两金隧道设计文件 - 图文

新溆高速公路

两金隧道施工监测系统设计文件

（送审稿） 第一册 施工图设计

北京中润锐联科技有限公司 二零一一年五月·北京

新溆高速公路两金隧道

施工监测系统设计文件

第一册 施工图设计

设计单位：北京中润锐联科技有限公司

项目负责人：刘文峰（博士后）

参加人员： 刘军 任国强 陈文清

目录

目录

序号 图名 图号 页数 1 总说明 34 2 隧道仪器布置总图 HBHMS—1 1 3 隧道环境温湿度传感器布置图 HBHMS—2 1 4 隧道环境温湿度传感器布置细图 HBHMS—3 1 5 隧道渗压计测试布置图 HBHMS—4 1 6 隧道渗压计测试细部图 HBHMS—5 1 7 隧道土压力计测试布置图 HBHMS—6 1 8 隧道土压力计测试细部图 HBHMS—7 1 9 隧道应变计测试布置图 HBHMS—8 1 10 两金隧道监控系统施工图设计 HBHMS—9 1 11 隧道锚杆轴力测试布置图 HBHMS—10 1 12 隧道锚杆轴力安装布置图 HBHMS—11 1 13 隧道内部位移监测布置图 HBHMS—12 1 14 隧道内部多点位移计监测布置图 HBHMS—13 1 15 隧道内部多点位移监测布置细图 HBHMS—14 1 16 监控中心电气接线图 HBHMS—15 1 17 现场工作站电气接线图 HBHMS—16 1

序号 图名 图号 页数 18 围岩位移监测传感器接线图 HBHMS—17 1 19 环境温湿度监控系统电气接线图 HBHMS—18 1 20 结构应变监测传感器接线图 HBHMS—19 1 21 两金隧道监测系统全局布置图 HBHMS—20 1 22 环境监测系统数据传输图 HBHMS—21 1 23 结构应力应变监测系统数据传输图 HBHMS—22 1 24 围岩位移监测系统数据传输图 HBHMS—23 1 25 监控中心系统数据传输图 HBHMS—24 1 26 数据采集系统结构图 HBHMS—25 1 27 数据通讯系统结构图 HBHMS—26 1 28 两金隧道监测数据采集系统 HBHMS—27

系统设计总说明

本项目设计预期达到的效果为：

1、能够实现远程自动化监测，无需人员进行监控，采集方式有定时间采集、特殊事件采集等。远程自动化采集可以实现远程采集监测，无需人员多次进入施工现场。

2、系统实现无线传输，无需长距离布设线缆、光缆。

3、实现测试数据信息化管理，相关人员可以通过不同权限登入以太网或者利用手机取得现场结构安全数据及安全评估信息。

4、通过实施监测得到丰富的数据样本，通过系统的自动分析功能，可以分析环境因素（温度、湿度、降雨量等因素）的影响，从而得出结构的实际变化发展趋势，了解隧道结构的安全状况。

5、当结构出现异常信息是，系统自动进行预报警，在监控中心以声音以及警示灯（屏幕警示）方式进行报警，并通过短信方式将信息及时转达给相关管理人员。

最终该系统达到的效果是在隧道施工中，使结构安全监测达到：自动化、信息化、实时性等效果，从而真正保障隧道施工的安全。

一．工程概况

两金隧道属于新溆高速公路的一段，位于新化县金凤乡笋芽村-溆浦县两江乡竹园村境内，为分离式隧道，左起桩号为ZK55+403，长4333m，隧道最大埋

深约763.5m；右讫桩号为YK51+044～YK55+372，长4328m，最大埋深约为754.2m。隧道轴线走向方位角为2770，属低中山地貌，地形起伏比较大，斜坡自然角为25o-55o，隧道范围内中线地面高程361.5m-1163.3m，最大相对高差为801.8m。

1.1地质构造

根据勘察结果，结合区域地质资料分析，隧道区下伏基岩为泥盆系中统棋梓桥组（D2q）泥质灰岩，跳马涧组（D2t）石英砂岩及志留系下统（S1）板岩，呈单斜构造。

1.2水文地质条件

隧道区地表水不发育，未见明显地表水体。地下水主要为第四系碎石土中的孔隙水和基岩中的裂隙水。孔隙水赋存于碎石层中，主要接受大气降水补给，以地下径流形式排泄，因地形较陡，碎石土的赋水能力差，降雨后补给快、排泄快，水量不大。泥质灰岩、砂岩及板岩岩体节理裂隙发育，深部节理多呈闭合状，多充填泥质，连通性较差，赋水条件差；浅部强风化岩风化裂隙发育，岩体碎裂，含少量裂隙水，主要靠大气降水补给，冲沟等低洼部位以地下径流形式排泄；斜

坡部位以沿裂隙渗流形式或受地形切割排出地表。由于节理裂缝联通性差，地下水并非为具有联通性的裂隙潜水，仅为局部破碎岩体中赋存的裂隙水，且水量小。但断层带F03处破碎带宽约10m，具导水性，为赋水构造，涌水量大。

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勘察期间，各钻孔均为揭露到地下水。

地面无地表水体经过，勘察期间本隧道未见地下水，故未做抽水试验，断层带F03为逆断层，破碎带宽约10m，有一定的胶接程度，为赋水构造。本隧道采用《铁路工程水文地质勘察规程》（TB 10049-2004）推荐的降水入渗发预测隧道正常涌水量。

1.3岩土体工程地质特征及隧道围岩级别划分

1.3.1岩土体工程地质特征

隧道区土体主要为第四系更新统坡积成因（QdlP）碎石，分布不均匀，陡斜坡地段厚度较小，新化端洞口段斜坡地段厚度较大，碎石层厚度为1.1m-4.6m。碎石层结构较松散，抗雨水冲刷能力差，作为隧道洞口仰坡土体，易产生冲刷变形破坏，水土流失。在雨水浸润冲刷侵蚀作用下，开挖受到扰动后可能失稳。碎石承载力基本容许值[fao]=400KPa，摩阻力标准值qik=160KPa；弹性纵坡速度Vp为1100m/s-1400 m/s。 1.3.2隧道进、出口工程地质评价

隧道新化端洞口隧道稳定性评价：

新化端洞口段隧道轴线方向约263o，左线洞口斜坡坡向92o，自然坡度约35o，隧道轴线与地形等高线近于垂直相交，地形上左、右基本对称；右线洞口斜坡向约125o，自然坡度约40o，隧道轴线与地形等高线呈大角度相交；第四系覆盖主

要为碎石，厚度约4.6m下伏基岩为泥质灰岩，强风化泥质灰岩节理裂隙发育，岩体破碎，岩层产状为135o∠68o。

1.4技术标准

隧道按高速公路标准设计，采用的主要技术标准如下： 公路等级：高速公路双向四车道标准；

设计行车速度：80Km/h；

隧道建筑界限:0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25m，隧道净高：5.0m； 设计方法：新奥法设计；

地震设防：遂址去基本烈度为Ⅵ度，隧道设计按7度设防。 1.4.1隧道平、纵面设计

隧道左线位于R右1500+A-500+直线+于R右4000的平面线形上，右线位于R右1500+A-500+直线+于R右4000的平面线形上。

隧道左线纵坡为2.1%+（-1.5%）的人字坡（岩路线前进方向上坡为正）。 隧道右线纵坡为1.93%+（-1.5%）的人字坡（岩路线前进方向上坡为正）。

二．编制依据、原则及目的

2.1编制依据

1. 《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）

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2. 《工程测量规范》 GB50026-53 3. 《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） 4. 《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004） 5. 《公路工程地质勘察规范》（JTJ 046-98） 6. 《公路工程抗震技术规范》（JTJ004-89） 7. 《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94） 8. 两金隧道两阶段施工图设计文件等。

2.2编制原则

? 通过监控了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，判断围岩的 稳定性、支护、衬砌的可靠性；

? 用监控数据的结果论证设计参数，弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计，指导施工，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据；

? 通过监控对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然；

? 通过监控，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间；

? 通过监控了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用。

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2.3编制目的

目前我国运营隧道存在的主要问题是:

(1) 隧道病害数量大而且类型多 ，整治难度大，所需费用多，周期长，而且修理投资缺口较大；

(2) 由于年代不同 ，基础资料不完整 ，管理手段落后；

(3) 对隧道病害检查和检测手段落后而且不够规范，早期病害难以发现，使某些可以早期整治的病害得 以发展成严重的病害，彻底整治更加困难；

(4) 受施工环境恶劣及材料耐久性差的影响，一些隧道病害的整治效果不明显；(5) 新建隧道的设计和施工遗留问题较多，某些隧道还相当严重。

所以对公路隧道施工过程中围岩的稳定性状况和掌子面前方的情况及时地进行超前预报，进一步确认并详细划分围岩级别，再结合掌子面观测和施工设计图，及时提出施工方案建议，能够较好地实现对隧道的动态信息化施工管理，尽量避免或减少由于技术等原因所造成的工程事故以及由此所造成的不必要的人力、物力、财力浪费，使隧道建设的投资分配更加合理，保证施工安全和工程质量，加快施工进度，缩短工期。

现场监控测量，是在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌的调整参数提供依据，它是隧道施工的重要内容之一，是隧道施工的一个必不可少的重要环节。是按科学制定的并已为实践所证明的原则和思想修建隧道，其基本精神就是运用各种手段(开挖方法、支护形式、测量

及地层预处理等)抑制围岩变化，最大限度地利用围岩自身的承载能力，使隧道施工更安全、更经济；而其安全性和经济性就是通过现场监控测量围岩、支护的变形信息，并及时反馈到下一阶段的设计和施工中实现的。因此，快速、准确地进行现场监控测量和反馈，是隧道施工的关键。

本方案的制定目标是达到以下几个方面的要求：

一．保证系统的可靠性：由于隧道结构安全监测系统及部分监控传感器是长期野外实时运行，保证系统的可靠性。否则不管在先进的仪器，在系统损坏的前提下也发挥不出应有的作用及效果

二．保证系统的先进性：设备的选择、监测系统功能与现在成熟隧道监控技术及测试技术发展水平、结构健康监测的相关理论发展相适应，具有先进和超前预警性。

三．可操作和易于维护性：系统正常运行后应易于管理、易于操作，对操作维护人员的技术水平及能力不应要求过高，方便更新换代。

四．具有完整和扩容功能：系统在监测过程能够使监测内容完整、逻辑严密、各功能模块之间能够即相互独立、又能相互关联；能避免故障发生时整个系统的瘫痪。

五．以最优成本控制：本方案的一个原则就是利用最优布控方式做到既节省项目成本、后期维护投入的人力及物力，又能最大限度发挥出实际监测、监控的效果。

三．监测系统框架建立及研究

3.1两金隧道监控系统分析内容

两金隧道监控系统的建立主要是为了全面掌握隧道整体健康状况及各主要部位的实时监控。本系统对以下几个方面作为重点也是最能突出隧道综合性能的部位及部位的参数：

1.周边位移 2.锚杆轴力

3.围岩体内及地表位移 4.支护、衬砌内应力

5.围岩压力，包括孔隙水压力以及土压力 6.钢架内力及外力 7.视频监控

根据对上述参数的采集为健康与安全监控系统的分析提供依据；然后在整体的基础上考虑结构整体健康水平，进行以下几个方面的考虑：

1、两金隧道工作环境方面的分析； 2、基于养护管理系统的分析； 3、隧道易发事故分析； 4、两金隧道运营状况分析。

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3.2两金隧道工作环境分析

两金隧道环境分析主要对水、温度对路面的影响进行分析：

从地质报告中看，整体赋水状况良好，只有断层带F03处破碎带宽约10m，具导水性，为赋水构造，涌水量大。所以对断层带F03处作为水环境重点分析。

空隙水压监控：在断层带F03布置三个振弦渗压传感器。其他以每600m设置一个断面，每个断面设置两个渗压计，合计整个隧道8个段面，渗压计17个。 图中红色柱状标识为渗压计：

图3-1 FO3截面渗压计布置图 图3-2 其余7个截面渗压计布置图温湿度监控：由于温度对隧道的影响主要是对二衬砌的混凝土产生影响，对于温度传感器的布置可以用应力监控传感器本身带的温度传感器代替。单独温湿度计以600m一个位置布置，整个隧道共计7个温湿度计，布置如下：

图3-3 温湿度计监控布置图

四．重点位置监测

4.1隧道洞内、洞外、周边检测

隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收敛量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。收敛值为两次量测的距离之差。

1）量测目的

收敛量测是隧道施工监控量测的重要项目。周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以达到以下目的。

⑴判断隧道空间的稳定性；

⑵根据变位速度判断围岩稳定程度和二次衬砌施作的合理时机； ⑶指导现场的施工。

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3）量测仪器

目前隧道施工中常用的收敛计为机械式的收敛计和激光断面仪。

4.2锚杆轴力监测

4.2.1检测目的

锚杆系统的主要作用是：限制围岩的松弛变形。锚杆工作状态好坏直接影响限制围岩松弛变形的效果，而锚杆工作状态好坏主要以其受力后的应力—应变来反映。因此，测试锚杆在工作时的应力—应变值，就可以知道其工作状态和判断其对围岩松弛变形限制作用的强弱。

检测目的：

⑴了解锚杆实际工作状态及轴向力的大小。

⑵结合位移量测，判断围岩发展趋势，分析围岩内强度下降区的界限 ⑶修正锚杆设计参数，评价锚杆支护效果。

4.2.2检测方法及仪器

锚杆的轴向力测定，按其量测原理可分为电测式和机械式两类。 其中电测式又可分为电阻应变式和钢弦式。

电阻应变式和机械式是通过量测锚杆不同深度处的应变（或变形），然后按有关计算方法转求应力。

锚杆应力计则是通过测定不同深度处传感器受力后的钢弦振动频率变化，转

求应力。

布置位置：锚杆轴力量测时将传感器连接或粘贴于锚杆不同的区段，同时观测出不同区段的应力——应变值。每级代表性围岩选择1个断面，每个断面上选择3根锚杆，这3根锚杆的位置分别在拱顶、左右拱腰，每根锚杆上连接2个钢

筋应力传感器。整个隧道设置每一级围岩选择按300m为断面安装，预计共计70个钢筋应力计，下图为钢筋应力计布点位置截面图：

图4－1 锚杆轴力量测示意图

4.3围岩体内位移监测

4.3.1体内设点

1）隧道围岩内部位移量测的主要目的是： ⑴了解隧道围岩的径向位移分布和松弛范围。

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⑵判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围。 ⑶根据实测结果优化锚杆参数，指导施工。

围岩体内位移采用多点位移计，每级代表性围岩选择1个断面。沿隧道围岩周边分别在拱顶打1个深孔，孔深3.7 m～5m、孔径Ф50，采用3点杆式多点位移量测，一个断面共1个测点，整个隧道具体设置为每600m一个监测断面，一共7个断面，一共安装7套多点位移计。下图为单洞开挖围岩内部位移量测布置示意图。量测断面尽可能靠近掌子面，及时安装，测取读数。

2）量测仪器：多点位移计、收敛仪

3）安装方法：多点位移计的安装方法后面将一本公司的位移计为例详细叙述。

4）收敛仪：20米一个断面，3个一组循环使用，整个隧道共计3套收敛仪

图4-2 围岩内部多点位移计布置示意图 图4-3收敛仪测点布置

4.3.2地表设点

地表设点可作为参考，围岩体内位移（地表设点）同洞内设点，只是位移计是从地表埋入而不同。主要设置在进洞口和出洞口隧洞上方。每座隧道2个断面，每个断面2个钻孔，采用3点位移计。

图4-4 围岩地表测量布置示意图

4.4围岩、支护及衬砌压力及应力监测

4.4.1围岩、支护及衬砌压力监测

隧道开挖后，围岩要向净空方向变形，而支护结构要阻止这种变形，这样就会产生围岩作用与支护结构上的围岩压力。围岩压力量测，通常情况下是指围岩

与支护或喷层与二次衬砌混凝土间的接触压力的测试。

为了全面了解支护背后的压力情况，该项量测在横断面上布设5个测点，测点在衬砌上的关键受力部位。测试的数据及时整理出有关支护内应力及支护与围岩界面上接触应力分布图。

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沿隧道周边拱顶、拱腰及边墙埋设压力传感器，将双膜钢弦式压力盒分别埋设在围岩与喷射混凝土之间与喷射混凝土与二次衬砌之间。围岩与喷射混凝土之间的压力盒是在喷混凝土施工以前埋设，压力盒喷射混凝土与二次衬砌之间的压力盒是在挂防水板之前进行安装，分别测取围岩对喷射混凝土压力；喷射混凝土对二次模注混凝土衬砌的压力。混凝土达到初凝强度以后开始测取读数。埋设时，压力盒承压面（压力盒比较光的一面）紧贴围岩面（测围岩压力时）和喷射混凝土面（测层间接触压力时），压力盒与围岩或喷射混凝土接触面要平整，可在接触面上先用混凝土抹平，再将压力盒贴上去。

此次1个断面布置5个压力盒，分别埋设在围岩与喷射混凝土之间与喷射混凝土与二次衬砌之间，每300m一个监控断面，整个隧道一共14个压力监控控制截面，所需土压力盒共计70，具体布置位置如下图：

图4-5土压力盒埋设布置图

1）目的：了解围岩压力的量值及分布状态；判断围岩和支护的稳定性，分析二次衬砌的稳定性和安全度。

2）量测仪器与原理：

接触压力量测仪器根据测试原理和测力计结构不同分为液压式测力计和振弦式测力计。目前隧道中多用振弦式压力计，

弦测法原理：在传感器中有一根张紧的钢弦，当传感器受外力作用时，弦的内应力发生变化，随着弦的内应力改变，自振频率也相应地发生变化，弦的张力越大，自振频率越高，反之，自振频率越低。 4.4.2围岩、支护及衬砌应力监测

喷射混凝土应力量测沿隧道的拱顶及左右边墙在喷射混凝土内埋设应变计，每一断面设置3个测点，每个测点布置1对应变计，测出每个测点的环向应力和切向应力，具体测点布置如图。围岩初喷以后，在初喷面上将应变计固定，再复喷，将应力计全部覆盖并使应力计居于喷层的中央，方向为切向。喷射混凝土达到初凝时开始测取读数。

应力计喷射混凝土层隧道中线

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-2型应力计测点布置图

图4－6喷射混凝土应力量测测点布置图

二次衬砌应力量测通常是压力量测，但这种量测不能充分反映二次衬砌内的应力情况，采用在二次衬砌内外边缘的环向主筋或构造筋上捆绑应变计的方法，在混凝土浇筑前，将应变计固定在待测位置，测出内外边缘应变后，可根据材料力学公式，求出二次衬砌中的轴力和弯矩。每300m取一个断面布置，每个断面6个内埋应变计，全隧道共14个断面，共计84个内埋应变计，具体布置位置如图4-5所示：

应变计应变计应变计应变计应变计隧道中线

图4－7二次衬砌内力量测中混凝土应变计测点布置图 图 7 二次衬砌内力量测中应变计测点布置图4.5钢架内力及外力监测

一般在Ⅵ、Ⅴ级围岩中常采用型钢支撑；Ⅳ级围岩中常采用格栅支撑。通过对钢支撑的应力量测，可知钢支撑的实际工作状态，从钢支撑的性能曲线上可以确定在此压力作用下钢支撑所具有的安全系数，视具体情况确定是否需要采用加固措施。

1）量测目的

⑴了解钢支撑应力的大小，为钢支撑选型与设计提供依据。 ⑵根据钢支撑的受力状态，判断隧道空间和支护结构的稳定性。 ⑶了解钢支撑的实际工作状态，保证隧道施工安全。 2）量测元件

目前使用较普遍的型钢支撑应力量测多采用轴力计（反力计）或钢弦式应变计，格栅支撑应力量测多采用钢弦式钢筋应力计。

4.6 视频监控

通过视频摄像机实时监控隧道施工现场状况，可直观查明现场施工进度及状况，如遇突发事故可及时发现，以便第一时间采取措施。

摄像机安装在隧道两端出入口搭建的立柱上，共四个。

4.7隧道监控主要仪器数量表

参数 内容 采用仪器 数量/个 位置 备注 9

五．隧道监控系统组织及研究

环境参数 拱顶下沉 收敛仪 3 20米一个断面 20个一组循环使用 5.1监控系统建立的必要性

温湿度 锚杆 温湿度计 钢筋应变计 内埋应变计（带温度） 土压力盒 7 70 84 70 每600米一个截面 每一级围岩100米选一个断面 每300米一个断面 300米一个断面位置 每一级围岩600米选一个断面 每个截面安装1个 隧道病害的发展是有一个过程的 ，如果能在隧道病害恶化之前发现 ，并及每个断面选2根锚时采取整治措施则可大大提隧道施工的安全性。因此，进行隧道的检测评估是杆，每根安装2，个 非常必要的。但传统的检测评估一般都是依靠经验，采取定性化的方 ，随着技每个断面安装6个 术的进步，仅仅采用定性化指标对隧道病害状况进行描述分析显然已不能满足目每个断面5个 前的要求。因为定性化的指标在实际的操作过程中很容易受人为因素的影响 ，比如对于某座病害隧道的判别 ，不同的工程技术人员可能会根据各自的经验得每个段面选1个点 出差别较大的判别结果 ，这对于隧道施工会造成很大影响。因此，采用一些仪

应力应变 应变 压应力 围岩位移 围岩 围岩水压 3点位移计 7 空隙水压计 17 断层带F03 每600米一个断面 器设备对病害隧道及新隧道的状况进行科学的检测评估，得出定量化指标来评价安装1个 隧道病害的实际状况是非常必要的，目前主要是通过人工的地质雷达、超声波无每个断面2个 损检测法和建立科学的监控系统来实现。 针对目前隧道病害的怎加、维护费用的增多，大隧道、特大隧道的开工建设 及社会对隧道安全的要求日益高涨。所以对隧道的健康监控系统的建立日显突 出。主要优势表现在以下几个方面： (1)施工期隧道病害状况严重，失格率达到了60%以上 ，如不能及时采取相应的措施 ，将对整个隧道造成极大的影响 ；

(2)用监测的方法对隧道状况进行全面检测，并根据检测数据，得出隧道状况的评估报告 ，可以科学地探明隧道的实际状况 ；

采集设备 视频设备 32振弦采集仪 视频摄像机 摄像机云台 云台解码器 视频光端机 8 4 4 4 2 10

(3)根据检测结果得出的评估报告，为隧道日常的维修保养及必要的整治工程提供了系统完整的依据 ；

(4)应逐步形成从日常维护、病害发现、病害检测到病害整治的一整套技术体系 ，从而使现有隧道的施工管理技术提高到一个新的水平 ；

(5)正确把握隧道病害的实际状况并采取相应的检测评估手段以获得必要的信息 ，这为进一步建立隧道病害整治专家系统奠定了基础 。

5.2监控组织设计

成立隧道施工监控领导小组和施工监控工作小组。施工监控领导小组，由建设单位、设计部门、监理单位和施工单位以及施工监测单位组成，统一领导并组织落实现场施工监控的实施，负责施工控制与调整决策。施工监控工作小组，由施工监测单位、施工部门和设计部门共同组成，在施工监控领导小组领导下开展具体监控工作，设计部门负责控制预测分析和优化调整决策。施工监测方和施工部门负责施工过程中地质超前预报、结构位移、线形、应力、温度等的实时跟踪监测。

实施时采用项目管理制度，对本项目的实施进行管理，由资深工程师任项目经理及技术负责人，重大问题则由高级工程师或公司总工程师协助处理。 5.2.1 信息反馈

（1）日报表反馈方式

监测数据经整理后当日以“日报表”的形式上报委托方；当实测数据达到(或超过)“报警值”时，即刻向委托方口头报警，以便及时采取相应措施确保施工和周围环境的安全，项目部则以最快方式提交“日报表”，在日报表上对超限数据会以明显的示警标记提示。

（2）监测数据的上网反馈方式

根据建设公司的要求，每日的监测数据在指定时间内用交给业主、施工单位等相关部门，达到数据的网络共享。

（3）异常状况即使汇报

当监测中出现异常状况后，在监控中心以声音以及警示灯（屏幕警示）方式进行报警，并通过短信方式将信息及时转达给相关管理人员。 5.2.2 质量控制

（1）本工程施工监测实行项目负责人负责制，24小时现场安排人员驻守，在施工期间负责文明施工和安全施工；

（2）在进行测读监测数据之前，对各种仪器进行全面检查和标定，保证仪器的正常工作，消除不应有的误差；

（3）岗位责任到人，定人定仪器进行测量，减少人为误差； （4）测读取得的数据必须进行检查和审核，确保数据的准确性； （5）公司质检部门将随时对监测数据进行抽查。

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项目现场监测 自动化信息处理监测数据 （上网） （报表） 管 线建 设 计现 场项 单 设单单监经位 位 位 理 部 （施工）公司总工程师、监理工程师 重处大 理问意题 5- 见 业主

1组织管理图

5. 3养护管理系统分析

隧道结构的健康与安全监控系统必须与养护管理系统相结合才能高效地发挥作用。健康与安全监测系统关注的应该是关键位置的重要参数，或者是人工监

测难以实现的部位。

根据中华人民共和国行业标准《公路养护技术规范》JTJ 073－96的相关规定，作为隧道检测的基本要求，以下评价指标是非常重要的：

1、隧道两端口坡体的变化变化；

2、隧道拱角变形、拱圈裂缝的观测。 3、隧道内路面的检查。

另外隧道在下列情况下应作特殊检查：

隧道遭受滑坡、地震、风灾和超重车辆自行通过之后，实施应急检查。 在隧道健康与安全监控系统中应针对养护管理规范中的重点规定的项目进行监测，另外补充一些其它重要的项目，只有这样才能很好地服务于运营期的养护管理系统。

上面分析了养护管理对隧道监测参数的要求，另外对于结构的关键部位以及难以通过自动检查得出结果的部位必须进行严格的监测，例如隧道衬砌属于非常重要的部位，而且一般难以进行监测，在健康与安全监控系统中必须得到反映。

就目前来说养护管理体系主要体现在对隧道病害的人工检测，一般采用地质雷达检测法：下面是地质雷达检测法检测的一般内容：

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(1)隧道衬砌厚度，可设不同的测线 ，从而分别测出拱顶、拱腰、拱脚及边墙位置的衬砌厚度 ，必要时也可测出道床仰拱的厚度 ，同时还可沿隧道的横断面进行厚度探测 。

(2)隧道周围 2～3 m 范围根据需要可进行调整围岩状况 、钢筋及钢拱架、格栅钢架等分布，并可准确定位 。

(3)隧道衬砌或围岩中排水盲沟的分布及堵塞或畅通情况 、高寒地区的冻融情况。

(4)隧道围岩或衬砌中的裂隙水分布及赋水情况、初衬与二次衬砌之间的密实状况以及衬砌间空洞的展布情况 ；在岩溶地区还可测出溶洞的位置和范围。 (5) 隧道围岩超挖部分的位置、分布和回填情况，超挖空间回填的性质及空间的展布情况；隧道欠挖情况可通过衬砌厚度反算得出。

(6) 衬砌中的裂隙分布，尤其是衬砌深部不易为肉眼看出的裂隙分布和发展趋势；配合强度检测可对衬砌状况作出全面的评价 。

两金隧道是新溆高速公路中非常重要的隧道，而且工作环境较为复杂，车流量很大，因此发生损伤的潜在因素也比较多。在此分析此类桥型易发事故的情况，以便隧道健康与安全监测中有针对性地进行分析。

关于混凝土隧道结构的耐久性，近年来已逐渐引起各国的高度重视，自20世纪70年代以来，国内外都发现预应力混凝土隧道及结构发生不少损伤的情况，有的还相当严重，影响隧道结构的正常使用，甚至危及安全。其原因是多方面的，除与施工质量、环境因素等条件有关外，锚杆的应力损失和环境腐蚀，特别是后

张发混凝土中的压浆质量难以保证而导致隧道结构的耐久性受到影响有关。1988年挪威士发生了一起后张灌浆预应力隧道破坏的事故，为此，挪威运输部1992年9月发布新建隧道不再使用后张有粘结预应力梁的决定。

由于两金隧道由于地质复杂，设计长度长，而且工作环境复杂，交通运输量很大，而预应力筋的状况对预应力锚杆隧道的承载能力来说有着决定性的意义，因此必须加强锚杆状态的监测。

对于不同的隧道形式，在不同的环境中运营，易发生的事故不一样，监测的重点也不同。因此必须对两金隧道进行有针对性的监测才能最大限度地避免意外事故的发生。

六．两金隧道监控及评定系统框架

6. 1隧道监测系统特点

健康与安全监控系统是一个涉及面广、采集项目繁多、设备种类差异较大的现状，多种设备在一个系统中同时运行，通过合理布置，统筹管理，使该系统健康、高效的运转。 系统时间一致性问题

多种设备同时运行，不同的设备间存在一些时间一致性的问题（或相位一致性），如果不解决这个问题可能会导致评估出现误差甚至错误。

如在某处山体滑坡作用下，隧道发生了剧烈的响应，此时必须分析同一状态

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下结构的几何变形、应变值状况，甚至要分析振动的情况，只有同时分析它们的状况才能对桥梁的情况有一个清晰的了解。同时也必须考虑此响应是在何种荷载产生的，对应的荷载状况如何。通过硬件调试可以保证将各类不同信号的时间对应起来，也就是要解决系统时间一致性的问题。

两金隧道健康与安全监控系统的信号采集拟通过各采集模块与系统进行统一对时，读取同一服务器上的时间，然后与本机器的时间进行对照，这样就可以免除时间不一致而带来的数据无法统一处理的问题。 监控系统自我诊断研究

本系统框架研究的一个重要的课题就是解决健康与评定监控系统自身的自我诊断的问题，由于系统大多使用电子设备，在恶劣环境中损坏的可能性很大，导致发生隧道还未出现损伤而监测设备已经不能使用的情况，这给健康与安全监测及状况评估造成了很大的识别困难。

因此两金隧道监控系统需要根据以下几方面的因素进行测点设计，充分考虑监测系统的可维护性。

①测试仪器的寿命；②测试项目的损伤周期；③测试元器件的安装方法，是否需要预埋。

只有将监测系统中故障传感器剔除了，保证采集到正确的信号，才能客观正确地评价桥梁安全状况。另外也应该研制稳定性好、寿命长，并且适用于隧道特性的传感器。隧道检测中，检测前均可对传感器进行标定，来验证其有效性，而监测中，由于传感器必须长时间固定在测点上，因此不可避免的会碰上这类问题。

对具有相关性的传感器进行多组相关性分析，利用传感器的冗余信息对监测系统自身进行自诊断；必要时可以采取放置对比传感器的方法进行诊断；对于部分挠度或振动传感器，由于操作方便，也可将传感器取下进行标定。可利用多种方法保证监测系统的自身健康。 在线监测与定期监测相结合

通过自动的在线监测与定期监测，以达到多种条件下的使用，实现半自动和自动结合的备选操作方案，这样才能较为全面地了解隧道的发展状态。例如目前没有好的办法对隧道的周围山体稳定性进行自动监测，此时就必须通过人工进行定期监测。

另外由于完全采取全自动化的在线监测会使健康与安全监控系统的造价急剧增加，因此可以对重要的、容易出现事故的部位进行严密的在线监测，而对其它相对次要的部位采取定期检测的方法。两金隧道监控系统就可以对隧道进行实时监测，而对其它的部位可实行定期检测的方式。

6. 2系统布控优化

结构安全监测及评估系统的基本监测功能是通过传感器系统来实现的，合理布置传感器是保证结构监测质量的前提。监控系统使用传感器越多，两册信息越丰富。但是由于传感器、二次仪表及存储介质等的费用，一般只能使用有限个传感器。只有有效合理使用有效个传感以达到近可能多的信息，从状态评估出需要出发，以有效和经济为主使测点能够发挥最大效应的原则布置传感器位置。同时

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可以充分利用技术的优势，使测试手段不断丰富，并减少人为的误差，同时通过少数的人工测试方法来对自动采集系统进行校验。通过定期检查系统的稳定性，以保证监测系统稳定准确地运行。

结构健康与安全监控预警系统包括多参数的监测及研究，其中包括工作环境的监测、结构整体性能的监测、振动水平的监测、结构应变的监测。只有按照科学及现有成熟的检验才能是系统已最优的方式运行。

6. 3数据采样原则

目前绝大多数结构健康与安全监控预警系统所遵循的采集制度是实时采集，这样得到的数据量最大化，信息量也最多，可是随之而来的问题是数据量太多了，以至于没有足够的人力资源进行处理分析，而且得到的信息中有很多是重复的冗余信息。这种情况使得重要的信息不突出，导致其湮没于众多巨大的信息中，造成了主次不分明的问题，很容易使重要的信息被遗漏，给结构的健康监控预警带来极大的麻烦。

针对的具体情况，首先从数据量的角度研究分析不同采集制度的结果。 数据格式假定为一般文本格式，即每个数据占据2字节的空间，不考虑数据压缩及其它格式带来的数据量变化。采样频率如下所示：

健康与安全监控预警系统建成的第一年，为了获得对比数据，可按如下原则进行采集：

正常情况下监测每天温度最高时间段和温度最低时间段：暂定下午

13:30~14:30以及临晨3:00-5:00（具体时间参照当地气象部门实际测试数据）。

其余时间段采集原则：①温度超过一定限制的情况下进行测试；测试的内容为对温度较为敏感的参数，如隧道重要截面的应力、应变等。②在大雨、暴雨及其它恶劣天气下进行测试；测试对环境较为敏感的参数。③根据设计值及验收试验相关数据对各类参数设置采集阀值，当结构响应大小超过该阀值时开始采集数据。

具体的温度限制、恶劣天气范围可根据当地气象部门实测数据根据一定的超越概率确定，目前初定为超越概率80%情况下进行测试。

通过制定一定的采集制度，数据量可以降至原采集方式的10％左右，这样可以大量地降低无用信息的冗余。

在第一年的数据采集之后，原始数据已经比较完善，即有了原始健康档案，以后可以进行定量和定时的实时监测，即在指定时间或当信号超过一定阀值时才开始采集。这样即保证了对任何时刻桥梁的状况有一定的了解，也可得到特殊情况下的信息。按照这样的采集制度第二年以后的采集数据量可以更少，不过得到的数据是非常重要的，并且其中包括的信息量也是非常丰富的。

6. 4数据采集与传输原则

6.4.1 系统设计原则与网络结构的选型

数据采集和传输系统的主要功能是对各个传感器信号进行采集、传输和保

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存，供数据临时处理、数据传输至监控站及数据评估使用。本系统遵循以下原则布设:

1) 从传感器到计算机网络的所有设备，都采用公司提供的优质器件，考虑到设备的通用性和延续性，便于维修和更换。

2) 网络结构安全可靠、简便通用、便于使用者维护管理。

3) 系统可作为一个长期使用的系统，网络通信系统的寿命越长越好，器件具有发展方向，易于更新升级。

桥梁结构健康监测及安全评价系统采用各种不同传感器，而不同的传感器有不同的的通信接口及协议。在组网中本系统采用TCP/IP技术和LONWORKS技术是完全公开的网络通信技术，能够组建理想的网络模式。下图为组网的一个比较成功的模式：

图6-1 系统框架图

上图是基于TCP/IP技术的数据采集和传输系统的网络拓扑方案，在结构上有以下几个特点：

1. 各种传感器输出的信号，首先 含防雷采集设备的接线箱。

2. 对于模拟信号，接入信号调理器，经过滤波放大后，再接入人工交控机（外站）的采集器或以无线传输的方式接入，计算软件完成数据采集；如果是数字信号，直接进入外站采集器，计算机完成数据采集。

3. 有些传感器输出的信号，通过RS232（或RS485），直接接入外站的串口上，计算机完成数据采集。

4. 组网的主干线采用高效传输线，采用星新型网络结构，系统有传输接收设备，、交换机、集线器、网卡等硬件组成。任何一个工作站的线路出问题都不会影响其他工作站的数据传输。

5. 位于永久工程沿线的合适位置上的外站采集到的数据，送到监控中心室的数据库服务器，并同时储存在本地硬盘备份。 6.4.2 数据采集与传输子系统

数据采集与传输子系统的关键是保证数据采集与传输系统的稳定、可靠及耐久性。主要技术要求： 1.

系统既能无人值守下连续采集，又可在报警状态下（如大暴雨等）进行采样和人工干预采样。

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2. 系统中所有数据采集操作在同一时间下工作，不同外站以及数据采集系统之间的时间差异小于s级。

集，每个传感器与采集仪之间的连接采用RS485传输方式传输数据，中间距离过远采用中继器加强信号；待采集设备通过软件分析后有无线模块发送至外站。每个子系统都有一套独立采集、分析、传输的整套设备，个子系统间的设备不互相影响。本公司采集设备具有以下几个方面的优势：

1. 所有主要的选项、选件和设置采用模块化，程控划设计，模块替换、选项变更和参数重新设定后能保证通道性能稳定，响应时间不影响数据采集。 2. 信号调理模块结构设计紧凑，便于对输出信号进行检测和自诊断。

3. 信号调理模块根据各类传感器的需要为其提供稳定的，精确的和低噪声的电源。 4. 信号调理模块能适应所有可能的信号强度，并能在数据采集单元控制下对每个通道进行自动量程设置或切换。

5. 程控滤波能在数据采集单元控制下实现自适应抗混滤波或抗噪滤波的功能。

无线传输作为子系统组网的最佳网络方式，本公司的无线网络传输其特

点有：

1） 实时在线：“实时在线”，即用户随时与网络保持联系。

2） 按量计费：用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费

用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上，也是不收费的。 3） 快捷登录：GPRS的用户一开机，就始终附着在GPRS网络上，每次使用时只需

一个激活的过程，一般只需要1-3秒的时间马上就能登录至互联网。 4） 高速传输：GPRS采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达

3. 系统中任何模拟信号通道，系统保证不同采样频率得到的数字序列，其时标的同步优于2s；不同外站上同频采样得到的数字序列的采样同步优于1 s；单台多通道数据采集设备的采样保持环节保证各通道之间不同步性小于0.01s，孔径时间内信号最大衰减小于1/1000。

4. 5.

所有模拟信号数据采集通道有抗混滤波措施。

数据采集软件具有数据采集和缓存管理功能，并对现场数据进行在线统计运算和频域分析；在线统计和频域分析不影响和间断数据采集、传输以及接受控制等工作不降低这些工作的新能指标。

6. 数据可供远程传输和共享，采样参数可远程在线设置和调整，允许远程授权用户获取实时数据，数据传输速度只受到公共网络传输资源的限制。

7. 系统具有实时自诊断功能；系统能自动将故障信息上传至数据管理与控制服务器上，并以足够醒目或引起操作人员注意的方式显示、报警。

8. 当系统的一个或多个部分暂时断电时，系统的各个部分无需人为干涉即可自动重新启动，同步校时和继续运行，并保存断电信息。局部停止工作，其他设备保持其不受影响。

6.4.3 数据采集与传输设备

数据采集系统的采集设备放置在特制的机箱内，采集仪实现多通道同步采

171.2kb/s。

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只要能够接入互联网，即可取得测试得到的数据；安全可靠，SQLserver

数据库是大型的数据库，它的安全性高用它来做监测系统的数据引擎可以保证数据的安全；系统对用户实现管理功能，通过检查使用者的名字和密码，使用者才能进入。通过数据流方式传输，资费与短信相比较为便宜。

GPRS DTU采用ARM9高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换的虚拟专用网络。

DTU在应用之前首先要进行设置，通过软件设置好数据中心的IP和端口及其它参数的设置，设置好之后串口和采集器串口对接， DTU上电之后根据事先设置好的中心IP和端口进行连接，成功连接到中心软件后即可双向透明传输数据。

用户可以通过任何能联网的电脑，登录服务器输入自己的用户名密码及时查看自己监测的信息。系统提供的图标显示更直观的显示了被监测的数据。下图为系统无线集联及传输方式图：

系列采集模

图6-2单个无线传输系统子传输图

中心服务器

无线传输模

SMS

系列传感

数据无线传

视频信号采用先进的3G无线传输技术。3G无线视频服务器设备采用先进的H.264视频压缩算法、流媒体视频处理技术，整合了3G无线数据通讯功能。把4路摄像机采集到的图像、现场语音、压缩编码，通过3G智能无线通讯模块，把实时动态图像、语音最近的中国电信3G无线网络，用户可方便地通过Internet访问中心管理服务器，通过计算机、PDA和监控指挥中心监控实时图像。同时，在本机进行录像。在总体上实现了视频数据的编解码、加解密、交互、发送/接收和远程控制等功能。

3G传输所产生的流量申请将由业主支付。 6.4.4数据采集软件控制与集成

信号通过多通道采集后经内置的软件分析和控制，其安装要求如下： 操作系统： Windows XP/2000/2003/Vista

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外设接口：系统支持RS232或者USB 2.0接口，因采集设备为总线RS485模式，在接入计算机时，需进行RS232-RS485或者USB-RS485转换.本公司提供各类转换器。

6-4采集软件界面图

6-5新版多通道采集软件界面图

七．综合管理软件

7. 1软件介绍

综合管理软件是综合 模拟导航、采集、传输、数据分析、显示、报表、预警、评估等各项功能与一体的集成系统。根据行业实际特点而研发的针对性的综合管理软件。

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综合管理软件能够提供良好的人机交互界面，便于使用者操作，主要功能如下：

八．主要施工工艺和方法

8.1 总体工艺流程

1、能够全景导航隧道检测设备分布结构。综合管理软件能够通过在网页中嵌入三维图像，形象的反应设备的分布和监测状态，方便用户操作。

2、能够进行监测分析。主要对数据进行各类处理，包括：对温度、湿度、应变、土压力等进行报表、图形等分析。可显示实时的数据，也可提取一段时间历史数据进行分析，或对几种参数同时进行显示分析。

3、能够对结构安全状况的预报警。当判断出结构存在安全隐患时，系统可以通过实时界面提示、报表、Email、短信等形式进行预报警。

5、自动报表功能。可根据系统自动或者人工分析的结果，自动生成各种类型报表，并且提供报表下载功能。

6、可进行设备的自诊断。可以对故障设备进行提示，为设备维修和更换提供依据。

7、系统管理的安全保障。为保障系统的安全运行，对不同管理人员提供不

同的权限。对用户身份进行验证，有查看、增加、删除、赋予权限等不同操作。 8、数据分析功能。主要对数据进行各类分析处理，包括：数据的统计分析（极值、平均值、有效值、均方值、方差、标准差等）、结构参数识别（结构固有特性识别等）、结构的安全评估（趋势分析、原始指纹、养护管理评定等）等功能。

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施工准备 电力系统 施工 仪器设备安装 软件开发 通信系 统施工 系统调试 系统竣工验收 图 8-1总体工艺流程

8.2 仪器设备安装标准

8.2.1 传感器安装要求 8.2.1.1内埋应变计安装要求

内埋应变计的施工顺序：施工放样→将应变计和钢筋固定→线缆穿出→混凝土振捣→拆模保护应变计

I. 施工放样：按图纸位置确定截面所在的位置，用精密钢尺定位每个传感器的具体布设位置。

II.固定应变计：用扎丝固定应变计和钢筋，要确保应变计方向和钢筋纵向一致，不得偏移。

III. 穿出线缆：将线缆从模板穿出时注意保护，必须考虑到浇筑和拆模时线缆不被拉断。

IV.混凝土振捣：混凝土浇筑、振捣过程中应确保传感器和线缆安全。 8.2.1.2表面应变计安装要求

表面应变计的施工顺序：施工放样→混凝土表面处理→底座安装→应变计安装

施工放样：按图纸位置确定截面所在的位置，用精密钢尺定位每个传感器的具体布设位置。

混凝土表面处理：混凝土表面必须打磨平整。

底座安装：按照传感器标距安装底座。

应变计安装：将应变计固定牢靠，不得松动。 8.2.1.3温度计、温湿度计安装要求

施工顺序：施工放样→结构表面平整处理→安装温度计→安装防护罩 I. 施工放样：按图纸位置确定截面所在的位置，用精密钢尺定位每个传感器的具体布设位置。

II.混凝土结构表面处理：用砂轮机对布设光纤温度计的混凝土表面进行打磨，除去结构表面的浮浆并清理干净。

III. 温度计安装：将温度计安装粘接在混凝土表面，粘结应牢固，不得松动。 8.2.1.4 视频头安装要求

视频头安装的施工顺序：施工放样→安装支架→安装控制云台→安装数字摄像头→视频线布设

I. 施工放样：根据施工图纸，沿桥面确定安装视频头的路灯灯柱及安装高度；确定塔底箱梁翼缘处的视频头安装位置；确定塔身上安装视频头的位置。 II.安装支架和云台： 在灯柱、塔身和箱梁翼缘安装固定件，然后安装固定好云台。

III. 安装摄像头： 摄像头应安装在云台上，应调整好视频监控的视角，避免出现盲区。

IV.视频线布设：视频线从摄像头引出后，应分别从灯柱、塔身和箱梁翼缘引入箱梁内，视频线外套使用?30mm的热镀锌穿线管，进入中箱后沿中箱内的热镀锌

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金属线槽接入采集仓房内的视频编码设备。 8.2.1.5 钢筋计安装要求

1．在安装钢筋计开始前，应检查其功能是否正常。

2．安装钢筋计时，一定要记录所有仪器的安装位置和编号，以便后续的数据处理。

3．安装可采用螺丝扣连接和焊接的两种方式。 3.1 螺纹丝扣连接的方式

连接时，建议使用管钳等工具将螺纹接头拧紧，保证连接紧固，螺纹的尺寸大小需要用户提供（另外，在安装时要避免钢筋计的两端发生相对扭转，否则会对钢筋计造成损坏），安装连接方式示意图如下：

3.2 焊接的方式

钢筋计的焊接必需按照相关的规范实施，通常有坡口焊、对焊、帮条焊、搭接焊。安装示意图如下。

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3.3 在焊接的过程中要防止温度过高，避免对钢筋计造成损坏。

3.4 电缆线的连接。需用电烙铁加焊锡把接头焊接一起，再用热缩管保护接头的地方，外加防水胶带和绝缘的胶带保护。接头的地方要做到防水、防漏电。

3.5 接好的电缆线应绑定在结构钢筋上，并用扎带每隔一定的距离（不超过1.5米）将其固定。结构施工时应注意保护电缆线，避免将其弄断。 8.2.1.6 土压力盒安装

1．在安装土压力盒开始前，应检查其功能是否正常。

2．安装土压力盒时，一定要记录所有仪器的安装位置和编号，以便后续的数据处理。

3．安装土压力盒简要分为在土体内部安装和在基础、混凝土表面安装。 3.1在土体里面安装

3.1.1根据结构需求，确定测试点与测力方向。通常土压力盒是水平面安装的，以监测垂直应力。也可由多只土压力盒成组埋设，相互间成一定角度，可获得观测点上的大、小主应力和最大剪应力。

3.1.2土压力盒的光面为受力测试面，在土体测试点中土压力盒上下均应铺设细砂保护层，砂层的厚度不小于20cm。如果没有细砂，也可以用土体的细料填充在土压力盒的周围。注意避免土压力盒直接接触块径较大的岩石和骨料，否则可能出现局部受力变形，造成测试数据不精准。

3.1.3电缆线的连接。电缆线接头需用电烙铁加焊锡焊接一起，外部使用热

缩管外加防水胶带和绝缘的胶带保护。接头的地方要做到防水、防漏电。

3.1.4电缆线的铺设。在铺设电缆线时，应将电缆埋设在预留沟中，电缆长度应该有足够的余量以适应土体的不均匀沉降，建议电缆的走线采用S型埋设。电缆的上下层应各用15cm厚的细土料作保护或者是用PVC钢丝软管对其保护后，方可用重型辗压机施工。安装示意图如下：

3.2 在基础、混凝土表面安装。

在设计的安装点预留出土压力盒的安装位置，然后再浇灌混凝土，或者是开凿出土压力盒的位置。预留或者开凿的坑要比土压力盒稍大一点（可按土压力盒直径的1.1倍）。坑底应平整，可在坑底填充一定厚度的细砂，然后放入土压力盒，土压力盒的光面为测试受力面，应将光面朝向测试方向，并轻轻按压振动，使土压力盒与底部平整的结合，最后在土压力盒的周边填以水泥砂浆（水泥砂浆的强度应与混凝土结构相同），并适当压实。在土压力盒的表面填充土料时，应使其避免直接接触块径较大的岩石或骨料，否则使其局部受力变形，造成测试不精准。

电缆线的连接和铺设与在土体里面安装方式。

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8.2.1.6 渗压计安装

1．在安装渗压计开始前，应检查其功能是否正常。

2．安装渗压计时，一定要记录所有仪器的安装位置和编号，以便后续的数据处理。

3.1 渗压计在土体和坝体里面打孔安装时，注意打孔的直径要合适。 3.1.1 必须确保渗压计的进水口畅通，谨防泥浆堵塞进水口。可在进水口用土工布、中砂、细砂做成人工的过滤层，滤层直径为8cm。在安装前把渗压计完全浸泡在清水里。

3.1.2 用铁丝绑在渗压计上面的孔上，把电缆线绑在铁丝上，每隔一定的距离（不超过1.5m）绑一次，并且电缆线沿着铁丝要留有一定的富余量（防止电缆线缆被拉断或把线缆从传感器中拔出）。

3.1.3 将做好的渗压计放入预先打好的孔中。在放入渗压计之前，应在孔中灌入一段长度的细砂，然后放入用预先做好的铁丝把渗压计吊下去，注意在下放的过程中，一定要保护电缆线。放好渗压计后，再在上面填放一层细砂，最好回填原土细料。

3.1.4 电缆线的连接。需用电烙铁加焊锡把接头焊接一起，并用热缩管保护接头的地方，外加防水胶带和绝缘的胶带保护。接头的地方要做到防水、防漏电。3.2 渗压计直接埋设在混凝土里面。

3.2.1 把渗压计连接好外延的电缆线，方法如同3.1.4 。然后做渗压计的保护层，方法如同3.1.1 。将做好的渗压计安装在指定的位置。应注意在浇筑

混凝土时，要对渗压计做相应的保护，并且对传输的电缆线也要做相应的保护，避免将电缆线弄断。 8.2.2 采集设备安装施工

数据采集系统的施工顺序：施工放样→预埋件（或连接钢构件）的安装→采集仓房的安装→采集设备的安装→采集设备与传感器通信线缆的连接→附属设备的安装。

（1）采集仓房预埋件的安装

在箱梁底板上打孔，用膨胀螺栓固定预制好的预埋钢构件。预制钢构件是角钢焊接成的仪器仓房底座，约50cm高，预埋件制作应符合相关规范要求。 （2）采集仓房的安装

采集仓房均采用拼装结构，拼装板为钢板，在钢结构加工厂进行加工。采集仓房在现场拼装，先安装固定底板，然后再拼装侧板和顶板。将底板安放在安装位置，用膨胀螺栓将底板固定。钢箱梁内的采集仓房底板用螺栓与底座连接。 （3）采集仓房内硬件设备的安装

包括通用数据采集设备、视频监控编码设备、光端机、无线等设备的安装。 （4）连接各采集设备和传感器的通信线缆

根据设计图纸，将各传感器按其对应的编号，与相对应的采集设备及具体通道一一对应连接起来。

8.2.3 视频监控系统设备安装施工

云台解码设备安装在采集站仓房内，全桥共安装1套视频解码设备，每套视

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频解码设备有8个视频通道，可同时连接8台摄像头。视频解码设备通过视频光端机可将视频信号通过骨干光纤网远程传输到监控中心。

8.3 电力系统施工

电力系统施工包括桥上电力线路敷设和电力设备安装。电缆在主桥箱梁中箱内，沿原预留线孔进行敷设，包括两条16mm2电缆共2000米，施工照明电线3000m。电力系统施工应保证回路保护、漏电保护、断电保护、防雷、接地等安全措施。8.4 通信系统施工

通信系统是指连接传感器、采集设备和监控中心设备的各种通讯网络，主要包括局部通讯网络、二级骨干通讯网、一级骨干光纤网络和监控中心局域网。

通信线路施工顺序：预留孔道的施工→通讯管道施工→铺设局部通讯电缆→铺设局部通讯光纤→铺设一、二级主骨干光缆。

8.5 系统调试

为保证系统的正常运行和到达预期功能，在现场施工完毕和软件开发完毕之

后，应对系统的各个部分进行从分的测试，调试，主要包括调试内容有：

（1）通信系统调试

包括桥址通信系统、一级骨干通信系统和监控中心局域网的调试，检查所有

通信线路及通信设备连接，测试线路及设备的传输速率、传输带宽、信号衰减等

指标，保证其稳定、正常运行。 （2）传感器系统运行调试

包括本系统传感器调试，测试所有传感器的各项技术参数，保证所有传感器正常工作。

（3）采集系统运行调试

测试所有采集设备的运转情况，主要考察其采样速度、采样频率、等指标是否满足系统需要，并测试其稳定性，从而保证其硬件设备的正常运行。 采集控制软件安装在数据处理与控制服务器上，根据系统功能要求，对采集控制软件的所有功能进行测试，保证软件运行稳定。

所有功能进行测试，保证软件运行稳定。 （4）视频监控系统运行调试

包括摄像头、云台、视频编码设备、视频解码设备、网络控制键盘、视频工作站和大屏幕的硬件运行情况调试，通过系统试运行，测试所有设备的运行情况，主要考察其视频图像是否清晰，图像传输、远程遥控等是否正常，是否存在视角盲区等，并测试其稳定性，从而保证其系统的正常运行

（5）数据处理与控制系统运行调试

I. 数据与控制服务器的运行情况调试，考察其稳定性。

II.对安装在服务器上的数据处理软件和数据库管理软件进行调试，根据系统功能

要求，对数据处理软件和数据库管理软件的所有功能进行测试，保证软件运行

稳定。

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（6）结构健康评价系统运行调试

I. 结构健康评价工作站运行情况调试，考察其稳定性

II.对安装在结构健康评价工作站上的模态分析软件进行调试，利用传感器系统测试采样数据，对模态分析软件的所有功能进行测试，保证软件运行稳定。 （7）系统整体运行调试

I. 对传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统、结构健康评价系统、视频健康系统进行整体运行调试，同时考察所有系统硬件运行的稳定性，保证系统所有硬件正常运行。

II.系统所有软件进行整体运行调试，根据系统功能要求，对各软件的所有功能进行测试，保证软件运行稳定。

预埋的温度计和振弦应变计在安装后，应同主体工程施工单位交底，并在混凝土的浇注过程中进行旁站观察。

（3）在钢构件上进行预埋件或传感器安装时，采取有效地措施避免电焊或气焊对主体结构造成损伤，钢结构上的预留孔在施工完毕后应进行必要的防锈处理。

（4）在已完工的主体结构进行传感器、采集站等施工时搭设的临时支架以及附属设施，在施工完毕应对主体结构混凝土表面的残留物进行处理并进行恢复，对钢结构表面进行打磨并按涂刷与原结构相同的防锈漆。

（5）在施工中对已完的传感器系统，根据其性能要求进行防护，以防雨水、台风等不良的环境因素造成仪器的损坏。

（6）对已完工的本工程的所有的设备，必须以醒目名牌进行标志，以提醒

九．其它措施

9.1 已完工程的保护措施

由于本工程与大桥的主体工程同时进行，在系统施工的过程中应采取妥善的措施对已完的主体工程和本项工程进行保护。对已完工的大桥主体工程和本标段的工程采用以下措施进行保护。

（1）在传感器系统的预埋件预留孔的施工时，对已施工的主体工程采取有效地保护措施，对于施工留下的废水、废渣以及废油等进行及时清理。

（2）在混凝土构件中预埋构件的焊接应避免损坏构件中的预应力筋；对于

大桥建设中各单位的人员进行保护。

9.2 环境保护措施

为保护生态环境，防止水土污染，环境保护工作在施工时应做到全面规划，合理布局，化害为利，为当地百姓创造个清洁适宜的生活和劳动环境，为此制定如下措施：

（1）切实贯彻环保法规

严格执行国家及地方政府颁布的有关环境保护，水土保持的法规、方针、政策和法令，结合设计文件和工程，及时提报有关环保设计，按批准的文件组织实施。

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（2）重视环保工作

编制实施性施工组织设计时，把施工生产和环保工作作为一项内容并认真贯彻执行。严格遵守业主的环境保护政策，为了确保环境得到保护，不管任何时候都接受监理工程师、业主的环保人员及政府有关环保机构的工作人员的检查，认真按照监理工程师的指令去办。 （3）加强施工生产的环境保护工作

针对地区特点，有针对性地采取措施，最大限度地减少施工环境的破坏。 I. 加强对植被的保护，除必须时不得破坏。已破坏的将给予恢复。

II.采用有效措施，消除施工污染。施工废水、生活废水采用沉淀池、化粪池等方式处理，清洗集料或含有油污的废水采用集油池等方式处理，不得污染水源靠近城区的施工点要防治噪音污染。

III. 强化环保管理，健全环保管理机制，定期进行环保检查，及时处理违章事宜，并与地方政府的环保部门建立工作联系，接受社会及有关部门的监督。 IV.加强环保教育，宣传有关环保政策、知识，强化职工的环保意识，使保护环境成为参建职工的自觉行为。 （4）保护生态

施工中注意保护自然和生态、水资源的开发要持许可证并报有关管理部门备案，临时用地要恢复原貌。不随便拆堵水利设施，保护好河渠，不污染水源。

免的水上施工，应从设计及施工组织措施上预先考虑，提前做好渡洪、防洪准备，保证洪水期间施工的绝对安全。

（2）加强与水文部门及气象部门的联系，设专人负责，做好洪水的预报工作，制定可靠的防洪措施，做到有备无患。

（3）一旦发现有可能危及工程安全和人身财产的洪水或气象灾害的预兆时，应立即采取有效的防洪和气象灾害的措施，以确保工程和人身财产的安全及保证工程按计划进行。

（4）施工时应保护当地防汛设施与防汛器材的安全，保障防汛道路的畅通，服从地方防汛指挥部门的汛前检查、清障要求及防汛抢险的调遣。

成立抗洪抢险行动小组，储备抗洪物资，在洪水期间随时待命，保证抗洪抢险时，资源充足，政令通达。

（5）在夏季施工时，要做好防台风的准备工作。加强与气象部门的联系，做好台风的预报工作，以免台风给对安装的仪器设备造成损坏。

9.4 社会治安综合治理

为了保证社会稳定，确保一方平安，综合治理工作须始终贯穿本工程的全过程，为此在施工期间我们必须抓好以下几项工作： （1）建立综合治理组织

综合治理组织是搞好社会稳定，确保一方平安的重要因素，根据法人代表“为第一责任人的原则”，因此由项目负责人和分项工程主要负责人组成综合治理领导小组，并下设治安、保卫、消防领导小组，做到分工负责，齐抓共管。

9.3 防汛、防台风措施

（1）从施工工期安排上尽量避免在洪水期间安排水上施工，对某些难以避

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（2）抓好思想教育

搞好综合治理工作，必须以教育为先导。我们在施工过程中，要组织干部和职工学习先进人物的模范事迹，挖掘本工地先进典型人物，通过树典型、学先进来提高思想觉悟，并定期进行遵纪守法教育，提高干部和工人的法制意识，深入开展“防火、防盗、防破坏、防意外事故”四防安全教育，通过教育，使干部和工人树立当家作主的主人翁意识，搞好工程建设。 （3）综合治理目标

为了搞好综合治理，在工程施工期间对治安、消防、保卫等方面进行综合治理，我们的奋斗目标是：

I. 在施工现场内部不发生影响政治、经济、治安稳定的重大事件、特大灾害事故、重大火灾；

II.在施工现场内部，无立案刑事案件，无刑事犯罪； III. 工地内部，不发生重大盗窃案件； IV.在施工现场，不发生赌博行为；

V. 在施工人员中，不发生吵架行凶、斗殴事件。 （4）加强施工协作队伍的管理

加强对施工协作队伍的管理，能有效地维护社会治安稳定。按照“谁主管谁负责”的原则，进入本工地的施工协作队伍，在落实工程任务的同时签订治安消防协议书，做到不漏掉一个，做到一级抓一级，消灭各种事故隐患。 （5）加强地区联防

每季召开一次有当地公安、地方政府有关部门参加的协调会，争取地方在治安保卫等方面对我们的支持。 （6）落实内部防范措施：

落实内部治安、消防、防范措施，建立必要管理制度，是搞好综合治理工作的重要因素，因此本工程抓好以下制度建设：

I. 建立治安防火防盗宣传会议制度，每季至少召开一次职工大会(有关部门负责人参加)；

II.对防火、防爆、消防等设备每月进行一次检查。 III. 建立值班保卫制度，加强值班责任制。

IV.建立防火、防爆管理制度，对各种不同物品车间、仓库要害部门，制订各类管理制度。

9.5 文明施工措施

（1）在批准的作业范围内施工，并按规定设置临时围墙围护，实施封闭式管理。

（2）材料、机具的堆放，力求整齐合理，并挂标识牌。

（3）维护好施工现场原有排水（洪）管沟，密切注意现场周边建筑及各项设施的排水状况，确保现场周边群众的生命财产安全，因工程建设需要，原有排水（洪）管沟需要损毁时，提前提出或拆除、或改道、或迁移和回迁的方案，经报请监理工程师审批后，认真组织实施。

（4）现场文明施工，场区内仪器设备不安装时，停放整齐。场内无污水、

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积水，通道口通畅无阻。

（5）施工现场设置专职卫生员，负责及时清扫垃圾，保持工地环境卫生，现场办公室和职工宿舍必须整洁卫生，建立卫生值日制度和定期检查制度。

（6）全面接受当地有关职能部门的卫生、秩序和绿化（美化）的管理工作。（7）准确计划材料用量，做到工完料尽场地清。

（8）施工场地标牌醒目，办公室内干净、整洁，各种规章制度健全。 （9）各种资料填写准确、及时、规范、收集齐全，归档有序。 （10）积极配合业主搞好地方关系，决不出现施工内容以外的纠纷。

十．质量保证措施

（一）工程质量目标

建立符合GB/T 19000-ISO9000系列标准质量体系，确保工程质量/价格比居国内同行业先进水平，最大限度地满足业主的合同要求。

实施质量方针目标管理，建立各项严格的质量责任制，严格管理，保证工程过程的各环节质量受控。

工程施工质量优良，工程合格率100％。

我们承诺：工程质量达到交通部优质工程验收标准。 （二）质量保证体系

质量保证体系

根据ISO9001 2000版《质量体系－生产、安装和服务的质量保证模式》建立质量体系文件，针对本工程制定质量计划，对工程实施全过程的质量活动进行规范，所有参加工程实施的人员在质量管理小组的领导下，严格执行岗位职责和工作程序，满足业主的要求和实现质量目标。

质量保证措施

（1）确立全体工程实施人员的质量控制意识，严格按照制度监督、执行相关质量保证措施，进行全面质量管理。

（2）建立质量责任制，项目部管理层、作业层配备专职和兼职的质量检查人员，实行分级质量管理，做到层层把关，逐级落实责任。

（3）开工前报监理工程师备案。

（4）分项施工的现场实行标示牌管理，写明作业内容和质量要求，认真执行三检制度，即：自检、互检、工序交接检验制度，根据合同的规定切实做好隐蔽工程的检查工作。

（5）认真阅读工程实施的文件、图纸。领会设计意图，明确技术要求，以作业指导书和技术交底书方式，在项目部内进行层层交底，严格按照批准的图纸实施，保证技术责任制的落实。

（6）按照各相应技术标准及验收规范，严格控制各质量控制点。

（7）贯彻执行ISO 9001的规定，抓好现场管理的每一个环节。坚决杜绝不合要求不合格的设备、材料进入工程实施现场。检查不合格的工程不能进入下一道工序，也不准作下一阶段工程的实施。

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（8）加强对原材料的质量控制，无合格证、材料检验单的不准进场，进场器材要按规定抽检。

（9）传感器、二次仪表及采集装置进场均要进行系统校准。

（10）对现场施工人员加强质量教育，强化质量意识，开工前技术交底，进行应知应会教育，严格执行规范，严格操作规程。

（11）发现设计文件与现场实际情况不符需要变更时，及时通知业主、实际及监理单位，并督促设计部门出具体设计变更和变更建议书。工程实施人员及时提供优化设计建议，提高质量，降低工程造价。

（12）认真贯彻工程质量保证手册的执行，做到工程质量分级管理，把好质量关，在竣工验收时达到一次交验。

（13）将工程质量“一票否决制”贯穿整个工程管理活动中。 （14）坚持专业技能培训考核制度，实行“持证上岗”，“挂牌”实施。 （15）严格执行工程质量检查制度，做好“双三检”工作，即自检、专检、交叉检和实施前、实施中、实施后的检查程序。

（16）严格执行关键部位和隐蔽工程的预检和复查制度。发扬“保工程质量以隐蔽工程为基础”的工程实施经验，隐蔽工程在自检、专检合格后，质检工程师及时配合监理工程师检查确认，并做好签认记录。

（17）坚持定期召开质量分析会议制度，对工程中易发生的质量共同问题，采取预防措施防止其发生；对工程实施工程中发现的质量隐患，采取纠正措施，限期整改，确保工程质量。

（18）实施质量跟踪卡制度，建立工程实施质量档案，增强实施人员和检查人员的责任感和危机感。

（19）坚持仪器设备、材料进货检验和试验制度；加强设备、材料的进货验收检查工作，杜绝不合格产品进入实施现场。

（20）坚持工班日志填写制度和作业卡制度，工班日志详细记载当天的工程进度和质量情况及相关实施人员，作业卡主要内容包括工序实施流程、工艺标准、技术标准和质量通病控制方式。

（21）落实工程防护制度，对已完工的工程和安装的设备，在验交前负责进行保管，保证其完好状态。

（22）推行全面质量管理，制定课题和攻关计划，解决工程实施中的难点和质量通病。

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