1、监测目的
依据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)、《工程测量标准》(GB 50026-2020)等规范,并结合项目边坡施工图设计中的有关规定,对该边坡在运行期的水平位移、垂直位移/沉降、深层水平位移、倾斜、裂缝等进行监测及周边环境巡查。
本次监测的主要目的有:
(1)通过监测和巡查,及时和全面了解边坡变化情况,实现边坡信息化施工,并将监测数据作为判断边坡安全和周边环境安全的重要依据。
(2)依托 4G等通信技术实现监测数据的自动传输,提升监测数据传输的时效性、实时性。
(3)依托云计算、大数据和人工智能等新技术,构建边坡智能化监测预警模型,建立边坡智能化监测预警信息系统,实现监测数据的智能分析,提升监测数据的分析能力。
(4)通过对监测数据的长期分析,实现对边坡的稳定性评价及趋势预测,
为边坡防灾减灾决策提供技术支持。
(5)为理论验证提供对比数据,为优化施工方案提供依据。
(6)积累区域性设计、施工、监测的经验。
2、监测内容
根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)的规定,边坡工程可根据安全等级、地质环境、边坡类型、支护结构类型和变形控制要求,按《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2013)表 19.1.3 进行选择。
GB 50330-2013 表 19.1.3 边坡工程监测项目
序号 |
测试项目 |
测点布置位置 | 边坡工程安全等级 | ||
一级 | 二级 | 三级 | |||
1 |
坡顶水平位移和垂直位移 | 支护结构顶部或预估支护结构变形最大处 |
应测 |
应测 |
应测 |
2 |
地表裂缝 | 墙顶背后 1.0H(岩质)~1.5H (土质)范围内 |
应测 |
应测 |
选测 |
3 |
坡顶建(构)筑物变形 | 边坡坡顶建筑物基础、墙面和整体倾斜 |
应测 |
应测 |
选测 |
4 | 降雨、洪水与时间关系 | — | 应测 | 应测 | 选测 |
5 | 锚杆(索)拉力 | 外锚头或锚杆主筋 | 应测 | 选测 | 可不测 |
6 | 支护结构变形 | 主要受力构件 | 应测 | 选测 | 可不测 |
7 | 支护结构应力 | 应力最大处 | 应测 | 选测 | 可不测 |
8 | 地下水、渗水与降雨关系 | 出水点 | 应测 | 选测 | 可不测 |
3、监测执行标准及参考依据
(1)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013);
(2)《建筑基坑工程监测技术标准》(GB50497-2019);
(3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012);
(4)《工程测量标准》(GB50026-2020);
(5)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202-2018);
(6)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);
(7)《建筑变形测量规程》(JGJ8-2016);
(8)《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-2015);
(9)《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(2015 年版);
(10)其他现行国家规范、规程及标准。
4、监测方法及设备
4.1 边坡水平位移和垂直位移监测
机器视觉测量仪原理:
机器视觉测量系统由靶标(安装在边坡上)、机器视觉测量仪、本地调试 APP、结构物健康监测管理平台组成。
机器视觉测量仪是一台具备边缘计算能力的智能摄像机,采用机器视觉专用硬件电路与嵌入式 Linux 系统,内置并行机器视觉算法,可以识别靶标精准坐标, 当被测结构物发生平面位移时,靶标坐标随之变化,从而测量到被测物的水平与垂直双向位移。
现场安装时,用户可以通过专用 APP 在手机或者平板上对测量仪进行本地调试与设置,观察靶标识别情况。设置完毕后,测量仪将自动进入长期监测模式, 将数据上传至结构物健康监测管理平台。正常模式下,测量仪仅传输坐标数据至同感云,以减小流量与功耗,异常时可以在平台上远程查看现场图片,或者设置自动上传异常图片,用于调试与系统维护。机器视觉测量仪测量示意图见图 4-1、机器视觉测量仪参数见表4-1。
图 4-1 机器视觉测量仪测量示意图
图 4-2 机器视觉测量仪测量设备实物照
图 4-3 机器视觉测量仪靶标实物照
参数 | 机器视觉测量仪 |
测点数 | 无限制 |
采样率 | 10Hz |
分辨率 | 1/100000 FOV(视场范围) |
镜头参数 | 焦距 5-100mm(其他焦距需定制) |
测量距离 | 0~200 米(可定制) |
测量方向 | 竖向与横向 |
精度 | ±1/50000FOV 视场大小 10 米,位移精度±0.2mm 视场大小 100 米,位移精度±2mm (采用变焦镜头,可以灵活调整视场大小,以适配靶标点数与精度要求) |
标定方式 | AI 算法自动修正转角及距离影响,无需测距与调平 |
输出方式 | Ethernet/WIFI |
供电 | DC 9~36V |
功率 | 10W |
工作温度 | -40℃到 80℃ |
防护等级 | IP55 |
外观尺寸 | 100mm*90mm*300mm |
表 4-1 机器视觉测量仪参数表
4.2 双排桩倾斜监测
双排桩倾斜监测采用倾角测量仪进行监测。
倾斜仪为全不锈钢结构,坚固耐用,附有调节和固定支架方便安装。倾斜仪采用的是耐冲击型伺服传感器,可靠性好,稳定速度快,安装附件少,组装方便,输出信号为RS485数字量,直接显示工程值(位移或角度)。
倾斜仪规格及主要技术参数
规格型号 | YS-2A型 |
测量范围 | ±15°/±30°/±60°/±90°可选 |
灵敏度 | ≤9" |
测量轴数 | 单轴、双轴、三轴可选 |
测量精度 | ≤0.05%F.S |
输出信号 | RS485,标准MODBUS协议 |
供电 | 宽电压DC9-25V,功耗≤10mA |
仪器外径 | 26mm |
仪器高度 | 135mm |
耐水压 | ≥1MPa |
绝缘电阻 | ≥50MΩ |
工作温度 | -30℃~+70℃ |
倾斜仪结构
YS-2A(2)型倾斜仪由倾斜传感器、安装支架、观测电缆等组成。
倾斜仪工作原理
结构物产生的倾斜变形,通过安装支架传递给倾斜仪,倾斜仪内装有伺服传感器,当发生倾斜变化时,倾斜角度与输出的电量呈对应关系,即可测出被测结构物的倾斜角度,同时它的测量值可显示出以零点为基准值的倾斜角变化的正负方向。
倾斜仪可布设为一个测量单元独立工作,亦可多支连点布设测出被测结构物的各段倾斜量,以此将结构物的变形曲线描述出来。若在被测物上装成二维方向,可测量结构物的二维变形。倾斜仪可以回收重复使用,并且可方便实现倾斜测量的自动化。
4.3 支护结构裂缝监测
振弦式表面测缝计的传感器采用的是VWD型振弦式位移计,由其加装配套附件而组成,振弦式表面测缝计具有参数识别功能。
振弦式表面测缝计规格及主要技术参数
规格型号 | VWD-20J | VWD-50J | VWD-100J |
仪器外径mm | 30.5 | 24 | |
仪器长度mm | 300 | 330 | 300 |
测量范围mm | 0~20 | 0~50 | 0~100 |
灵敏度mm | ≤0.01 | ≤0.02 | ≤0.04 |
拟合精度 | ≈0.1%F.S/0.5%F.S | ||
温量范围 | -40℃~+80℃ | ||
灵敏度 | ±0.1℃ | ||
测温精度 | ±0.5℃ | ||
修正系数b | ≈0.969 F/℃ | ||
耐水压 | ≥1MPa | ||
绝缘电阻 | ≥50MΩ | ||
储存温度 | -30℃~+70℃ |
注:频率模数F=Hz2×10-3
振弦式表面测缝计结构
VWD-J型振弦式表面测缝计由测杆、护管、后端座,观测电缆、测温元件、振弦及激振电磁线圈等组成。
VWD-J型表面测缝计结构示意图
振弦式表面测缝计工作原理
当被测结构物发生位移时将会带动测缝计变化,通过前、后端座传递给振弦使其产生应力变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率,频率信号经观测电缆传输至读数装置,即可测出被测结构物的位移量。同步测量埋设点的温度值。
4.4 边坡坡体深层水平位移监测
固定测斜仪采用的是耐冲击型倾斜传感器,可靠性好,稳定速度快,安装附件少,组装方便,具有智能识别功能,输出信号为RS485数字量,直接显示工程值(位移或角度)。
固定测斜仪规格及主要技术参数
规格型号 | YS-1A(双轴自选) |
测杆直径 | 28mm |
仪器轮距 | 500mm |
仪器总长 | 680mm |
测量范围 | ±15°/±30° |
灵敏度 | ≤ 9" |
测量精度 | ≤0.05%F.S |
输出信号 | RS485 |
耐水压 | ≥1MPa |
绝缘电阻 | ≥50MΩ |
储存温度 | -30℃~+70℃ |
固定测斜仪结构
YS-1A型固定测斜仪由测杆、导向轮、连接钢丝绳、观测电缆等组成。
固定测斜仪工作原理
由多支YS-1A型固定测斜仪串联吊装在测斜管内,通过在不同高程上测杆内的倾斜传感器,测量出被测结构物的倾斜角度或位移量。固定测斜仪可多支串联组装,亦可布设为
一个测量单元独立工作,并可回收重复使用。固定测斜仪能方便地实现倾斜
4.5 坡体地下水位监测
投入式水位计全不锈钢结构,24×136mm的灵巧体积,可方便的放置在1英寸以上的测压管内。投入式水位计为智能传感器,输出信号为RS485物理量,温度、气压自动补偿。
投入式水位计规格及主要技术参数
规格型号 | YSP-0.035G | YSP-0.1G | YSP-0.2G | YSP-0.35G | YSP-0.7G | |
尺寸 | 最大外径D | 24mm | ||||
长度L | 136mm | |||||
测量范围m | 0~3.5 | 0~10 | 0~20 | 0~35 | 0~70 | |
分辨率 | ≤0.02%F.S | |||||
测量精度 | ≤0.1%F.S | |||||
测温范围 | -40℃~+80℃ | |||||
性能 | 灵敏度 | ±0.1℃ | ||||
参数 | 测温精度 | ±0.5℃ | ||||
输出信号 | RS485 | |||||
耐水压 | 测量范围的1.2倍 | |||||
绝缘电阻 | ≥50 MΩ | |||||
存储温度 | -30℃~+70℃ |
注:投入式水位计信号传输电缆内附导气管,使传感器内腔与大气相通,传感器在测量时自动温度修正及气压补偿,确保测量精度。
投入式水位计结构
YSP-G型投入式水位计由透水部件、硅压传感器、数字电路、密封壳体,信号电缆等组成。
投入式水位计工作原理
投入式水位计安装在水体中,荷载水压力将引起硅压传感器感应膜的变形,测量变形量,并使其转换成数字量,经电缆传输至读数装置,显示出被测水位值,不再需要计算。
YSP-G型投入式水位计采用外壳接地,电缆为双绞屏蔽通气,有效地提高了仪器抗干扰和防雷击的能力。
4.6 场地雨量监测
翻斗式雨量计核心部件翻斗采用了三维流线型设计,使翻斗翻水更加流畅,且具有自涤灰尘、容易清洗的功能。使用过程中要定期维护、清洗引水漏斗出水口。
翻斗式雨量构造、特点
由承雨口1、滤网2、引水漏斗3、翻斗支架4、翻斗5、翻斗轴套6、倾角调节装置7、水平调节装置8、恒磁钢9、干簧管10、信号输出端子11、排水漏斗12、底座13、不锈钢筒身14、底座支承脚15、引水斗滤网16等组成。其中,引水漏斗3中装有内置式小翻斗16,用于提高仪器测量准确度。
与其它翻斗式雨量计不同,本仪器的翻斗轴套为一体化旋转式定位结构,翻斗5通过翻斗轴安装在2个轴套的宝石轴承中,使翻斗的装、拆更加方便,也无需再调整两个轴套之间的距离,给现场安装带来了方便。
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