一种地下穹顶罐室施工监测方法与流程

1.本发明涉及隧道结构施工监控量测技术领域，具体涉及一种地下穹顶罐室施工监测方法。


背景技术：

2.在地质条件复杂的地段进行施工的地下工程结构，其施工安全受到工程地质、水文条件、施工工法等多种因素的影响。为保障施工安全，及时提供有效的结构变形信息，变形监测成为了地下工程施工中十分重要的工作环节。针对现代地下工程的特点，可优化选择收敛变形监测、拱顶沉降变形监测项目，这样做不仅能充分反映出监测对象的变形状态信息，而且能通过监测数据分析，对工程安全、质量、设计等进行准确的评估和判定。
3.对于复杂地质条件下施工的穹顶罐室，通过监测罐体的径向收敛和穹顶的沉降变形，可及时获取信息，在围岩失稳或支护衬砌破坏之前采取必要及时的加强措施，以保证结构的稳定和施工安全。通过对量测数据进行分析处理，掌握围岩稳定性变化规律，确认或修改支护衬砌设计参数和施工方法，提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息，为判断围岩和支护系统稳定提供依据，为保障施工安全性提供判据。


技术实现要素：

4.本发明提供一种适用于地下穹顶罐室施工的监测方法，不仅能够准确地监测目标结构的穹顶沉降和径向收敛，对结构整体的变形有直观准确的反映，而且给出了结构安全性评估的判据，为地下罐室施工提供了可靠的依据。
5.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种地下穹顶罐室施工监测方法，包括以下步骤：
7.s1、地质观察；
8.s2、测点布置：确定罐室拱顶沉降监测测点的布设个数和间距、罐体周边收敛监测断面个数以及收敛监测测点的布设个数和间距；
9.s3、确定监测频率：根据量测间隔时间或测点位移速度确定监测频率；
10.s4、测点监测实施和数据分析处理：进行测点监测，得到罐室拱顶沉降变形积累值u、罐室周边收敛测线初始值d、收敛测线变形积累值v；
11.s5、施工状态评估:根据变形积累值u或v/d评估施工状态。
12.进一步地，在步骤s2中，对于罐室拱顶沉降监测，沉降监测测点不少于5个，每个沉降监测测点之间的横向和竖向间距应保持一致；对于罐体收敛监测，同一监测断面的收敛监测测点按径向布置，不同断面的收敛监测测点布置在相同部位。
13.进一步地，每个沉降监测测点之间的横向和竖向间距为5m，监测断面纵向间距为3m。
14.进一步地，所述沉降监测测点和所述收敛监测测点埋入围岩中，深度不小于0.2m。
15.进一步地，在步骤s3中，根据量测间隔时间确定监测频率时，若量测间隔时间为1
～15天时，则监测频率应不少于1～2次/天；若量测间隔时间为16天～1月时，则监测频率应不少于1次/2天；若量测间隔时间为1月～3月时，则监测频率应不少于1～2次/周；若量测间隔时间为3月以上时，则监测频率应不少于1～3次/月。
16.进一步地，在步骤s3中，根据测点位移速度确定监测频率时，若位移速度≥5mm/d时，则量测频率应不少于2～3次/天；若位移速度1～5mm/天时，则量测频率应不少于1次/天；若位移速度0.5～1mm/天时，则量测频率应不少于1次/2～3天；若位移速度0.2～0.5mm/天时，则量测频率应不少于1次/3天；若位移速度＜0.2mm/天时，则量测频率应不少于1次/3～7天。
17.进一步地，对于膨胀性和挤压性围岩，位移没有减小趋势时，应延长量测时间。
18.进一步地，在步骤s4中，测量沉降监测值和收敛监测值，每一个监测值都测量4个测回，每一对点都进行15～25个周期的观测，最后数据分析得到罐室拱顶沉降变形积累值u、周边收敛测线初始值d、收敛测线变形积累值v；在确定收敛测线初始值d时，独立观测3期，每期观测3次，取误差范围内的平均值作为基线的初始值。
19.进一步地，在步骤s5中，对于拱顶沉降变形，u≤30mm时，可正常施工；30≤u≤40mm时，综合评价设计施工措施，加强监控量测；u≥40mm时，暂停施工，并采取相应工程措施；对于罐体收敛监测，v/d≤3％时，可正常施工；3％≤v/d≤5％时，综合评价设计施工措施，加强监控量测；v/d≥5％时候，暂停施工，并采取相应工程措施。
20.进一步地，当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，应加密监测；当出现工程事故或其它因素造成监测项目的变化速率加大，应进行连续监测，直至危险或隐患消除为止；当时态曲线趋于平衡时，及时进行回归分析，推算其终值不超过监测控制值，变形基本稳定后15～20天后方可停测。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果有：
22.1)本发明的方法监测数据结果准确可靠：本发明所述穹顶罐室施工监测方法，所选取收敛变形监测和拱顶沉降变形监测项目，能准确反映出结构周边岩体的变形情况，为工程安全、质量、设计等进行准确的评估和判定。
23.2)结构变形的反映更为直观：本发明所述穹顶罐室施工监测方法，选择穹顶沉降变形和罐体收敛变形作为监测项目，可通过监测数据直观地反映出结构的变形状态信息。
24.3)适用范围广：本发明所述穹顶罐室施工监测方法，不仅适用于复杂地质条件下的罐体施工，也可用于盾构隧道施工等诸多地下工程施工中。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明穹顶沉降监测测点布设示意图；
27.图2为本发明罐体周边收敛监测测点布设示意图。
28.附图标记：1～5-沉降监测测点；6～17-收敛监测测点；18-观测站点；19～21-监测断面。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.一种地下穹顶罐室施工监测方法，包括以下步骤：
31.s1、地质观察：根据工作面的工程地质与水文地质情况，作地质素描，包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等；观察开挖面附近初期支护状况包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢架支撑是否弯屈，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性，并进行评估作为支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。
32.s2、测点布置：根据监控量测实施方案、罐室开挖及支护顺序、设备有效观测仰角、罐体尺寸以及围岩级别等因素，确定罐室拱顶沉降监测测点的布设个数和间距、罐体周边收敛监测断面个数以及收敛监测测点的布设个数和间距。
33.s3、确定监测频率：根据量测间隔时间确定监测频率时，若量测间隔时间为1～15天时，则监测频率应不少于1～2次/天；若量测间隔时间为16天～1月时，则监测频率应不少于1次/2天；若量测间隔时间为1月～3月时，则监测频率应不少于1～2次/周；若量测间隔时间为3月以上时，则监测频率应不少于1～3次/月。根据测点位移速度确定监测频率时，若位移速度≥5mm/d时，则量测频率应不少于2～3次/天；若位移速度1～5mm/天时，则量测频率应不少于1次/天；若位移速度0.5～1mm/天时，则量测频率应不少于1次/2～3天；若位移速度0.2～0.5mm/天时，则量测频率应不少于1次/3天；若位移速度＜0.2mm/天时，则量测频率应不少于1次/3～7天。
34.s4、测点监测实施和数据分析处理：测量沉降监测值和收敛监测值，每一个监测值都测量4个测回，每一对点都进行15～25个周期的观测，最后数据分析得到罐室拱顶沉降变形积累值u、周边收敛测线初始值d、收敛测线变形积累值v；在确定收敛测线初始值d时，独立观测3期，每期观测3次，取误差范围内的平均值作为基线的初始值。
35.s5、施工状态评估：对于拱顶沉降变形，u≤30mm时，可正常施工；30≤u≤40mm时，综合评价设计施工措施，加强监控量测；u≥40mm时，暂停施工，并采取相应工程措施。对于罐体收敛监测，v/d≤3％时，可正常施工；3％≤v/d≤5％时，综合评价设计施工措施，加强监控量测；v/d≥5％时候，暂停施工，并采取相应工程措施。
36.其中，在步骤s2中，所述测点应牢固可靠，易于识别，并能真实地反应围岩、支护的动态变化信息。同时注意保护、严防损坏。各测点应埋入围岩中，深度不应小0.2m,不应焊接在钢支撑上，外露部分应有保护装置。监测断面应尽量靠近开挖工作面，各测点应在不受到爆破影响且距工作面2m的范围内尽快安设，并应在每次开挖后12h内取得初读数，最迟不得超过24h，并且在下一循环开挖前必须完成。所述测点的布置应满足：罐室拱顶沉降监测，沉降监测测点不少于5个，且每个沉降监测测点之间的横向和竖向间距应保持一致，优选5m。
罐体收敛监测，同一断面的收敛监测测点按径向布置，不同断面的收敛监测测点布置在相同部位，纵向间距优选3m，且尽量对称布置；如图1、图2所示，观测站点18位于罐室穹顶边缘位置，罐室穹顶布设5个沉降监测测点1～5，每个沉降监测测点之间的横向和竖向间距保持一致，均为5m；罐体周边收敛监测布设三个监测断面19～21，监测断面间距为3m，每个监测断面布设4个收敛监测测点6～17，沿径向每两个收敛监测测点的连线为收敛测线，共计6条。
37.步骤s3中，对于膨胀性和挤压性围岩，位移没有减小趋势时，应延长量测时间。监测频率除满足量测间隔时间和位移速度，还要满足工程监测工作实际需要，尤其是影响洞内施工安全的变形监测项目。
38.所述地下穹顶罐室施工监测方法在实施时，当监测项目的累计变化值接近或超过报警值时，应加密监测；当出现工程事故或其它因素造成监测项目的变化速率加大，应进行连续监测，直至危险或隐患消除为止。当时态曲线趋于平衡时，及时进行回归分析，推算其终值不超过监测控制值，变形基本稳定后15～20天后方可停测。
39.本发明的方法，需根据围岩的等级和穹顶罐室的尺寸不同而适当改变测点位置以及监测周期，避免采用同一测点位置和监测周期造成的施工监测误差较大，特别适用于大型地下穹顶罐室施工监测。
40.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。