之五十，不得不采取补救措施。 测斜管破损某站测斜管破损 测斜孔内填充赃物 测斜管口已破坏 支撑轴力测点存在的普遍问题是支撑轴力监测断面只设置顶部一

3、个测点，无法消除支撑因偏心受压上拱时的弯曲影响，而且钢筋计与钢筋的焊接不符合受力和测点埋设的要求，有的测点发生断线、传感器损坏现象；建筑物沉降和地表沉降测点也有很多不符合要求的，还有被碰撞损坏的情况，桩(墙)顶水平位移测点有的没有注意通视条件，被遮挡无法施测；工程施工的相互影响，压路机导致锚索失效，使桩顶水平位移加大很多。 某站一个测点单根短钢筋绑焊 钢支撑一个应变测点且太靠近端部 某站钢筋计搭焊(错误) 应变计测点埋设部位测点靠近变截面(受应力集中影响) 报表编号NO：3C02-029-3某土建工程第三方监测 某站 支撑轴力 监测报表仪器型号：HY-DSY-406-A 监测日期：2008年9

4、月10日 累计观测天时间39天 天气：阴监测点 编号传感器 编号初始值(kN)本次测值(kN)前次累计变化值（kN）本次累计变化值（kN）变化速率报警值(kN)控制值(kN)（kN/d）GZ2-13005170.0 975.4 412.8 975.4 GZ3-13005220.0 0.0 1101.4 0.0 GZ3-23005360.0 0.0 907.1 0.0 GZ2-23005280.0 891.0 829.4 891.0 监测说明测值为正值，表示受压。GZ3-1、GZ3-2，不读数。( (应分析原因应分析原因) )工 况土方开挖前；土方开挖深度（ ）m，第（ ）道支撑或锚杆；基础施工

5、；拆除第（ ）道支撑，结构施工高度（ ）m； 基坑回填完毕北京城建勘测设计研究院有限责任公司原测点现测点某站台座测点不规范 地面沉降测点没有金属部件 建筑物沉降测点 某站建筑物沉降测点 某站骑楼立柱测点 某站周边建筑物沉降测点(标准测点) (1)测斜管安装、埋设方面测斜管安装、埋设方面桩(墙)体测斜管埋设时与钢筋笼固定不牢靠，在浇注水下混凝土时受挤压产生弯曲变形，致使测斜管变形过大，测斜探头下不去，无法施测；桩(墙)体或土体测斜管埋设时由于钻孔、安装测斜管过程中发生倾斜、扭转，严重影响测斜数据的准确性；测斜管十字槽不能正对开挖面，偏斜过大(超过45)，又不能通过计算进行修正，造成测斜数据不反映

6、真实情况；测斜管口保护不好，没有加盖或者管口损坏，造成掉进杂物、碎石影响测量数据结果，甚至堵塞无法施测。 (2)支撑轴力测点安装、埋设及施测方面支撑轴力测点安装、埋设及施测方面钢筋混凝土支撑的钢筋计两端与主筋搭接，没有对焊，也没有绑焊；或者只用一根短钢筋绑焊，而不是用两根短钢筋正反面施焊进行绑焊；钢支撑端头轴力计的安装不同心；支撑断面测点只有一个，无法消除支撑在偏心受压上拱时的弯曲影响；在日照状态下进行轴力监测，监测数据受温度影响严重。(3)(3)锚索测力计测点由于锚头失效而损坏锚索测力计测点由于锚头失效而损坏(4)沉降、变形测点设置方面沉降、变形测点设置方面有些测点设置通视条件不好，受到遮挡

7、无法施测；基坑周边地表沉降测点设置的少，且不能沿垂直基坑方向布置，不便测得沉降槽；建(构)筑物沉降测点有碰坏的现象；区间隧道、横通道、暗挖车站部分在开挖中拱顶沉降、净空收敛测点布置的太少，有的不规范，应该加强这方面的监测工作，严格按照“新奥法”信息化施工。 (4)基准值获取方面基准值获取方面 沉降、变形监测基准点设置在沉降、变形范围以内； 基准值没有在开挖前及时获取； 第三方监测与施工监测没有同时获取基准值，致使基准值不一致，监测方法和仪器的差别又进一步造成监测数据的差别过大； 支撑轴力采用钢筋计监测在获取基准值时采用厂家提供的频率读数(这是在空气中读得的)，与元件实际工作环境(介质)不同，造

8、成监测轴力不准确。 2.1 测斜管监测数据异常测斜管监测数据异常(1)测斜管底部向基坑移动 -80-60-40-20020181614121086420 Y Axis Title 4-27 5-25 6-1 6-8 6-15 6-22 6-25 6-26 6-27 T 7-6 7-13 7-20 7-27 8-3 8-10侧移65mm57#测孔 某站基坑开挖分层示意图 连续墙钢筋混凝土支撑开挖17m，三道支撑开挖10m(2)测斜管测斜深度不够测斜管埋设时嵌入岩层深度不够，或者测斜管口保护不好，掉进碎石、杂物致使测斜深度不够，反映在时态曲线上，出现底部无直线段的现象。 - 1 001 02 03

9、 04 05 06 07 08 02 01 51 050234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 02 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 04 14 2BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA AA BA CA DA EA FA GA HA IA JA KA LA MA NA OA Pbcdefghijklmnopqrstuvwxyza aa ba ca da ea fa ga ha ia ja ka la ma na oa p 深 度 / m 4 - 2 7 5

10、- 2 6 - 1 6 - 8 6 - 1 5 6 - 2 2 6 - 2 5 6 - 2 7 6 - 2 9 7 - 2 7 - 4 7 - 6 7 - 9 7 - 1 1 7 - 1 3 7 - 2 01 7 - 2 7A 8 - 3a 8 - 1 0位 移 / m mT W 0 4无直线段16轴开挖10m开挖17m，三道支撑拆除三道支撑，结构7m某站4#测孔 异常(3)安装测斜管发生扭转现象 测斜管口(十字槽正对开挖面) 图6-25 钻孔倾斜仪监测原理图测斜仪监测原理2.2 支撑轴力监测数据异常支撑轴力监测数据异常 (1)某站基坑开挖轴力监测点数据超限某站基坑开挖轴力监测点数据超限：监测

11、数据显示，第三道钢筋混凝土支撑上四个监测点分别为：TZ3-1(-2512.3kN)、TZ3-4(-3085.0kN)、TZ3-6(-3190.4kN)、TZ3-7(-2379.0kN)，测值超限（报警值为2100kN）。 分析其原因有三方面分析其原因有三方面：横支撑的布置，在两头扩大部分除斜撑外有一头增设了横撑，形成三角形受力，比较合理；另外一头没有设横撑，所以附近的TZ3-6、TZ3-7承载大，轴力增长明显。说明这一问题的证据还有：开挖初期TZ1-1(斜撑)轴力较大，但不超限，当第二道扩大面处横撑作成受力后斜撑轴力明显减小。 斜撑横撑端头扩大断面端头扩大处的斜撑及横撑 第三道横支撑深度为13

12、.5m，正处于连续墙在侧压力作用下受弯变形的峰值处，可见第三道横支撑轴力大的原因是连续墙侧压力所致。 CX1测斜孔连续墙变形曲线 某大厦 连续墙侧压力大的原因与临近正在施工的和记黄埔高层建筑物有关：1)该建筑物距基坑最近距离2050cm；2)该建筑物桩基础有一埋深12m的承台和埋深11m的地下室地板正好处于第三道横支撑(埋深13.5m)之上，所以正在施工的高层建筑物的荷载可以转化为侧压力作用于第三道横支撑处的连续墙上，使第三道横支撑的轴力增加； 3)高层建筑物的偏载也有增加侧压力的作用；4)水压力在底版下以梯形荷载作为附加力作用在连续墙上增加了第三道横支撑的轴力。 钢筋计焊接错误的影响 钢筋计

13、焊接错误 增加的钢支撑(测点太靠端部) 施工单位采取的措施施工单位采取的措施：为了保证基坑的安全，施工单位在第三道横支撑的TZ3-6和TZ3-7之间增加了一根钢支撑，在TZ3-4旁边再增设一根钢支撑。 横支撑承载力估算横支撑承载力估算：设计单位口头同意第三道横支撑的控制值调整到35004000kN。据此估算钢筋混凝土横支撑的承载力及安全性。钢筋内力为4000kN，应力4000kN/490mm2=8163N/mm2，应变为38873；混凝土容许应力可达1166N/mm2，远远大于混凝土强度300N/mm2；横支撑的压杆稳定长细比折减系数及安全系数取为3.5，极限承载应力为1050N/mm2116

14、6N/mm2，可见横支撑仍然是安全的。 (1)设计图确定的监测项目、测点数量、测点位置缺乏应有的优化，施工监测和第三方监测人员应该根据工程实际情况在编制监测方案中进一步优化、确认。并结合测试元件、仪器的选购和其技术性能，形成可操作的最佳监测方案。例如：3个车站共有33个桩墙顶水平位移测点(按设计布置)，损坏的测点有13个，其原因是测点被遮挡，无法施测。如果让承包商按照现场实际情况布点，就会避开遮挡，保证测点能够有效。 3 在建线路监控量测中存在的问题在建线路监控量测中存在的问题 地下水位测孔地下水位测孔：1)沿基坑边缘四周设水位观测孔。水位监测采用钻孔测水井中水位高程的方法，先在设计点位钻孔（

15、孔深约15m），然后用PVC管护壁，用标尺水位测探仪定期测量孔内水位高程 。在孔内埋入滤水塑料套管，管径约90mm。套管与孔壁间用干净细砂填实，然后用清水冲洗孔底，以防泥浆堵塞测孔，保证水路畅通。测管高出地面约20cm，上面加盖，不让雨水进入。在管的四周用砖砌起，以防损坏。 2) 标尺水位计的工作原理是在已埋设好的水管中缓慢向下放入水位计测头，当测头接触到水面时，启动讯响器，此时读取测量标尺在管顶位置的读数，根据管顶高程、管顶与地面的高差，即可计算地下水位的高程和埋深。 3)测点宜布置在基坑的四角点以及基坑的长短边中点；对于长大的基坑，沿长边每3040m布置一个测点，测点距基坑围护结构距离1.

16、52m左右。 水位孔埋设示意图 监测方法采用不当监测方法采用不当：某区间用混凝土应变计测钢筋混凝土支撑轴力，且埋设方法错误。 钢筋 混凝土应变计 导线 主筋 箍筋筋 应变计 扎丝 混凝土应变计 上：应变计与钢筋绑扎(错误)；下：正确埋设方法 测点布置不合理测点布置不合理：暗挖法变形监测的必测项目不够，洞内测点数量太少，地面建筑物测点有的过多。具体埋设位置更有待商榷、优化。 表4.0.1 浅埋暗挖法施工监控量测项目总汇地铁工程监控量测技术规程 类别监测项目监测仪器及元件监测精度应测项目洞内及洞外观察地质预探、描述，拱架支护状态、建(构)筑物等观察和记录地表沉降水准仪符合表3.2.5中有关要求邻近

17、建(构)筑物水准仪；经纬仪或全站仪；裂缝观测仪符合表3.2.5中有关要求；2，(2mm+2ppm)；0.1mm地下管线沉降水准仪符合表3.2.5中有关要求应测项目初期支护结构拱顶(部)沉降水准仪符合表3.2.5中有关要求初期支护结构净空收敛收敛计0.06 mm地下水位电测水位计、PVC塑料管、可利用降水井5.0 mm选测项目围岩压力及支护间接触应力土压力盒、频率接收仪0.15 %F.s土体分层沉降及水平位移分层沉降仪；测斜仪；多点位移计(洞内观测)1.0 mm；0.02m/0.5 m；0.1mm监测人员(包括施工监测和第三方监测)的监测技术需要培训、提高，有的监测人员对监测目的不够明确，缺乏基

18、本监测技术知识。(1) 支撑轴力采用钢筋计或应变计监测时，监测断面上最少应该布置上、下各一个测点，以便消除支撑上拱时产生的弯曲影响。但是在建线路各工点普遍作法是只埋设一个测点。 (2) 钢筋计与主筋的焊接方法应该是对焊或者用两根短钢筋绑焊。但是大多数都采用搭焊或者只用一根短钢筋绑焊，结果造成监测数据大小不等，差别很大，无法进行分析处理。 (3) 测点太靠近支撑端部，或者距离变截面太近，受应力集中的影响，测值不准确。 钢支撑一个应变测点且太靠近端部 某站一个测点单根短钢筋绑焊 钢筋计对焊 钢筋计绑焊前对位 混凝土支撑上下各一个钢筋计 测点靠近变截面(受应力集中影响) 上面钢筋计下面钢筋计应变计测

19、点埋设部位钢筋计搭焊(错误) 监测断面上3个应变计测点的焊接 (1) 混凝土支撑轴力用钢筋计监测时断面上的测点数量普遍不够，一般都是只焊接一个钢筋计，无法消除弯曲影响，而且焊接方法错误。(2) 测斜管埋深不够，安装土体测斜管回填不密实，安装测斜管导槽方位偏斜过大。(3) 测斜管保护措施不到位。 (4) 地表沉降测点没有设金属构件，建(构)筑物上设置沉降测点不规范。对于沉降测点保护措施不到位的问题很好解决，只要引起注意，认真去作就能作好。对于安装测斜管导槽方位偏斜过大的问题，还可以通过量测偏斜角度，进行计算修正的办法补救。 3.4 监测基准值获取方面存在的问题监测基准值获取方面存在的问题：(1)

20、 沉降基准点没有选在开挖影响范围(距边界60m)之外。(2)基准值在基坑开挖之后读取。(一旦开挖围护结构即产生变形或受力)(3)受到混凝土水化热及龄期强度影响。(如：以厂家频率读数为基准) (1) 变形监测全站仪基准网观测不符合限差精度要求。沉降观测点的观测不满足精度指标。测斜仪监测没有进行和数校验。测斜深度与探头量测数据不一致。测斜仪故障或没有进行标定。隧道拱顶沉降和收敛测点设置不规范。隧道拱顶沉降和收敛监测不及时。洞内与洞外监测不同步。 (2) 受力状态监测振弦式传感器读数不稳定。在白天测读数据受日照温度影响。传感器导线接头保护不好或频率仪故障。电阻应变式传感器系统受共模干扰影响。轴力计与

21、钢支撑不同心。 (3) 环境检测地铁穿越工程监测影响范围不够。地铁穿越工程监测频率不够。对地下有压管线监测不够。对建(构)筑物的裂缝监测不够。周边环境测点布置对影响因素考虑不周。 (1) 元件标定系数问题元件标定系数问题元件标定环境与实际工作环境不一致。标定系数应用错误。标定系数计算错误。振弦式传感器标定系数没有线性化。 (2)数据处理方法问题数据处理方法问题变形数据没有进行回归分析。测斜数据没有进行和数校验。轴力计算没有消除弯矩影响。全站仪观测位移不满足精度要求。 4.1 测点埋设工作方面的建议测点埋设工作方面的建议(1)测点埋设是监控量测工作的基础测点埋设是监控量测工作的基础，必须引起足够

22、，必须引起足够的重视，测点埋设不好就不能取得较好的监测数的重视，测点埋设不好就不能取得较好的监测数据，甚至据，甚至无法补救无法补救。讨论钢筋计焊接方法 钢筋计绑焊操作 钢筋混凝土支撑中上下钢筋计 钢支撑顶部焊接的应变计 上面钢筋计下面钢筋计钢支撑下部应变计焊接 钢支撑断面上焊接的3个应变计 钢筋混凝土支撑轴力用钢筋计监测的原理钢筋混凝土支撑轴力用钢筋计监测的原理：端部压力断面偏心受压支撑主筋(对焊钢筋计)N平均=(N上+N下)/2 钢弦线圈用轴力计监测钢筋混凝土支撑轴力监测基准值的选择方法钢筋混凝土支撑轴力监测基准值的选择方法 表6-1D001混凝土支撑钢筋计频率读数记录测量时间钢筋计编号频率

23、读数(Hz)钢筋计编号频率读数(Hz)选择基准值备注2008年7月3日G28131404G281001338安装前7月3日G28131406G281001342焊接后7月8日浇筑砼7月10日上午9:00G28131374.8G281001359.1浇筑砼后7月11日上午8:30G28131392.6G281001362.8浇筑砼后7月11日下午18:30G28131401.6G281001367.3浇筑砼后7月12日上午9:00G28131402.8G281001372.8浇筑砼后7月12日下午18:30G28131403.4G281001359.8浇筑砼后7月13日上午8:00G281314

24、01.5G281001372.6浇筑砼后7月15日上午8:30G28131405.6G281001369.9浇筑砼后7月16日上午8:20G28131401.1G281001360.7浇筑砼后7月17日上午8:20G28131399.5G281001361.2浇筑砼后7月18日上午8:20G28131397.6G281001348.5浇筑砼后7月19日上午8:20G28131394.3G281001349.5浇筑砼后7月20日上午8:20G28131395.8G281001352.4浇筑砼后7月21日上午8:20G28131394.7G281001365.8浇筑砼后7月22日上午8:00G28

25、131395.3G281001352.3浇筑砼后钢支撑轴力用应变计监测 ：端部压力断面偏心受压支撑应变计120120120132平均=(1+2+3)/3钢支撑上安装表面式应变计的方法：固定台座100mm(标距)应变计紧定螺钉焊缝钢支撑固定台座支撑轴力监测结果：某站支撑轴力时态曲线 开挖深度(m)677.5812支撑轴力测点布置图节点处轴力最大六号线三号线测斜管应选择变形大的典型位置埋设，采用钢筋笼中绑扎埋设和土体中钻孔埋设的方法。 绑扎埋设是通过直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在连续墙钢筋笼上，钢筋笼入槽（孔）后，水下浇筑混凝土。测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎固定，绑扎间距不宜大于1.5m，测斜管

26、与钢筋笼的固定必须十分牢固，以防浇筑混凝土时，测斜管与钢筋笼相脱落。同时必须注意测斜管的十字槽方位及纵向扭转，使其中一对凹槽向着开挖面方向。 钻孔埋设：钻孔埋设主要用于土层中钻孔测斜。首先在土层中钻孔，孔径略大于测斜管外径，一般测斜管外径76mm，钻孔内径110mm的孔比较合适，孔深一般要求大于结构体38m，硬质基底取小值，软质基底取大值。然后将在地面连接好的测斜管放入孔内，测斜管与钻孔之间的空隙回填细砂或水泥与膨润土拌合的灰浆，埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边缘垂直。测斜管安装、埋设过程中，必须保证十字导槽之一对向着开挖面方向，保证测斜管垂直，不发生倾斜、扭转，用探头下滑时导槽畅通

27、，不发生堵塞现象。测斜管口必须加保护盖保护。 测斜方法测斜方法：使用SINCO测斜仪，测斜管沿围护结构上端部纵向每侧布置四个孔共8个孔，且同一孔竖向间距为0.5m。开挖回筑过程中监测频率为一天两次，精度控制在1mm。量测方法是：测斜观测采用正测和反测，观测时先进行正测（测斜仪探头上导轮沿开挖面方向），再反转180进行反测，一般是每0.5m读数一次，测斜探头放入测斜管底应等候5分钟，以便探头适应管内水温，观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性，以防探头数据传输部分进水。测斜观测时每0.5m标记一定要卡在相同位置，每次读数一定要等候电压值稳定才能读数，确保读数准确性。基准值获取基准值获取：测斜基准值

28、的获取必须在基坑开挖前严格按照测斜方法进行测读数据，并且进行自身比较以获得测斜管自身比较以获得测斜管的初始形状的初始形状。 监测实施过程注意事项监测实施过程注意事项： 测斜管口保护措施到位，每次观测完成后要恢复孔口保护盖，以免杂物掉入测斜管影响测斜效果。 每次测斜完成后要进行进行和数校验和数校验，发现观测错误发现观测错误立即进行立即进行复测复测。由于测斜是两个人相互配合观测，很容易因配合差错产生观测错误，给观测结果带来严重影响。 定期校核测斜仪的探头，以免长期监测因其误差影响监测结果。 测斜管埋设及测斜实施过程的案例：测斜管埋设及测斜实施过程的案例：表6-2 基本参数表钻孔号设计深度(m)实际深度(m)测斜管