浅析地下工程安全监测施工及监测

浅析地下工程安全监测施工及监测

刘垚

中国水利水电第五工程局有限公司  四川 成都 610000

摘要：于地下工程建设来说，由于不同地区的地质情况存在很大的差别，对其进行全方位的探测是难度较大的。因此，在地下工程施工过程中，安全问题就成了一个很大的难题，要想切实提高地下工程施工的安全性，就必须有一套合理、有效的监测方法。因此根据SL764—2018《水工隧洞安全监测技术规范》；DL5178—2016《混凝土坝安全监测技术规范》；GB.T51416—2020《混凝土坝安全监测技术规范》就监测原则、内容、监测项目、仪器选型及安装埋设监测方法、数据采集与资料整理分析预报方法等进行浅述。

关键词：地下工程；安全监测

前言：近几年，我国各类地下工程都在蓬勃发展，但是，由于其建设具有一定复杂性和多变性，在很多地下工程中，都存在着一些必须要解决的安全问题，一旦处理不当，就会导致很多人丧命。地下由各类岩石和各种结构面组合而成，地下工程修建主要靠围岩和支护的共同作用力保持其工程稳定，因此工程的安全在很大程度上取决于围岩本身的力学自稳能力和支护后的综合稳定力。由于地下工程要在地下深处进行开挖、支护，而在修建开挖过程中会遇到天然地址中的岩体渗水，岩体缝隙等。地下工程修建工程地质复杂，不易掌握，力学参数难易确定，这就需要现场安装相应的监测设备进行对开挖过程的地质变化进行监测和修建过程中的应力变成随时掌握，并对掌握的监测数据及时反馈施工单位、监理、设计、业主，为工程施工提供安全安全可靠的施工依据。

1地下工程各阶段监测的主要内容

1.1施工期监测

在施工阶段随着地下施工的开挖和支护，对周围岩体和支护部位进行位移、渗水、裂缝、爆破震动、应力应变等进行时时监测，时时分析保证施工期安全施工。

1.2运行期监测

施工期完成后该工程投入使用需要定期对现场各建筑物及内部岩体进行定期监测，根据监测数据判断结构物的运行稳定情况。

2监测项目的选择

首先，结合监测目标针对重点项目实施科学选取。对于以安全监测作为主要目标的监测项目，将选取支护结构应力与变形作为重点内容。对于以校核设计与施工是否相符为主要目标的监测项目，应选取校核锚杆参数、围岩松动监测、衬砌应力监测、校核钢拱支护设计、混凝土施工等作为重点内容。其次，结合工程各阶段实际科学选取。根据工程项目实际地质情况，在工程前期选择相关项目。以永久监测项目为前提，在施工阶段补选可以快速监测到施工数据的项目。而对于施工运行阶段，则是以预测工程运行情况项目为主。最后，根据当前施工现场的覆盖层厚度、岩石裂缝、破坏机理、岩体变形情况等，并结合选取的支护手段确认监测项目。例如，针对地下工程，若存在软土现象，应选择刚性高的衬砌来降低对地表建筑的影响，最大程度防止变形现象的发生。主要监测支护结构应力、围岩应力、建筑物变形等情况。若围岩强度相对较低、覆盖较厚，存在膨胀变形现象，应针对支护结构应力、围岩压力及变形现象进行重点监测。当覆盖层厚、围岩坚硬、裂缝发育，将混凝土应用在此期间，只是起到填平表面凹凸及降低岩体表面风化的效用，虽然不需实施监测，但不容忽视，要强化巡视检查，并在洞室收敛前，重点监测混凝土衬砌中的应力与压力情况。

3监测仪器的选择

在监测仪器的选择方面，应当遵循如下几个原则：第一，以已有的监测项目及相关内容为主要依据，选用合适的监测设备，仪器设备重在精细，数量不宜过多。第二，监测仪器的测量范围和精确性要符合特定的项目需要。需要注意的是，并不是仪器精度越高、监测效果越理想，这属于一种较为片面的认知。当工程师需要监测某个特定位置的时候，可以选用高精度仪器来完成对数据的准确测量，但这并不适用于项目的整体监测。若是全方位监测工程建设，会增加人员任务量，人员还需要处理大量无关数据，这不仅会造成监控仪器购买和维护费用的增长，还会造成人力浪费。所以，在选择监测设备时，要以项目实际情况为依据，进行科学的选择，合理配置仪器。第三，仪器应当具有较高的可靠性，结构牢固，能在高湿度等不良条件下工作。

（1）根据设计确认的监测项目选择相应的监测仪器，仪器精度需满足工程监测需要。

（2）根据岩体特性和监测部位选择满足测量要求的量程。

（3）仪器选择选择有资质的大型生产厂家，仪器应准确可靠，坚固耐用。

4监测技术要求

（1）监测仪器要求可靠、耐用、精度高，数据稳定及传输快捷。

（2）仪器在安装埋设前，要进行自检率定，达到自检合格后方可安装使用。在安装前必须按设计进行现场放线确定准确位置。如是岩体内部监测仪器，需进行地质编号、按照仪器直接及设计要求孔径进行钻孔施工，钻孔施工完成后需对孔内进行洗孔，对孔内进行岩石描述分析监测仪器安装位置。

（3）监测仪器安装检测无误后，要经监理工程师验收，验收前要采集监测数据，建立安装埋设卡，经验收合格后方可进行使用。

（4）监测频次严格安装规范要求执行，监测时间一般初期加密每天1～2次。后期数据稳定后可按每周1次或一个月1次进行监测。

5监测自动化

建设过程中的操作自动化已成为很多企业向外界展示自身先进性与优势的主要手段之一，从某一领域的自动化，再到整个操作都实现自动化，有的部门甚至将工程建设安全检测也包括在内，这其实是一种错误的认知。企业的经营目标是赢利。因此，在引入自动控制设备和进行自动化管理的过程中，必须对其可行性加以分析，并对其展开投入和输出方面的研究。需要强调的是，并不是每一种监测都要进行自动化，相关人员应当以监控目标的频率和重要程度为依据，进行有针对性的分析。如果是部分所需监测频次较低的工程，借助自动化设备来展开监测，就会在一定程度上造成资源浪费，从而使不必要成本大大增加。此外，由于国内的自动化装备开发和使用的历史比较短。因此，整体的自动化水平还比较低。地下工程的安全监测具有非常重要的意义，而且其所具备的地质条件非常复杂，变化多端，仅仅依靠自动化监测设备来实现完整报告的总结是很困难的，在一些重要的地方，通常还需要展开人工监测和分析，以此获得准确的分析结果。

6监测资料的整理分析

6.1有关资料的收集

由于地下工程的自身的复杂性，监测资料整编分析和反馈是地下洞室原型安全监测工作中重要的组成部分，是进行安全监控、评估施工和合理设计的一个关键性环节。因此在进行监测资料整理分析之前，应对监测数据、人工巡视资料和其他有关工程资料进行全面收集采集。

6.2施工期的观测

施工期的观测主要包含：观测时段、观测频次、观测记录等。观测时段和观测频次严格按照相关规范和设计要求执行。原始记录采用标准记录格式，各种记录表的格式从有关规范中引用或根据不同测试项目分别制定，一般情况下，报请监理工程师批准后使用。对有疑问的数据，将反复监测几次，仍然有疑问的数据，在左上角处标上问号，并认真检查设备，结合巡视检查的情况，注明可能的原因。无法监测时要注明原因，及时上报监理，尽快解决，以保证监测工作正常进行。

6.3监测成果分析

地下工程监测资料的表示方法有表格、图形、文件、磁盘、录像等。地下工程与边坡、大坝和坝基等是相近的。另外地下工程所采用的许多监测仪器，如收敛计、测斜仪、渗压计、锚杆应力计、多点位移计等，与边坡工程相同，因此数据分析等也较为相似。

在上述监测基础上，对整编的监测资料进行分析，分析各监测物理量的变化规律和发展趋势，各种原因量和效应量的相关关系和相关程度。

监测资料分析内容：一是初步分析，重点判识有无异常监测值，二是根据特定重点监测时段的工作需要，或上级主管部门的要求，开展较为系统全面的综合分析。其分析成果将作为安全预报、安全评估、技术决策的基本依据和重要组成部分。

监测资料初步分析的常规方法可分为比较法、作图法、特征值统计法和测值影响因素分析法等四类。

7地下工程安全监测策略

7.1在适当位置设置监测设备

有关地下工程中，安全监测工作效果的提升，需要从方方面面进行考量。首先，除了对监测技术进行创新和灵活运用之外，还要根据地下工程设计方案，进行实际性的调整和优化。在技术方案进行调整和优化的过程中，应该放在首位的就是对监测位置的确定。将有效的安全监测设备安装到最精准、最合适的位置上，对整体的施工安全监测工作起到事倍功半的作用，让施工安全监测工作所能获得的准确度、精准度以及效果得到全面保障。

7.2完善安全监测工作体系

在地下工程安全监测工作的进程里，监测体系的主要用途和职责，就是来对收集到的信息进行精准分析，确保监测设备的安全稳定运行。在完善安全监测工作体系方面，具体可从以下几点入手：一是对日常监测设备的维护需要提高关注度，重点加强对设备运行稳定性的检查和保障。只有确保设备的可靠平稳运行，才能保障收集到的相关施工安全信息更加精准、可靠。这样才能为后续施工的顺利开展提供安全保证，促进地下工程的顺利推进。二是针对有关安全监测设备，制定统一的管理标准，要根据不同类型设备，利用不同的信息化技术和手段实施科学管理，尽可能减少设备出现失误或者误差的现象。

7.3定期展开安全监测评估

对地下工程开展安全监测工作不能只顾眼下，还应对其展开长期跟踪和评估。因此，定期展开安全监测的评估工作就显得非常重要，可以让整个地下施工监测工作在长时间内得到保障。同时，还能使地下工程的相关部门和工作人员，在安全数据分析的基础上，对收集到的监测数据信息展开更为科学合理研究。除此之外，还可以邀请一些专业的技术人员和鉴定机构等，对地下工程中的安全监测体系进行评价，进一步明确当前监测体系中存在的缺点和不足，并采取可行措施加以指正和改进，通过对安全监测体系的不断优化，使整个地下工程安全监测模式更加完善。另外，还应重视对自身现有数据库的更新，建立符合工程实际的模型，对数据信息进行更加全面的立体化研究和分析，进而为地下工程的顺利开展提供安全保障。

结语：

地下工程监测项目的实施不同于一般的土建施工，它包括监测仪器的设备的选型、合理布置仪器、采购、现场检验、精心安装埋设、观测维护、资料整编分析等。安全监测成为了地下工程施工的必要手段和安全施工的依据和保障。如今，在各水利水电工程和地下工程的设计和施工中，采取了大批的先进技术，监测工程的设计、施工、监测、资料整理分析和质量安全控制实现标准化、自动化，监测技术水平也有较大提高。

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